Тайминг оперативной памяти. Оперативная память компьютера

Тайминги оперативной памяти — это временные задержки, которые возникают при обращении центрального процессора к ОЗУ. Измеряют временные задержки в тактах шины памяти. Чем меньше значения таймингов, тем быстрее происходит обмен данными между процессором и памятью.

Содержание

Как это работает и на что смотреть

Для того, чтобы получить необходимые данные из памяти, центральный процессор должен получить доступ к ячейке по определенному адресу. Оперативная память современного компьютера организована в виде страниц, то есть, фиксированных участков, размером от нескольких килобайт до нескольких мегабайт. Информация об адресах этих страниц содержится в таблицах.

Работает это так: сначала процессор делает запрос к нужной к таблице, затем к строке таблицы, и уже потом к нужному столбцу, где и получает доступ к странице с необходимыми ему данными. Память современных компьютеров исчисляется гигабайтами, а размер таблиц ограничен, поэтому используется многоуровневая структура, где таблицы группируются в специальные «каталоги».

Скорость выполнения всех этих запросов очень велика, но все-таки ограничена физическими возможностями конкретной архитектуры. Задержки возникают при выполнении практически любой операции: при обращении к столбцу или строке таблицы, при переключении между строками таблицы, между завершением одного запроса и подачей следующего и т.д. Эти задержки и называют таймингами.

Большинство производителей указывают тайминги в маркировке на модулях памяти. Это могут быть 4 цифры, например: 9-9-9-24, или только одна, например CL14, которая указывает на самый важный тайминг — латентность.

Порядок, в котором указываются тайминги в маркировке, стандартен:

1. Сначала идет латентность (CAS Latency или CL);
2. Затем RAS to CAS Delay (tRCD);
3. Следом RAS Precharge (tRP);
4. И четвертый — это Active to Precharge Delay (tRAS).

Рассмотрим более более подробно, на что влияют тайминги оперативной памяти:

• CAS Latency (CL) или латентность оперативной памяти — самый важный среди таймингов. Латентность — это задержка между моментом запроса со стороны процессора к памяти и получением этих данных.
• RAS to CAS Delay (tRCD) — задержка между обращением к столбцу матрицы адресов страниц оперативной памяти и обращением к строке этой же матрицы.
• RAS Precharge (tRP) — задержка между закрытием доступа к одной строке матрицы и открытием доступа к другой.
• Active to Precharge Delay (tRAS) — Задержка, необходимая на возвращение памяти к ожиданию следующего запроса.

Помимо этого, в маркировке модуля может присутствовать такой параметр, как Command Rate (CMD). Command Rate указывает на задержку, которая произойдет с момента активации памяти до того, когда можно будет выполнить первый запрос. Обычно он указывается следом за таймингами и может иметь значение T1 или T2, что соответствует 1 или 2 тактному циклу.

Чем каждый из параметров таймингов меньше, тем лучше.

Как узнать

Для того, чтобы узнать тайминги установленной в системе памяти, не обязательно вскрывать системный блок или корпус ноутбука. Эту задачу можно решить, просто установив соответствующую программу. Из всего многообразия приложений можно отметить такие как:

• CPU-Z — бесплатная утилита, способная выдать подробную информацию о платформе компьютера и в частности оперативной памяти.
• AIDA64 — выдает информацию о конфигурации компьютера и позволяет протестировать производительность отдельных подсистем. Программа платная, но у нее есть пробный период.
• SiSoftware Sandra — еще одна программа для получения информации о конфигурации компьютера, версия Lite бесплатна.

Возможностей этих приложений более чем достаточно, чтобы узнать тайминги ОЗУ, а так же много другой информации об установленном «железе».

Использование программ, пожалуй, единственный способ получить ответ на вопрос: как узнать тайминги оперативной памяти на ноутбуке, в котором модули распаяны на системной плате или не имеют маркировки, что встречается очень часто.

Кроме того, на многих материнских платах и ноутбуках можно зайти в BIOS и найти, где посмотреть тайминги оперативной памяти. Навигация по BIOS, названия разделов и даже обозначения таймингов у разных производителей могут несколько отличаться, если не понятно, где искать, стоит обратиться к документации.

На что влияют

Сразу стоит отметить, что нельзя сравнивать напрямую тайминги у модулей памяти, работающих на разных частотах, не говоря уже о разных типах ОЗУ.

Например, есть два модуля памяти стандарта DDR3, один работает на частоте 1333 МГц и имеет задержки 9-9-9-24, другой имеет частоту 2133 МГц и тайминги 11-11-11-31. Казалось бы, задержки меньше у первого, но на практике второй будет быстрее за счет более высокой частоты. Таким образом, сравнение таймингов стоит делать только для модулей, работающих на одинаковой частоте.

Стоит учитывать тайминги и при выборе модулей памяти для многоканального режима. Оптимальным решением будет покупка готового комплекта в котором все планки имеют идентичны характеристики. Если такой возможности нет, то стоит искать модули у которых не только совпадает тактовая частота и организация чипов, но и одинаковые тайминги.

Как изменить

В штатном режиме компьютер получает все настройки оперативной памяти из SPD — микросхемы, которая распаивается на каждом модуле. Но, если есть желание добиться максимальной производительности, целесообразно попробовать изменить тайминги. Конечно, можно сразу приобрести модули с минимальными значениями задержек, но они могут стоить заметно дороже.

Настройки памяти меняются через BIOS персонального компьютера или ноутбука. Универсального ответа: как в биосе поменять тайминги оперативной памяти не существует.

