De meeste computergebruikers zullen niet al te veel om prestaties geven als ze een computer kopen. Zolang het snel en goedkoop genoeg is, is dat goed genoeg. Ze kopen een computer met een huidige of vorige generatie CPU en zoeken naar de juiste hoeveelheid opslagruimte tot op de dichtstbijzijnde halve terabyte.
Sommigen zoeken misschien naar CPU-snelheid, aantal kernen of RAM-capaciteit, maar dat is het meestal. Als je een tech-liefhebber bent, let je misschien meer op deze dingen, zodat je weet wat je krijgt en of het echt een goede deal is.
Een van de manieren om de meeste prestaties uit uw computer te halen, is door krachtig RAM-geheugen te krijgen. Het opvallende verkoopcijfer is de kloksnelheid van het RAM-geheugen, zoals DDR4-3200 of DDR5-6400. Technisch gezien is dat tweede getal niet de kloksnelheid. Het is de overdrachtssnelheid. Dit is het dubbele van de kloksnelheid omdat DDR RAM Double Data Rate is. Toch klinkt het hogere aantal beter op het marketingmateriaal.
Die overdrachtssnelheid is een maat voor de bandbreedte van het RAM-geheugen, dus hogere getallen zijn beter. Bandbreedte is echter niet de enige factor in RAM-prestaties. Latency is net zo belangrijk, zo niet belangrijker.
Wat is latentie?
Latency is een maat voor de vertraging tussen een proces dat wordt gestart en het daadwerkelijk gebeurt. Een eenvoudig voorbeeld is de “ping” van uw internetverbinding. Als je ooit een snelheidstest hebt uitgevoerd, heb je je downloadsnelheid en ping gezien. De downloadsnelheid is uw internetbandbreedte en de ping is de latentie tussen u die een verzoek indient en de server die het ontvangt. Zoals veel gamers zullen weten, maakt het niet uit hoe snel je internet is. Je zult geen goede ervaring hebben als je een hoge latentie hebt.
High-performance RAM zal altijd reclame maken voor zijn snelheid. Het adverteert vaak met ten minste één specifieke latentiemaat. De meest voorkomende en belangrijkste maatstaf voor latentie is CAS Latency, soms afgekort tot CL. Door wat dieper in de productspecificaties te kijken, is het over het algemeen mogelijk om de vier belangrijkste primaire timings te vinden. Dit zijn tCL/tCAS (de CAS Latency), tRCD, tRP en tRAS. Deze timings kunnen af en toe worden gevolgd door een vijfde cijfer, een commandosnelheid, maar dat is iets anders en over het algemeen onbelangrijk.
De basisprincipes van RAM-bediening
Voordat we die primaire timings definiëren, is het essentieel om de basisprincipes te begrijpen van hoe RAM daadwerkelijk functioneert. Gegevens in RAM worden in kolommen opgeslagen en er kan op elk moment slechts met één worden gecommuniceerd. Om te kunnen lezen van of schrijven naar een kolom, moet u eerst de rij openen waarin die kolom zich bevindt. Er kan slechts één rij tegelijk open zijn. RAM kan met meerdere banken worden geleverd. In dit geval kan er slechts één rij per bank beschikbaar zijn. Hoewel er slechts één kolom tegelijk kan worden gebruikt, kan een tweede rij geopend in een tweede bank de volgende lees- of schrijfbewerking efficiënt in de wachtrij plaatsen.
Het is belangrijk om te begrijpen dat timings geen absolute waarden zijn. Het zijn eigenlijk veelvouden van de RAM I/O-klok omdat het eenheden van klokcycli zijn. Nogmaals, RAM is Double the Data Rate, wat de helft is van de geadverteerde snelheid. U moet wat rekenwerk doen om de werkelijke latentie van een specifieke timing te bepalen. U kunt 1/(geadverteerde overdrachtssnelheid in Ts/2) doen om de lengte van een enkele klokcyclus in seconden te krijgen en dat vervolgens te vermenigvuldigen met de timingverhouding waarvan u de waarde wilt weten. Als alternatief, stel dat u een gemakkelijkere tijd wilt. In dat geval kunt u een overdrachtssnelheid van 2000/geadverteerd in MT's doen om de lengte van een enkele klokcyclus in nanoseconden te krijgen en dat te vermenigvuldigen met de timingverhouding.
Als we bijvoorbeeld twee sets RAM hebben, DDR4-3000 CL15 en DDR4-3200 CL16, kunnen we (2000/3000)*15 en (2000/3200)*16 doen om te ontdekken dat de absolute CAS-latentie van beide typen RAM is 10 nanoseconden.
Primaire tijden
De primaire timings van RAM worden meestal weergegeven als een set van vier getallen gescheiden door streepjes. Af en toe zullen deze vergezeld gaan van een "1T" of "2T" aan het einde. Voor de volgende voorbeelden gebruiken we de primaire timings van twee items in ons recente artikel over de beste gaming-RAM in 2022: de G.Skill Trident Z Royal DDR4 3200 CL16-18-18-38 en de G.Skill Trident Z5 RGB DDR5 6400 CL32-39-39-102. Voor deze voorbeelden zijn de primaire timings respectievelijk 16-18-18-38 en 32-39-39-102. De tijd voor een enkele klokcyclus is respectievelijk 0,625 nanoseconden en 0,3125 nanoseconden.
