на что влияет латентность оперативной памяти
Что такое латентность оперативной памяти и что она означает?
Приветствую вас уважаемые гости! Сегодня поговорим про латентность оперативной памяти – что это такое, какая бывает, как на нее влияют тайминги и что значит это в практическом плане.
Как работает оперативная память
Структурно любая планка оперативки представляет собой своего рода матрицу, разделенную на строчки и столбцы. Каждая ячейка может иметь значение 1 (полный заряд) или 0 (полный разряд). По сути, любая такая планка – своеобразная таблица, состоящая из множества микроскопических конденсаторов.
Каждый элемент в оперативке имеет собственный уникальный адрес, по которому к нему обращаются напрямую процессор или периферические устройства.
Кроме того, конденсаторы сгруппированы по банкам, число которых зависит от плотности ячеек. На открытие строки в одном банке уходит больше времени, чем если обратиться к другому банку, так как используемую строку сначала нужно закрыть. Применяется принцип чередования строк, когда новая строка открывается в новом банке.
Что значит латентность у модуля памяти
Дословное определение этого параметра ОЗУ – «задержка», то есть время, необходимое на чтение, запись и копирование данных.
Несмотря на высокое быстродействие современных компьютеров, все действия не выполняются мгновенно. По-другому такие задержки называют таймингами и для удобства пользователей наносят такие характеристики на шильдике, который должен быть наклеен согласно нормативам(правда это, не всегда встречается). Например, так: 4-4-4-6.
Каждая цифра в этой маркировке обозначает время в миллисекундах, которое проходит перед началом выполнения команды.
Здесь идут в ряд четыре типа латентности:
Чем выше тактовая частота ОЗУ, тем больше и тайминги у нее будут.
Поэтому у современной памяти возможны значения cl 11, cl15, cl 16 и даже cl19. Например, для планки памяти DDR3 с тактовой частотой 1333 МГц оптимальным значением считается CL 9.
У ДДР4 с частотой 2800 МГц средние значения латентности 14-15. К слову, в этом случае речь идет о так называемой CAS-латентности, то есть задержке между отправкой в ОЗУ адреса столбца данных и началом передачи данных – время, необходимое для чтения первого бита.
Настройка латентности
Именно данная цифра (CL) представляет наибольший интерес в практическом плане, поэтому часто в маркировке указывают только ее.
Для того, чтобы узнать более детальную информацию об интервалах задержки оперативки, приходится искать на сайте производителя ее полную спецификацию.
Информация о латентности записана в самой планке оперативной памяти в микросхеме SPD, который есть в любом модуле ОЗУ. Как правило, при сборке компьютера не нужно выполнять дополнительных настроек в BIOS: предусмотренная производителем латентность выставляется автоматически.
Все, что нужно сделать пользователю – только правильно смонтировать модули ОЗУ в подходящие слоты.
Впрочем, в случае необходимости тайминги таки можно настроить, для чего БИОС предоставляет ряд возможностей пользователю. Для этого используется функция DRAM Timings, с помощью которой можно задать значения четырех основных значений латентности.
При установке режима AUTO будут использованы настройки по умолчанию – те, на которых планка работает с оптимальной производительностью.
Самостоятельная установка таймингов может понадобиться при разгоне модуля памяти: так как наблюдается обратная взаимосвязь, меньшая латентность приводит к ускорению работы ОЗУ.
Кроме того, это может понадобиться при попытке подружить пару немного отличающихся по параметрам планок оперативной памяти, чтобы заставить их работать в двухканальном режиме. С другой стороны, увеличение задержек немного замедляет работу памяти, но делает ее более стабильной.
Такие «танцы с бубном» рекомендуется проводить пользователям, которые твердо знают, что именно они делают и зачем.
Если же вы пока не на «Ты» с компьютерным железом и еще не скоро будете в нем хорошо разбираться, рекомендую установить латентность по умолчанию. А еще советую ознакомиться с публикациями «На что влияет частота оперативной памяти» и «Что это — поддержка ECC оперативной памяти».
