ما هي أوقات ذاكرة الوصول العشوائي؟

لن يهتم معظم مستخدمي الكمبيوتر بشكل خاص بالأداء كثيرًا عند شراء جهاز كمبيوتر. طالما أنها سريعة ورخيصة بما يكفي ، فهذا جيد بما فيه الكفاية. سيشترون جهاز كمبيوتر مزودًا بوحدة معالجة مركزية من الجيل الحالي أو السابق ويبحثون عن مقدار التخزين المناسب لأقرب نصف تيرابايت.

قد يبحث البعض عن سرعة وحدة المعالجة المركزية أو عدد النواة أو سعة ذاكرة الوصول العشوائي ، ولكن هذا يميل إلى أن يكون كذلك. إذا كنت من عشاق التكنولوجيا ، فقد تولي المزيد من الاهتمام لهذه الأشياء ، حتى تعرف ما الذي تحصل عليه وما إذا كانت صفقة جيدة حقًا.

تتمثل إحدى طرق تحقيق أقصى أداء للكمبيوتر في الحصول على ذاكرة وصول عشوائي عالية الأداء. رقم المبيعات المبهرج هو سرعة ساعة ذاكرة الوصول العشوائي ، مثل DDR4-3200 أو DDR5-6400. من الناحية الفنية ، هذا الرقم الثاني ليس هو سرعة الساعة. إنه معدل النقل. هذا هو ضعف سرعة الساعة لأن ذاكرة الوصول العشوائي DDR هي معدل بيانات مزدوج. ومع ذلك ، فإن الرقم الأعلى يبدو أفضل في المواد التسويقية.

معدل النقل هذا هو مقياس لعرض النطاق الترددي لذاكرة الوصول العشوائي ، لذا فإن الأرقام الأعلى أفضل. ومع ذلك ، فإن النطاق الترددي ليس العامل الوحيد في أداء ذاكرة الوصول العشوائي. الكمون لا يقل أهمية ، إن لم يكن أكثر من ذلك.

ما هو الكمون؟

الكمون هو مقياس للتأخير بين بدء العملية وحدثها بالفعل. مثال بسيط هو "ping" اتصالك بالإنترنت. إذا سبق لك إجراء اختبار سرعة ، فستلاحظ سرعة التنزيل وأداة ping. سرعة التنزيل هي النطاق الترددي للإنترنت الخاص بك ، والأمر ping هو زمن الانتقال بين تقديم الطلب والخادم الذي يستقبله. كما يعلم العديد من اللاعبين ، لا يهم مدى سرعة الإنترنت لديك. لن تتمتع بتجربة جيدة إذا كان لديك وقت استجابة مرتفع.

ستعلن ذاكرة الوصول العشوائي عالية الأداء دائمًا عن سرعتها. غالبًا ما يعلن عن مقياس واحد محدد على الأقل لوقت الاستجابة. المقياس الأكثر شيوعًا والأكثر أهمية لوقت الاستجابة هو CAS Latency ، والذي يتم اختصاره أحيانًا إلى CL. من خلال النظر بشكل أعمق قليلاً في مواصفات المنتج ، من الممكن بشكل عام العثور على المواعيد الأساسية الأربعة الرئيسية. هذه هي tCL / tCAS (زمن انتقال CAS) و tRCD و tRP و tRAS. يمكن أن يتبع هذه التوقيتات أحيانًا رقم خامس ، معدل أوامر ، لكن هذا مختلف قليلاً وغير مهم بشكل عام.

أساسيات تشغيل RAM

قبل أن نحدد تلك المواعيد الأولية ، سيكون من الضروري فهم أساسيات كيفية عمل ذاكرة الوصول العشوائي بالفعل. يتم تخزين البيانات في ذاكرة الوصول العشوائي في أعمدة ، ويمكن التفاعل مع واحد فقط في أي وقت. لتتمكن من القراءة من عمود أو الكتابة إليه ، تحتاج أولاً إلى فتح الصف الذي يوجد فيه هذا العمود. يمكن فتح صف واحد فقط مرة واحدة. يمكن أن تأتي ذاكرة الوصول العشوائي مع بنوك متعددة. في هذه الحالة ، يمكن أن يتوفر صف واحد فقط لكل بنك. بينما يمكن التفاعل مع عمود واحد فقط في وقت واحد ، فإن فتح صف ثان في بنك ثان يسمح لعملية القراءة أو الكتابة التالية بوضعها في قائمة الانتظار بكفاءة.