Opmerking: Al deze timings zijn van invloed op elke bewerking, lezen of schrijven, hoewel we in de onderstaande voorbeelden alleen verwijzen naar leesbewerkingen om het simpel te houden.
CAS-latentie
Het eerste getal in de primaire timings is de CAS-latentie. Dit is meestal de primaire timing om te verbeteren als u het RAM-geheugen probeert te overklokken. CAS-latentie kan ook worden aangeduid met CL, tCAS of tCL, waarbij de laatste twee waarschijnlijker te vinden zijn in het BIOS en andere configuratiehulpprogramma's. CAS is een afkorting voor Column Address Strobe. Het is technisch gezien geen stroboscoop meer. Maar de opdracht leest gegevens uit een kolom van een open rij in wat bekend staat als een 'paginahit'.
tCL is een maat voor hoeveel cycli nadat een CAS-instructie is verzonden, het antwoord begint te worden geretourneerd via de I/O-bus. Dus voor ons DDR4-voorbeeld is de CAS-latentie 10 nanoseconden; voor ons DDR5-voorbeeld is de CAS-latentie ook 10 nanoseconden.
Vertraging RAS naar CAS
Het tweede item in de primaire timings is de RAS naar CAS-vertraging. Dit wordt over het algemeen aangeduid als tRCD en is een minimumwaarde, geen exacte waarde. Als er geen rijen open zijn wanneer een leesinstructie binnenkomt, staat dit bekend als een 'paginamisser'. Een rij moet eerst worden geopend om toegang te krijgen tot een kolom om de gegevens te lezen. RAS staat voor Row Access Strobe. Net als CAS is het geen stroboscoop meer waarvan de naam een kater is, maar de naam van het commando dat wordt gegeven om een rij te openen.
De RAS naar CAS-vertraging is het minimale aantal klokcycli dat nodig is om de rij te openen, ervan uitgaande dat er geen open is. De tijd om in dat scenario gegevens te kunnen lezen is tRCD + tCL. Ons DDR4-voorbeeld heeft een tRCD van 18, wat 11,25 nanoseconden is, terwijl ons DDR5-voorbeeld een tRCD van 39 heeft, wat 12,1875 nanoseconden geeft.
Voorlaadtijd rij
De derde primaire timing is de rijvoorlaadtijd, over het algemeen verkort tot tRP. Deze waarde is essentieel wanneer er een ander type pagina ontbreekt. In dit geval is de rechterrij niet open, maar een andere rij wel. Om de rechterrij te openen, moet eerst de andere rij worden gesloten. Het proces van het voltooien van een rij wordt voorladen genoemd. Dit houdt in dat de waarden worden geschreven naar de rij die werd gelezen vanaf het moment dat deze werd geopend.
De rijvoorlaadtijd is het minimum aantal klokcycli dat nodig is om het voorlaadproces op een open rij te voltooien. De totale hoeveelheid tijd om gegevens uit een cel te kunnen lezen, zou in dit scenario tRP + tRCD + tCL zijn. Aangezien de waarden van tRP hetzelfde zijn als tRCD in onze beide voorbeelden, is het gemakkelijk te zien dat ze zouden eindigen omhoog met dezelfde waarden: 11,25 nanoseconden voor de DDR4 tRP en 12,1875 nanoseconden voor de DDR5 tRP.
Rij Activeer Tijd
De vierde primaire timing is de rij-activeringstijd, over het algemeen afgekort tot tRAS. Dit is het minimale aantal klokcycli tussen het commando om een rij te openen en het precharge-commando om deze weer te sluiten. Het is de tijd die nodig is om de rij intern te vernieuwen. Dit is de enige primaire timing die overlapt met een andere, met name tRCD. De waarden variëren, maar zijn doorgaans ruwweg tRCD + tCL, hoewel ze kunnen oplopen tot ongeveer tRCD + (2* tCL).
Ons DDR4-voorbeeld heeft een tRAS van 38 cycli, wat een totale tijd van 23,75 nanoseconden oplevert. Ons DDR5-voorbeeld heeft een rRAS-waarde van 102 cycli, wat een totale tijd van 31,875 nanoseconden oplevert.
Historisch gezien lagen de waarden voor gesynchroniseerde DRAM zeer dicht bij tRCD + tCL, zoals te zien is in ons voorbeeld DDR4-timings. Het tRCD + (2* tCL) scenario werd traditioneel gebruikt voor asynchrone DRAM, omdat de geheugencontroller meer dan genoeg tijd nodig had om de bewerking te voltooien. Interessant is dat DDR5 momenteel ook de tRCD + (2* tCL) som gebruikt. Het is onduidelijk of dat wordt veroorzaakt door een wijziging in de standaard of dat het een kinderziekte is van vroege DDR5-producten die worden aangescherpt naarmate het platform volwassener wordt.
