Με τον οδηγό αγοράς RAM ολοκληρώνουμε τους οδηγούς αγοράς Hardware. Θα δούμε για RAM DDR3 και DDR4, RAM με CL11 και CL 16, με 1600MHZ και 2133MHZ και πολλά άλλα. Διαφορετικές εταιρείες, διαφορετικά συστήματα ψύξης και διαφορετικές υλοποιήσεις. Σήμερα  ανοίγουμε ένα μεγάλο κεφάλαιο για το κομμάτι του hardware με την μεγαλύτερη εγγύηση για το σύστημά μας.

Τι είναι RAM: Προέρχεται από τα αρχικά του Random Access Memory (Μνήμη τυχαίας Προσπέλασης). Είναι ο όρος που χρησιμοποιούμε για να περιγράψουμε την μνήμη προσωρινής αποθήκευσης δεδομένων ενός υπολογιστή. Λέγεται μνήμη τυχαίας προσπέλασης διότι επιτρέπει πρόσβαση στα δεδομένα της σε πραγματικό χρόνο από οποιοδήποτε υποσύστημα του υπολογιστή.

ram

Λίγα λόγια τη RAM

Στην πληροφορική, η RAM είναι η κεντρική ή κύρια μνήμη ενός υπολογιστικού συστήματος της αρχιτεκτονικής Von Neumann (Ούγγρος μαθηματικός του 1ου μισού του 20ου αιώνα).

Η αρχιτεκτονική της μηχανής Von Neumann

Ουσιαστικά ο Von Neumann και ο Alan Turing είναι αυτοί που συνέβαλαν καθοριστικά στο να έχουμε υπολογιστές όπως τους ξέρουμε σήμερα, χωρίς να απαξιώνουμε φυσικά χιλιάδες άλλους ερευνητές στα τμήματα R&D των εταιριών.

Αρχικά είχαμε την sRAM (από το Static RAM) και την DRAM (από το Dynamic RAM). Η SRAM είναι πιο ακριβή στην κατασκευή της από την DRAM που θεωρείται πιο κοινή και λιγότερο δαπανηρή, αλλά πρέπει να κάνει την ανανέωση πολλές χιλιάδες φορές ανά δευτερόλεπτο. Ο λόγος που πρέπει να γίνεται αυτό είναι διότι αποθηκεύει bits σε ξεχωριστούς πυκνωτές, οι οποίοι όπως ξέρουμε σταδιακά αποφορτίζονται και έτσι η πληροφορία εξασθενεί και και εν τέλει χάνεται. Γι’ αυτό και πρέπει να ανανεώνεται συχνά.

Σήμερα, η ανανέωση της RAM δεν αποτελεί πρόβλημα με την DRAM να έχει επικρατήσει σε μια συγκεκριμένη μορφή – αυτή της SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory). Λέγεται σύγχρονη διότι είναι συγχρονισμένη με το CPU Bus. Με την πρόοδο της τεχνολογίας η SDRAM έγινε DDR-x SDRAM, δηλαδή Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory. Και ναι, όπως μπορείτε να καταλάβετε όταν λέμε DDR εννοούμε ότι μεταφέρονται διπλάσια δεδομένα στον ίδιο χρόνο. Μάλιστα αυτό γίνεται χωρίς αύξηση της συχνότητας της RAM. Κάθε γενιά DDR-SDRAM προσφέρει καλύτερες ταχύτητες, μεγαλύτερο bandwidth και προαιρετικά μεγαλύτερες χωρητικότητες ανά DIMM.

Η RAM έχει εγγύηση εφ’ όρου ζωής. Τώρα που ξέρουμε για την DRAM και πως ανανεώνεται η πληροφορία, θα αναρωτιόταν κανείς αν αυτοί οι πυκνωτές καίγονται, με τόσες χιλιάδες bits να αποθηκεύονται εκεί κάθε second. Επειδή μιλάμε για προσωρινή μνήμη τα δεδομένα μας είναι στον αέρα. Δηλαδή αν καεί η RAM, πρακτικά την έχουμε πατήσει και το κείμενο που γράφαμε και δεν αποθηκεύσαμε στον σκληρό πάει στα σκουπίδια. Άρα βάζουμε εξ΄ αρχής τα καλύτερα δυνατά ηλεκτρονικά κυκλώματα προκειμένου να διασφαλίσουμε κάτι τέτοιο. Για αυτόν τον λόγο, η RAM έχει πάντα εγγύηση εφ’ όρου ζωής και αν κάτι πάει στραβά και χαλάσει την αντικαθιστούν χωρίς κανένα επιπλέον κόστος.

