Тайминг оперативной памяти. Оперативная память компьютера

Основные характеристики оперативной памяти (ее объем, частота, принадлежность к одному из поколений) могут быть дополнены еще одним важнейшим параметром - таймингами. Что они представляют собой? Можно ли их изменять в настройках BIOS? Как это делать наиболее корректным, с точки зрения стабильной работы компьютера, образом?

Что такое тайминги ОЗУ?

Тайминг оперативной памяти - это временной интервал, за который команда, отправляемая контроллером ОЗУ, выполняется. Измеряется эта единица в количестве тактов, которые пропускаются вычислительной шиной, пока идет обработка сигнала. Сущность работы таймингов проще понять, если разобраться в устройстве микросхем ОЗУ.

Оперативная память компьютера состоит из большого количества взаимодействующих ячеек. Каждая имеет свой условный адрес, по которому к ней обращается контроллер ОЗУ. Координаты ячеек, как правило, прописываются посредством двух параметров. Условно их можно представить как номера строк и столбцов (как в таблице). В свою очередь, группы адресов объединяются, чтобы контроллеру было "удобнее" находить конкретную ячейку в более крупную область данных (иногда ее называют "банком").

Таким образом, запрос к ресурсам памяти осуществляется в две стадии. Сначала контроллер отправляет запрос к "банку". Затем он запрашивает номер "строки" ячейки (посылая сигнал типа RAS) и ждет ответа. Длительность ожидания - это и есть тайминг оперативной памяти. Его общепринятое наименование - RAS to CAS Delay. Но это еще не все.

Контроллеру, чтобы обратиться к конкретной ячейке, нужен также и номер приписанного к ней "столбца": посылается другой сигнал, типа CAS. Время, пока контроллер ждет ответа, - это тоже тайминг оперативной памяти. Он называется CAS Latency. И это еще не все. Некоторые IT-специалисты предпочитают интерпретировать такое явление, как CAS Latency, несколько иначе. Они полагают, что этот параметр указывает, сколько должно пройти единичных тактов в процессе обработки сигналов не от контроллера, а от процессора. Но, как отмечают эксперты, речь в обоих случаях, в принципе, идет об одном и том же.

Контроллер, как правило, работает с одной и той же "строкой", на которой расположена ячейка, не один раз. Однако, прежде чем обратиться к ней повторно, он должен закрыть предыдущую сессию запроса. И только после этого возобновлять работу. Временной интервал между завершением и новым вызовом строки - это тоже тайминг. Называется он RAS Precharge. Уже третий по счету. На этом все? Нет.

Поработав со строкой, контроллер должен, как мы помним, закрыть предыдущую сессию запроса. Временной интервал между активацией доступа к строке и его закрытием - это тоже тайминг оперативной памяти. Его наименование - Active to Precharge Delay. В принципе, теперь все.

Мы насчитали, таким образом, 4 тайминга. Соответственно, записываются они всегда в виде четырех цифр, например, 2-3-3-6. Кроме них, к слову, есть еще один распространенный параметр, которым характеризуется оперативная память компьютера. Речь идет о значении Command Rate. Оно показывает, какое минимальное время тратит контроллер на то, чтобы переключиться от одной команды к другой. То есть, если для CAS Latency значение - 2, то временная задержка между запросом от процессора (контролера) и ответом модуля памяти составит 4 такта.

Тайминги: порядок расположения

Каков порядок расположения в этом числовом ряду каждого из таймингов? Он практически всегда (и это своего рода отраслевой "стандарт") таков: первая цифра - это CAS Latency, вторая - RAS to CAS Delay, третья - RAS Precharge и четвертая - Active to Precharge Delay. Как мы уже сказали выше, иногда используется параметр Command Rate, его значение пятое в ряду. Но если для четырех предыдущих показателей разброс цифр может быть достаточно большим, то для CR возможно, как правило, только два значения - T1 или T2. Первый означает, что время с момента, когда память активируется, до наступления ее готовности отвечать на запросы должен пройти 1 такт. Согласно второму - 2.

О чем говорят тайминги?

Как известно, объем ОЗУ - один из ключевых показателей производительности этого модуля. Чем он больше - тем лучше. Другой важный параметр - это частота оперативной памяти. Здесь тоже все однозначно. Чем она выше, тем ОЗУ будет работать быстрее. А что с таймингами?

В отношении них закономерность иная. Чем меньше значения каждого из четырех таймингов - тем лучше, тем производительнее память. И тем быстрее, соответственно, работает компьютер. Если у двух модулей с одинаковой частотой разные тайминги оперативной памяти, то и их производительность будет отличаться. Как мы уже определили выше, нужные нам величины выражаются в тактах. Чем их меньше, тем, соответственно, быстрее процессор получает ответ от модуля ОЗУ. И тем скорее он может "воспользоваться" такими ресурсами, как частота оперативной памяти и ее объем.

