Как выбрать оперативную память и не ошибиться? Топ-5 планок по версии Игромании
Сегодняшний материал об оперативной памяти: кратко и без лишней воды пробежимся по основным её характеристикам, расскажем о том, на что может повлиять её неверный выбор, и о том, как этой ошибки избежать. Ну а в конце приведём список моделей, за которые ручаемся головой. Словом, это простой текст для тех, кто хочет быстро разобраться, купить и забыть. Но и о тех, кому нужен более скрупулёзный и исчерпывающий подход к вопросу оперативки, мы не забыли: большая статья на эту тему уже в работе.
Основные характеристики оперативной памяти
Итак, давайте для начала определимся с тем, какая вообще оперативная память есть на рынке и чем планки могут отличаться друг от друга. Если отбросить в сторону бренды и цены, то обращать внимание имеет смысл на следующие нюансы: производителя самих чипов памяти, наличие или отсутствие у неё XMP и пассивного охлаждения в виде радиатора, на ранговость, на требуемое для работы напряжение и на частоту с таймингами. В этот список можно было бы включить заодно и стандарт памяти (DDR3 или DDR4), но поскольку речь идёт об актуальных на 2021 год компьютерах, то вариант всего один: DDR4. DDR3 уже отжила свой век. Ну что же, все основные характеристики перед нами — подробнее разберём каждую из них.
Производитель чипов памяти
При выборе планки можно вообще не обращать внимание на изготовителя той или иной модели оперативной памяти. На этикетке может быть указана, например, HyperX, но эта компания не имеет своих мощностей по производству памяти. Фирма просто закупает чипы, припаивает их к печатной плате, придумывает дизайн и наклеивает сверху свой лейбл. На что реально нужно смотреть, так это на чипы памяти, которые, как правило, скрыты от любопытных глаз. Скажем, Samsung B-Die (Samsung — производитель, B-Die — компоновка кристалла) — это лучшее, что есть на сегодняшний день. А ешё есть Nania, Spectek и Elpida, которые уже не очень. Проблема вот в чём: никто из производителей вам, конечно, не скажет, что из перечисленного стоит под красивым радиатором. Чтобы это выяснить, придётся копать форумы или читать отзывы на крупных торговых площадках. Также можно воспользоваться программой Thaiphoon Burner, но это так себе решение, поскольку предполагает то, что память уже у вас на руках. Тем не менее, вариант вполне рабочий при покупке б/у модулей. Ещё есть сайт B-Die Finder: с его помощью можно отыскать практически все существующие модули памяти на базе чипов Samsung B-Die. Опытные пользователи, конечно, и по косвенным признакам могут догадаться, что стоит «под капотом» того или иного модуля. Скажем, память с частотой 3200 МГц и CL таймингом 14 — это абсолютно точно Samsung B-Die. А вот два с виду одинаковых модуля с частотой 3600 Мгц и CL 16 могут быть сделаны как Samsung, так и Hynix (Это уже намного лучше, чем Elpida, Spectek и Nania, но все еще не Samsung B-Die или, например, Micron E-Die).
Xtreme Memory Profile, или XMP
Xtreme Memory Profile — профиль настроек, которые сохраняются в SPD-модуле оперативной памяти. Он представляет из себя определённые частоты и тайминги, на которых должен функционировать модуль после успешной активации XMP в BIOS. И это, кстати, стоит учитывать: покупка модулей с поддержкой XMP ещё не значит, что она сразу же будет работать на заявленных частотах. Без активации профиля память запустится на базовой для DDR4 частоте — 2133 МГц. Словом, XMP — это заводской разгон памяти, не требующий от пользователя ничего, кроме пары кликов мышкой. Однако есть нюанс, которого стоит опасаться. XMP — это не всегда гарант стабильности: нередки случаи, когда после активации профиля заводского разгона компьютер попросту не запускается. В 99,9% случаев эту проблему можно решить, однако это уже требует знаний, поскольку придётся вручную устанавливать все необходимые напряжения, частоты и тайминги. Что делать, если у вас этих знаний нет или вы попросту не хотите этим заниматься? Обращаться к QVL. QVL, или Qualified Vendors List (квалифицированный список поставщиков) — это список протестированных на конкретной материнской плате модулей оперативной памяти с указанием всех частот, напряжений и таймингов. Если выбранная вами память есть в QVL интересующей вас материнки, смело приобретайте. QVL для нужной платы находится легко: заходите на официальную страничку материнской платы, ищете разделы Support или Downloads и там находите что-то вроде Memory Support List. Тут же ответим на весьма популярный вопрос: «Что делать, если я хочу купить память с XMP 4400 МГц CL 17, она есть в QVL моей материнской платы, но на официальном сайте Intel (или AMD) указана поддержка лишь 2133 МГц?» Корни этой проблемы кроются в неверной трактовке спецификаций процессоров. Те 2133 МГц, что вы видите, — всего лишь на 100% гарантированная частота модулей оперативной памяти, с которыми ваш процессор запустится обязательно. Это вовсе не означает, что встроенный в ЦП контроллер памяти не в состоянии работать с более высокими частотами. У Intel все процессоры Core, начиная с 6-го и заканчивая 10-м поколением, способны работать с комплектами оперативки, частоты которых лежат далеко за пределами 4 ГГц. В 11-м поколении (из-за изменений по части контроллера) поддерживаемые частоты существенно снизились, но это всё ещё внушительные 3733-3800 МГц. Примерно тот же предел и у современных процессоров AMD Ryzen, но в крайне редких случаях он может достигать 4000 МГц.
Радиаторы. Нужны или нет?
