Χρονισμοί μνημών ~ Τί σημαίνουν τα νούμερα ?

Όλα ξεκίνησαν πριν λίγους μήνες όταν έκανα περιχαρής την αναβάθμιση του υπολογιστή μου. Άλλαξα μητρική, επεξεργαστή και μνήμες. Πέρασα απο τις DDR2 στις νεότερες ( και ταχύτερες ) DDR3. Η επιλογή μου ήταν 2 modules των 4 GB το καθένα και πιό συγκεκριμένα η Vengeance 1600 της Corsair με χρονισμούς 9-9-9-24.

Τί σημαίνουν όμως αυτά τα νούμερα;

Ξεκίνησα να το ψάχνω όταν παρατήρησα συνεχόμενα και τακτικά κρασαρίσματα του υπολογιστή μου ακόμα και μετά απο αναβαθμίσεις του BIOS.

Ψάχνοντας λίγο παραπάνω στις ρυθμίσεις του BIOS είδα οτι οι μνήμες μου αναγνωρίζονταν σαν 1333 MHz αντί για 1600 MHz και όταν τα διόρθωνα οι χρονισμοί τους άλλαζαν. Έπρεπε λοιπόν να μάθω τη σημασία αυτών των αριθμών για να κάνω τις σωστές ρυθμίσεις.

Ο καθένας απο αυτούς αφορά και ένα ξεχωριστό χαρακτηριστικό της εκάστοτε μνήμης. Μπορεί δύο τσιπάκια μνημών να είναι ίδιου τύπου ( DDR3 ) με ίδια ταχύτητα ( 1600 MHz ) αλλά λόγω διαφορετικών χρονισμών η μία να αποδίδει καλύτερα απο την άλλη.

Ας μη μακρηγορώ άλλο και ας τα δούμε αναλυτικά. Για το παράδειγμά μας θα χρησιμοποιήσω τα χαρακτηριστικά των μνημών που έχω :

9 -9-9-24 : Ο πρώτος αριθμός αφορά το CL ( CAS Latency ) και είναι ο χρόνος που μεσολαβεί μέχρι η μνήμη να απαντήσει σε μία εντολή που δέχτηκε. Ο χρόνος, δηλαδή, που θα κάνει ο επεξεργαστής να πάρει την πληροφορία που ζήτησε. Αναπαρίσταται απο το πρώτο νούμερο.


Γραφική αναπαράσταση του CAS Latency.

9- 9 -9-24 : Ο δεύτερος αριθμός είναι το tRCD ( RAS to CAS Delay ). Φανταστείτε το χώρο μέσα στις μνήμες του υπολογιστή σαν ένα matrix. Ένα πλέγμα απο οριζοντίους και καθέτους. Στις συμβολές τους αποθηκεύονται τα δεδομένα μας ( 0 και 1 ) και η κάθε συμβολή έχει τη δική της διεύθυνση. Το RAS ( Row Address Strobe ) αναφέρεται στις οριζοντίους ενώ το CAS ( Column Address Strobe ) στις καθέτους. Το tRCD, λοιπόν, είναι ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ της ενεργοποίησης της οριζοντίου και της καθέτου όπου είναι αποθηκευμένη η πληροφορία. Αναπαρίσταται απο το δεύτερο νούμερο.

9-9- 9 -24 : Το τρίτο νούμερο είναι το tRP ( RAS Precharge ). Ο χρόνος που μεσολαβεί μεταξύ της απενεργοποίησης της πρόσβασης σε μία γραμμή δεδομένων και την έναρξη της πρόσβασης μίας άλλης γραμμής. Αναπαρίσταται απο το τρίτο 9άρι στο παράδειγμα.

9-9-9- 24 : Ο τελευταίος αριθμός είναι το tRAS ( Active to Precharge Delay ). Δείχνει το χρόνο που πρέπει να περιμένει η μνήμη μέχρι να αρχίσει η επόμενη πρόσβαση σε αυτήν. Στο παράδειγμά μας είναι το 24.


Αν προσέξετε θα δείτε τους χρονισμούς.