Возможности по настройке подсистемы памяти могут сильно различаться на разных материнских платах. У дешевых системных плат и ноутбуков может быть предусмотрена только работа памяти в режиме по умолчанию, а возможности выбирать тайминги оперативной памяти — нет.

В дорогих моделях может присутствовать доступ к большому количеству настроек, помимо частоты и таймингов. Эти параметры называют подтаймингами, они могут быть полезны при тонкой настройке подсистемы памяти, например, при экстремальном разгоне.

Изменение таймингов позволяет повысить быстродействие компьютера. Для памяти DDR3 это не самый важный параметр и прирост будет не слишком большим, но если компьютер много работает с тяжелыми приложениями, пренебрегать им не стоит. В полной мере это относится и к более современной DDR4.

Заметно больший эффект может принести разгон памяти по частоте, а в этом случае тайминги весьма вероятно придется не понижать, а повышать, чтобы добиться стабильной работы модулей памяти во внештатном режиме. К слову, подобные рекомендации можно встретить при выборе памяти для новых процессоров AMD Ryzen. Тестирования показывают, что для раскрытия потенциала этих процессоров нужна память с максимальными частотами, даже в ущерб таймингам.

Стоит отметить, что далеко не во всех случаях настройка подсистемы памяти даст сколько-нибудь заметный результат. Есть приложения, для которых важен только объем оперативной памяти, а тонкий тюнинг задержек даст прирост на уровне погрешности. Судя по результатам независимых тестирований, быструю память любят компьютерные игры, а также программы для работы с графикой и видео-контентом. Нужно учитывать, что слишком сильное уменьшение задержек памяти может привести к нестабильной работе компьютера и даже к тому, что он откажется запускаться. В этом случае необходимо будет сбросить BIOS на дефолтные настройки или, если вы не умеете этого делать, придется обратиться к специалистам.

Как правильно выставить

Начать, разумеется, стоит с выяснения стандартных настроек, рекомендованных производителем для данного модуля. Как проверить тайминги оперативной памяти, мы рассмотрели ранее. Затем можно посмотреть статистику на интернет ресурсах посвященных разгону, чтобы примерно представлять, чего можно ожидать от конкретного модуля оперативной памяти.

Как отмечалось, неверные значения задержек легко могут привести к невозможности загрузки компьютера, поэтому выясните, как именно осуществляется сброс настроек BIOS. Причем, не только программно, но и аппаратно, на случай, если не будет возможности даже войти в BIOS. Информацию об этом можно найти в документации к материнской плате или в интернете.

Чтобы разобраться, как выставить тайминги оперативной памяти в биосе, обычно не требуется много времени. В первый раз может потребоваться документация, потом все будет проще.

Все изменения таймингов необходимо производить не торопясь, имеет смысл менять по одному параметру и только на такт. После этого важно проверить, сможет ли компьютер стартовать и загрузить операционную систему.

Далее стоит провести тестирование, как система поведет себя под нагрузкой. Для этого можно воспользоваться специализированными программами или просто хорошо нагрузить компьютер, например, запустит на час игру с высокими настройками графики или кодирование видеофайла высокого разрешения. Если компьютер работает стабильно, можно понизить тайминги еще на один такт. Если происходят зависания, появляются сообщения о системных ошибках или программы аварийно завершаются, то нужно отменить изменения и вернуться на такт назад.

Разобравшись, как уменьшить правильно тайминги оперативной памяти ddr3 и более современной ddr4 не стоит сразу приступать к экспериментам. Сначала стоит определить, исходя из особенностей вашего «железа», что предпочтительней: повысить частоты или понизить задержки. Сейчас в большинстве случаев большего эффекта можно достичь за счет повышения тактовых частот.

Основные характеристики оперативной памяти (ее объем, частота, принадлежность к одному из поколений) могут быть дополнены еще одним важнейшим параметром — таймингами. Что они представляют собой? Можно ли их изменять в настройках BIOS? Как это делать наиболее корректным, с точки зрения стабильной работы компьютера, образом?

Что такое тайминги ОЗУ?

Тайминг оперативной памяти — это временной интервал, за который команда, отправляемая контроллером ОЗУ, выполняется. Измеряется эта единица в количестве тактов, которые пропускаются вычислительной шиной, пока идет обработка сигнала. Сущность работы таймингов проще понять, если разобраться в устройстве микросхем ОЗУ.

Оперативная память компьютера состоит из большого количества взаимодействующих ячеек. Каждая имеет свой условный адрес, по которому к ней обращается контроллер ОЗУ. Координаты ячеек, как правило, прописываются посредством двух параметров. Условно их можно представить как номера строк и столбцов (как в таблице). В свою очередь, группы адресов объединяются, чтобы контроллеру было «удобнее» находить конкретную ячейку в более крупную область данных (иногда ее называют «банком»).

Таким образом, запрос к ресурсам памяти осуществляется в две стадии. Сначала контроллер отправляет запрос к «банку». Затем он запрашивает номер «строки» ячейки (посылая сигнал типа RAS) и ждет ответа. Длительность ожидания — это и есть тайминг оперативной памяти. Его общепринятое наименование — RAS to CAS Delay. Но это еще не все.