Нужна ли модулям памяти система пассивного охлаждения? И да, и нет. Всё зависит от нескольких факторов. Если речь идёт о низкочастотной оперативке (в пределах от DDR4-2133 МГц до DDR4-3000 МГц) с низким напряжением до 1,35 В, то никакой радиатор не потребуется. А вот если вы планируете эту память разгонять или речь идёт об изначально высокочастотных модулях, работающих на напряжениях от 1,35 В, то радиатор и его обдув холодным воздухом строго необходимы. Без этих условий работать память, конечно, будет, но нестабильно. Синие экраны (BSOD), внезапные перезагрузки и вылеты приложений на рабочий стол — вот к чему ведёт её перегрев.
Ранг оперативной памяти
Память в основном бывает одноранговой и двухранговой (крайне редко встречается память с четырьмя рангами). В Сети ходит миф о том, что двухранговая память работает якобы быстрее, чем одноранговая (на одинаковых частотах), однако это не совсем так. Всё дело во второстепенных таймингах. Но мы сейчас не будем углубляться в теорию того, что они из себя представляют. Главное, что нужно понять: если вы не планируете вручную настраивать оперативку, лучше выбирать два ранга (как правило, это модули, у которых чипы памяти распаяны с двух сторон печатной платы, но бывают и исключения). Если же вы можете вручную выставить агрессивные второстепенные тайминги, то никакой разницы между одноранговой и двухранговой памятью не будет (или же разница составит 0,5-1%). Куда важнее обращать внимание на канальность памяти. Никогда не покупайте в пару к современному процессору один модуль оперативки: так вы вынудите ЦП работать с памятью в одноканальном режиме, и это существенно снизит общую производительность вашего ПК. Всегда берите два модуля.
Но можно ли ставить больше: например, четыре или восемь? Да, можно. Однако следует понимать, что процессор, рассчитанный на работу с двумя каналами памяти (Dual Channel), не будет работать в четырёхканальном режиме, даже если вы установите четыре модуля. Для активации четырёхканального режима (Quad Channel) необходим ЦП, поддерживающий его. Как правило, такие процессоры принадлежат к высшей (HEDT) ценовой категории либо к серверным решениям (десктопные Intel Core X и серверные Xeon от Intel, а так же Ryzen Threadripper наряду с серверными EPYC у AMD). То, со сколькими каналами памяти может работать непосредственно ваш процессор, уточняйте в официальных спецификациях изготовителя.
Частоты и тайминги
О том, что, такое частоты и тайминги, мы в подробностях расскажем в отдельном материале, о котором упоминали в начале этой статьи. Сейчас же обойдёмся общими положениями. Итак, за правило можно взять одно: чем выше частота оперативки и чем ниже её тайминги, тем лучше. Например, если вы видите перед собой два комплекта памяти, один на 3200 МГц с таймингами 14-14-14-14-34 и второй на 3600 МГц с такими же таймингами, выбирать всегда следует второй. Однако такие высокоскоростные решения, как правило, не слишком привлекают своими ценами, и в реальной жизни приходится идти на компромиссы. Тогда наши рекомендации таковы: выбирайте комплекты на 3000 МГц с CL таймингом 15 и комплекты на 3200 МГц с CL таймингом 16. Это не самое быстрое решение, что можно найти на рынке, но далеко и не самое медленное — некий оптимум, идеально подходящий для любого современного процессора. Да, с такой памятью вы не выжмете из своего ЦП всех соков в плане производительности (а именно он и выигрывает от роста эффективности работы памяти), но и много не потеряете. Причём последнее касается не только производительности, но и денег. Больше на Игромании
Но ни в коем случае не покупайте в пару к современным процессорам память с частотой от 2133 до 2666 МГц, если хотите получить от них достойную производительность. Сегодняшние ЦП эффективны и упираются не столько в вычислительную мощность своих ядер, сколько в подсистему памяти. Именно по этой причине следующие поколения процессоров от Intel и AMD работать будут уже с DDR5. Ну а такая низкочастотная память, как в примерах выше, просто замедлит работу вашего ЦП до неприличия — она годится только для установки в ПК, предназначенные для решения лёгких офисных задач.
5 лучших планок оперативной памяти
Итак, какую оперативную память советуем мы сами? Разумеется, любая память, какую бы вы ни купили, будет нормально работать в вашей системе. Другое дело — разгонный потенциал модулей: качественные чипы охотно реагируют на повышение напряжения и позволяют наращивать частоту, сохраняя низкие задержки (тайминги). В отдельных случаях (если память попалась отборная) вполне реален рост частот с попутным уменьшением таймингов. Так вот: выбирать заведомо медленную память, которая практически никак не разгоняется, не стоит. Даже если вы не хотите настраивать память сразу после покупки, всё равно лучше выбрать модель с хорошим потенциалом, чтобы к моменту появления у вас такого желания результат не заставил себя ждать. В связи с этим мы не советуем выбирать модули, собранные на базе чипов от Hynix, Nania, Elpida и Spectek. Если первые (Hynix) ещё худо-бедно разгоняются, хоть и с неизбежным и чаще всего значительным повышением таймингов, то чипы от остальных производителей попросту ужасны. Что же тогда выбрать? Память с чипами производства Samsung (выпускается как и самой Samsung, так и целым рядом сторонних производителей) и Micron (выпускается компанией Crucial и сторонними вендорами). Особенно интересен второй вариант, поскольку чипы Micron умеют 80% от того, что умеют B-Die, но при этом обходятся куда дешевле. Ну и вот краткий список того, что мы готовы рекомендовать:
Источник
Память персонального компьютера.
Устройство, которое хранит вашу информацию для компьютера в течение короткого промежутка времени, называется компьютерной памятью. Даже если вы совсем не знаток компьютера ,но наверняка слышали об ОЗУ, жестких дисках, компакт-дисках и цифровых видеодисках. Все они предназначены для хранения информации компьютера.Различаются они между собой вместимостью и разновидностью скорости для хранения информации на них.