Interessant is dat er enig bewijs is dat het mogelijk is om op te starten met een tRAS lager dan tRCD + tCL. Theoretisch zou dit niet echt moeten werken. Het is onduidelijk of dit komt omdat deze waarde, net als de meeste andere timings, een minimum is en de geheugencontroller ervoor kiest om in de praktijk lossere timings te gebruiken. Of als de instellingen slechts gedeeltelijk stabiel waren. Van de primaire timings heeft dit waarschijnlijk het minste effect op de werkelijke prestaties, maar het kan de moeite waard zijn om aan te passen als u op zoek bent naar topprestaties, vooral met de hoge waarden die worden gezien in de huidige DDR5.
Commandosnelheid
De opdrachtsnelheid is het aantal cycli tussen een geselecteerde DRAM-chip en een opdracht die op die chip wordt uitgevoerd. Er bestaan veel acroniemen voor deze waarde, zoals CR, CMD, CPC en tCPD. De gemakkelijkste manier om te zien is dat de getalwaarde meestal wordt gevolgd door een "T". Ondanks de T-notatie is dit nog steeds een maat in klokcycli.
Het meeste RAM-geheugen dat u vindt, werkt op 2T, hoewel sommige op 1T kunnen werken. Er zal een minimaal verschil zijn, aangezien dit het verschil is van een enkele klokcyclus, minder dan een nanoseconde.
Secundaire en tertiaire tijden
Er zijn tal van andere secundaire en tertiaire timings die kunnen worden gewijzigd. Het is echter zeer complex om dit te doen. Zelfs ervaren geheugenoverklokkers kunnen een dag of langer nodig hebben om in stabiele instellingen te bellen. Sommige zijn gemakkelijker aan te passen dan andere en hebben een grotere impact. Bijvoorbeeld tREFI en tRFC. Deze bepalen hoe vaak de geheugencellen worden ververst en hoe lang het verversingsproces duurt. Tijdens het verversingsproces moet de bank anders stilzitten. Dus met een zo groot mogelijke opening tussen verversingen en een zo kort mogelijke verversingsperiode, kan uw RAM langer functioneren.
Als u deze waarden afstemt, wordt een bepaalde waarde weergegeven wanneer uw RAM-configuratie onvoldoende banken heeft. Het is van cruciaal belang om te begrijpen dat als deze waarden verkeerd zijn, grootschalige geheugenbeschadigingsfouten optreden, omdat de cellen niet vaak genoeg worden vernieuwd. Deze instellingen zijn ook gevoelig voor de RAM-temperatuur, omdat dit direct van invloed is op hoe snel de lading in een cel vervalt en dus hoe vaak deze moet worden ververst.
Geheugencontroller-ratio
Met recente generaties CPU's kunt u de geheugencontrollerverhouding configureren. Dit staat meestal bekend als Gear 1, 2 en 4. Gear 1 zorgt ervoor dat de geheugencontroller in een verhouding van 1: 1 werkt met het geheugen. Dit resulteert echter in een buitensporig stroomverbruik boven 3600MT's, wat de stabiliteit van het systeem beïnvloedt. Voor enige toename van de latentie, wordt bij het overschakelen naar Gear 2 de geheugencontroller in een verhouding van 1: 2 uitgevoerd, met de helft van de snelheid van het geheugen. Dit biedt uiteindelijk pas enig voordeel vanaf ongeveer 4400MT's en hoger. Gear 1 is beter, maar Gear 2 kan stabiliteit bieden bij hogere snelheden.
Hoewel dit belangrijk is voor DDR4 RAM, werkt DDR5 RAM momenteel altijd in Gear 2 omdat het sneller begint. Hoewel het momenteel niet nodig is, omdat de technologie niet volwassen genoeg is om te gebruiken, zou Gear 4 de geheugencontroller in een verhouding van 1: bedienen met het geheugen op een kwart van de snelheid. Nogmaals, dit is alleen nodig bij hoge snelheden. Het is echter onduidelijk waar deze omschakeling precies zou zijn, aangezien de hardware er nog niet is.
conclusies
RAM-timings bieden ongelooflijke configureerbaarheid voor uw systeem-RAM. Ze zijn echter ook een diep konijnenhol als je gaat overklokken met volledig RAM. Om het gemakkelijker te maken om van de meeste voordelen te profiteren, stelt de XMP-standaard geheugenfabrikanten in staat hun aanbevolen timings op te geven buiten de JEDEC-standaarden. Dit kan extra prestaties bieden in een bijna plug-and-play-implementatie.
In sommige gevallen wordt het XMP-profiel standaard ingeschakeld. Toch zal het vaak nodig zijn om het handmatig in het BIOS te selecteren. Dit past automatisch de hogere door de leverancier aanbevolen snelheden toe en verscherpt de timing voor de door de leverancier geteste instellingen. Als u besluit uw RAM-timings te configureren, is het essentieel om te weten wat ze zijn en wat ze doen.