من المهم أن نفهم أن التوقيتات ليست قيمًا مطلقة. إنها في الواقع مضاعفات لساعة ذاكرة الوصول العشوائي I / O لأنها وحدات من دورات الساعة. مرة أخرى ، ذاكرة الوصول العشوائي هي ضعف معدل البيانات ، وهو نصف السرعة المُعلن عنها. تحتاج إلى إجراء بعض العمليات الحسابية لتحديد زمن الانتقال الفعلي لتوقيت معين. يمكنك عمل 1 / (معدل النقل المعلن في Ts / 2) للحصول على طول دورة ساعة واحدة بالثواني ثم ضرب ذلك في نسبة التوقيت التي تريد معرفة قيمتها. بدلاً من ذلك ، افترض أنك تريد وقتًا أسهل. في هذه الحالة ، يمكنك إجراء معدل نقل 2000 / معلن عنه في MTs للحصول على طول دورة ساعة واحدة بالنانو ثانية وضرب ذلك في نسبة التوقيت.

على سبيل المثال ، إذا كان لدينا مجموعتان من ذاكرة الوصول العشوائي ، DDR4-3000 CL15 و DDR4-3200 CL16 ، فيمكننا القيام بـ (2000/3000) * 15 و (2000/3200) * 16 لاكتشاف زمن انتقال CAS المطلق لكلا النوعين من ذاكرة الوصول العشوائي 10 نانو ثانية.

المواعيد الابتدائية

عادةً ما يتم تقديم التوقيتات الأولية لذاكرة الوصول العشوائي كمجموعة من أربعة أرقام مفصولة بشرطة. في بعض الأحيان ، سوف تكون مصحوبة إما بـ "1T" أو "2T" في النهاية. بالنسبة للأمثلة التالية ، سنستخدم التوقيتات الأساسية من إدخالين في مقالتنا الأخيرة حول أفضل ذاكرة وصول عشوائي للألعاب في عام 2022: ال جي سكيل ترايدنت Z رويال DDR4 3200 CL16-18-18-38 و ال جي سكيل ترايدنت Z5 RGB DDR5 6400 CL32-39-39-102. لهذه الأمثلة ، التوقيت الأساسي هو 16-18-18-38 و32-39-39-102 ، على التوالي. الوقت لدورة ساعة واحدة هو 0.625 نانوثانية و 0.3125 نانوثانية ، على التوالي.

ملحوظة: تؤثر كل هذه التوقيتات على أي عملية ، قراءة أو كتابة ، على الرغم من ذلك ، في الأمثلة أدناه ، سنشير فقط إلى عمليات القراءة لإبقاء الأمور بسيطة.

الكمون CAS

الرقم الأول في التوقيت الأساسي هو زمن انتقال CAS. عادةً ما يكون هذا هو التوقيت الأساسي للتحسين إذا كنت تحاول رفع تردد التشغيل عن ذاكرة الوصول العشوائي. يمكن أيضًا الإشارة إلى زمن انتقال CAS في CL أو tCAS أو tCL ، مع احتمال العثور على الأخيرين في BIOS وأدوات التهيئة الأخرى. CAS اختصار لـ Column Address Strobe. لم يعد من الناحية الفنية القوية بعد الآن. لكن الأمر يقرأ البيانات من عمود لصف مفتوح فيما يُعرف باسم "نتيجة الصفحة".

tCL هو مقياس لعدد الدورات بعد إرسال تعليمات CAS بحيث تبدأ الاستجابة في إرجاعها عبر ناقل الإدخال / الإخراج. لذلك ، بالنسبة لمثال DDR4 الخاص بنا ، فإن زمن انتقال CAS هو 10 نانوثانية ؛ بالنسبة لمثال DDR5 ، فإن زمن انتقال CAS هو أيضًا 10 نانوثانية.

RAS to CAS Delay

الإدخال الثاني في التوقيت الأساسي هو تأخير RAS إلى CAS. سيتم الإشارة إلى هذا بشكل عام باسم tRCD وهو قيمة دنيا وليست قيمة دقيقة. إذا لم تكن هناك صفوف مفتوحة عند ظهور تعليمات القراءة ، فإن هذا يُعرف باسم "الصفحة المفقودة". يجب فتح صف أولاً للوصول إلى عمود لقراءة بياناته. RAS لتقف على Row Access Strobe. مثل CAS ، لم يعد اسمًا قويًا بعد الآن مع كون الاسم مخلفات ، ولكنه اسم الأمر الذي تم إصداره لفتح صف.

RAS to CAS Delay هو الحد الأدنى لمقدار دورات الساعة التي يتم أخذها لفتح الصف ، بافتراض عدم فتح أي منها. الوقت لتكون قادرًا على قراءة البيانات في هذا السيناريو هو tRCD + tCL. يحتوي مثال DDR4 على tRCD يبلغ 18 ، وهو 11.25 نانوثانية ، بينما يحتوي مثال DDR5 على tRCD يبلغ 39 ، وهو ما يعطي 12.1875 نانوثانية.