Оперативная память
Оперативная память занимает значительную часть адресного пространства компьютера. Ее установленный объем и быстродействие оказывают огромное влияние на быстродействие персонального компьютера в целом (порой даже большее, чем скорость процессора). Надежность ее работы во многом определяет надежность всего компьютера. Поэтому всеми разработчиками ей уделяется большое внимание.
Все персональные компьютеры используют оперативную память динамического типа (DRAM — Dynamic Random Access Memory), основным преимуществом которой перед статической оперативной памятью (SRAM — Static RAM) является низкая цена. Связано это с тем, что если элемент статической памяти (триггер) требует 4—6 транзисторов, то элемент динамической памяти — это интегральный конденсатор, для обслуживания которого требуется 1—2 транзистора. Отсюда следуют и основные недостатки динамической памяти: она требует регенерации (то есть постоянного возобновления заряда на разряжающемся конденсаторе) и имеет в несколько раз меньшее быстродействие по сравнению со статической памятью. К тому же во время регенерации динамическая память недоступна для обмена, что также снижает быстродействие.
Типы памяти компьютера.
В типичном персональном компьютере имеется:
- Кэш первого и второго уровня
- Обычная оперативная память
- Виртуальная память
- Жесткий диск
Почему их так много скажете Вы? Ответ на этот вопрос, можно узнать прочитав статью дальше,а также многое узнать о памяти компьютера. Во-первых, мощным центральным процессорам для достижения максимальной производительности нужно обеспечить быстрый и легкий доступ к большим объемам данных.Если процессор не может получить нужные ему данные, он в буквальном смысле слова прекращает работу и ждет их поступления. Современные процессоры, работающие на частоте около 3 ГГц, могут обрабатывать большие объемы данных – теоретически миллиарды байт в секунду. Проблема, с которой столкнулись конструкторы компьютеров, заключается в том, что стоимость памяти, способной удовлетворить потребности 3 ГГц центрального процессора, очень высока, намного больше, чем сумма, которую согласились бы заплатить за большой объем такой памяти покупатели.
Конструкторы решили проблему высокой стоимости путем создания «многоярусной» памяти – использования дорогой памяти небольшого объема и резервирования ее более дешевой памятью большого объема.
Самой дешевой широко распространенной памятью с оперативной записью и считыванием является жесткий диск. Жесткие диски располагают большими объемами недорогой энергонезависимой памяти. Память на них стоит считанные рубли за мегабайт, однако считывание записанной таким образом информации занимает много времени (до секунды на один мегабайт). Поскольку место на жестком диске такое дешевое и его достаточно много, этот способ хранения информации создает последний уровень иерархии памяти центрального процессора, именуемый виртуальной памятью.
Предпоследний уровень иерархии образует оперативная память. Функционирование оперативной памяти подробно рассмотрено в статье о том, как работает оперативная память, однако некоторые особенности необходимо указать в этом материале.
Разрядность центрального процессора указывает на то, сколько байт информации он может одновременно получить из оперативной памяти. Например, 16-битный центральный процессор может одновременно обрабатывать 2 байта (1 байт = 8 бит, следовательно, 16 бит = 2 байта), а 64-битный процессор может одновременно обрабатывать 8 байтов.
Мегагерц – мера скорости работы центрального процессора, или тактовой частоты, измеряется миллионами в секунду. Таким образом, 32-бит 800-МГц процессор Pentium III может обрабатывать одновременно 4 байта информации и производить операции 800 миллионов раз в секунду (при конвейеризации может и больше!). Задача системы памяти состоит в том, чтобы она удовлетворяла этим требованиям.
Сама оперативная память компьютера не обладает достаточным быстродействием, чтобы работать с той же тактовой частотой, что и центральный процессор. Поэтому необходимо применять кэш (о нем чуть позже). Тем не менее, чем быстрее работает оперативная память, тем лучше. В наше время продолжительность цикла большинства чипов составляет от 20 до 50 наносекунд. Скорость считывания / записи, как правило, зависит от типа используемой оперативной памяти, например, динамического ОЗУ (DRAM), синхронной динамической памяти (SDRAM), либо памяти RDRAM. Эти различные виды оперативной памяти рассмотрим позже.
Кэш и регистры памяти
Кэш устраняет это узкое место, сохраняя наиболее часто используемые процессором данные и при необходимости предоставляя их процессору с очень малой задержкой. Для достижения большого быстродействия память небольшого объема, именуемая первичным кэшем или кэшем первого уровня, встраивается непосредственно в центральный процессор. Кэш первого уровня очень мал, обычно его объем составляет от 2 до 64 килобайт.
Кэш второго уровня, так же расположен на кристалле процессора. В большинстве систем нужные центральному процессору данные извлекаются из кэша в течение приблизительно 95 процентов рабочего времени, что существенно сокращает время простоя процессора, связанного с ожиданием поступления данных из оперативной памяти.
Чаще всего в качестве кэш-памяти используют определенный тип ОЗУ, а именно статическое ОЗУ (static random access memory, SRAM). В статическом ОЗУ каждая ячейка памяти состоит из нескольких транзисторов, обычно от четырех до шести, образующих запоминающий элемент, называемый бистабильным мультивибратором, причем этот мультивибратор способен переключаться между двумя устойчивыми состояниями. Это значит, что данные в ОЗУ не нужно постоянно обновлять, как в динамическом ОЗУ (DRAM). Каждая ячейка памяти может хранить имеющиеся в ней данные сколь угодно долго, нужно лишь, чтобы на нее все это время подавалось электропитание. Поскольку нет необходимости в постоянном обновлении, статическое ОЗУ может работать очень быстро. Однако из-за сложности схемы каждой ячейки использовать такую память в качестве стандартной оперативной памяти было бы недопустимо дорого.
