Η σύγχρονη DRAM ή SDRAM είναι το τρέχον πρότυπο για τη μνήμη DRAM. Η κύρια χρήση του είναι για τη μνήμη RAM συστήματος, αν και χρησιμοποιείται επίσης σε VRAM σε κάρτες γραφικών και όπου αλλού χρησιμοποιείται DRAM. Είναι τόσο κυρίαρχο στο πεδίο του που το "S" συνήθως απορρίπτεται και αναφέρεται απλώς ως DRAM. Ο συγχρονισμός του SDRAM είναι κρίσιμος για την απόδοσή του και συνέβαλε καθοριστικά στην άνοδό του σε σχέση με τον προκάτοχό του, την ασύγχρονη DRAM.
Εργασία σε συγχρονισμό
Το Synchronous αναφέρεται στο γεγονός ότι η SDRAM διαθέτει εσωτερικό ρολόι και ότι η ταχύτητα του ρολογιού είναι γνωστή στο σύστημα. Αυτό δεν σημαίνει ότι λειτουργεί με την ίδια ταχύτητα ρολογιού με την CPU. Αλλά έχει εσωτερικό ρολόι και η CPU το ξέρει. Αυτό επιτρέπει τη βελτιστοποίηση των αλληλεπιδράσεων με τη μνήμη RAM, έτσι ώστε ο δίαυλος I/O να χρησιμοποιείται πλήρως αντί να παραμένει αδρανής για να διασφαλιστεί ότι καμία εντολή δεν παρεμβαίνει σε άλλες εντολές.
Μέρος του προβλήματος είναι ότι κατά την εγγραφή δεδομένων σε DRAM. Τα δεδομένα πρέπει να παρέχονται ταυτόχρονα ως εντολή εγγραφής των δεδομένων. Κατά την ανάγνωση δεδομένων, ωστόσο, τα δεδομένα διαβάζονται δύο ή τρεις κύκλους ρολογιού μετά την έκδοση της εντολής ανάγνωσης. Αυτό σημαίνει ότι ο ελεγκτής DRAM πρέπει να αφήσει αρκετό χρόνο για να ολοκληρωθούν οι λειτουργίες ανάγνωσης προτού πραγματοποιηθεί μια λειτουργία εγγραφής. Με την ασύγχρονη DRAM, αυτό συνέβη αφήνοντας απλώς περισσότερο από αρκετό χρόνο για να ολοκληρωθεί η λειτουργία. Αυτή η πρακτική, ωστόσο, άφησε τον δίαυλο I/O σε αδράνεια. Ταυτόχρονα, ο ελεγκτής περίμενε αρκετά για να είναι σίγουρος, κάτι που ήταν αναποτελεσματική χρήση των πόρων.
Η σύγχρονη μνήμη DRAM χρησιμοποιεί ένα εσωτερικό ρολόι για να συγχρονίσει τη μεταφορά δεδομένων και την εκτέλεση εντολών. Αυτό επιτρέπει στις χρονικές λειτουργίες του ελεγκτή μνήμης να κάνει τη βέλτιστη χρήση του διαύλου I/O και διασφαλίζει υψηλότερα επίπεδα απόδοσης.
Βελτιώσεις μέσω Ασύγχρονης Μνήμης DRAM
Εκτός από τις βελτιώσεις στον χρονισμό που επιτρέπουν βελτιωμένο έλεγχο, η κύρια βελτίωση της SDRAM είναι η δυνατότητα να διαθέτει πολλαπλές τράπεζες μνήμης εντός της DRAM. Κάθε τράπεζα ουσιαστικά λειτουργεί ανεξάρτητα εσωτερικά. Μέσα σε μια τράπεζα, μόνο μία σειρά μπορεί να είναι ανοιχτή ταυτόχρονα. Ωστόσο, μια δεύτερη σειρά μπορεί να ανοίξει σε διαφορετική τράπεζα, επιτρέποντας τη διοχέτευση των πράξεων ανάγνωσης ή εγγραφής. Αυτός ο σχεδιασμός εμποδίζει τον δίαυλο I/O να παραμείνει αδρανής. Ταυτόχρονα, μια νέα λειτουργία ανάγνωσης ή εγγραφής βρίσκεται σε ουρά, αυξάνοντας την αποτελεσματικότητα.
Ένας τρόπος για να το σκεφτούμε αυτό είναι προσθέτοντας μια τρίτη διάσταση σε έναν δισδιάστατο πίνακα. Μπορείτε ακόμα να διαβάζετε ή να γράφετε δεδομένα μόνο από ένα μέρος τη φορά. Αλλά μπορείτε να προετοιμάσετε μια άλλη σειρά σε διαφορετική τράπεζα ενώ αλληλεπιδράτε με μια.
Ένα άλλο πλεονέκτημα του SDRAM προέρχεται από τη συμπερίληψη δεδομένων χρονισμού σε ένα τσιπ στη μνήμη. Ορισμένα σύγχρονα στικάκια RAM επιτρέπουν την ταχύτερη απόδοση από τα επίσημα πρότυπα DRAM, κωδικοποιώντας τις συγκεκριμένες πληροφορίες χρονικής απόδοσης σε αυτό το τσιπ. Μπορεί επίσης να είναι δυνατή η μη αυτόματη παράκαμψη αυτών των ρυθμίσεων, επιτρέποντας στη μνήμη RAM να "υπερχρονιστεί". Αυτό είναι συχνά πολύ σε βάθος, καθώς πολλές τιμές χρονισμού μπορούν να διαμορφωθούν και τείνει να παρέχει ελάχιστη απόδοση όφελος. Το overclocking RAM ενέχει επίσης τον κίνδυνο αστάθειας, αλλά μπορεί να προσφέρει πλεονεκτήματα σε ορισμένους φόρτους εργασίας.