Υπάρχει άλλος ένας αριθμός ο οποίος συνήθως δεν ανακοινώνεται και είναι το CMD ( Command Rate ). Είναι ο χρόνος που μεσολαβεί για να σταλεί η πρώτη εντολή στο τσιπ της μνήμης μετά την ενεργοποίησή του.

Συνήθως είναι Τ1 ή Τ2. Μετριέται, όπως όλα τα προηγούμενα νούμερα, σε κύκλους ρολογιού ( θα δούμε παρακάτω τί είναι αυτό ). Οι μνήμες με Τ2 είναι πιό αργές αλλά συνήθως πιό σταθερές.

Όπως καταλαβαίνετε όσο μικρότερα τα παραπάνω νούμερα τόσο ταχύτερες είναι οι μνήμες. Όπως προείπα δύο modules DDR3 1600 MHz με διαφορετικούς χρονισμούς έχουν διαφορετικές επιδόσεις. Δηλαδή αν το ένα έχει 9-9-9-24 και το άλλο 7-7-7-19 ( τυχαία νούμερα ) τότε το δεύτερο είναι ταχύτερο.


Το παράδειγμα που δίνω με λίγο αλλαγμένα τα νούμερα.

Ας δούμε λίγο και τις ταχύτητες των μνημών DDR. Η ταχύτητά τους δηλώνεται απο το νούμερο ακριβώς δίπλα απο το είδος τους : DDR3( είδος )1600 ( ταχύτητα ). Όμως δεν είναι η πραγματική. Η πραγματική τους ταχύτητα είναι ακριβώς η μισή ( δηλαδή 800 MHz ).

Αυτό ισχύει για όλες τις μνήμες DDR είτε είναι οι "απλές" DDR, είτε είναι DDR2 ή DDR3. Η διαφορά μεταξύ τους είναι οτι οι πρώτες μεταφέρουν δύο bits πληροφορίας ανά κύκλο ρολογιού, οι δεύτερες τέσσερα και οι τρίτες οκτώ.

Μετά το είδος και την ταχύτητα ακολουθεί ακόμα ένας αριθμός ( ξέρω, μαζεύονται πολλοί ) και δεν είναι άλλος απο το θεωρητικό εύρος μεταγωγής δεδομένων της μνήμης - δεν το "πιάνουν" ποτέ γιατί πολύ απλά δεν κινούν δεδομένα σε κάθε κύκλο ρολογιού.

Για το παράδειγμά μας είναι 12.800 MB/s. Δηλαδή : DDR3 1600 - PC3 12800. Το PC3 δηλώνει οτι μιλάμε για DDR3 μνήμες. Αντίστοιχα για τις DDR2 είναι PC2 και για τις DDR σκέτο PC.

Τόση ώρα γράφω για ταχύτητες και κύκλους ρολογιού και πολλοί μπορεί να μπερδευτήκατε. Όχι άδικα. Ας πάρουμε ξανά το παράδειγμα των μνημών που έχω : DDR3 1600 MHz. Το 1600 δεν είναι η πραγματική ταχύτητα, όπως προείπα.

Η πραγματική ταχύτητα όλων των DDR μνημών προκύπτει αφού διαιρέσουμε την δηλωμένη με το 2 : στο παράδειγμά μας 1600/2 = 800 MHz. Όχι δεν μας κοροϊδεύουν. Απλά αυτές οι μνήμες μπορούν να στέλνουν δύο φορές δεδομένα σε κάθε κύκλο του ρολογιού τους οπότε είναι σαν να αποκτούν διπλάσια ταχύτητα ( τα λέω λίγο χοντρικά για να μην μπω σε πολλές λεπτομέρειες ).

Αυτή ταχύτητα είναι αυτή με την οποία επικοινωνούν οι μνήμες με τα υποσυστήματα της μητρικής μας ( memory controller ) και συχνά την ονομάζουμε εξωτερική. Μέσα στο τσιπάκι της μνήμης τα πράγματα είναι λίγο διαφορετικά.


Οι διαφορές μεταξύ των τριών γενιών μνημών DDR.