Статическое ОЗУ кэша может быть асинхронным и синхронным. Синхронное статическое ОЗУ точно синхронизируется с тактовой частотой центрального процессора, тогда как асинхронное такими возможностями не располагает. Маленький бит синхронизации влияет на производительность. Согласование с тактовой частотой процессора – хорошая вещь, поэтому всегда следует отдавать предпочтение синхронному статическому ОЗУ.
Заключительной ступенью памяти являются регистры. Эти ячейки памяти встраиваются прямо в центральный процессор и предназначаются для хранения определенных данных, в которых нуждается процессор, в частности данных для арифметико-логического устройства (ALU, АЛУ). Являясь составной частью центрального процессора, они управляются непосредственно компилятором, отправляющим информацию на процессор для обработки. Больше о работе регистров можно узнать из статьи о том, как работают микропроцессоры.
Источник
Какое значение скорость памяти имеет для производительности компьютера
Когда дело доходит до вопроса мощных компьютеров, большинство пользователей понимает, что более быстрый процессор со скоростью, выраженной в мегагерцах или гигагерцах, более желателен. Аналогично, довольно очевидно, что иметь больше гигабайт памяти (RAM) – это хорошо. Но, у вашего оперативного запоминающего устройства есть ещё одна важная характеристика: скорость.
Какие значения имеет скорость RAM
Скорость вашего модуля RAM является выражением скорости передачи данных. Чем быстрее число, тем быстрее ваш компьютер может сохранять и извлекать данные, хранящиеся в оперативной памяти.
Формула для точной оценки скорости памяти немного меняется в зависимости от версии памяти DDR, используемой компьютером. Это уже не просто выражение тактовой частоты, как у процессора, а комбинация аппаратных факторов.
Хотя рейтинг скорости оперативной памяти обычно выражается в терминах «DDR», у нас также есть старый стандарт PC2/PC3/PC4, который всё ещё действует. Эти номера обычно соответствуют рейтингу скорости, соответствующему стандарту поколений: «DDR3 1600 RAM» также обозначается как «PC3 12800», «DDR4 2400 RAM» также «PC4 19200» и так далее.
Это техничность основана на старом битовом и байтовом выражении данных – один байт равен восьми бит. Итак, если первое число – DDR 1600, выраженное в миллионах байт в секунду, второе число – PC3 12800, выраженное в миллионах бит в секунду. 12800, разделенное на восемь, равно 1600, так что эти две маркировки выражают одно и то же.
Как правило, маркировка оперативной памяти будут менее запутанной, если Вы будете ориентироваться на «DDR2/3/4».
Временные интервалы оперативной памяти
В дополнение к стандартным рейтингам скорости, каждый модуль RAM также имеет рейтинг, который называется таймингом. Его записывают в виде серии из четырех чисел, например 5-5-5-15 или 8-8-8-24. Эти цифры выражают конкретное время, за которое модуль получает доступ к отдельным битам данных по столбцам и строкам массива памяти.
Задержка связана с тем, насколько быстро модуль RAM может получить доступ к собственным ячейкам памяти, чем меньше число, тем лучше. Более низкий тайминг означает более быстрый доступ к данным, тем самым ускоряет передачу данных в центральному процессору и ускоряет работу вашего компьютера. Более качественные, более дорогие ОЗУ имеет более низкую задержку, и этот рейтинг и тактовая частота RAM могут быть разогнаны энтузиастами.
При этом различия в задержках настолько незначительны, что, если вы не используете серверные операции на промышленном уровне или несколько виртуальных машин, вряд ли вы увидите реальную разницу между ОЗУ с более высокой или меньшей задержкой.
Что все эти рейтинги дают для моего ПК
Честно говоря, они имеют очень небольшое значение. Конечно, низкий тайминг увеличит технические характеристики вашего компьютера, но это произойдёт на таком уровне, что большинство пользователей не заметят никакой разницы.
Более быстрая оперативная память даст вашему ПК более высокую производительность в определенных конкретных тестах, но с точки зрения фактической выгоды для большинства пользователей, наличие большего количества оперативной памяти почти всегда лучше, чем ускорение оперативной памяти. Поэтому, если Вы задумались о покупке 8 ГБ оперативной памяти DDR4 со скоростью 3200 или 16 ГБ оперативной памяти DDR4 с рейтингом 2400, – берите второй вариант.
Это также означает, что разгон оперативной памяти в системном BIOS редко стоит усилий.
Это особенно верно для игр. Если ваш компьютер имеет дискретную графическую карту, тогда игры будут полагаться, в первую очередь, на собственную память видеокарты (обозначаемую как «GDDR», специально разработанную для визуальных приложений).
Примечание. Поскольку память вашей графической карты смонтирована непосредственно на печатной плате графической карты, её конечный объем не может быть обновлен. Опять же, выбор карты с большим объемом памяти, как правило, лучше чем один с более быстрой памятью.
Более быстрая оперативная память может помочь повысить визуальную производительность на компьютерах, использующих встроенный графический процессор, например, недискретные конструкции Intel или серии ускоренных процессоров AMD. Это связано с тем, что эта настройка зависит от системной памяти. Это также может дать более очевидную разницу для машин, которые постоянно доступны из нескольких точек, таких как веб-серверы с высоким трафиком или хост виртуальной машины. Но для большинства пользователей это просто неважно.
Совместимость DDR2, DDR3, DDR4 и Speed
ОЗУ поставляются на рынок в разных поколениях, с обновленными стандартами, обеспечивающими быстрый доступ к данным, хранящимся в памяти. Первоначальный стандарт DDR-short для «Double Data Rate» в 2000 году достиг Single Data Rate RAM, и в настоящее время основной является DDR версии 4 . DDR3 RAM, появившаяся в 2007 году, по-прежнему используется на старых или более дешевых ПК.