Напоминаю, что делясь статьями этого блога в социальных сетях, вы способствуете его продвижению, что позволит мне публиковать еще больше полезных инструкций. Чтобы не пропустить новость, подпишитесь на рассылку уведомлений по электронной почте. А на сегодня все. Всем до завтра!
Что такое тайминги и как они влияют на скорость оперативной памяти
Содержание
Содержание
Выбор оперативной памяти в игровую сборку может обернуться кошмаром, если начать разбираться в тонкостях ее работы. Требования современных игровых и рабочих задач диктуют свои условия, поэтому память — теперь чуть ли не самая важная и сложная часть в сборке компьютера. Среди многочисленных моделей нужно выбрать единственный подходящий вариант и это пугает. Причем самое сложное в этом — почему память с меньшей частотой работает быстрее и показывает больше кадров в играх, чем та, у которой частота выше. Для этого нужно разобраться, в чем все-таки измеряется скорость памяти и какие параметры влияют на нее.
Мощность компьютера измеряется величиной FLOPS, которая обозначает количество вычислительных операций за секунду. По причине того, что компьютеры могут одновременно выполнять миллионы операций, к флопсам добавляют приставку «гига».
В привычной же обстановке мы можем путать мощность и частоту, поэтому считаем производительность компьютеров не гигафлопсами, а максимальной рабочей частотой. Это проще в рядовых ситуациях, когда говорящие знают тему хорошо и соотносят мощность с герцами в уме автоматически.
В то же время, такое языковое упрощение вносит коррективы в понимание практической части вопроса. Вырывая контекст из форумов, рядовой пользователь и правда думает, что мощность памяти можно выразить в герцах. Просто потому, что гонка за частотой стала трендом среди любителей и энтузиастов. Это и мешает неопытному человеку понять, почему его высокочастотный процессор может проиграть тому, у которого на несколько сотен герц меньше. Все просто — у одного два ядра и четыре потока, а у другого четыре настоящих. И это большая разница.
Оперативная память и ее скорость
Оперативная память состоит из тысяч элементов, связанных между собой в чипах-микросхемах. Их называют банками (bank), которые хранят в себе строчки и столбцы с электрическим зарядом. Сам электрический заряд — это информация (картинки, программы, текст в буфере обмена и много чего еще). Как только системе понадобились данные, банка отдает заряд и ждет команды на заполнение новыми данными. Этим процессом руководит контроллер памяти.
Для аналогии, сравним работу оперативной памяти и работу кафе. Чипы можно представить в виде графинов с томатным соком. Каждый наполнен соком и мякотью спелых помидоров (электрический заряд, информация). В кафе приходит клиент (пользователь компьютера) и заказывает сок (запускает игру). Бармен (контроллер, тот, кто управляет банками) принимает заказ, идет на кухню (запрашивает информацию у банок), наливает сок (забирает игровые файлы) и несет гостю, а затем возвращается и заполняет графин новым соком (новой информацией о том, что запустил пользователь). Так до бесконечности.
Тайминги — качество
Работа памяти, вопреки стереотипу, измеряется не только герцами. Быстроту памяти принято измерять в наносекундах. Все элементы памяти работают в наносекундах. Чем чаще они разряжаются и заряжаются, тем быстрее пользователь получает информацию. Время, за которое банки должны отрабатывать задачи назвали одним словом — тайминг (timing — расчет времени, сроки). Чем меньше тактов (секунд) в тайминге, тем быстрее работают банки.
Такты. Если нам необходимо забраться на вершину по лестнице со 100 ступеньками, мы совершим 100 шагов. Если нам нужно забраться на вершину быстрее, можно идти через ступеньку. Это уже в два раза быстрее. А можно через две ступеньки. Это будет в три раза быстрее. Для каждого человека есть свой предел скорости. Как и для чипов — какие-то позволяют снизить тайминги, какие-то нет.
Частота — количество
Теперь, что касается частоты памяти. В работе ОЗУ частота влияет не на время, а на количество информации, которую контроллер может утащить за один подход. Например, в кафе снова приходит клиент и требует томатный сок, а еще виски со льдом и молочный коктейль. Бармен может принести сначала один напиток, потом второй, третий. Клиент ждать не хочет. Тогда бармену придется нести все сразу за один подход. Если у него нет проблем с координацией, он поставит все три напитка на поднос и выполнит требование капризного клиента.
