Co za kRAM!

Czekając na DDR5

W lutym 2019 roku organizacja JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council), która jest odpowiedzialna za standaryzację w dziedzinie mikroelektroniki – w tym przede wszystkim elementów półprzewodnikowych – zatwierdziła standard pamięci DDR5. Podstawowy zysk z wdrożenia nowej technologii to zwiększenie pojemności dzięki wykorzystaniu w budowie tzw. stosów. Kolejne wcielenie układów RAM cechuje zmniejszony pobór mocy względem najpopularniejszej obecnie odmiany DDR4, obniżono bowiem standardowe napięcie zasilające z 1,2 V do 1,1 V. Zmieni się też wydajność pamięci: już w tej chwili są moduły wyprodukowane przez SK Hynix, które przy standardowej szerokości szyny danych (64 bity) i pracy jednokanałowej osiągają przepustowość 41,6 GB/s dla taktowania 5200 MHz. Po planowanym przygotowaniu kości działających ze zwiększoną częstotliwością zegara – mówi się, że będzie to 6400 MHz – pozwoli to na podbicie tej wartości powyżej 100 GB/s przy pracy dwukanałowej. Ma to znaczenie nie tylko w zastosowaniach, gdzie operuje się dużymi ilościami danych, ale również w przypadku zintegrowanych kart graficznych, które nie mają własnej pamięci i korzystają z RAM-u komputera.

Bajka o CL, czyli skąd się biorą opóźnienia

Na całkowitą szybkość działania pamięci mają wpływ przede wszystkim dwa czynniki: taktowanie i opóźnienia. Ta druga cecha jest związana z budową RAM-u, ale nie dotyczy bezpośrednio samych komórek przechowujących bit, ale wewnętrznej organizacji modułu. Można posłużyć się analogią drzewa: do każdego liścia – jeśli poruszamy się wyłącznie po gałęziach – najkrótsza droga jest tylko jedna, ale nie można jej pokonać w jednym kroku, gdyż na każdym rozwidleniu potrzebny jest czas na decyzję, który sumarycznie wnosi jakieś opóźnienie.

Podobnie jest w module DDR4 – nie da się w jednym takcie dojść do celu. Oczywiście pamięć RAM jest zbudowana inaczej, bowiem pojedynczy układ scalony składa się z tzw. banków, z których każdy jest matrycą komórek pamięci adresowanych przez podanie kolumny i rzędu. Wymusza to stosowanie odpowiednich interwałów, które znamy jako timingi – w przypadku użytych w teście modułów 2x8 GB przeczytamy w dokumentacji, że PC4-34100 (4266 MHz) zostały przetestowane przy wartościach 19-19-19-39, a liczby te oznaczają po prostu to, ile cykli zegarowych potrzeba na poszczególne fazy pracy. Standardowe wartości dla poszczególnych częstotliwości producent zapisuje w układzie SPD (Serial Presence Detect), który może mieć także dane na potrzeby przetaktowania (tryb XMP/AMP).

1. CL (CAS Latency, czyli Column Address Select Latency) to pierwszy i najbardziej wpływający na wydajność parametr. Informuje on o tym, ile cykli musi upłynąć, żeby odczytać pierwszy bit ze wskazanej kolumny, o ile tylko został już wybrany wiersz.

2. tRCD (RAS to CAS Delay, gdzie RAS to Row Address Select) – czas między wskazaniem adresu wiersza a wskazaniem adresu kolumny.

3. tRP (Row Precharge) – czas konieczny na odświeżanie pamięci (wynika to z konieczności podtrzymywania ładunku w komórkach RAM-u) i jednocześnie na wybór kolejnego wiersza.

4. tRAS (Row Address Select) – czas konieczny do aktywacji kolejnego banku – drugi pod względem ważności parametr wpływu na całkowity czas operacji na pamięci.

Programy narzędziowe i diagnostyczne

CPU-Z (aplikacja zbierająca informacje)
www.cpuid.com

HWiNFO64 (aplikacja zbierająca informacje)
www.hwinfo.com

Taiphoon Burner (aplikacja zbierająca dane i umożliwiająca zaawansowaną modyfikację parametrów modułu SPD)
www.softnology.biz

DRAM Calculator for Ryzen (aplikacja do wyliczania parametrów pracy pamięci; obsługa jest niełatwa, więc warto skorzystać z menu Help i wybrać English support, a następnie obejrzeć wideo z instruktażem)
www.pcformat.pl/u/3560

Kalkulator opóźnień
www.notkyon.moe/ram-latency.htm

MemTest86+ (diagnostyka pamięci)
www.memtest.org

TechPowerUp MemTest64 (do szybkiego sprawdzenia stabilności pamięci po overclockingu)
www.techpowerup.com/memtest64

Intel Memory Latency Checker (aplikacja do sprawdzania opóźnień i przepustowości)
www.pcformat.pl/u/3561

7-Benchmark (aplikacja testująca m.in. opóźnienia i przepustowość)
www.7-cpu.com/utils.html

Diagnostyka pamięci systemu Windows (narzędzie wbudowane w system, należy kliknąć menu Start i wpisać słowo „diagnostyka”)