Каждая последующая версия DDR увеличивала пропускную способность и скорость памяти RAM, что приводит к повышению производительности. Но, важно помнить, что эти стандарты не являются обратно совместимыми. Если ваш ноутбук или материнская плата рассчитаны на модули памяти DDR3, то у Вас не получиться установить DDR2 или DDR4. Физические слоты для разных стандартов даже не совпадают, поэтому в любом случае установить запрещенный DDR-стандарт невозможно.
Однако, это не относится к рейтингам скорости. Слоты оперативной памяти материнской платы могут работать на скоростях ниже их максимального значения без проблем. Поэтому, если ваша материнская плата принимает DDR4 RAM на частоте до 3600 МГц, но вы нашли приятную цену на модули с 2400 МГц, не стесняйтесь их устанавливать.
Также обратите внимание, что ваша материнская плата может не поддерживать заявленную скорость RAM. Если вы покупаете ОЗУ DDR4-3600, а ваша материнская плата поддерживает модули до DDR4-3400, она сможет синхронизироваться с её самой низкой настройкой по умолчанию, скажем, DDR4-3000. Вы можете зайти в BIOS своего компьютера и установить правильную скорость, либо включить профиль экстремальной памяти Intel (XMP), либо настроить скорость самостоятельно.
Источник
Что такое скорость ОЗУ и как она влияет на производительность ПК?
На производительность вашего ПК влияют несколько факторов. Центральный процессор (ЦП), это очевидно, что чем быстрее ЦП, тем быстрее будет работать ваш компьютер. Другое дело хранилище, твердотельные диски (SSD) работают намного быстрее, чем вращающиеся жесткие диски (HDD).
Еще одним важным фактором производительности является оперативная память и скорость памяти. Не вся оперативная память одинакова, некоторая из них намного быстрее, чем другая. Разница не будет очевидна для обычного пользователя, в основном просматривающего веб-страницы, но если вы геймер или творческий профессионал, скорость ОЗУ может иметь значение.
Это руководство познакомит вас со скоростью ОЗУ и предоставит общий обзор того, как она влияет на производительность ПК.
Параметры оперативной памяти
Первым и наиболее часто упоминаемым компонентом скорости ОЗУ является скорость передачи данных. Это просто объем данных, который ОЗУ может передавать вашему процессору. Сегодня большая часть ОЗУ называется ОЗУ с двойной скоростью передачи данных (DDR) с номером после аббревиатуры, обозначающим ее поколение. Например, DDR4 – это четвертое и текущее поколение. После этого идет число, обозначающее скорость, с которой ОЗУ может работать, измеряемая в мегагерцах (МГц) или миллионах циклов в секунду.
На момент написания этого руководства скорость ОЗУ варьировалась от DDR4-1600 (или скорости передачи данных 1600 МГц) до DDR4-3200 (или скорости передачи данных 3200 МГц). Вы также увидите, что в характеристиках ОЗУ есть спецификация PC4, что означает скорость передачи данных, умноженную на восемь. Таким образом, DDR4-1600 также может называться PC4-12800, а DDR4-3200 также может называться PC4-25600.
С учетом всего вышесказанного, чем выше скорость передачи данных, тем быстрее ОЗУ. Это достаточно просто. Современная оперативная память работает лучше всего, когда она установлена в двухканальном режиме.
Следующий компонент скорости ОЗУ, который вы можете найти в списке для модуля памяти – это время задержки. Мы не будем здесь подробно описывать это, но вы увидите числа в формате 7-8-8-24 при чтении спецификаций RAM. Эти четыре числа обозначают время, необходимое ОЗУ для выполнения определенных функций. В основном, чем меньше эти числа, тем быстрее будет работать ОЗУ.
Что это значит для вашего ПК
Как мы уже говорили ранее, чем быстрее ваша оперативная память, тем выше производительность вашего компьютера. Однако разница не будет заметна обычному пользователю, но для геймеров и профессиональных пользователей скорость ОЗУ может иметь значение.
Хотя скорость ОЗУ важна, лучше иметь больше ГБ ОЗУ. Если вы собираете свой компьютер и у вас есть бюджетные ограничения, то более экономичным будет купить больше оперативной памяти с меньшей скоростью, чем меньшее количество ОЗУ более быстрых модулей.
Быстрая ОЗУ лучше, но не жизненно важна
Всегда лучше иметь более быстрые компоненты, если вы можете себе это позволить. Но для большинства людей скорость ОЗУ менее важна, чем производительность процессора, графического процессора и хранилища.
Если вы хотите обновить свой компьютер, чтобы сделать его быстрее, то потратив свои деньги на дополнительные модули оперативной памяти, более быстрый процессор, более мощный графический процессор или SSD вместо жесткого диска, вы получите большую отдачу от вложенных средств.
Источник
Быстродействие динамической оперативной памяти и нелепая идея как ее увеличить
На заре вычислительной техники динамическая память вполне себе работала на частоте процессора. Мой первый опыт работы с компьютером был связан с клоном компьютера «ZX Spectrum». Процессор Z80 осуществлял обработку инструкций в среднем по 4 такта на операцию, при этом два такта использовалось на осуществление регенерации динамической памяти, что дает нам при частоте в 3,5 МГц, не более 875 000 операций в секунду.
Однако спустя некоторое время частоты процессоров достигли такого уровня, когда динамическая память уже не справлялась с нагрузкой. Для компенсации этого, было введено промежуточное звено в виде кэш-памяти, что позволило за счет операций выполняемых на небольшом объеме данных сгладить разницу в скорости работы процессора и основной памяти.
Давайте рассмотрим что представляет из себя оперативная память компьютера сейчас, и что с ней можно сделать, чтобы увеличить быстродействие компьютерной системы.
