Sinhronā DRAM vai SDRAM ir pašreizējais DRAM standarts. To galvenokārt izmanto sistēmas RAM, lai gan to izmanto arī VRAM grafiskajās kartēs un visur, kur tiek izmantota DRAM. Tas ir tik dominējošs savā jomā, ka “S” parasti tiek atmests, un to vienkārši sauc par DRAM. SDRAM sinhronizācija ir ļoti svarīga tās veiktspējai, un tai bija liela nozīme tās pieaugumā salīdzinājumā ar tā priekšgājēju asinhrono DRAM.
Darbs sinhronizācijā
Sinhrons attiecas uz faktu, ka SDRAM ir iekšējais pulkstenis un ka pulksteņa ātrums ir zināms sistēmai. Tas nenozīmē, ka tas darbojas ar tādu pašu takts ātrumu kā centrālais procesors. Bet tam ir iekšējais pulkstenis, un centrālais procesors to zina. Tas ļauj optimizēt mijiedarbību ar operatīvo atmiņu, lai I/O kopne tiktu pilnībā izmantota, nevis paliktu dīkstāvē, lai nodrošinātu, ka neviena komanda netraucē citām komandām.
Daļa no problēmas ir tā, ka ierakstot datus DRAM. Dati jāiesniedz vienlaikus kā komanda datu ierakstīšanai. Tomēr, nolasot datus, dati tiek nolasīti divus vai trīs pulksteņa ciklus pēc lasīšanas komandas izdošanas. Tas nozīmē, ka DRAM kontrollerim ir jāatvēl pietiekami daudz laika, lai nolasīšanas darbības tiktu pabeigtas pirms rakstīšanas darbības. Izmantojot asinhrono DRAM, tas notika, vienkārši atvēlot vairāk nekā pietiekami daudz laika darbības pabeigšanai. Tomēr šī prakse atstāja I/O kopni dīkstāvē. Tajā pašā laikā kontrolieris pietiekami gaidīja, lai pārliecinātos, kas bija neefektīva resursu izmantošana.
Sinhronā DRAM izmanto iekšējo pulksteni, lai sinhronizētu datu pārsūtīšanu un komandu izpildi. Tas ļauj atmiņas kontrollera laika operācijām optimāli izmantot I/O kopni un nodrošina augstāku veiktspējas līmeni.
Uzlabojumi salīdzinājumā ar asinhrono DRAM
Neatkarīgi no laika uzlabojumiem, kas ļauj uzlabot kontroli, galvenais SDRAM uzlabojums ir iespēja DRAM saturēt vairākas atmiņas bankas. Katra banka iekšēji darbojas neatkarīgi. Bankā vienlaikus var būt atvērta tikai viena rinda. Tomēr otro rindu var atvērt citā bankā, ļaujot veikt lasīšanas vai rakstīšanas darbības. Šis dizains neļauj I/O kopnei palikt dīkstāvē. Tajā pašā laikā rindā tiek ievietota jauna lasīšanas vai rakstīšanas darbība, palielinot efektivitāti.
Viens veids, kā par to domāt, ir pievienot trešo dimensiju divdimensiju masīvam. Jūs joprojām varat lasīt vai rakstīt datus tikai no vienas vietas vienlaikus. Bet jūs varat sagatavot citu rindu citā bankā, kamēr notiek mijiedarbība ar vienu.
Vēl viens SDRAM ieguvums ir laika datu iekļaušana atmiņas mikroshēmā. Dažas mūsdienu RAM zibatmiņas nodrošina ātrāku veiktspēju nekā oficiālie DRAM standarti, šajā mikroshēmā kodējot to specifisko laika veiktspējas informāciju. Šos iestatījumus var arī manuāli ignorēt, ļaujot RAM "pārspīlēt". Tas ir bieži ļoti padziļināti, jo var konfigurēt daudzas laika vērtības, un tām ir tendence nodrošināt minimālu veiktspēju ieguvums. RAM pārspīlēšana arī rada nestabilitātes risku, taču dažās darba slodzēs var piedāvāt priekšrocības.
Uzlabojumi laika gaitā
Faktiskais atmiņas pulksteņa ātrums kopš SDRAM izlaišanas nav daudz palielinājies. Pirmā SDRAM iterācija saņēma retronīmu SDR. Tas ir saīsinājums vārdam Single Data Rate, lai to atšķirtu no vēlākās DDR vai Double Data Rate atmiņas. Šie veidi, kā arī daudzi citi DRAM veidi, ir SDRAM piemēri. DRAM mikroshēmas pulksteņa cikls kontrolē laiku starp ātrākajām DRAM darbībām. Piemēram, kolonnas nolasīšana no atvērtas rindas aizņem vienu pulksteņa ciklu.
Ir svarīgi atzīmēt, ka SDRAM ir divi atšķirīgi pulksteņa ātrumi: iekšējais pulkstenis un I/O kopnes pulkstenis. Abus var kontrolēt neatkarīgi, un laika gaitā tie ir jaunināti. Iekšējais pulkstenis ir pašas atmiņas ātrums un tieši ietekmē latentumu. I/O pulkstenis kontrolē, cik bieži var pārsūtīt datus, kas ir nolasīti no SDRAM vai tiks ierakstīti tajā. Šis pulksteņa ātrums kopā ar I/O kopnes platumu ietekmē joslas platumu. Abi pulksteņi ir saistīti un ir būtiski SDRAM augstajai veiktspējai.
Kā ir palielinājies ātrums
Oficiālā JEDEC standarta pirmās paaudzes DDR SDRAM atmiņas pulksteņi bija no 100 līdz 200 MHz. DDR3 joprojām piedāvāja 100 MHz atmiņas pulksteņi, lai gan tas arī standartizēja pulksteņa ātrumu līdz 266,6 MHz. Neskatoties uz to, iekšējas izmaiņas I/O pulksteņa ātrumā un lasīšanas operācijā iekļauto datu apjoms nozīmēja, ka pat pie 100 MHz atmiņas pulksteņa joslas platums laika vienībā tika četrkāršots.
DDR4 mainīja jaunināšanas modeli un dubultoja atmiņas pulksteni ar diapazonu no 200 līdz 400 MHz, atkal panākot pieejamā joslas platuma dubultošanos, vienlaikus samazinot latentumu. DDR5 standarts sākas arī ar 200 MHz atmiņas pulksteni. Tomēr tas sasniedz līdz pat 450 MHz, atgriežoties pie divkāršošanas ciklā pārsūtīto datu apjoma, lai dubultotu joslas platumu.
Secinājums
Sinhronā DRAM ir galvenais mūsdienās izmantotais DRAM veids. Tas ir sistēmas RAM un VRAM pamats grafikas lietojumprogrammās. Sinhronizējot DRAM darbības ar pulksteņiem, var uzzināt faktisko DRAM veiktspēju, ļaujot operācijām efektīvi sarindot izpildi. Tas ir daudz efektīvāk, nekā atstāt vairāk nekā pietiekami daudz laika, jo nav tieša pasākuma vai veida, kā uzzināt, kad konkrēta komanda ir izpildīta.
Pulksteņi, kas kontrolē SDRAM, ir ļoti svarīgi tā augstajai veiktspējai. Tie kontrolē, cik bieži komandas var palaist un cik ātri datus var nolasīt no DRAM vai ierakstīt tajā. Ja šie laiki ir zināmi, tos var optimizēt maksimālai veiktspējai.