Контроллеру, чтобы обратиться к конкретной ячейке, нужен также и номер приписанного к ней «столбца»: посылается другой сигнал, типа CAS. Время, пока контроллер ждет ответа, — это тоже тайминг оперативной памяти. Он называется CAS Latency. И это еще не все. Некоторые IT-специалисты предпочитают интерпретировать такое явление, как CAS Latency, несколько иначе. Они полагают, что этот параметр указывает, сколько должно пройти единичных тактов в процессе обработки сигналов не от контроллера, а от процессора. Но, как отмечают эксперты, речь в обоих случаях, в принципе, идет об одном и том же.

Контроллер, как правило, работает с одной и той же «строкой», на которой расположена ячейка, не один раз. Однако, прежде чем обратиться к ней повторно, он должен закрыть предыдущую сессию запроса. И только после этого возобновлять работу. Временной интервал между завершением и новым вызовом строки — это тоже тайминг. Называется он RAS Precharge. Уже третий по счету. На этом все? Нет.

Поработав со строкой, контроллер должен, как мы помним, закрыть предыдущую сессию запроса. Временной интервал между активацией доступа к строке и его закрытием — это тоже тайминг оперативной памяти. Его наименование — Active to Precharge Delay. В принципе, теперь все.

Мы насчитали, таким образом, 4 тайминга. Соответственно, записываются они всегда в виде четырех цифр, например, 2-3-3-6. Кроме них, к слову, есть еще один распространенный параметр, которым характеризуется оперативная память компьютера. Речь идет о значении Command Rate. Оно показывает, какое минимальное время тратит контроллер на то, чтобы переключиться от одной команды к другой. То есть, если для CAS Latency значение — 2, то временная задержка между запросом от процессора (контролера) и ответом модуля памяти составит 4 такта.

Тайминги: порядок расположения

Каков порядок расположения в этом числовом ряду каждого из таймингов? Он практически всегда (и это своего рода отраслевой «стандарт») таков: первая цифра — это CAS Latency, вторая — RAS to CAS Delay, третья — RAS Precharge и четвертая — Active to Precharge Delay. Как мы уже сказали выше, иногда используется параметр Command Rate, его значение пятое в ряду. Но если для четырех предыдущих показателей разброс цифр может быть достаточно большим, то для CR возможно, как правило, только два значения — T1 или T2. Первый означает, что время с момента, когда память активируется, до наступления ее готовности отвечать на запросы должен пройти 1 такт. Согласно второму — 2.

О чем говорят тайминги?

Как известно, объем ОЗУ — один из ключевых показателей производительности этого модуля. Чем он больше — тем лучше. Другой важный параметр — это частота оперативной памяти. Здесь тоже все однозначно. Чем она выше, тем ОЗУ будет работать быстрее. А что с таймингами?

В отношении них закономерность иная. Чем меньше значения каждого из четырех таймингов — тем лучше, тем производительнее память. И тем быстрее, соответственно, работает компьютер. Если у двух модулей с одинаковой частотой разные тайминги оперативной памяти, то и их производительность будет отличаться. Как мы уже определили выше, нужные нам величины выражаются в тактах. Чем их меньше, тем, соответственно, быстрее процессор получает ответ от модуля ОЗУ. И тем скорее он может «воспользоваться» такими ресурсами, как частота оперативной памяти и ее объем.

«Заводские» тайминги или свои?

Большинство пользователей ПК предпочитает использовать те тайминги, которые установлены еще на конвейере (либо в опциях материнской платы выставлена автонастройка). Однако на многих современных компьютерах есть возможности для того, чтобы выставить нужные параметры вручную. То есть, если нужны более низкие значения — их, как правило, можно проставить. Но как изменить тайминги оперативной памяти? Причем сделать это так, чтобы система работала стабильно? А еще, быть может, есть случаи, при которых лучше выбрать увеличенные значения? Как выставить тайминги оперативной памяти оптимальным образом? Сейчас мы попробуем дать ответы на эти вопросы.

Настраиваем тайминги

Заводские значения таймингов прописываются в специально отведенной области микросхемы ОЗУ. Называется она SPD. Используя данные из нее, система BIOS адаптирует оперативную память к конфигурации материнской платы. Во многих современных версиях BIOS настройки таймингов, выставленные по умолчанию, можно корректировать. Практически всегда это осуществляется программным методом — через интерфейс системы. Изменение значений как минимум одного тайминга доступно в большинстве моделей материнских плат. Есть, в свою очередь, производители, которые допускают тонкую настройку модулей ОЗУ при задействовании гораздо большего количества параметров, чем четыре указанных выше типа.

Чтобы войти в область нужных настроек в BIOS, нужно, зайдя в эту систему (клавиша DEL сразу после включения компьютера), выбрать пункт меню Advanced Chipset Settings. Далее в числе настроек находим строку DRAM Timing Selectable (может звучать несколько по-другому, но похоже). В нем отмечаем, что значения таймингов (SPD) будут выставляться вручную (Manual).

Как узнать тайминг оперативной памяти, установленный в BIOS по умолчанию? Для этого мы находим в соседствующих настройках параметры, созвучные CAS Latency, RAS to CAS, RAS Precharge и Active To Precharge Delay. Конкретные значения таймингов, как правило, зависят от типа модулей памяти, установленных на ПК.

Выбирая соответствующие опции, можно задавать значения таймингов. Эксперты рекомендуют понижать цифры очень постепенно. Следует, выбрав желаемые показатели, перезагружаться и тестировать систему на предмет устойчивости. Если компьютер работает со сбоями, нужно вернуться в BIOS и выставить значения на несколько уровней выше.