ram

Χρονισμοί και ταχύτητα RAM

Λίγα πράγματα για την συχνότητα. Η RAM έχει 2 είδη χρονισμών. Τα basic/advanced timings που αναλύονται παρακάτω εκτενώς και τη συχνότητα λειτουργίας της. Αυτή η συχνότητα δουλεύει λίγο έως πολύ όπως της CPU. Υπάρχει ένα base clock που συνήθως είναι 133MHZ και ένας πολλαπλασιαστής συχνότητας που μπορεί να φτάσει όπου θέλει αρκεί να υπάρχει κατάλληλη ψύξη από ένα σημείο και μετά. Ανάλογα με το voltage ίσως να μπορεί να φτάσει ακόμα ψηλότερα.  Έτσι, μια RAM 1866ΜΗZ με base clock 133MHZ έχει πολλαπλασιαστή x14. Δεν βγαίνει ακριβώς τόσο αλλά μην κολλάμε σε μερικά Ηz.

Ωστόσο, η ταχύτητα της Ram δεν εξαρτάται αποκλειστικά και μόνο από τη συχνότητα λειτουργίας της. Πάντοτε τις συνοδεύουν και χρονισμοί του στυλ 10-11-10-30. Με bold κάθε φορά είναι η αντιστοίχιση των χρονισμών.

ram

Basic Ram Timings

  • CAS Latency ή TCL ή CL: ο χρόνος που απαιτείται για να σταλεί μια εντολή από τη CPU στη μνήμη και η μνήμη να απαντήσει στο αίτημά της, 10-11-10-30.
  • ΤRCD: Row Address to Column Address Delay ή RAS το CAS delay. Είναι ο χρόνος (μετρημένος σε κύκλους ρολογιού) που χρειάζεται μεταξύ της ενεργοποίησης μιας γραμμής μνήμης (RAS) και της πρόσβασης στις στήλες μέσα της. Ο χρόνος που απαιτείται για να διαβαστεί το πρώτο bit μνήμης από την RAM ΧΩΡΙΣ να έχουμε μια ενεργή γραμμή είναι TRCD +CL, 10-11-10-30.
  • TRP: Row Precharge Time. Ο αριθμός των κύκλων ρολογιού που απαιτούνται μεταξύ της απενεργοποίησης πρόσβασης σε μια γραμμή δεδομένων (RAS) και το ξεκίνημα της πρόσβασης σε μια άλλη γραμμή δεδομένων. Ο χρόνος που απαιτείται για να διαβαστεί το πρώτο bit μνήμης από μια DRAM με λάθος ανοιχτή σειρά είναι TRP+TRCD+CL, 10-11-10-30.
  • TRAS: Row active Time. Είναι ο χρόνος που πρέπει να περιμένει η μνήμη μέχρι η επόμενη πρόσβαση στη μνήμη να μπορεί να επεξεργαστεί, 10-11-10-30.
Ram Basic timings

Ram Basic timings

ram

Advanced Memory Timings

  • tRRD (Act to Act Delay): RAS to RAS delay. Είναι ο αριθμός των κύκλων ρολογιού που χρειάζεται για να ενεργοποιηθεί η επόμενη «τράπεζα» μνήμης. Είναι το ακριβώς αντίθετο από το tRAS: Όσο μικρότερο είναι τόσο το καλύτερο. Αλλά η μείωση του timing αυτού μπορεί να προκαλέσει αστάθεια στο σύστημα.
  • tWTR (Rank Write to Read Delay): Είναι ο αριθμός των κύκλων ρολογιού που απαιτούνται μεταξύ μιας έγκυρης εντολής εγγραφής και της επόμενης εντολής ανάγνωσης. Η μείωση του timing αυτού μπορεί να προκαλέσει αστάθεια στο σύστημα.
  • tRFC (Refresh to Act Delay): Αυτό καθορίζει ανά πόσους κύκλους ρολογιού θα πρέπει να γίνει η ανανέωση της πληροφορίας. Αν ρυθμιστεί πολύ χαμηλά μπορεί να προκαλέσει απώλεια δεδομένων ενώ αν ρυθμιστεί πολύ ψηλά μπορεί να προκαλέσει απώλεια επιδόσεων αλλά και μεγαλύτερη σταθερότητα.
  • tRTP (Read to Precharge Delay): Ο αριθμός των κύκλων ρολογιού που εισάγονται μεταξύ μιας εντολής ανάγνωσης και μιας Precharge εντολής στην ίδιο rank.