Ας ξεκινήσουμε με τις DDR μνήμες και πιό συγκεκριμένα ένα τυχαίο μοντέλο το οποίο έχει ( εξωτερική ) ταχύτητα 400MHz. Είπαμε οτι η πραγματική του ταχύτητα είναι 200MHz αλλά επειδή στέλνει δύο bits πληροφορίας σε κάθε κύκλο ρολογιού είναι σαν να "τρέχει" στα 400MHz ( 2bits x 200 MHz = 400MHz ). Οι πιό τυπικοί μην αρχίσετε να λέτε οτι αν πολλαπλασιάσουμε bits με MHz δεν παίρνουμε MHz σαν αποτέλεσμα...

Στις DDR2 τα bits έγιναν τέσσερα οπότε μία τέτοια μνήμη με εξωτερική ταχύτητα 800MHz εσωτερικά τρέχει στα 200MHz ( 4bits x 200MHz = 800 MHz ). Αντίστοιχα αν έχουμε ένα τσιπάκι DDR3 1600MHz τότε εσωτερικά τρέχει πάλι στα 200MHz αφού σε αυτές τις μνήμες τα bits έχουν γίνει οκτώ ( 8bits x 200MHz = 1600 MHz ). Αυξάνοντας, λοιπόν, τα bits δεδομένων στο δίαυλο επικοινωνίας με τον memory controller οι DDR μνήμες αύξησαν κι άλλο την ταχύτητά τους.

Κάτι τελευταίο στο οποίο θα σταθώ και μετά θα κλείσω. Πόσο κρατάει ο κύκλος ρολογιού σε κάθε μνήμη; Για να το βρούμε διαιρούμε το 1 με την πραγματική (εσωτερική) ταχύτητα της μνήμης. Για την DDR3 1600MHz θα είναι : 1/800 = 1,25 nanoseconds.

Αντίστοιχα για μία DDR2 800MHz θα είναι 1/400 = 2,5 nanoseconds. Αυτό έχει να κάνει με το CL ( CAS Latency - το πρώτο νούμερο απο τα 9-9-9-24 που είδαμε στα πιό πάνω χαρακτηριστικά ). Ερώτηση : Ποιά είναι ταχύτερη;
Α) DDR2 800MHz 7 -7-7-19
B) DDR3 1600MHz 9 -9-9-24

Κάποιος θα σκεφτόταν οτι λόγω υψηλότερου CL ( είπαμε, το πρώτο νούμερο ) η πρώτη μνήμη θα ήταν ταχύτερη. Αν εφαρμόσουμε όμως τον παραπάνω τύπο θα δούμε οτι τα πράγματα δεν είναι ακριβώς έτσι.
Απάντηση :

Α). 1/400 = 2,5 nanoseconds ... 2,5 nanoseconds x 7 CL = 17,5 nanoseconds latency
B). 1/800 = 1,25 nanoseconds ... 1,25 nanoseconds x 9 CL = 11,25 nanoseconds latency

Άρα το CL απο μόνο του δεν φτάνει για να προσδιορίσει την ταχύτητα μίας μνήμης. Αν η δεύτερη μνήμη "έτρεχε" και αυτή στα 800MHz τότε, ναι, θα ήταν πιό αργή απο την πρώτη. Αυτός είναι και ο λόγος που στην αρχή το DDR2 δεν είχε να προσφέρει κάτι παραπάνω σε σχέση με την πρώτη γενιά DDR. Όταν όμως αργότερα κυκλοφόρησαν τα ταχύτερα modules φάνηκε το πλεονέκτημά της.

Ελπίζω να σας βοήθησα περισσότερο απο όσο σας μπέρδεψα. Προσπάθησα να τα γράψω όσο γίνεται πιό απλά και να μην μπω πολύ σε τεχνικά θέματα. Κάποιες λεπτομέρειες δεν τις ανέφερα όπως είναι τα volt για κάθε είδος μνήμης ( κρατείστε απλά οτι όσο πιό σύγχρονη τόσο λιγότερα τα volts ).
olagiatopc