Аналогично работает частота памяти: увеличивает ширину канала для данных и позволяет принимать или отдавать больший объем информации за один подход.
Тайминги плюс частота — скорость
Соответственно, частота и тайминги связаны между собой и задают общую скорость работы оперативной памяти. Чтобы не путаться в сложных формулах, представим работу тандема частота/тайминги в виде графического примера:
Разберем схему. На торговом центре есть два отдела с техникой. Один продает видеокарты, другой — игровые приставки. Дефицит игровой техники довел клиентов до сумасшествия, и они готовы купить видеокарту или приставку, только чтобы поиграть в новый Assassin’s Creed. Условия торговли такие: зона ожидания в отделе первого продавца позволяет обслуживать только одного клиента за раз, а второй может разместить сразу двух. Но у первого склад с видеокартами находится в два раза ближе, чем у второго с приставками. Поэтому он приносит товар быстрее, чем второй. Однако, второй продавец будет обслуживать сразу двух клиентов, хотя ему и придется ходить за товаром в два раза дальше. В таком случае, скорость работы обоих будет одинакова. А теперь представим, что склад с приставками находится на том же расстоянии, что и у первого с видеокартами. Теперь продавец консолей начнет работать в два раза быстрее первого и заберет себе большую часть прибыли. И, чем ближе склад и больше клиентов в отделе, тем быстрее он зарабатывает деньги.
Так, мы понимаем, как взаимодействует частота с таймингами в скорости работы памяти.
Соответственно, чем меньше метров проходит контроллер до банок с электрическим зарядом, тем быстрее пользователь получает информацию. Если частота памяти позволяет доставить больше информации при том же расстоянии, то скорость памяти возрастает. Если частота памяти тянет за собой увеличение расстояния до банок (высокие тайминги), то общая скорость работы памяти упадет.
Сравнить скорость разных модулей ОЗУ в наносекундах можно с помощью формулы: тайминг*2000/частоту памяти. Так, ОЗУ с частотой 3600 и таймингами CL14 будет работать со скоростью 14*2000/3600 = 7,8 нс. А 4000 на CL16 покажет ровно 8 нс. Выходит, что оба варианта примерно одинаковы по скорости, но второй предпочтительнее из-за большей пропускной способности. В то же время, если взять память с частотой 4000 при CL14, то это будет уже 7 нс. При этом пропускная способность станет еще выше, а время доставки информации снизится на 1 нс.
Строение чипа памяти и тайминги
В теории, оперативная память имеет скорость в наносекундах и мегабайтах в секунду. Однако, на практике существует не один десяток таймингов, и каждый задает время на определенную работу в микросхеме.
Они делятся на первичные, вторичные и третичные. В основном, для маркетинговых целей используется группа первичных таймингов. Их можно встретить в характеристиках модулей. Например:
Вот, как выглядят тайминги на самом деле:
Их намного больше и каждый за что-то отвечает. Здесь бармен с томатным соком не поможет, но попробуем разобраться в таймингах максимально просто.
Схематика чипов
Микросхемы памяти можно представить в виде поля для игры в морской бой или так:
В самом упрощенном виде иерархия чипа это: Rank — Bank — Row — Column. В ранках (рангах) хранятся банки. Банки состоят из строк (row) и столбцов (column). Чтобы найти информацию, контроллеру необходимо иметь координаты точки на пересечении строк и столбцов. По запросу, он активирует нужные строки и находит информацию. Скорость такой работы зависит от таймингов.
Первичные
CAS Latency (tCL) — главный тайминг в работе памяти. Указывает время между командой на чтение/запись информации и началом ее выполнения.
RAS to CAS Delay (tRCD) — время активации строки.
Row Precharge Time (tRP) — прежде чем перейти к следующей строке в этом же банке, предыдущую необходимо зарядить и закрыть. Тайминг обозначает время, за которое контроллер должен это сделать.
Row Active Time (tRAS) — минимальное время, которое дается контроллеру для работы со строкой (время, в течение которого она может быть открыта для чтения или записи), после чего она закроется.