Вкратце о статической и динамической памяти
Память строится в виде таблицы, состоящей из строк и столбцов. В каждой ячейке таблицы находится информационный бит (мы обсуждаем полупроводниковую память, впрочем множество других реализаций строиться по тому же принципу). Каждая такая таблица называется «банком». В микросхеме/модуле может размещаться несколько банков. Совокупность модулей памяти проецируется в линейное адресное пространство процессора в зависимости от разрядности отдельных элементов.
Ячейка статической памяти строится на основе триггера, который обычно находиться в одном из стабильных состояний «А» или «Б»(А =! Б). Минимальное количество транзисторов для одной ячейки составляет 6 штук, при этом сложность трассировки в ячейках видимо не позволяет сделать модули статической памяти в 1 гиг, по цене обычного модуля в 8 гиг.
Ячейка динамической памяти состоит из одного конденсатора отвечающего за хранение информации и одного транзистора отвечающего за изоляцию конденсатора от шины данных. При этом в качестве конденсатора используется не навесной электролит, а паразитная емкость p-n перехода между «подложкой» и электродом транзистора (специально для этих целей увеличенная, обычно от нее стараются избавиться). Недостатком конденсатора является ток утечки (как в нем самом, так и в ключевом транзисторе) от которого очень сложно избавиться, кроме того с увеличением температуры он увеличивается что влечет вероятность искажения хранимой информации. Для поддержки достоверности, в динамической памяти применяется «регенерация», она заключается в периодическом обновлении хранимой информации не реже заданного периода в течении которого информация сохраняет достоверное значение. Типовой период регенерации составляет 8 мс, при этом чаще обновлять информацию можно, реже не рекомендуется.
В остальном принцип функционирования идентичен и заключается в следующем:
— первоначальная выборка строки памяти приводит к доступу ко всему ее содержимому помещаемому в буферную строку с которой идет дальнейшая работа, или происходит мультиплексирование обращения к столбцам (старый, медленный подход);
— запрошенные данные передаются к главному устройству (обычно это ЦПУ), или происходит модификация заданных ячеек при операции записи (тут есть небольшая разница, для статической памяти возможна непосредственная модификация ячейки выбранной строки, для динамической памяти модифицируется буферная строка, и только потом выполняется обратная запись содержимого всей строки в специальном цикле);
— закрытие и смена строки памяти так-же различна для разного типа памяти, для статической возможна мгновенная смена строки если данные не менялись, для динамической памяти необходимо содержимое буферной строки обязательно записать на место, и только потом можно выбрать другую строку.
Если на заре вычислительной техники каждая операция чтения или записи завершалась полным циклом памяти:
— выбор строки;
— операция чтения/записи из ячейки;
— смена/перевыбор строки.
Современный операции работы с микросхемами «синхронной памяти а ля DDRX» заключается в следующем:
— выбор строки;
— операции чтения/записи ячеек строки группами по 4-8 бит/слов (допускается множественное обращение в рамках одной строки);
— закрытие строки с записью информации на место;
— смена/перевыбор строки.
Такое решение позволило сэкономить время доступа к данным когда после чтения значения из ячейки «1», требуется обращение к ячейкам «2, 3, 4, или 7» расположенным в той-же строке, либо сразу после операции чтения, необходимо записать назад измененное значение.
Подробнее о работе динамической памяти в союзе с кэшем
Контроллер памяти (в чипсете или встроенный в процессор) выставляет адрес блока и номер строки (старшую часть адреса блока) в микросхему/модуль памяти. Выбирается соответствующий блок (дальше будет рассматриваться работа в рамках одного блока) и полученный «двоичный номер» декодируется в позиционный адрес строки, после чего происходит передача информации в буфер, из которого в последствии осуществляется доступ к данным. Время в тактах необходимое на данную операцию называется tRCD и отображается в схемах «9-9-9/9-9-9-27» на втором месте.
После того как строка активизирована можно обращаться к «столбцам» для этого контроллер памяти передает адрес ячейки в строке, и спустя время «CL» (указывается в выше обозначенной схеме «х-х-х» на 1 месте) данные начинают передаваться от микросхемы памяти в процессор (почему во множественном числе? потому что здесь вмешивается КЭШ) в виде пакета из 4-8 бит (для отдельно взятой микросхемы) в строку кэша (размер зависит от процессора, типовое значение 64 байта — 8 слов по 64 бита, но встречаются и другие значения). Спустя определенное количество тактов, необходимых для передачи пакета данных можно сформировать следующий запрос на чтение данных из других ячеек выбранной строки, или выдать команду на закрытие строки которая выражается в виде tRP указанное в виде третьего параметра из «х-х-х-. ». Во время закрытия строки, данные из буфера записываются обратно в строку блока, после окончания записи можно выбрать другую строку в данном блоке. Кроме этих трех параметров есть минимальное время в течении которого строка должна быть активна «tRAS», и минимальное время полного цикла работы со строкой разделяющего две команды по активизации строки (влияет на случайный доступ).
grossws 19 апреля 2016 в 12:40
CL — CAS latency, tRCD — RAS to CAS delay, tRP — row precharge, CAS — column address strobe, RAS — row address strobe.
Быстродействие полупроводниковой техники определяется задержками элементов схемы. Для того чтобы на выходе получить достоверную информацию, необходимо выждать определенное время для того чтобы все элементы приняли устойчивое состояние. В зависимости от текущего состояния банка памяти меняется время доступа к данным, но в целом можно охарактеризовать следующие переходы:
Если блок находится в состоянии покоя (нет активной строки), контроллер выдает команду выбора строки, в результате двоичный номер строки преобразуется в позиционный номер, и происходит чтение содержимого строки за время «tRCD».
После того как содержимое строки было считано в буферную зону, можно выдавать команду выбора столбца, по которой двоичный номер столбца преобразуется в позиционый номер, за время «CL», но в зависимости от выравнивания младших адресов может поменяться очередность передачи бит.
