A szinkron DRAM vagy SDRAM a DRAM jelenlegi szabványa. Elsődleges felhasználása a rendszer RAM, bár a grafikus kártyák VRAM-jában is használják, és mindenhol, ahol DRAM-ot használnak. Annyira domináns a saját területén, hogy az „S”-t jellemzően eldobják, és egyszerűen csak DRAM-nak nevezik. Az SDRAM szinkronizálása kritikus fontosságú a teljesítménye szempontjából, és nagyban hozzájárult az elődjéhez, az aszinkron DRAM-hoz képest való növekedéshez.
Munka Szinkronban
A szinkron arra utal, hogy az SDRAM belső órával rendelkezik, és az órajel sebességét a rendszer ismeri. Ez nem azt jelenti, hogy ugyanazon az órajelen fut, mint a CPU. De van benne belső óra, és a CPU tudja. Ez lehetővé teszi a RAM-mal való interakciók optimalizálását úgy, hogy az I/O busz teljes mértékben kihasználva legyen ahelyett, hogy tétlen maradna, így biztosítva, hogy a parancsok ne zavarjanak más parancsokat.
A probléma része az, hogy amikor adatokat írunk a DRAM-ba. Az adatokat egyidejűleg kell megadni az adatírás parancsával. Az adatok beolvasásakor azonban az adatok az olvasási parancs kiadása után két vagy három óraciklussal visszaolvasásra kerülnek. Ez azt jelenti, hogy a DRAM-vezérlőnek elegendő időt kell hagynia az olvasási műveletek befejezéséhez, mielőtt az írási művelet megtörténik. Az aszinkron DRAM-mal ez úgy történt, hogy egyszerűen több mint elegendő időt hagyott a művelet befejezéséhez. Ez a gyakorlat azonban tétlenül hagyta az I/O buszt. Ugyanakkor a vezérlő eleget várt a biztosra, ami az erőforrások nem hatékony felhasználása volt.
A szinkron DRAM belső órát használ az adatátvitel és a parancsok végrehajtásának szinkronizálására. Ez lehetővé teszi, hogy a memóriavezérlő időműveletei optimálisan használják ki az I/O buszt, és magasabb teljesítményszintet biztosítanak.
Fejlesztések az aszinkron DRAM-hoz képest
A jobb vezérlést lehetővé tévő időzítési fejlesztéseken kívül az SDRAM fő fejlesztése az, hogy több memóriabank is lehet a DRAM-on belül. Minden bank lényegében önállóan működik belsőleg. Egy bankon belül egyszerre csak egy sor lehet nyitva. Ennek ellenére egy második sor megnyitható egy másik bankban, lehetővé téve az olvasási vagy írási műveletek folyamatát. Ez a kialakítás megakadályozza, hogy az I/O busz tétlenül álljon. Ugyanakkor egy új olvasási vagy írási művelet sorba kerül, ami növeli a hatékonyságot.
Ennek egyik módja az, ha egy harmadik dimenziót adunk egy kétdimenziós tömbhöz. Egyszerre továbbra is csak egy helyről olvashat vagy írhat adatokat. De elkészíthet egy másik sort egy másik bankban, miközben az egyikkel interakciót folytat.
Az SDRAM másik előnye az időzítési adatok felvétele a memóriában lévő chipen. Egyes modern RAM stickek a hivatalos DRAM-szabványoknál gyorsabb teljesítményt tesznek lehetővé azáltal, hogy az adott chipen kódolják a specifikus időzítési teljesítményinformációkat. Lehetőség van ezen beállítások manuális felülbírálására is, lehetővé téve a RAM „túlhúzását”. Ez gyakran nagyon mélyreható, mivel sok időzítési érték konfigurálható, és általában minimális teljesítményt nyújt haszon. A RAM túlhajtása az instabilitás kockázatával is jár, de bizonyos munkaterheléseknél előnyökkel járhat.
Fejlesztések idővel
A tényleges memória órajele nem sokat nőtt az SDRAM megjelenése óta. Az SDRAM első iterációja az SDR retronevet kapta. Ez a Single Data Rate rövidítése, amely megkülönbözteti a későbbi DDR vagy Double Data Rate memóriától. Ezek a típusok, valamint a DRAM sok más formája, mind az SDRAM példái. A DRAM chip órajele szabályozza a DRAM leggyorsabb műveletei közötti időt. Például egy nyitott sor oszlopának kiolvasása egyetlen óraciklust vesz igénybe.
Fontos megjegyezni, hogy az SDRAM-nak két különböző órajele van, a belső óra és az I/O busz órajele. Mindkettő egymástól függetlenül vezérelhető, és idővel továbbfejlesztették. A belső óra maga a memória sebessége, és közvetlenül befolyásolja a késleltetést. Az I/O óra szabályozza, hogy az SDRAM-ból kiolvasott – vagy oda írt – adatok milyen gyakran továbbíthatók. Ez az órajel az I/O busz szélességével együtt befolyásolja a sávszélességet. Mindkét óra össze van kötve, és kritikus az SDRAM nagy teljesítménye szempontjából.
Hogyan nőtt a sebesség
A hivatalos JEDEC szabvány a DDR SDRAM első generációjához 100 és 200 MHz közötti memória órajelet tartalmazott. A DDR3 továbbra is 100 MHz-et kínált memória órajeleket, bár az órajeleket is szabványosította 266,6 MHz-ig. Ennek ellenére belső változások történtek az I/O órajelben és a Az olvasási műveletben szereplő adatmennyiség azt jelentette, hogy még 100 MHz-es memória órajelnél is megnégyszereződött a sávszélesség egységnyi időre.
A DDR4 megváltoztatta a frissítési mintát, és megduplázta a memória órajelét 200 és 400 MHz közötti tartományban, így ismét megduplázta a rendelkezésre álló sávszélességet, miközben csökkentette a késleltetést. A DDR5 szabvány szintén 200 MHz-es memória órajellel indul. Ennek ellenére eléri a 450 MHz-et, visszatérve a ciklusonként átvitt adatmennyiség megduplázására, hogy megduplázza a sávszélességet.
Következtetés
A szinkron DRAM ma a DRAM elsődleges típusa. Ez a rendszer RAM és VRAM alapja a grafikus alkalmazásokban. A DRAM műveleteinek az órákkal való szinkronizálásával megismerhető a DRAM tényleges teljesítménye, ami lehetővé teszi a műveletek hatékony sorba állítását a végrehajtáshoz. Ez sokkal hatékonyabb, mint a több mint elegendő időt hagyni, mert nincs közvetlen intézkedés vagy mód annak megállapítására, hogy egy adott parancs befejeződött-e.
Az SDRAM-ot vezérlő órák kritikusak a nagy teljesítmény szempontjából. Szabályozzák, hogy milyen gyakran lehet parancsokat futtatni, és milyen gyorsan lehet adatokat olvasni vagy írni a DRAM-ból. Ha ismerjük ezeket az időzítéseket, optimalizálhatók a csúcsteljesítményre.