Оптимизация таймингов

Итак, тайминги оперативной памяти — какие лучше значения для них выставлять? Почти всегда оптимальные цифры определяются в ходе практических экспериментов. Работа ПК связана не только с качеством функционирования модулей ОЗУ, и далеко не только скоростью обмена данными между ними и процессором. Важны многие другие характеристики ПК (вплоть до таких нюансов, как система охлаждения компьютера). Поэтому практическая результативность изменения таймингов зависит от конкретной программно-аппаратной среды, в которой пользователь производит настройку модулей ОЗУ.

Общую закономерность мы уже назвали: чем ниже значения таймингов, тем выше скорость работы ПК. Но это, конечно, идеальный сценарий. В свою очередь, тайминги с пониженными значениями могут пригодиться при «разгоне» модулей материнской платы — искусственном завышении ее частоты.

Дело в том, что если придать микросхемам ОЗУ ускорение в ручном режиме, задействовав слишком большие коэффициенты, то компьютер может начать работать нестабильно. Вполне возможен сценарий, при котором настройки таймингов будут выставлены настолько некорректно, что ПК и вовсе не сможет загрузиться. Тогда, скорее всего, придется «обнулять» настройки BIOS аппаратным методом (с высокой вероятностью обращения в сервисный центр).

В свою очередь, более высокие значения для таймингов могут, несколько замедлив работу ПК (но не настолько, чтобы скорость функционирования была доведена до режима, предшествовавшего «разгону»), придать системе стабильности.

Некоторыми IT-экспертами подсчитано, что модули ОЗУ, обладающие CL в значении 3, обеспечивают примерно на 40 % меньшую задержку в обмене соответствующими сигналами, чем те, где CL равен 5. Разумеется, при условии, что тактовая частота и на том, и на другом одинаковая.

Дополнительные тайминги

Как мы уже сказали, в некоторых современных моделях материнских плат есть возможности для очень тонкой настройки работы ОЗУ. Речь, конечно, не идет о том, как увеличить оперативную память — этот параметр, безусловно, заводской, и изменению не подлежит. Однако в предлагаемых некоторыми производителями настройках ОЗУ есть очень интересные возможности, задействуя которые, можно существенно ускорить работу ПК. Мы же рассмотрим те, что относятся к таймингам, которые можно конфигурировать в дополнение к четырем основным. Важный нюанс: в зависимости от модели материнской платы и версии BIOS, названия каждого из параметров могут отличаться от тех, которые мы сейчас приведем в примерах.

1. RAS to RAS Delay

Этот тайминг отвечает за задержку между моментами, когда активизируются строки из разных областей консолидации адресов ячеек («банков» то есть).

2. Row Cycle Time

Этот тайминг отражает временной интервал, в течение которого длится один цикл в рамках отдельной строки. То есть от момента ее активизации до начала работы с новым сигналом (с промежуточной фазой в виде закрытия).

3. Write Recovery Time

Данный тайминг отражает временной интервал между двумя событиями — завершением цикла записи данных в память и началом подачи электросигнала.

4. Write To Read Delay

Данный тайминг показывает, сколько должно пройти времени между завершением цикла записи и моментом, когда начинается чтение данных.

Во многих версиях BIOS также доступен параметр Bank Interleave. Выбрав его, можно настроить работу процессора так, чтобы он обращался к тем самым «банкам» ОЗУ одновременно, а не по очереди. По умолчанию этот режим функционирует автоматически. Однако можно попробовать выставить параметр типа 2 Way или 4 Way. Это позволит задействовать 2 или 4, соответственно, «банка» одновременно. Отключение режима Bank Interleave используется довольно редко (это, как правило, связано с диагностикой ПК).

Настройка таймингов: нюансы

Назовем некоторые особенности, касающиеся работы таймингов и их настройки. По мнению некоторых IT-специалистов, в ряду из четырех цифр наибольшее значение имеет первая, то есть тайминг CAS Latency. Поэтому, если у пользователя немного опыта в «разгоне» модулей ОЗУ, эксперименты, возможно, следует ограничить выставлением значений только для первого тайминга. Хотя эта точка зрения не является общепринятой. Многие IT-эксперты склонны считать, что три других тайминга не менее значимы с точки зрения скорости взаимодействия между ОЗУ и процессором.

В некоторых моделях материнских плат в BIOS можно настроить производительность микросхем оперативной памяти в нескольких базовых режимах. По сути, это выставление значений таймингов по шаблонам, допустимым с точки зрения стабильной работы ПК. Эти опции обычно соседствуют с параметром Auto by SPD, а режимы, о которых идет речь, — Turbo и Ultra. Первый подразумевает умеренное ускорение, второй — максимальное. Эта возможность может быть альтернативой выставлению таймингов вручную. Похожие режимы, к слову, есть во многих интерфейсах усовершенствованной системы BIOS — UEFI. Во многих случаях, как отмечают эксперты, при включении опций Turbo и Ultra достигается в достаточной мере высокая производительность ПК, а его работа при этом стабильна.

Такты и наносекунды

Реально ли выразить тактовые циклы в секундах? Да. И для этого существует очень простая формула. Такты в секундном выражении считаются делением единицы на фактическую тактовую частоту ОЗУ, указываемую производителем (правда, этот показатель, как правило, нужно делить на 2).

То есть, например, если мы хотим узнать такты, формирующие тайминги оперативной памяти DDR3 или 2, то мы смотрим на ее маркировку. Если там указана цифра 800, то фактическая частота ОЗУ будет равна 400 МГЦ. Это значит, что длительность такта составит значение, получаемое в результате деления единицы на 400. То есть 2,5 наносекунды.