وقت الشحن المسبق للصف

التوقيت الأساسي الثالث هو وقت الشحن المسبق للصف ، والذي يتم اختصاره عمومًا إلى tRP. هذه القيمة ضرورية عندما يكون هناك نوع آخر من الصفحات المفقودة. في هذه الحالة ، الصف الأيمن ليس مفتوحًا ، ولكن هناك صف آخر مفتوح. لفتح الصف الأيمن ، يجب أولاً إغلاق الصف الآخر. تسمى عملية إكمال الصف الشحن المسبق. يتضمن ذلك كتابة القيم إلى الصف الذي تمت قراءته من وقت فتحه.

وقت الشحن المسبق للصف هو الحد الأدنى لعدد دورات الساعة المطلوبة لإكمال عملية الشحن المسبق في صف مفتوح. إجمالي الوقت اللازم لقراءة البيانات من خلية ، في هذا السيناريو ، سيكون tRP + tRCD + tCL. نظرًا لأن قيم tRP هي نفسها tRCD في كلا المثالين لدينا ، فمن السهل أن نرى أنها ستنتهي بنفس القيم: 11.25 نانو ثانية للذاكرة DDR4 tRP و 12.1875 نانو ثانية للذاكرة DDR5 tRP.

وقت تنشيط الصف

التوقيت الأساسي الرابع هو وقت تنشيط الصف ، والذي يتم اختصاره عمومًا إلى tRAS. هذا هو الحد الأدنى لعدد دورات الساعة بين الأمر لفتح صف وأمر الشحن المسبق لإغلاقه مرة أخرى. إنه الوقت اللازم لتحديث الصف داخليًا. هذا هو التوقيت الأساسي الوحيد الذي يتداخل مع توقيت آخر ، على وجه التحديد tRCD. تختلف القيم ، ولكنها عادةً ما تكون تقريبًا tRCD + tCL ، على الرغم من أنها يمكن أن تصل إلى حوالي tRCD + (2 * tCL).

يحتوي مثال DDR4 الخاص بنا على tRAS من 38 دورة مما يعطي وقتًا إجماليًا يبلغ 23.75 نانوثانية. يحتوي مثال DDR5 على قيمة rRAS تبلغ 102 دورة مما يعطي وقتًا إجماليًا قدره 31.875 نانوثانية.

من الناحية التاريخية بالنسبة للذاكرة الحيوية المتزامنة ، كانت القيم قريبة جدًا من tRCD + tCL ، كما هو موضح في مثالنا لتوقيتات DDR4. تم استخدام سيناريو tRCD + (2 * tCL) تقليديًا للذاكرة DRAM غير المتزامنة ، حيث احتاجت وحدة التحكم في الذاكرة إلى إتاحة أكثر من وقت كافٍ لإكمال العملية. ومن المثير للاهتمام أن DDR5 يستخدم حاليًا أيضًا مجموع tRCD + (2 * tCL). ليس من الواضح ما إذا كان ذلك ناتجًا عن تغيير في المعيار أو ما إذا كانت مشكلة في البداية تتعلق بمنتجات DDR5 المبكرة التي سيتم تشديدها مع نضوج النظام الأساسي.

ومن المثير للاهتمام ، أن هناك بعض الأدلة على أنه من الممكن التمهيد باستخدام tRAS أقل من tRCD + tCL. من الناحية النظرية ، هذا لا ينبغي أن ينجح حقًا. ليس من الواضح ما إذا كان هذا بسبب أن هذه القيمة ، مثل معظم التوقيتات الأخرى ، هي الحد الأدنى وتختار وحدة التحكم في الذاكرة استخدام توقيتات أقل في الممارسة العملية. أو إذا كانت الإعدادات مستقرة جزئيًا فقط. من بين التوقيتات الأساسية ، من المحتمل أن يكون لهذا تأثير طفيف على الأداء الفعلي ولكن قد يكون من المفيد تعديله إذا كنت بعد ذروة الأداء ، خاصة مع القيم العالية التي تظهر في DDR5 الحالي.

معدل القيادة

معدل الأمر هو عدد الدورات بين شريحة DRAM المحددة والأمر المنفذ على تلك الشريحة. توجد العديد من الاختصارات لهذه القيمة ، مثل CR و CMD و CPC و tCPD. أسهل طريقة لمعرفة ذلك هي أن قيمة الرقم عادةً ما يتبعها "T." على الرغم من تدوين T ، لا يزال هذا مقياسًا في دورات الساعة.