Command Rate (CR) — время до активации новой строки.
Вторичные
Второстепенные тайминги не так сильно влияют на производительность, за исключением пары штук. Однако, их неправильная настройка может влиять на стабильность памяти.
Write Recovery (tWR) — время, необходимое для окончания записи данных и подачи команды на перезарядку строки.
Refresh Cycle (tRFC) — период времени, когда банки памяти активно перезаряжаются после работы. Чем ниже тайминг, тем быстрее память перезарядится.
Row Activation to Row Activation delay (tRRD) — время между активацией разных строк банков в пределах одного чипа памяти.
Write to Read delay (tWTR) — минимальное время для перехода от чтения к записи.
Read to Precharge (tRTP) — минимальное время между чтением данных и перезарядкой.
Four bank Activation Window (tFAW) — минимальное время между первой и пятой командой на активацию строки, выполненных подряд.
Write Latency (tCWL) — время между командой на запись и самой записью.
Refresh Interval (tREFI) — чтобы банки памяти работали без ошибок, их необходимо перезаряжать после каждого обращения. Но, можно заставить их работать дольше без отдыха, а перезарядку отложить на потом. Этот тайминг определяет количество времени, которое банки памяти могут работать без перезарядки. За ним следует tRFC — время, которое необходимо памяти, чтобы зарядиться.
Третичные
Эти тайминги отвечают за пропускную способность памяти в МБ/с, как это делает частота в герцах.
Эти отвечают за скорость чтения:
Эти отвечают за скорость копирования в памяти (tWTR):
Скорость чтения после записи (tRTP):
А эти влияют на скорость записи:
Скорость памяти во времени
Итак, мы разобрались, что задача хорошей подсистемы памяти не только в хранении и копировании данных, но и в быстрой доставке этих данных процессору (пользователю). Будь у компьютера хоть тысяча гигабайт оперативной памяти, но с очень высокими таймингами и низкой частотой работы, по скорости получится уровень неплохого SSD-накопителя. Но это в теории. На самом деле, любая доступная память на рынке как минимум соответствует требованиям JEDEC. А это организация, которая знает, как должна работать память, и делает это стандартом для всех. Аналогично ГОСТу для колбасы или сгущенки.
Стандарты JEDEC демократичны и современные игровые системы редко работают на таких низких настройках. Производители оставляют запас прочности для чипов памяти, чтобы компании, которые выпускают готовые планки оперативной памяти могли немного «раздушить» железо с помощью разгона. Так, появились заводские профили разгона XMP для Intel и DOHCP для AMD. Это «официальный» разгон, который даже покрывается гарантией производителя.
Профили разгона включают в себя информацию о максимальной частоте и минимальных для нее таймингах. Так, в характеристиках часто пишут именно возможности работы памяти в XMP режимах. Например, частоте 3600 МГц и CL16. Чаще всего указывают самый первый тайминг как главный.
Чем выше частота и ниже тайминги, тем круче память и выше производительность всей системы.
Так работает оперативная память с момента ее создания и до нашего времени.
Тайминги ОЗУ: разбираемся в нюансах
Что означают эти непонятные цифры на оперативной памяти для ПК? Ведь тайминги напрямую влияют на ее быстродействие, но их величина — это вовсе не объем и не скорость. Рассказываем понятным языком и объясняем, какие параметры лучше.
При выборе оперативной памяти для ПК многие пользователи сталкиваются с вопросом изучения характеристик чипов, в том числе рабочих частот и таймингов. Но если с первыми все понятно — чем они выше, тем быстрее память, то со вторыми не все так просто. Мы расскажем, для чего нужен этот параметр и как выбрать планку с оптимальными значениями таймингов.
ЧЧто влияет на скоростные параметры ОЗУ
От скоростных показателей оперативной памяти зависит как быстро будет осуществляться обмен данными между процессором и жестким диском и системой. Чем выше частота работы чипов, тем больше операций чтения/записи она может выполнить в единицу времени. Конечно, от объема оперативной памяти также зависит общее быстродействие ПК, но лишь в определенных программах.