Тайминги для модулей DDR3

Одни из самых современных модулей ОЗУ — микросхемы типа DDR3. Некоторые специалисты считают, что в отношении них такие показатели, как тайминги, имеют гораздо меньшее значение, чем для чипов предыдущих поколений — DDR 2 и более ранних. Дело в том, что эти модули, как правило, взаимодействуют с достаточно мощными процессорами (такими как, например, Intel Core i7), ресурсы которых позволяют не столь часто обращаться к ОЗУ. Во многих современных чипах от Intel, так же, как и в аналогичных решениях от AMD, есть достаточная величина собственного аналога ОЗУ в виде L2- и L3-кэша. Можно сказать, что у таких процессоров есть свой объем оперативной памяти, способный выполнять значительный объем типовых для ОЗУ функций.

Таким образом, работа с таймингами при использовании модулей DDR3, как мы выяснили, — не самый главный аспект «разгона» (если мы решим ускорить производительность ПК). Гораздо большее значение для таких микросхем имеют как раз-таки параметры частоты. Вместе с тем, модули ОЗУ вида DDR2 и даже более ранних технологических линеек сегодня все еще ставятся на компьютеры (хотя, конечно, повсеместное использование DDR3, по оценке многих экспертов, — более чем устойчивый тренд). И потому работа с таймингами может пригодиться очень большому количеству пользователей.

Похожие статьи

Мы уже рассказывали о том, как разгонять процессоры и видеокарты. Еще один компонент, достаточно ощутимо влияющий на производительность отдельно взятого компьютера, – оперативная память. Форсирование и тонкая настройка режима работы ОЗУ позволяют повысить быстродействие ПК в среднем на 5–10%. Если подобный прирост достигается без каких-либо денежных вложений и не влечет риски для стабильности системы – почему бы не попробовать? Однако начав готовить данный материал, мы пришли к выводам о том, что описания собственно процесса разгона будет недостаточно. Понять, почему и для чего надо изменять определенные настройки работы модулей, можно, лишь вникнув в суть работы подсистемы памяти компьютера. Потому в первой части материала мы кратко рассмотрим общие принципы функционирования ОЗУ. Во второй приведены основные советы, которых следует придерживаться начинающим оверклокерам при разгоне подсистемы памяти.

Основные принципы функционирования оперативной памяти одинаковы для модулей разных типов. Ведущий разработчик стандартов полупроводниковой индустрии JEDEC предоставляет возможность каждому желающему ознакомиться с открытыми документами, посвященными этой тематике. Мы же постараемся кратко объяснить базовые понятия.

Итак, оперативная память – это матрица, состоящая из массивов, именуемых банками памяти. Они формируют так называемые информационные страницы. Банк памяти напоминает таблицу, каждая ячейка которой имеет координаты по вертикали (Column) и горизонтали (Row). Ячейки памяти представляют собой конденсаторы, способные накапливать электрический заряд. С помощью специальных усилителей аналоговые сигналы переводятся в цифровые, которые в свою очередь образуют данные. Сигнальные цепи модулей обеспечивают подзарядку конденсаторов и запись/считывание информации.

Алгоритм работы динамической памяти можно описать такой последовательностью:

1. Выбирается чип, с которым будет осуществляться работа (команда Chip Select, CS). Электрическим сигналом проводится активация выбранной строки (Row Activate Selection). Данные попадают на усилители и могут быть считаны определенное время. Эта операция в англоязычной литературе называется Activate.
2. Данные считываются из соответствующей колонки/записываются в нее (операции Read/Write). Выбор колонок проводится командой CAS (Column Activate Selection).
3. Пока строка, на которую подан сигнал, остается активной, возможно считывание/запись соответствующих ей ячеек памяти.
4. При чтении данных – зарядов конденсаторов – их емкость теряется, поэтому требуется подзарядка или закрытие строки с записью информации в массив памяти (Precharge).
5. Конденсаторы-ячейки со временем теряют свою емкость и требуют постоянной подзарядки. Эта операция – Refresh – выполняется регулярно через отдельные промежутки (64 мс) для каждой строки массива памяти.

На выполнение операций, происходящих внутри оперативной памяти, уходит некоторое время. Именно его и принято называть таким знакомым словом «тайминги» (от англ. time). Следовательно, тайминги – временные промежутки, необходимые для выполнения тех или иных операций, осуществляющихся в работе ОЗУ.

Схема таймингов, указываемых на стикерах модулей памяти, включает в себя лишь основные задержки CL-tRCD-tRP-tRAS (CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge и Cycle Time (или Active to Precharge)). Все остальные, в меньшей мере оказывающие влияние на скорость работы ОЗУ, принято называть субтаймингами, дополнительными или второстепенными таймингами.

Приводим расшифровку основных задержек, возникающих при функционировании модулей памяти:

CAS Latency (CL) – пожалуй, самый важный параметр. Определяет минимальное время между подачей команды на чтение (CAS) и началом передачи данных (задержка чтения).

RAS to CAS Delay (tRCD) определяет интервал времени между подачей команд RAS и CAS. Обозначает число тактов, необходимых для поступления данных в усилитель.

RAS Precharge (tRP) – время, уходящее на перезарядку ячеек памяти после закрытия банка.

Row Active Time (tRAS) – временной промежуток, на протяжении которого банк остается открытым и не требует перезарядки.