"Заводские" тайминги или свои?

Большинство пользователей ПК предпочитает использовать те тайминги, которые установлены еще на конвейере (либо в опциях материнской платы выставлена автонастройка). Однако на многих современных компьютерах есть возможности для того, чтобы выставить нужные параметры вручную. То есть, если нужны более низкие значения - их, как правило, можно проставить. Но как изменить тайминги оперативной памяти? Причем сделать это так, чтобы система работала стабильно? А еще, быть может, есть случаи, при которых лучше выбрать увеличенные значения? Как выставить тайминги оперативной памяти оптимальным образом? Сейчас мы попробуем дать ответы на эти вопросы.

Настраиваем тайминги

Заводские значения таймингов прописываются в специально отведенной области микросхемы ОЗУ. Называется она SPD. Используя данные из нее, система BIOS адаптирует оперативную память к конфигурации материнской платы. Во многих современных версиях BIOS настройки таймингов, выставленные по умолчанию, можно корректировать. Практически всегда это осуществляется программным методом - через интерфейс системы. Изменение значений как минимум одного тайминга доступно в большинстве моделей материнских плат. Есть, в свою очередь, производители, которые допускают тонкую настройку модулей ОЗУ при задействовании гораздо большего количества параметров, чем четыре указанных выше типа.

Чтобы войти в область нужных настроек в BIOS, нужно, зайдя в эту систему (клавиша DEL сразу после включения компьютера), выбрать пункт меню Advanced Chipset Settings. Далее в числе настроек находим строку DRAM Timing Selectable (может звучать несколько по-другому, но похоже). В нем отмечаем, что значения таймингов (SPD) будут выставляться вручную (Manual).

Как узнать тайминг оперативной памяти, установленный в BIOS по умолчанию? Для этого мы находим в соседствующих настройках параметры, созвучные CAS Latency, RAS to CAS, RAS Precharge и Active To Precharge Delay. Конкретные значения таймингов, как правило, зависят от типа модулей памяти, установленных на ПК.

Выбирая соответствующие опции, можно задавать значения таймингов. Эксперты рекомендуют понижать цифры очень постепенно. Следует, выбрав желаемые показатели, перезагружаться и тестировать систему на предмет устойчивости. Если компьютер работает со сбоями, нужно вернуться в BIOS и выставить значения на несколько уровней выше.

Оптимизация таймингов

Итак, тайминги оперативной памяти - какие лучше значения для них выставлять? Почти всегда оптимальные цифры определяются в ходе практических экспериментов. Работа ПК связана не только с качеством функционирования модулей ОЗУ, и далеко не только скоростью обмена данными между ними и процессором. Важны многие другие характеристики ПК (вплоть до таких нюансов, как система охлаждения компьютера). Поэтому практическая результативность изменения таймингов зависит от конкретной программно-аппаратной среды, в которой пользователь производит настройку модулей ОЗУ.

Общую закономерность мы уже назвали: чем ниже значения таймингов, тем выше скорость работы ПК. Но это, конечно, идеальный сценарий. В свою очередь, тайминги с пониженными значениями могут пригодиться при "разгоне" модулей материнской платы - искусственном завышении ее частоты.

Дело в том, что если придать микросхемам ОЗУ ускорение в ручном режиме, задействовав слишком большие коэффициенты, то компьютер может начать работать нестабильно. Вполне возможен сценарий, при котором настройки таймингов будут выставлены настолько некорректно, что ПК и вовсе не сможет загрузиться. Тогда, скорее всего, придется "обнулять" настройки BIOS аппаратным методом (с высокой вероятностью обращения в сервисный центр).

В свою очередь, более высокие значения для таймингов могут, несколько замедлив работу ПК (но не настолько, чтобы скорость функционирования была доведена до режима, предшествовавшего "разгону"), придать системе стабильности.

Некоторыми IT-экспертами подсчитано, что модули ОЗУ, обладающие CL в значении 3, обеспечивают примерно на 40 % меньшую задержку в обмене соответствующими сигналами, чем те, где CL равен 5. Разумеется, при условии, что тактовая частота и на том, и на другом одинаковая.

Дополнительные тайминги

Как мы уже сказали, в некоторых современных моделях материнских плат есть возможности для очень тонкой настройки работы ОЗУ. Речь, конечно, не идет о том, как увеличить оперативную память - этот параметр, безусловно, заводской, и изменению не подлежит. Однако в предлагаемых некоторыми производителями настройках ОЗУ есть очень интересные возможности, задействуя которые, можно существенно ускорить работу ПК. Мы же рассмотрим те, что относятся к таймингам, которые можно конфигурировать в дополнение к четырем основным. Важный нюанс: в зависимости от модели материнской платы и версии BIOS, названия каждого из параметров могут отличаться от тех, которые мы сейчас приведем в примерах.