Перед тем как сменить/закрыть строку, необходимо записать данные на место, так как во время чтения, информация была фактически уничтожена. Время необходимое на восстановление информации в строке «tRP».
По полной спецификации для динамической памяти есть еще множество временных параметров определяющих очередность и задержки изменения управляющих сигналов. Одним из таких является «tRCmin» определяющее минимальное время полного цикла строки, включающее в себя: выбор строки, доступ к данным и обратную запись.
Сигнал RAS определяет факт выдачи адреса строки;
Сигнал CAS определяет факт выдачи адреса столбца.
Если раньше все управление перекладывалось на сторону контроллера памяти и управлялось данными сигналами, то сейчас идет режим команд, когда в модуль/микросхему выдается команда, а спустя некоторое время идет передача данных. Более подробно лучше ознакомиться в спецификации стандарта, например DDR4.
Если говорить о работе с dram в общем, то при массовом чтении она обычно выглядит следующим образом:
выставили адрес строки,
выставили RAS (и через такт сняли),
выждали tRCD,
выставили адрес колонки с которой читаем (и каждый следующий такт выставляем следующий номер колонки),
выставили CAS,
выждали CL, начали читать данные,
сняли CAS, прочитали остаток данных (ещё CL тактов).
При переходе не следующий ряд делается precharge (RAS + WE), выжидается tRP, выполняется RAS с установленным адресом строки и далее выполняется чтение как описано выше.
Latency чтения случайной ячейки естественным образом вытекает из описанного выше: tRP + tRCD + CL.
Нужно обязательно помнить что у оперативной памяти DDR есть две частоты:
— основная тактовая частота определяющая темп передачи команд и тайминги;
— эффективная частота передачи данных (удвоенная тактовая частота, которой и маркируются модули памяти).
Интеграция контроллера памяти увеличило быстродействия подсистемы памяти за счет отказа от промежуточного передающего звена. Увеличение каналов памяти требудет учитывать это со стороны приложения, так например четырех канальный режим при определенном расположении файлов не дает прироста производительности (12 и 14 конфигурации).
Обработка одного элемента связного списка с разным шагом (1 шаг = 16 байт)
Теперь немного математики
Процессор: рабочие частоты процессоров сейчас достигают 5 ГГц. По заявлениям производителей, схемотехнические решения (конвейеры, предсказания и прочие хитрости) позволяют выполнять одну инструкцию за такт. Для округления расчетов возьмем значение тактовой частоты в 4 ГГц что даст нам одну операцию за 0,25 нс.
Оперативная память: возьмем для примера оперативную память нового формата DDR4-2133 с таймингом 15-15-15.
процессор
Fтакт = 4 ГГц
Tтакт = 0,25 нс (по совместительству время выполнения одной операции «условно»)
Оперативная память DDR4-2133
Fтакт = 1066 МГц
Fдата = 2133 МГц
tтакт = 0,94 нс
tдата = 0,47 нс
СПДмакс = 2133 МГц * 64 = 17064 Мбайт/с (скорость передачи данных)
tRCmin = 50 нс (минимальное время между двумя активациями строк)
Время получения данных
Из регистров и кэша, данные могут быть предоставлены в течении рабочего такта (регистры, кэш 1 уровня) или с задержкой в несколько тактов процессора для кэша 2-го и 3-го уровня.
Для оперативной памяти ситуация похуже:
— время выбора строки составляет: 15 clk * 0,94 нс = 14 нс
— время до получения данных с команды выбора столбца: 15 clk * 0,94 нс = 14 нс
— время закрытия строки: 15 clk * 0,94 нс = 14 нс (кто бы подумал)
Из чего следует что время между командой запрашивающей данные из ячейки памяти (в случае если в кэш не попали) может варьироваться:
14 нс — данные находятся в уже выбранной строке;
28 нс — данные находятся в невыбранной строке при условии что предыдущая строка уже закрыта (блок в состоянии «idle»);
42-50 нс — данные находятся в другой строке, при этом текущая строка нуждается в закрытии.
Количество операций которые может выполнить (вышеобозначенный) процессор за это время составляет от 56 (14 нс) до 200 (50 нс смена строки). Отдельно стоить отметить что ко времени между командой выбора столбца и получением всего пакета данных добавляется задержка загрузки строки кэша: 8 бит пакета * 0,47 нс = 3,76 нс. Для ситуации когда данные будут доступны «программе» только после загрузки строки кэша (кто знает что и как там накрутили разработчики процессоров, память по спецификации позволяет выдать нужные данные вперед), мы получаем еще до 15-и пропущенных тактов.
В рамках одной работы я проводил исследование скорости работы памяти, полученные результаты показали, что полностью «утилизировать» пропускную способность памяти возможно только в операциях последовательного обращения к памяти, в случае произвольного доступа увеличивается время обработки (на примере связного списка из 32-х битного указателя и трех двойных слов одно из которых обновляется) с 4-10 (последовательный доступ) до 60-120 нс (смена строк) что дает разницу в скорости обработки в 12-15 раз.
Скорость обработки данных
Для выбранного модуля имеем пиковую пропускную способность в 17064 Мбайт/с. Что для частоты в 4 ГГц дает возможность обрабатывать за такт 32-х битные слова (17064 Мб / 4000 МГц = 4,266 байт на такт). Здесь накладываются следующие ограничения:
— без явного планирования загрузки кэша, процессор будет вынужден простаивать (чем выше частота, тем больше ядро просто ждет данные);
— в циклах «чтение модификация запись» скорость обработки снижается в два раза;
— многоядерные процессоры разделят между ядрами пропускную способность шины памяти, а для ситуации когда будут конкурирующие запросы (вырожденный случай), производительность работы памяти может ухудшиться в «200 раз (смена строк) * Х ядер».