Command Rate 1/2T (CR) – время, необходимое для декодирования контроллером команд и адресов. При значении 1T команда распознается за один такт, при 2T – за два.

Bank Cycle Time (tRC, tRAS/tRC) – время полного такта доступа к банку памяти, начиная с открытия и заканчивая закрытием. Изменяется вместе с tRAS.

DRAM Idle Timer – время простоя открытой информационной страницы для чтения данных с нее.

Row to Column (Read/Write) (tRCD, tRCDWr, tRCDRd) напрямую связан с параметром RAS to CAS Delay (tRCD). Вычисляется по формуле tRCD(Wr/Rd) = RAS to CAS Delay + Rd/Wr Command Delay. Второе слагаемое – величина нерегулируемая, определяет задержку на выполнение записи/чтения данных.

Пожалуй, это базовый набор таймингов, зачастую доступный для изменения в BIOS материнских плат. Расшифровку остальных задержек, как и детальное описание принципов работы и определение влияния тех или иных параметров на функционирование ОЗУ можно найти в спецификациях уже упомянутой нами JEDEC, а также в открытых datasheet производителей наборов системной логики.

Таблица соответствия реальной, эффективной частоты работы и рейтинга разных типов ОЗУ

Тип памяти	Рейтинг
DDR	PC 2100	133	266
PC 2700	167	333
PC 3200	200	400
ЗС 3500	217	434
PC 4000	250	500
PC 4300	266	533
DDR2	PC2 4300	266	533
PC2 5400	333	667
PC2 6400	400	800
PC2 8000	500	1000
PC2 8500	533	1066
PC2 9600	600	1200
PC2 10 400	650	1300
DDR3	PC3 8500	533	1066
PC3 10 600	617,5	1333
PC3 11 000	687,5	1375
PC3 12 800	800	1600
PC3 13 000	812,5	1625
PC3 14 400	900	1800
PC3 15 000	933	1866

Основные тайминги памяти

Подобную формулу задержек часто можно обнаружить на стикерах модулей ОЗУ. В ней представлены лишь основные тайминги, в наибольшей мере влияющие на производительность подсистемы памяти.

Понять, что обозначают эти четыре задержки, и для начала хотя бы запомнить названия, – один из шагов к успешному разгону. Данные тайминги по возможности следует понижать до минимума.

Объяснение одного из таймингов tRP (Read to Precharge, RAS Precharge) с помощью типичной схемы в datasheet от JEDEC. Расшифровка подписей: CK и CK – тактовые сигналы передачи данных, инвертированные один относительно другого (Differential Clock); COMMAND – команды, поступающие на ячейки памяти; READ – операция чтения; NOP – команды отсутствуют; PRE – подзарядка конденсаторов – ячеек памяти; ACT – операция активации строки; ADDRESS – адресация данных к банкам памяти; DQS – шина данных (Data Strobe); DQ – шина ввода-вывода данных (Data Bus: Input/Output); CL – CAS Latency в данном случае равен двум тактам; DO n – считывание данных со строки n. Один такт – временной промежуток, необходимый для возврата сигналов передачи данных CK и CK в начальное положение, зафиксированное в определенный момент.

Упрощенная блок-схема, объясняющая основы работы памяти стандарта DDR2. Она создана с целью демонстрации возможных состояний транзисторов и команд, которые их контролируют. Как видите, чтобы разобраться в столь «простой» схеме, потребуется не один час изучения основ работы ОЗУ (мы уже не говорим о понимании всех процессов, происходящих внутри чипов памяти).

Основы разгона оперативной памяти

Быстродействие ОЗУ в первую очередь определяют два показателя: частота работы и тайминги. Какой из них окажет большее влияние на производительность ПК, следует выяснять индивидуально, однако для разгона подсистемы памяти нужно использовать оба пути. На что же способны ваши модули? С достаточно высокой долей вероятности поведение плашек можно спрогнозировать, определив названия используемых в них чипов. Наиболее удачные оверклокерские микросхемы стандарта DDR – Samsung TCCD, UCCC, Winbond BH-5, CH-5; DDR2 – Micron D9xxx; DDR3 – Micron D9GTR. Впрочем, итоговые результаты будут зависеть и от типа РСВ, системы, в которой установлены модули, умения владельца разгонять память и просто от удачи при выборе экземпляров.

Пожалуй, первый шаг, который делают новички, – повышение рабочей частоты ОЗУ. Она всегда привязана к FSB процессора и выставляется с помощью так называемых делителей в BIOS платы. Последние могут выражаться в дробном виде (1:1, 1:1,5), в процентном выражении (50%, 75%, 120%), в режимах работы (DDR-333, DDR2–667). При разгоне процессора путем увеличения FSB автоматически возрастает частота работы памяти. К примеру, если мы использовали повышающий делитель 1:1,5, то при изменении частоты шины с 333 до 400 МГц (типично для форсирования Core 2 Duo) частота памяти поднимется с 500 МГц (333×1,5) до 600 МГц (400×1,5). Поэтому, форсируя ПК, следите, не является ли камнем преткновения предел стабильной работы оперативной памяти.

Следующий шаг – подбор основных, а затем дополнительных таймингов. Их можно выставлять в BIOS материнской платы или же изменять специализированными утилитами на лету в ОС. Пожалуй, самая универсальная программа – MemSet, однако владельцам систем на базе процессоров AMD Athlon 64 (K8) очень пригодится A64Tweaker. Прирост производительности можно получить лишь путем понижения задержек: в первую очередь CAS Latency (CL), а затем RAS to CAS Delay (tRCD), RAS Precharge (tRP) и Active to Precharge (tRAS). Именно их в сокращенном виде CL4-5-4-12 указывают изготовители модулей памяти на стикерах продуктов. Уже после настройки основных таймингов можно переходить к понижению дополнительных.

