Sünkroonne DRAM või SDRAM on DRAM-i praegune standard. Selle peamine kasutusala on süsteemi RAM, kuigi seda kasutatakse ka graafikakaartide VRAM-is ja kõikjal, kus DRAM-i kasutatakse. See on oma valdkonnas nii domineeriv, et "S" jäetakse tavaliselt maha ja seda nimetatakse lihtsalt DRAM-iks. SDRAM-i sünkroonimine on selle jõudluse seisukohalt kriitiline ja aitas kaasa selle tõusule eelkäija asünkroonse DRAM-iga võrreldes.
Töötab sünkroonis
Sünkroonne viitab asjaolule, et SDRAM-il on sisemine kell ja et taktsagedus on süsteemile teada. See ei tähenda, et see töötab protsessoriga samal taktsagedusel. Kuid sellel on sisemine kell ja protsessor teab seda. See võimaldab optimeerida interaktsiooni RAM-iga nii, et I/O siini kasutatakse täielikult ära, mitte ei jäeta jõude, et tagada, et ükski käsk ei segaks teisi käske.
Osa probleemist on andmete kirjutamisel DRAM-i. Andmed tuleb esitada samaaegselt andmete kirjutamise käsuna. Andmete lugemisel aga loetakse andmed tagasi kaks või kolm taktitsüklit pärast lugemiskäsu andmist. See tähendab, et DRAM-kontroller peab andma lugemistoimingute lõpuleviimiseks piisavalt aega, enne kui kirjutustoiming toimub. Asünkroonse DRAM-iga juhtus see nii, et toimingu lõpuleviimiseks jäi lihtsalt rohkem kui piisavalt aega. Selline praktika aga jättis I/O siini jõude. Samal ajal ootas kontrolör piisavalt, et olla kindel, mis oli ebaefektiivne ressursside kasutamine.
Sünkroonne DRAM kasutab andmete edastamise ja käskude täitmise sünkroonimiseks sisemist kella. See võimaldab mälukontrolleri ajatoimingutel I/O siini optimaalselt ära kasutada ja tagab kõrgema jõudluse taseme.
Asünkroonse DRAM-i täiustused
Lisaks ajastuse täiustamisele, mis võimaldab paremat juhtimist, on SDRAM-i peamine täiustus võimalus omada DRAM-is mitut mälupanka. Iga pank tegutseb sisuliselt sisemiselt iseseisvalt. Panga sees saab korraga avatud olla ainult üks rida. Siiski saab teise rea avada teises pangas, mis võimaldab lugemis- või kirjutamistoiminguid konveierdada. See disain takistab I/O siinil jõudeolekut. Samal ajal pannakse järjekorda uus lugemis- või kirjutamisoperatsioon, mis suurendab tõhusust.
Üks võimalus sellele mõelda on lisada kahemõõtmelisele massiivile kolmas mõõde. Endiselt saate andmeid lugeda või kirjutada ainult ühest kohast korraga. Kuid saate koostada teise rea teises pangas, kui sellega suhtlete.
Teine SDRAM-i eelis tuleneb ajastusandmete lisamisest mälu kiibile. Mõned kaasaegsed RAM-mälupulgad võimaldavad jõudlust kiiremini kui ametlikud DRAM-i standardid, kodeerides sellele kiibile nende spetsiifilise ajastuse toimivuse teabe. Neid sätteid võib olla võimalik ka käsitsi alistada, võimaldades RAM-i "ülekiiretamist". See on sageli väga põhjalik, kuna paljusid ajastusväärtusi saab konfigureerida ja see kipub tagama minimaalse jõudluse kasu. RAM-i kiirendamisega kaasneb ka ebastabiilsuse oht, kuid see võib teatud töökoormuse korral pakkuda eeliseid.
Täiustused aja jooksul
Tegelik mälu kella kiirus pole pärast SDRAM-i vabastamist palju suurenenud. SDRAM-i esimene iteratsioon sai retronüümi SDR. See on lühend sõnadest Single Data Rate, et eristada seda hilisemast DDR-i või Double Data Rate mälust. Need tüübid, nagu ka paljud muud DRAM-i vormid, on kõik SDRAM-i näited. DRAM-kiibi takttsükkel juhib aega DRAM-i kiireimate toimingute vahel. Näiteks veeru lugemine avatud reast võtab ühe kellatsükli.
Oluline on märkida, et SDRAM-i jaoks on kaks erinevat taktsagedust, sisemine kell ja I/O siini kell. Mõlemat saab juhtida iseseisvalt ja neid on aja jooksul täiendatud. Sisemine kell on mälu enda kiirus ja mõjutab otseselt latentsust. I/O-kell kontrollib, kui sageli saab SDRAM-ist loetud või sinna kirjutatud andmeid edastada. See taktsagedus koos I/O siini laiusega mõjutab ribalaiust. Mõlemad kellad on ühendatud ja on SDRAM-i suure jõudluse jaoks kriitilised.
Kuidas kiirused on kasvanud
Esimese põlvkonna DDR SDRAM-i ametlikus JEDECi standardis olid mälukellad vahemikus 100–200 MHz. DDR3 pakkus endiselt 100 MHz mälukellad, kuigi see standardeeris ka taktsagedused kuni 266,6 MHz. Sellele vaatamata on sisend-väljundi taktsageduse ja -sageduse sisemised muudatused Lugemisoperatsiooni kaasatud andmemaht tähendas, et isegi 100 MHz mälukella korral oli ajaühiku ribalaius neljakordistunud.
DDR4 muutis uuendusmustrit ja kahekordistas mälu kella vahemikus 200–400 MHz, saavutades taas saadaoleva ribalaiuse kahekordistumise, vähendades samal ajal latentsust. DDR5 standard algab samuti 200 MHz mälukellast. Sellegipoolest ulatub see kuni 450 MHz-ni, naases tsükli kohta edastatavate andmete kahekordistamisele, et kahekordistada ribalaiust.
Järeldus
Sünkroon-DRAM on tänapäeval kasutatav esmane DRAM-i tüüp. See on süsteemi RAM-i ja VRAM-i aluseks graafikarakendustes. Sünkroonides DRAM-i toiminguid kelladega, saab teada DRAM-i tegelikku jõudlust, mis võimaldab toiminguid tõhusalt täitmiseks järjekorda seada. See on palju tõhusam, kui jätta rohkem kui piisavalt aega, kuna puudub otsene mõõde või viis teada saada, millal konkreetne käsk on täidetud.
SDRAM-i juhivad kellad on selle suure jõudluse jaoks üliolulised. Need kontrollivad, kui sageli saab käske käivitada ja kui kiiresti saab andmeid DRAM-ist lugeda või sinna kirjutada. Kui need ajastused on teada, saab neid optimeerida maksimaalse jõudluse saavutamiseks.