Это можно сравнить с работой экскаватора: процессор (оператор) дает команды экскаватору (ковшу) забрать определенное количество грунта (данных) из котлована (жесткого диска). Чем больше ковш, тем больше грунта (данных) будут забраны и доступны к оперативному использованию. Но быстродействие ПК зависит от слаженной работы всех компонентов системы.
1 байт = 8 бит
Из этого можно вычислить, что DDR3 с частотой 1600 МГц сможет обработать 12800 бит/сек. Аналогично этому DDR4 2400 сможет попустить через себя данные со скоростью 19200 бит/сек. Таким образом, со скоростью обработки данных разобрались.
Теперь плавно переходим к таймингам. Эти цифры также указывают на наклейках на оперативной памяти в виде счетверённых через дефис цифр, например, 8-8-8-24, 9-9-9-24 и т.д. Эти цифры обозначают, какой промежуток времени (задержка) необходим модулю RAM для доступа к битам данных при выборке из таблицы массивов памяти.
Эта задержка характеризует, какое количество тактовых импульсов необходимо для считывания данных из ячеек памяти для 4-х таймингов. Самый важный из четырех цифр — первый, и на этикетке может быть написан только он.
Поэтому, в этих характеристиках действует обратный принцип: чем меньше числа, тем выше скорость. А меньшая задержка обеспечит быстрее считать или записать данные в ячейку памяти и затем достигнут процессора для обработки.
Тайминги замеряют период ожидания (CL, CAS Latency, где CAS — Acess Strobe) чипа памяти, пока он обрабатывает текущий процесс. Т.е. это время между получением команды на чтение и ее выполнением. Со следующими двумя цифрами все несколько сложнее. Вторая цифра в строке таймингов RAS-CAS, ) является ни чем иным, как отрезок времени между получением команды «Active» и выполнением поступающей после нее команды на чтение или запись. Здесь также — чем меньше, тем лучше.
Третья цифра, это RAS Precharge — время, за которое проходит между завершением обработки одной строки и переходом к другой. И последняя цифра демонстрирует параметр памяти Row Active. Он определяет задержку, в течение которой активна одна строка в ячейке.
ККакие тайминги лучше выбирать
Вы также можете подобрать себе оперативную память в качестве апгрейда. Здесь также нужно придерживаться правила равных таймингов, и не допускать, чтобы какой-то из них, например, опережал почти на треть цикла.
Если же вы намерены установить на ПК самую быструю память, что следует учесть, что, например, тайминги 4-4-4-8, 5-5-5-15 и 7-7-7-21 могут обеспечить очень быстрый доступ к данным, но процессор и материнская плата не смогут этим воспользоваться. При этом важно, чтобы в материнской была возможность вручную установить тайминги для ОЗУ.
ККак узнать тайминги оперативной памяти
Для этих целей не обязательно вскрывать корпус и вытаскивать из слотов планки оперативной памяти. Специальная бесплатная утилита CPU-Z позволит быстро узнать нужные цифры таймингов. Для вычиcления тайминга самостоятельно можно использовать довольно простую формулу:
Время задержки (сек) = 1 / Частоту передачи (Гц)
1 / 400 000 000 = 2,5 нсек (наносекунд)
периода полного цикла (время такта). А теперь считаем задержку для обоих вариантов, представленных в рисунках. При таймингах CL-11 модуль будет выдавать «тормоза» периодом 2,5 х 11 = 27,5 нсек. В CPU-Z это значение показано как 28. Как видно из формулы, чем ниже каждый из указываемых параметров, тем быстрее будет ваша оперативная память работать.
ККак вручную задать тайминги в BIOS
Такая возможность есть не в любой материнской плате — лишь в оверклокерских модификациях. Вы можете попробовать выставить тайминги вручную из предлагаемых системой значений, после чего нужно внимательно следить за стабильностью работы ПК под нагрузкой. Если в БИОС специальных настроек не предусмотрено, то стоит смириться с теми, которые установлены по умолчанию.
Что такое латентность оперативной памяти
Некоторые характеристики устройств могут показаться незначительными на первый взгляд. Но они способны повлиять на скорость обработки информации в компьютере. Это относится и к латентности оперативной памяти, которая отвечает за время обращения процессора к данному оборудованию для получения данных.