Компоновка модулей памяти

Модули стандартов: a) DDR2; b) DDR; c) SD-RAM. Чипы (микросхемы) памяти. Комбинация «чипы + РСВ» определяет объем, количество банков, тип модулей (с коррекцией ошибок или без). SPD (Serial Presence Detect) – микросхема энергонезависимой памяти, в которую записаны базовые настройки любого модуля. Во время старта системы BIOS материнской платы считывает информацию, отображенную в SPD, и выставляет соответствующие тайминги и частоту работы ОЗУ. «Ключ» — специальная прорезь платы, по которой можно определить тип модуля. Механически препятствует неверной установке плашек в слоты, предназначенные для оперативной памяти. smd-компоненты модулей (резисторы, конденсаторы). Обеспечивают электрическую развязку сигнальных цепей и управление питанием чипов. На стикерах производители обязательно указывают стандарт памяти, штатную частоту работы и базовые тайминги. РСВ – печатная плата. На ней распаиваются остальные компоненты модуля. От качества РСВ зачастую зависит результат разгона: на разных платах одинаковые чипы могут вести себя по-разному.

На результаты разгона оперативной памяти значительное влияние оказывает увеличение напряжения питания плашек. Безопасный для длительной эксплуатации предел зачастую превышает заявленные производителями значения на 10–20%, однако в каждом случае подбирается индивидуально с учетом специфики чипов. Для наиболее распространенной DDR2 рабочее напряжение зачастую равно 1,8 В. Его без особого риска можно поднять до 2–2,1 В при условии, что это влечет за собой улучшение результатов разгона. Впрочем, для оверклокерских модулей, использующих чипы Micron D9, производители заявляют штатное напряжение питания на уровне 2,3–2,4 В. Превышать эти значения рекомендуется только для кратковременных бенчинг-сессий, когда важен каждый дополнительный мегагерц частоты. Отметим, что при длительной эксплуатации памяти при напряжениях питания, отличающихся от безопасных для используемых чипов значений, возможна так называемая деградация модулей ОЗУ. Под этим термином понимают снижение разгонного потенциала модулей со временем (вплоть до неспособности работать в штатных режимах) и полного выхода плашек из строя. На деградационные процессы особо не влияет качество охлаждения модулей – даже холодные чипы могут быть им подвержены. Конечно, есть и примеры длительного успешного использования ОЗУ при высоких напряжениях, но помните: все операции при форсировании системы вы проводите на свой страх и риск. Не переусердствуйте.

Прирост производительности современных ПК можно получить, используя преимущества двухканального режима (Dual Channel). Это достигается за счет увеличения ширины канала обмена данными и роста теоретической пропускной способности подсистемы памяти. Такой вариант не требует специальных знаний, навыков и тонкой настройки режимов работы ОЗУ. Для активации Dual Channel достаточно иметь два или четыре модуля одинакового объема (при этом необязательно использовать полностью идентичные плашки). Двухканальный режим включается автоматически после установки ОЗУ в соответствующие слоты материнской платы.

Зависимость разгона модулей Team TXDD1024M1066HC5-D от напряжения питания и основных таймингов

Все описанные манипуляции приводят к увеличению быстродействия подсистемы памяти, однако заметить прирост невооруженным глазом зачастую сложно. При хорошей настройке и ощутимом повышении частоты работы модулей можно рассчитывать на прибавку производительности порядка 10–15%. Среднестатистические показатели более низкие. Стоит ли овчинка выделки и нужно ли тратить время на игры с настройками? Если хотите детально изучить повадки ПК – почему бы и нет?

ЕРР и XMP – разгон ОЗУ для ленивых

Далеко не все пользователи изучают особенности настройки ПК на максимальное быстродействие. Именно для новичков оверклокинга ведущие компании предполагают простые способы повышения производительности компьютера.

В отношении ОЗУ все началось с технологии Enhanced Performance Profiles (EPP), представленной NVIDIA и Corsair. Материнские платы на базе nForce 680i SLI первыми предоставили максимальную функциональность в плане настройки подсистемы памяти. Суть ЕРР довольно проста: производители ОЗУ подбирают гарантированные нестандартные скоростные режимы функционирования собственных продуктов, а разработчики системных плат предоставляют возможность их активировать через BIOS. EPP – расширенный перечень настроек модулей, дополняющий базовый набор. Существует две версии ЕРР – сокращенная и полная (два и одиннадцать резервных пунктов соответственно).