Βελτιώσεις με την πάροδο του χρόνου
Η πραγματική ταχύτητα ρολογιού μνήμης δεν έχει αυξηθεί πολύ από την κυκλοφορία του SDRAM. Η πρώτη επανάληψη του SDRAM έλαβε το ρετρονύμιο SDR. Αυτό είναι σύντομο για το Single Data Rate για να το ξεχωρίζει από τη νεότερη μνήμη DDR ή Double Data Rate. Αυτοί οι τύποι, καθώς και πολλές άλλες μορφές DRAM, είναι όλα παραδείγματα SDRAM. Ο κύκλος ρολογιού του τσιπ DRAM ελέγχει το χρόνο μεταξύ των ταχύτερων λειτουργιών της DRAM. Για παράδειγμα, η ανάγνωση μιας στήλης από μια ανοιχτή γραμμή απαιτεί έναν μόνο κύκλο ρολογιού.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι υπάρχουν δύο διακριτές ταχύτητες ρολογιού για το SDRAM, το εσωτερικό ρολόι και το ρολόι του διαύλου I/O. Και τα δύο μπορούν να ελεγχθούν ανεξάρτητα και έχουν αναβαθμιστεί με την πάροδο του χρόνου. Το εσωτερικό ρολόι είναι η ταχύτητα της ίδιας της μνήμης και επηρεάζει άμεσα την καθυστέρηση. Το ρολόι εισόδου/εξόδου ελέγχει πόσο συχνά μπορούν να μεταδοθούν δεδομένα που έχουν διαβαστεί από - ή θα εγγραφούν σε - το SDRAM. Αυτή η ταχύτητα ρολογιού, σε συνδυασμό με το πλάτος του διαύλου I/O, επηρεάζει το εύρος ζώνης. Και τα δύο ρολόγια είναι συνδεδεμένα και είναι κρίσιμα για την υψηλή απόδοση του SDRAM.
Πώς έχουν αυξηθεί οι ταχύτητες
Το επίσημο πρότυπο JEDEC για την πρώτη γενιά DDR SDRAM είχε ρολόγια μνήμης μεταξύ 100 και 200 MHz. Το DDR3 εξακολουθεί να προσφέρει 100 MHz ρολόγια μνήμης, αν και τυποποιούσε επίσης ταχύτητες ρολογιού έως και 266,6 MHz. Παρόλα αυτά, εσωτερικές αλλαγές στην ταχύτητα του ρολογιού I/O και στο Η ποσότητα των δεδομένων που περιλαμβάνονται σε μια λειτουργία ανάγνωσης σήμαινε ότι ακόμη και σε ένα ρολόι μνήμης 100 MHz, το εύρος ζώνης για μια μονάδα χρόνου τετραπλασιάστηκε.
Το DDR4 άλλαξε το μοτίβο αναβάθμισης και διπλασίασε το ρολόι μνήμης με εύρος μεταξύ 200 και 400 MHz, επιτυγχάνοντας και πάλι διπλασιασμό του διαθέσιμου εύρους ζώνης μειώνοντας παράλληλα την καθυστέρηση. Το πρότυπο DDR5 ξεκινά επίσης με ρολόι μνήμης 200 MHz. Ωστόσο, φτάνει έως και τα 450 MHz, επαναφέροντας τον διπλασιασμό της ποσότητας δεδομένων που μεταφέρονται ανά κύκλο για να διπλασιαστεί το εύρος ζώνης.
συμπέρασμα
Η σύγχρονη DRAM είναι ο κύριος τύπος DRAM που χρησιμοποιείται σήμερα. Είναι η βάση για τη μνήμη RAM και VRAM συστήματος σε εφαρμογές γραφικών. Με το συγχρονισμό των ενεργειών της DRAM με τα ρολόγια, μπορεί να γίνει γνωστή η πραγματική απόδοση της DRAM, επιτρέποντας την αποτελεσματική τοποθέτηση λειτουργιών στην ουρά για εκτέλεση. Αυτό είναι πολύ πιο αποτελεσματικό από το να αφήσετε περισσότερο από αρκετό χρόνο, επειδή δεν υπάρχει άμεσο μέτρο ή τρόπος να γνωρίζουμε πότε έχει ολοκληρωθεί μια συγκεκριμένη εντολή.
Τα ρολόγια που ελέγχουν το SDRAM είναι κρίσιμα για την υψηλή του απόδοση. Ελέγχουν πόσο συχνά μπορούν να εκτελούνται εντολές και πόσο γρήγορα μπορούν να διαβαστούν ή να εγγραφούν τα δεδομένα από τη μνήμη DRAM. Έχοντας γνωστούς αυτούς τους χρονισμούς, μπορούν να βελτιστοποιηθούν για μέγιστη απόδοση.