Sinkroni DRAM ili SDRAM trenutni je standard za DRAM. Njegova primarna upotreba je za sistemski RAM, iako se također koristi u VRAM-u na grafičkim karticama i gdje god se drugdje koristi DRAM. Toliko je dominantan u svom području da se "S" obično izbacuje i jednostavno se naziva DRAM. Sinkronizacija SDRAM-a ključna je za njegovu izvedbu i bila je ključna za njegov uspon u odnosu na prethodnika, asinkroni DRAM.
Sinkroniziran rad
Sinkrono se odnosi na činjenicu da SDRAM ima interni sat i da je brzina takta poznata sustavu. To ne znači da radi na istoj brzini kao CPU. Ali ima unutarnji sat i CPU to zna. Ovo omogućuje optimizaciju interakcija s RAM-om tako da se I/O sabirnica u potpunosti iskoristi umjesto da ostane u stanju mirovanja kako bi se osiguralo da nijedna naredba ne ometa druge naredbe.
Dio problema je taj što prilikom pisanja podataka u DRAM. Podaci se moraju unijeti istovremeno s naredbom za pisanje podataka. Kod čitanja podataka, međutim, podaci se očitavaju unazad dva ili tri takta nakon izdavanja naredbe za čitanje. To znači da DRAM kontroler mora ostaviti dovoljno vremena za dovršetak operacija čitanja prije nego što se dogodi operacija pisanja. S asinkronim DRAM-om to se dogodilo jednostavnim dopuštanjem više nego dovoljno vremena da se operacija završi. Ova praksa je, međutim, ostavila I/O sabirnicu neaktivnom. U isto vrijeme, kontrolor je čekao dovoljno da bude siguran, što je predstavljalo neučinkovito korištenje resursa.
Sinkroni DRAM koristi interni sat za sinkronizaciju prijenosa podataka i izvršavanje naredbi. To omogućuje vremenskim operacijama memorijskog kontrolera da optimalno iskoriste I/O sabirnicu i osigurava više razine performansi.
Poboljšanja u odnosu na asinkroni DRAM
Osim poboljšanja u tajmingu koja omogućuju poboljšanu kontrolu, glavno poboljšanje SDRAM-a je mogućnost da ima više banaka memorije unutar DRAM-a. Svaka banka u biti interno djeluje samostalno. Unutar banke odjednom može biti otvoren samo jedan red. Ipak, drugi red se može otvoriti u drugoj banci, omogućujući da se operacije čitanja ili pisanja protočno vode. Ovaj dizajn sprječava da I/O sabirnica ne radi. U isto vrijeme, nova operacija čitanja ili pisanja stavlja se u red čekanja, povećavajući učinkovitost.
Jedan način razmišljanja o tome je dodavanje treće dimenzije dvodimenzionalnom nizu. I dalje možete samo čitati ili pisati podatke s jednog po jednog mjesta. Ali možete pripremiti drugi red u drugoj banci dok se s jednim komunicira.
Još jedna prednost SDRAM-a dolazi od uključivanja vremenskih podataka na čipu u memoriju. Neki moderni RAM stickovi omogućuju izvedbu bržu od službenih DRAM standarda kodiranjem svojih specifičnih informacija o vremenskoj izvedbi na tom čipu. Također je moguće ručno nadjačati ove postavke, dopuštajući "overclockanje" RAM-a. Ovo je često vrlo detaljan, budući da se mnoge vremenske vrijednosti mogu konfigurirati i ima tendenciju pružanja minimalne izvedbe korist. Overclocking RAM-a također predstavlja opasnost od nestabilnosti, ali može ponuditi prednosti u nekim radnim opterećenjima.
Poboljšanja tijekom vremena
Stvarna brzina takta memorije nije se mnogo povećala od izdavanja SDRAM-a. Prva iteracija SDRAM-a dobila je retronim SDR. Ovo je skraćenica za Single Data Rate kako bi se razlikovala od kasnije DDR ili Double Data Rate memorije. Ovi tipovi, kao i mnogi drugi oblici DRAM-a, svi su primjeri SDRAM-a. Ciklus takta DRAM čipa kontrolira vrijeme između najbržih operacija DRAM-a. Na primjer, čitanje stupca iz otvorenog retka traje jedan takt.
Važno je napomenuti da postoje dvije različite brzine takta za SDRAM, interni sat i sat I/O sabirnice. Oba se mogu kontrolirati neovisno i s vremenom su nadograđivana. Interni sat je brzina same memorije i izravno utječe na latenciju. I/O takt kontrolira koliko često se podaci koji su pročitani sa – ili će biti zapisani – na SDRAM mogu prenositi. Ova brzina takta, u kombinaciji sa širinom I/O sabirnice, utječe na propusnost. Oba sata su povezana i ključna su za visoke performanse SDRAM-a.
Kako su se brzine povećale
Službeni JEDEC standard za prvu generaciju DDR SDRAM-a imao je taktove memorije između 100 i 200MHz. DDR3 je i dalje nudio 100MHz memorijskih taktova, iako je također standardizirao taktove do 266,6MHz. Unatoč tome, unutarnje promjene brzine I/O takta i količina podataka uključenih u operaciju čitanja značila je da je čak i na taktu memorije od 100MHz širina pojasa za jedinicu vremena učetverostručena.
DDR4 je promijenio obrazac nadogradnje i udvostručio takt memorije s rasponom između 200 i 400MHz, ponovno postigavši udvostručenje dostupne propusnosti uz smanjenje kašnjenja. DDR5 standard također počinje s memorijskim taktom od 200MHz. Ipak, doseže do 450MHz, vraćajući se na udvostručenje količine podataka prenesenih po ciklusu kako bi se udvostručila propusnost.
Zaključak
Sinkroni DRAM primarni je tip DRAM-a koji se danas koristi. To je osnova za sistem RAM i VRAM u grafičkim aplikacijama. Sinkroniziranjem radnji DRAM-a sa satovima, može se znati stvarna izvedba DRAM-a, što omogućuje učinkovito stavljanje operacija u red čekanja za izvršenje. To je mnogo učinkovitije nego ostaviti više nego dovoljno vremena jer ne postoji izravna mjera ili način da se zna kada je određena naredba izvršena.
Taktovi koji kontroliraju SDRAM ključni su za njegove visoke performanse. Oni kontroliraju koliko se često naredbe mogu pokretati i koliko brzo se podaci mogu čitati ili pisati na DRAM. Ako su ta vremena poznata, mogu se optimizirati za vrhunske performanse.