1. RAS to RAS Delay

Этот тайминг отвечает за задержку между моментами, когда активизируются строки из разных областей консолидации адресов ячеек ("банков" то есть).

2. Row Cycle Time

Этот тайминг отражает временной интервал, в течение которого длится один цикл в рамках отдельной строки. То есть от момента ее активизации до начала работы с новым сигналом (с промежуточной фазой в виде закрытия).

3. Write Recovery Time

Данный тайминг отражает временной интервал между двумя событиями - завершением цикла записи данных в память и началом подачи электросигнала.

4. Write To Read Delay

Данный тайминг показывает, сколько должно пройти времени между завершением цикла записи и моментом, когда начинается чтение данных.

Во многих версиях BIOS также доступен параметр Bank Interleave. Выбрав его, можно настроить работу процессора так, чтобы он обращался к тем самым "банкам" ОЗУ одновременно, а не по очереди. По умолчанию этот режим функционирует автоматически. Однако можно попробовать выставить параметр типа 2 Way или 4 Way. Это позволит задействовать 2 или 4, соответственно, "банка" одновременно. Отключение режима Bank Interleave используется довольно редко (это, как правило, связано с диагностикой ПК).

Настройка таймингов: нюансы

Назовем некоторые особенности, касающиеся работы таймингов и их настройки. По мнению некоторых IT-специалистов, в ряду из четырех цифр наибольшее значение имеет первая, то есть тайминг CAS Latency. Поэтому, если у пользователя немного опыта в "разгоне" модулей ОЗУ, эксперименты, возможно, следует ограничить выставлением значений только для первого тайминга. Хотя эта точка зрения не является общепринятой. Многие IT-эксперты склонны считать, что три других тайминга не менее значимы с точки зрения скорости взаимодействия между ОЗУ и процессором.

В некоторых моделях материнских плат в BIOS можно настроить производительность микросхем оперативной памяти в нескольких базовых режимах. По сути, это выставление значений таймингов по шаблонам, допустимым с точки зрения стабильной работы ПК. Эти опции обычно соседствуют с параметром Auto by SPD, а режимы, о которых идет речь, - Turbo и Ultra. Первый подразумевает умеренное ускорение, второй - максимальное. Эта возможность может быть альтернативой выставлению таймингов вручную. Похожие режимы, к слову, есть во многих интерфейсах усовершенствованной системы BIOS - UEFI. Во многих случаях, как отмечают эксперты, при включении опций Turbo и Ultra достигается в достаточной мере высокая производительность ПК, а его работа при этом стабильна.

Такты и наносекунды

Реально ли выразить тактовые циклы в секундах? Да. И для этого существует очень простая формула. Такты в секундном выражении считаются делением единицы на фактическую тактовую частоту ОЗУ, указываемую производителем (правда, этот показатель, как правило, нужно делить на 2).

То есть, например, если мы хотим узнать такты, формирующие тайминги оперативной памяти DDR3 или 2, то мы смотрим на ее маркировку. Если там указана цифра 800, то фактическая частота ОЗУ будет равна 400 МГЦ. Это значит, что длительность такта составит значение, получаемое в результате деления единицы на 400. То есть 2,5 наносекунды.

Тайминги для модулей DDR3

Одни из самых современных модулей ОЗУ - микросхемы типа DDR3. Некоторые специалисты считают, что в отношении них такие показатели, как тайминги, имеют гораздо меньшее значение, чем для чипов предыдущих поколений - DDR 2 и более ранних. Дело в том, что эти модули, как правило, взаимодействуют с достаточно мощными процессорами (такими как, например, Intel Core i7), ресурсы которых позволяют не столь часто обращаться к ОЗУ. Во многих современных чипах от Intel, так же, как и в аналогичных решениях от AMD, есть достаточная величина собственного аналога ОЗУ в виде L2- и L3-кэша. Можно сказать, что у таких процессоров есть свой объем оперативной памяти, способный выполнять значительный объем типовых для ОЗУ функций.

Таким образом, работа с таймингами при использовании модулей DDR3, как мы выяснили, - не самый главный аспект "разгона" (если мы решим ускорить производительность ПК). Гораздо большее значение для таких микросхем имеют как раз-таки параметры частоты. Вместе с тем, модули ОЗУ вида DDR2 и даже более ранних технологических линеек сегодня все еще ставятся на компьютеры (хотя, конечно, повсеместное использование DDR3, по оценке многих экспертов, - более чем устойчивый тренд). И потому работа с таймингами может пригодиться очень большому количеству пользователей.