معظم ذاكرة الوصول العشوائي التي تجدها تعمل بسرعة 2 تيرابايت ، على الرغم من أن بعضها قد يعمل بسرعة 1 تيرابايت. سيكون هناك فرق بسيط لأن هذا هو الفرق في دورة ساعة واحدة ، أقل من نانوثانية.

المواعيد الثانوية والثالثية

هناك الكثير من المواعيد الثانوية والثالثية الأخرى التي يمكن تغييرها. ومع ذلك ، فإن القيام بذلك أمر معقد للغاية. حتى محترفي رفع تردد التشغيل للذاكرة يمكن أن يستغرقوا يومًا أو أكثر للاتصال في إعدادات مستقرة. بعضها أسهل في التعديل من البعض الآخر ولها تأثيرات أكثر أهمية. على سبيل المثال ، tREFI و tRFC. تتحكم هذه في عدد المرات التي يتم فيها تحديث خلايا الذاكرة والمدة التي تستغرقها عملية التحديث. أثناء عملية التحديث ، يجب أن يظل البنك خاملاً. لذا فإن وجود فجوة كبيرة بين عمليات التحديث وأقصر فترة تحديث ممكنة يعني أن ذاكرة الوصول العشوائي الخاصة بك يمكن أن تعمل لفترة أطول.

يُظهر ضبط هذه القيم قيمة معينة عندما يكون تكوين ذاكرة الوصول العشوائي لديك يحتوي على عدد غير كافٍ من البنوك. من المهم أن نفهم أن فهم هذه القيم بشكل خاطئ سيؤدي إلى حدوث أخطاء واسعة النطاق في تلف الذاكرة حيث لن يتم تحديث الخلايا بشكل كافٍ. هذه الإعدادات أيضًا عرضة لدرجة حرارة ذاكرة الوصول العشوائي ، حيث يؤثر ذلك بشكل مباشر على سرعة تحلل الشحن في الخلية وبالتالي على عدد مرات التحديث.

نسبة تحكم الذاكرة

يمكن أن تسمح لك الأجيال الحديثة من وحدات المعالجة المركزية بتكوين نسبة وحدة التحكم في الذاكرة. يُعرف هذا عادةً باسم Gear 1 و 2 و 4. يعمل Gear 1 على تشغيل وحدة التحكم في الذاكرة بنسبة 1: 1 مع الذاكرة. ومع ذلك ، ينتج عن هذا سحب طاقة زائدة أعلى من 3600 مليون طن ، مما يؤثر على استقرار النظام. لزيادة وقت الاستجابة ، يؤدي التبديل إلى Gear 2 إلى تشغيل وحدة التحكم في الذاكرة بنسبة 1: 2 ، بنصف سرعة الذاكرة. يقدم هذا في النهاية فقط أي فائدة من حوالي 4400 مليون طن وما فوق. يعتبر Gear 1 أفضل ، لكن يمكن أن يوفر Gear 2 الاستقرار بسرعات أعلى.

في حين أن هذا مهم بالنسبة لذاكرة DDR4 RAM ، إلا أن ذاكرة DDR5 RAM تعمل حاليًا دائمًا في Gear 2 حيث تبدأ بشكل أسرع. في حين أنه غير ضروري حاليًا ، نظرًا لأن التكنولوجيا ليست ناضجة بما يكفي للاستخدام ، فإن Gear 4 ستشغل وحدة التحكم في الذاكرة بنسبة 1: مع الذاكرة بربع السرعة. مرة أخرى ، هذا ضروري فقط عند السرعات العالية. ومع ذلك ، ليس من الواضح بالضبط أين سيكون هذا التحول لأن الأجهزة ليست موجودة حتى الآن.

الاستنتاجات

توفر توقيتات ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) إمكانية تكوين مذهلة لذاكرة الوصول العشوائي للنظام. ومع ذلك ، فهي أيضًا حفرة أرنب عميقة إذا دخلت في رفع تردد التشغيل بذاكرة الوصول العشوائي الكاملة. للمساعدة في تسهيل الحصول على معظم الفوائد ، يسمح معيار XMP لمصنعي الذاكرة بتحديد التوقيتات الموصى بها خارج معايير JEDEC. يمكن أن يوفر هذا أداءً إضافيًا في تنفيذ التوصيل والتشغيل تقريبًا.

في بعض الحالات ، سيتم تمكين ملف تعريف XMP افتراضيًا. ومع ذلك ، غالبًا ما يكون من الضروري تحديده يدويًا في BIOS. يطبق هذا تلقائيًا السرعات الأعلى الموصى بها من البائع ويضيق التوقيت على الإعدادات التي تم اختبارها بواسطة البائع. إذا قررت تهيئة توقيتات ذاكرة الوصول العشوائي الخاصة بك ، فإن معرفة ما هي وماذا تفعل أمرًا ضروريًا.