Senkronize DRAM veya SDRAM, DRAM için geçerli standarttır. Birincil kullanımı sistem RAM'i içindir, ancak VRAM'de grafik kartlarında ve DRAM'in kullanıldığı başka yerlerde de kullanılır. Alanında o kadar baskındır ki “S” tipik olarak düşer ve basitçe DRAM olarak adlandırılır. SDRAM'in senkronizasyonu, performansı için kritik öneme sahiptir ve öncülü asenkron DRAM'a göre yükselişinde etkili olmuştur.
Senkronize Çalışma
Senkron, SDRAM'in dahili bir saatine sahip olduğu ve saat hızının sistem tarafından bilindiği gerçeğini ifade eder. Bu, CPU ile aynı saat hızında çalıştığı anlamına gelmez. Ama dahili bir saati var ve CPU bunu biliyor. Bu, RAM ile etkileşimlerin optimize edilmesini sağlar, böylece hiçbir komutun diğer komutlarla karışmamasını sağlamak için boşta bırakılmak yerine G/Ç veriyolu tam olarak kullanılır.
Sorunun bir kısmı, DRAM'a veri yazarken. Verileri yazmak için komut olarak veriler aynı anda sağlanmalıdır. Bununla birlikte, verileri okurken, okuma komutu verildikten sonra veriler iki veya üç saat döngüsü geri okunur. Bu, DRAM denetleyicisinin, bir yazma işlemi gerçekleşmeden önce okuma işlemlerinin tamamlanması için yeterli zamana izin vermesi gerektiği anlamına gelir. Asenkron DRAM ile bu, işlemin tamamlanması için yeterli sürenin geçmesine izin vererek oldu. Ancak bu uygulama, G/Ç veri yolunu boşta bıraktı. Aynı zamanda, kontrolör emin olmak için yeterince bekledi, bu da kaynakların verimsiz kullanımıydı.
Senkronize DRAM, veri aktarımını ve komutların yürütülmesini senkronize etmek için dahili bir saat kullanır. Bu, bellek denetleyici zaman işlemlerinin G/Ç veri yolunu optimum şekilde kullanmasını sağlar ve daha yüksek performans seviyeleri sağlar.
Asenkron DRAM Üzerindeki İyileştirmeler
İyileştirilmiş kontrole izin veren zamanlamadaki iyileştirmelerin dışında, SDRAM'ın ana gelişimi, DRAM içinde birden fazla bellek bankasına sahip olma yeteneğidir. Her banka esasen dahili olarak bağımsız olarak çalışır. Bir bankada, aynı anda yalnızca bir satır açılabilir. Yine de, farklı bir bankada ikinci bir satır açılarak okuma veya yazma işlemlerinin ardışık düzene geçmesine izin verilebilir. Bu tasarım, G/Ç veri yolunun boşta oturmasını önler. Aynı zamanda, verimliliği artıran yeni bir okuma veya yazma işlemi sıraya alınır.
Bunu düşünmenin bir yolu, iki boyutlu bir diziye üçüncü bir boyut eklemektir. Yine de aynı anda yalnızca bir yerden veri okuyabilir veya yazabilirsiniz. Ancak başka bir sıra ile etkileşim halindeyken farklı bir bankada başka bir sıra hazırlayabilirsiniz.
SDRAM'ın bir başka faydası, bellekteki bir çip üzerindeki zamanlama verilerinin dahil edilmesinden gelir. Bazı modern RAM çubukları, belirli zamanlama performans bilgilerini bu çip üzerinde kodlayarak resmi DRAM standartlarından daha hızlı performans sağlar. Bu ayarları manuel olarak geçersiz kılmak, RAM'in "hız aşırtılmasına" izin vermek de mümkün olabilir. Bu birçok zamanlama değeri yapılandırılabildiğinden ve minimum performans sağlama eğiliminde olduğundan, genellikle çok derinlemesine fayda. Hız aşırtma RAM'i de kararsızlık riski taşır ancak bazı iş yüklerinde avantajlar sunabilir.
Zaman İçinde İyileştirmeler
Gerçek bellek saat hızı, SDRAM'ın piyasaya sürülmesinden bu yana pek artmadı. SDRAM'ın ilk yinelemesi, SDR retronym'ini aldı. Bu, Single Data Rate'in daha sonraki DDR veya Double Data Rate bellekten ayırt edilmesi için kısadır. Bu türlerin yanı sıra diğer birçok DRAM biçimi de SDRAM'ın örnekleridir. DRAM yongasının saat döngüsü, DRAM'in en hızlı işlemleri arasındaki süreyi kontrol eder. Örneğin, açık bir satırdan bir sütunu okumak, tek bir saat döngüsü alır.
SDRAM için dahili saat ve G/Ç veri yolu saati olmak üzere iki farklı saat hızı olduğuna dikkat etmek önemlidir. Her ikisi de bağımsız olarak kontrol edilebilir ve zaman içinde yükseltilmiştir. Dahili saat, belleğin hızıdır ve gecikmeyi doğrudan etkiler. G/Ç saati, SDRAM'den okunan veya SDRAM'a yazılacak olan verilerin ne sıklıkla iletilebileceğini kontrol eder. Bu saat hızı, G/Ç veri yolunun genişliğiyle birlikte bant genişliğini etkiler. Her iki saat de birbirine bağlıdır ve SDRAM'in yüksek performansı için kritik öneme sahiptir.
Hızlar Nasıl Arttı?
Birinci nesil DDR SDRAM için resmi JEDEC standardı, 100 ile 200 MHz arasında bellek saatlerine sahipti. DDR3 hala 100MHz sunuyor bellek saatleri, ancak aynı zamanda 266.6MHz'e kadar saat hızlarını standartlaştırdı. Buna rağmen, G/Ç saat hızındaki dahili değişiklikler ve bir okuma işlemine dahil edilen veri miktarı, 100 MHz bellek saatinde bile, bir zaman birimi için bant genişliğinin dört katına çıkması anlamına geliyordu.
DDR4, yükseltme modelini değiştirdi ve 200 ile 400 MHz arasında bir aralıkla bellek saatini iki katına çıkardı ve gecikmeyi azaltırken yine kullanılabilir bant genişliğini iki katına çıkardı. DDR5 standardı ayrıca 200MHz'lik bir bellek saati ile başlar. Yine de, bant genişliğini ikiye katlamak için döngü başına aktarılan veri miktarını ikiye katlamaya geri dönerek 450 MHz'e kadar ulaşır.
Çözüm
Senkronize DRAM, günümüzde kullanılan birincil DRAM türüdür. Grafik uygulamalarında sistem RAM'i ve VRAM'in temelidir. DRAM'ın eylemleri saatlerle senkronize edilerek, DRAM'in gerçek performansı bilinebilir ve bu da işlemlerin yürütülmek üzere verimli bir şekilde sıraya alınmasına izin verir. Bu, belirli bir komutun ne zaman tamamlandığını bilmenin doğrudan bir ölçüsü veya yolu olmadığından, gereğinden fazla zaman bırakmaktan çok daha verimlidir.
SDRAM'i kontrol eden saatler, yüksek performansı için kritik öneme sahiptir. Komutların ne sıklıkla çalıştırılabileceğini ve verilerin DRAM'den ne kadar hızlı okunabileceğini veya DRAM'a yazılabileceğini kontrol ederler. Bu zamanlamaların bilinmesiyle, en yüksek performans için optimize edilebilirler.