Параметр	Возможные значения для ЕРР	Поддерживается
JEDEC SPD	Сокращенный профиль ЕРР	Полный профиль ЕРР
CAS Latency	2, 3, 4, 5, 6	Да	Да	Да
Minimum Cycle time at Supported CAS	JEDEC + 1,875 нс (DDR2-1066)	Да	Да	Да
Minimum RAS to CAS Delay (tRCD)	JEDEC*	Да	Да	Да
Minimum Row Precharge Time (tRP)	JEDEC*	Да	Да	Да
Minimum Active to Precharge Time (tRAS)	JEDEC*	Да	Да	Да
Write Recovery Time (tWR)	JEDEC*	Да	Да	Да
Minimum Active to Active/Refresh Time (tRC)	JEDEC*	Да	Да	Да
Voltage Level	1,8–2,5 В	–	Да	Да
Address Command Rate	1Т, 2Т	–	Да	Да
Address Drive Strenght	1.0х, 1.25х, 1.5х, 2.0х	–	–	Да
Chip Select Drive Strenght	1.0х, 1.25х, 1.5х, 2.0х	–	–	Да
Clock Drive Strenght	0.75х, 1.0х, 1.25х, 1.5х	–	–	Да
Data Drive Strenght	0.75х, 1.0х, 1.25х, 1.5х	–	–	Да
DQS Drive Strenght	0.75х, 1.0х, 1.25х, 1.5х	–	–	Да
Address/ Command Fine Delay	0, 1/64, 2/64, 3/64 MEMCLK	–	–	Да
Address/ Command Setup Time	1/2, 1 MEMCLK	–	–	Да
Chip Select Delay	0, 1/64, 2/64, 3/64 MEMCLK	–	–	Да
Chip Select Setup Time	1/2, 1 MEMCLK	–	–	Да
* Диапазон значений соответствует требованиям, определенным JEDEC для модулей DDR2
Расширенные профили ЕРР позволяют автоматически управлять ощутимо большим количеством задержек модулей стандарта DDR2, чем базовый набор, сертифицированный JEDEC.

Дальнейшее развитие данной темы – концепция Xtreme Memory Profiles (ХМР), представленная компанией Intel. По своей сути данное новшество не отличается от ЕРР: расширенный набор настроек для ОЗУ, гарантированные производителями скоростные режимы записаны в SPD планок и при необходимости активируются в BIOS платы. Поскольку Xtreme Memory Profiles и Enhanced Performance Profiles предоставлены разными разработчиками, модули сертифицируются под их собственные наборы системной логики (на чипсетах NVIDIA или Intel). XMP, как более поздний стандарт, относится только к DDR3.

Безусловно, несложные в активации резервов ОЗУ технологии EPP и XMP пригодятся новичкам. Однако позволят ли производители модулей просто так выжать максимум из своих продуктов? Хотите еще больше? Тогда нам по пути – будем глубже вникать в суть повышения быстродействия подсистемы памяти.

Итоги

Утилита MemSet – один из главных инструментов людей, занимающихся тонкой настройкой (так называемым твикингом) подсистемы памяти. Позволяет кроме основных изменять целый ряд дополнительных таймингов ОЗУ и выдает базовую сервисную информацию.

В небольшом материале сложно раскрыть все аспекты работы модулей, принципы функционирования динамической памяти вообще, показать, насколько повлияет изменение одной из настроек ОЗУ на общую производительность системы. Однако надеемся, что начало положено: тем, кто заинтересовался теоретическими вопросами, настоятельно рекомендуем изучить материалы JEDEC. Они доступны каждому желающему. На практике же опыт традиционно приходит со временем. Одна из главных целей материала – объяснение новичкам основ разгона подсистемы памяти.

Тонкая настройка работы модулей – дело довольно хлопотное, и если вам не нужна максимальная производительность, если каждый балл в тестовом приложении не решает судьбу рекорда, можно ограничиться привязкой к частоте и основным таймингам. Существенное влияние на быстродействие оказывает параметр CAS Latency (CL). Выделим также RAS to CAS Delay (tRCD), RAS Precharge (tRP) и Cycle Time (или Active to Precharge) (tRAS) – это базовый набор, основные тайминги, всегда указываемые производителями. Обратите внимание и на опцию Command Rate (наиболее актуально для владельцев современных плат на чипсетах NVIDIA). Впрочем, не стоит забывать о балансе характеристик. Системы, использующие неодинаковые контроллеры памяти, по-разному могут реагировать на изменения параметров. Разгоняя ОЗУ, следует придерживаться общей схемы: максимальный разгон процессора при пониженной частоте модулей → предельный разгон памяти по частоте с наихудшими задержками (изменением делителей) → снижение таймингов при сохранении достигнутых частотных показателей.

Просмотр содержимого SPD-модуля памяти с поддержкой Еnhanced Рerformance Рrofiles с помощью утилиты CPU-Z. Видно, что в ЕРР #1 прописан скоростной режим, позволяющий раскрыть потенциал ОЗУ.

Текущие частота работы и задержки подсистемы памяти. Программа CPU-Z позволяет оперативно определить данные настройки и отслеживать их в режиме реального времени (полезно, если вы меняете задержки, находясь в ОС).

Дальше – тестирование производительности (не ограничивайтесь лишь синтетическими приложениями!), затем новая процедура разгона модулей. Установите значения основных таймингов меньше на порядок (скажем, 4-4-4-12 вместо 5-5-5-15), с помощью делителей подберите максимальную частоту в таких условиях и протестируйте ПК заново. Таким образом возможно определить, что больше всего «по душе» вашему компьютеру – высокая частота работы или низкие задержки модулей. После чего переходите к тонкой настройке подсистемы памяти, поиску минимальных значений для субтаймингов, доступных для корректировки. Желаем удачи в этом нелегком деле!

<font>Читайте также:</font>21 процессор в разгоне: бесплатные мегагерцы

Используемые источники:

• https://ramozy.ru/obschee/taymingi-operativnoy-pamyati
• https://www.syl.ru/article/157419/new_tayming-operativnoy-pamyati-operativnaya-pamyat-kompyutera
• https://itc.ua/articles/_razgon_-_jeto_prosto_operativnaya_pamyat_31744/