17064 Мбайт/с / 8 ядер = 2133 Мбайт/с на ядро в оптимальном случае.
17064 Мбайт/с / (8 ядер * 200 пропущенных операций) = 10 Мбайт/с на ядро для вырожденного случая.
В переводе на операции получаем для 8-и ядерного процессора: от 15 до 400 операций на обработку байта данных, или от 60 до 1600 операций/тактов на обработку 32-х битного слова.
На мой взгляд медленно как-то. По сравнению с памятью DDR3-1333 9-9-9, где время полного цикла примерно равно 50 нс, но отличаются время таймингов:
— время доступа к данным уменьшается до 13,5 нс (1,5 нс * 9 тактов);
— время передачи пакета из восьми слов 6 нс (0,75 * 8 вместо 3.75 нс) и при случайном доступе к памяти, разница в скорости передачи данных практически исчезает;
— пиковая скорость составит 10 664 МБайт/с.
Не слишком все далеко ушло. Ситуацию немного спасает наличие в модулях памяти «банков». Каждый «банк» представляет собой отдельную таблицу памяти к которой можно обращаться раздельно, что дает возможность сменить строку в одном банке пока идет чтение/запись данных из строки другого, за счет уменьшения простоя позволяет «забить» шину обмена данными под завязку в оптимизированных ситуациях.
Собственно здесь пошли нелепые идеи
Таблица памяти, содержит в себе заданное количество столбцов, равное 512, 1024, 2048 бит. С учетом времени цикла по активации строк в 50 нс, мы получаем потенциальную скорость обмена данными: «1/0,00000005 с * 512 столбцов * 64 бит слово = 81 920 Мбайт/с» вместо текущих 17 064 Мбайт/с (163 840 и 327 680 МБайт/с для строк из 1024 и 2048 столбцов). Скажете: «всего раз в 5 (4,8) быстрее», на что я отвечу: «это скорость обмена, когда все конкурирующие запросы обращены к одному банку памяти, и доступная пропускная возможность увеличивается пропорционально количеству банков, и увеличением длины строки каждой таблицы (потребует увеличение длины операционной строки), что в свою очередь упирается главным образом в скорость шины обмена данными».
Смена режима обмена данными потребует передачи всего содержимого строки в кэш нижнего уровня, для чего надо разделить уровни кэша не только по скорости работы, но и по размеру кэш строки. Так например реализовав «длину» строки кэша N-го уровня в (512 столбцов * 64 размер слова) 32 768 бит, мы можем за счет уменьшения количества операций сравнения увеличить общее количество строк кэша и соответственно увеличить максимальный его объем. Но если сделать параллельную шину в кэше такого размера, мы можем получить уменьшение частоты функционирования, из чего можно применить другой подход организации кэша, если разбить указанную «Jumbo»-строку кэша на блоки по длине строки верхнего кэша и производить обмен с небольшими порциями, это позволит сохранить частоту функционирования, разделив задержку доступа на этапы: поиск строки кэша, и выборку нужного «слова», в найденной строке.
Что касается непосредственно обмена между кэшем и основной памятью: необходимо передавать данные с темпом обращения к строкам одного банка, или имея определенный запас для распределения запросов к разным банкам. Помимо этого, есть сложность со временем доступа к данным размещенным в разных областях строки, для последовательной передачи помимо первоначальной задержки связанной с выборкой строки, есть задержка передачи данных зависящей от количества данных «в пакете», и скорости передачи. Даже подход «rambus» может не справиться с возросшей нагрузкой. Ситуацию может спасти переход на последовательную шину (возможно дифференциальную), за счет дальнейшего уменьшения разрядности данных, мы можем увеличить пропускную скорость канала, я для уменьшения времени между передачей первого и последнего бита данных, применить разделение передачи строки на несколько каналов. Что позволит использовать меньшую тактовую частоту одного канала.
Оценим скорость такого канала:
1/0,00000005 нс = 20 МГц (частота смены строк в рамках одного блока)
20 Мгц * 32 768 бит = 655 360 Мбит/с
Для дифференциальной передачи с тем-же размером шины данных получаем:
655 360 Мбит/с / 32 канала = 20 480 Мбит/с на канал.
Такая скорость выглядит приемлемо для электрического сигнала (10 Гбит/с для сигнала со встроенной синхронизацией на 15 метров доступен, почему бы и 20 ГБит/с с внешней синхронизацией на 1 метр не осилить), однако необходимое дальнейшее увеличение скорости передачи для уменьшения задержки передачи между первым и последним битом информации, может потребовать увеличения пропускной способности, с возможной интеграцией оптического канала передачи, но это уже вопрос к схемотехникам, у меня маловато опыта работы с такими частотами.
и тут Остапа понесло
Изменение концепции проецирования кэша на основную память к использованию «основной памяти как промежуточного сверхбыстродействующего блочного накопителя» позволит переложить предсказание загрузки данных с схемотехники контроллера на алгоритм обработки (а уж кому лучше знать куда он ломанется через некоторое время, явно не контроллеру памяти), что в свою очередь позволит увеличить объем кэша внешнего уровня, без ущерба производительности.
Если пойти дальше можно дополнительно изменить концепцию ориентирования архитектуры процессора с «переключение контекста исполнительного устройства», на «рабочее окружение программы». Такое изменение может существенно улучшить безопасность кода через определение программы как набора функций с заданными точками входа отдельных процедур, доступным регионом размещения данных для обработки, и возможностью аппаратного контроля возможности вызова той или иной функции из других процессов. Такая смена позволит также эффективнее использовать многоядерные процессоры за счет избавления от переключения контекста для части потоков, а для обработки событий использовать отдельный поток в рамках доступного окружения «процесса», что позволит эффективнее использовать 100+ ядерные системы.
Источник