Что такое латентность
Для получения какой-либо информации процессор обращается к оперативной памяти (ОЗУ). Она организована в виде страниц, на которых хранится нужная информация. Чтобы понять, на какой именно странице можно найти данные, следует обратиться к специальной таблице.
Основным показателем работы оперативной памяти, будет тактовая частота или количество операций, которое комплектующие может выполнять за один такт времени. Но кроме этого стоит учитывать и задержки. Это временной промежуток, который требуется системе на обработку запроса.
Данное значение определенно в таймингах и приравнивается к миллисекунде. Именно столько требуется времени ОЗУ перед началом выполнения команды.
Так, существует 4 вида задержек:
В некоторых случаях, разработчики указывают только латентность. Так как данный показатель будет наиболее значимым и больше влиять на общую работу компьютера.
На что она влияет?
От данного показателя будет зависеть скорость выполнения операции по обращению к оперативной памяти. В современных мощных компьютерах будет сложно заметить разницу латентности. К тому же это миллисекунды.
Однако, не стоит пропускать мимо данную характеристику при выборе комплектующей. Быстродействие ОЗУ следует высчитывать из тактовой частоты и латентности. Только так можно определить, на сколько быстро процессор будет получать ответ на запрашиваемую информацию, а значит, как будет работать компьютер в целом.
Какое значение лучше?
Латентное значение указывает задержку во времени на выполнение операции. Это значит, что, чем ниже данный параметр, тем быстрее процессор получит нужную информацию. При этом стоит учитывать также и тактовую частоту.
Узнать характеристику можно несколькими способами. Тайминги указываются на самой плате ОЗУ. Это 4 цифры, которые соответствуют параметрам. Первая отвечает за латентность. В некоторых моделях можно найти надпись «CL 11». Это значит, что здесь обозначается только латентность.
Если пользователь не хочет разбирать компьютер, можно воспользоваться специальными программами:
Утилиты способны отобразить все задержки, с которыми работает ОЗУ. Кроме того, с их помощью можно протестировать компьютер и его отдельные комплектующие.
Также, можно воспользоваться документацией или БИОСом. Здесь находятся все характеристики компьютера. С помощью БИОСа пользователь может изменить значение задержек. Благодаря этому компьютер будет работать немного быстрее.
Такую возможность предоставляют не все производители ОЗУ. Некоторые модели могут работать только с уже установленными настройками. Однако, если такая функция присутствует, с изменением параметров нужно быть осторожны. Низкие тайминги могут привести к тому, что компьютер перестанет включаться, так как операционная система не сможет загрузиться. Это объясняется тем, что оперативной памяти не будет хватать времени на выполнение операции.
На что обратить внимание при выборе?
Скорость работы оперативной памяти зависит от того, с какой скоростью выполняется операция и, какое количество за такт времени. Поэтому нельзя обращать внимание исключительно на латентность ОЗУ. Также, не рекомендуется сравнивать тайминги у различных моделей, которые работают с разной тактовой частотой.
В качестве примера можно рассмотреть модуль памяти типа DDR3, который работает на частоте 1333 МГц. Его показатели задержки будут равны 9-9-9-24. Второе комплектующие имеет тактовую частоту 2133 МГц, при этом тайминги – 11-11-11-31.
В первом случае время выполнения операции будет меньшей. Но это не значит, что компьютер будет работать быстрее. Как раз наоборот, выше показатели можно наблюдать у второго варианта. Это объясняется тактовой частотой. Во втором случае, компьютер будет обрабатывать больше данных за единицу времени.
Существуют оптимальные показатели для разных модулей. Так, при выборе DDR3 латентность должна равняться 9. DDR4 с более высокой тактовой частотой обладает среднем значением латентности в 14-15.
На что влияет латентность в играх?
Меньшее количество требуемого времени для получения или сохранения информации положительно скажется на игровом процессе. Пользователь может заметить, что игра будет быстрее загружаться и отвечать на запросы.
Однако, данный показатель редко становится решающим. В данном случае больше будет играть роль как раз тактовая частота. Уменьшать тайминги можно в том случае, когда нет возможности увеличить второй параметр.