Αυτοί οι χρονισμοί, όσο μικρότεροι είναι τόσο καλύτερα. Έτσι μια μνήμη 1600ΜΗΖ με CL 7 θα καθυστερήσει να στείλει δεδομένα σε 7 κύκλους ρολογιού ενώ μια, όμοια σε συχνότητα μνήμη, με CL9, θα καθυστερήσει 9 κύκλους ρολογιού να στείλει δεδομένα.

*Σημείωση: Αυτά είναι μόνο μερικά από τα timings μου μπορεί κανείς να δει!

RAM Advanced Timings

RAM Advanced Timings

Ας μιλήσουμε όμως με πραγματικά νούμερα!

ram

Επίδραση του CL στην ταχύτητα της RAM

Από το T=1/f βρίσκουμε την περίοδο που είναι 15ns (15*10–9 sec ή 15*0.000000001). Έτσι, αυτό το module θα καθυστερούσε 10.5ns για να ξεκινήσει να στέλνει δεδομένα με CL7  ή 13.5 με CL9 για παράδειγμα.

ram

Επίδραση του TRCD στην ταχύτητα της RAM

Κάθε memory chip είναι οργανωμένο εσωτερικά σαν πίνακας. Στην διασταύρωση μεταξύ γραμμής και στήλης υπάρχει ένας πυκνωτής που είναι φορτισμένος ώστε να αποθηκεύει 0 ή 1. Εσωτερικά στη μνήμη η διαδικασία πρόσβασης στα δεδομένα ξεκινά από την ενεργοποίηση των σειρών και μετά πάει στις στήλες. Αυτό γίνεται από δύο σήματα ελέγχου που λέγονται RAS (Row Address Strobe) και CAS (Column Address Strobe). Όσο λιγότερος χρόνος υπάρχει μεταξύ των δύο σημάτων τόσο το καλύτερο. Αυτό μεταφράζεται σε γρηγορότερη ανάγνωση των δεδομένων. Συνεπώς, το RAS to CAS Delay ή TRCD μετρά αυτόν τον χρόνο όπως φαίνεται και στο παρακάτω σχήμα.

Πηγή φωτογραφιών: http://www.hardwaresecrets.com/understanding-ram-timings/

ram

Επίδραση του TRP στην ταχύτητα της RAM

Αφού τα δεδομένα συλλεχθούν από τη μνήμη, μια εντολή που λέγεται Precharge χρειάζεται να διευθετηθεί, κλείνοντας τη σειρά μνήμης που ήταν υπό χρήση και επιτρέποντας μια νέα γραμμή να ενεργοποιηθεί. Το TRP είναι ο χρόνος που απαιτείται από την διευθέτηση της Precharge μέχρι την διευθέτηση της επόμενης ενεργής εντολής.

ram

Επίδραση του TRAS στην ταχύτητα της RAM

Αφού μια ενεργή εντολή διευθετείται, μια νέα Precharge εντολή δεν μπορεί να διευθετηθεί μέχρι να περάσει ο χρόνος TRAS. Έτσι, η παράμετρος αυτή περιορίζει το πότε μια μνήμη θα μπορεί να διαβάζει ή να γράφει σε μια διαφορετική σειρά.

Όλες αυτές οι παράμετροι μπορούν να τροποποιηθούν – εφόσον μια μητρική υποστηρίζει RAM OC – είτε από το BIOS είτε από ειδικά προγράμματα εντός των Windows, όπως το Intel XTU. Για να κάνετε σωστό RAM OC μπορείτε να βρείτε εξίσου σωστά και καλά tutorials στο internet.

Όλα τα παραπάνω υπάρχουν σε όλες τις DDR-X SDRAM

Το άρθρο συνεχίζεται στη 2η σελίδα