В данной статье мы рассмотрим 3 вида современной оперативной памяти для настольных компьютеров:
Таблица 1: Технические характеристики оперативной памяти по стандартам JEDEC
JEDEC - Joint Electron Device Engineering Council (Объединенный инженерный совет по электронным устройствам)
Важнейшей характеристикой, от которой зависит производительность памяти, является ее пропускная способность, выражающаяся как произведение частоты системной шины на объем данных, передаваемых за один такт. Современная память имеет шину шириной 64 бита (или 8 байт), поэтому пропускная способность памяти типа DDR400, составляет 400 МГц х 8 Байт = 3200 Мбайт в секунду (или 3.2 Гбайт/с). Отсюда, следует и другое обозначение памяти такого типа - PC3200. В последнее время часто используется двухканальное подключение памяти, при котором ее пропускная способность (теоретическая) удваивается. Таким образом, в случае с двумя модулями DDR400 мы получим максимально возможную скорость обмена данных 6.4 Гбайт/с.
Но на максимальную производительность памяти также влияет такие важный параметры как "тайминги памяти".
Известно, что логическая структура банка памяти представляет собой двумерный массив - простейшую матрицу, каждая ячейка которой имеет свой адрес, номер строки и номер столбца. Чтобы считать содержимое произвольной ячейки массива, контроллер памяти должен задать номер строки RAS (Row Adress Strobe) и номер столбца CAS (Column Adress Strobe), из которых и считываются данные. Понятно, что между подачей команды и ее выполнением всегда будет какая-то задержка (латентность памяти), вот ее-то и характеризуют эти самые тайминги. Существует множество различных параметров, которые определяют тайминги, но чаще всего используются четыре из них:
Если вы увидите на модулях обозначения "2-2-2-5" или "3-4-4-7", можете не сомневаться, это упомянутые выше параметры: CAS-tRCD-tRP-tRAS.
Стандартные значения CAS Latency для памяти DDR - 2 и 2.5 такта, где CAS Latency 2 означает, что данные будут получены только через два такта после получения команды Read. В некоторых системах возможны значения 3 или 1.5, а для DDR2-800, к примеру, последняя версия стандарта JEDEC определяет этот параметр в диапазоне от 4 до 6 тактов, при том, что 4 - экстремальный вариант для отборных "оверклокерских" микросхем. Задержка RAS-CAS и RAS Precharge обычно бывает 2, 3, 4 или 5 тактов, а tRAS - чуть больше, от 5 до 15 тактов. Естественно, чем ниже эти тайминги (при одной и той же тактовой частоте), тем выше производительность памяти. Например, модуль с латентностью CAS 2,5 обычно работает лучше, чем с латентностью 3,0. Более того, в целом ряде случаев быстрее оказывается память с меньшими таймингами, работающая даже на более низкой тактовой частоте.
В таблицах 2-4 предоставлены общие скорости памяти DDR, DDR2, DDR3 и спецификации:
Таблица 2: Общие скорости памяти DDR и спецификации
Таблица 3: Общие скорости памяти DDR2 и спецификации
| Тип | Частота шины | Скорость передачи данных | Тайминги | Заметки |
|---|---|---|---|---|
| PC3-8500 | 533 | 1066 | 7-7-7-20 | чаще называемые DDR3-1066 |
| PC3-10666 | 667 | 1333 | 7-7-7-20 | чаще называемые DDR3-1333 |
| PC3-12800 | 800 | 1600 | 9-9-9-24 | чаще называемые DDR3-1600 |
| PC3-14400 | 900 | 1800 | 9-9-9-24 | чаще называемые DDR3-1800 |
| PC3-16000 | 1000 | 2000 | TBD | чаще называемые DDR3-2000 |
Таблица 4: Общие скорости памяти DDR3 и спецификации
DDR3 можно назвать новичком среди моделей памяти. Модули памяти этого вида, доступны только около года. Эффективность этой памяти продолжает расти, только недавно достигла границ JEDEC, и вышла за эти границы. Сегодня DDR3-1600 (высшая скорость JEDEC) широко доступна, и все больше производителей уже предлагают DDR3-1800). Прототипы DDR3-2000 показаны на современном рынке, и в продажу должны поступить в конце этого года - начале следующего года.
Процент поступления на рынок модулей памяти DDR3, согласно с данными производителей, все еще небольшая, в пределах 1%-2%, и это значит, что DDR3 должен пройти длинный путь прежде чем будет соответствовать продажам DDR (все еще находиться в пределах 12%-16%) и это позволит DDR3 приблизиться к продажам DDR2. (25%-35% по показателям производителей).
Это модуль, функцией которого является хранение данных и предоставление их по требованию устройству или программе - по сути это посредник между процессором и дисковыми накопителями. RAM является энергозависимым устройством, т.е. может работать лишь пока на него подается питание, при отключении которого все данные теряются. Разберемся более подробно в характеристиках этого важнейшего устройства, без которого ваш ПК, смартфон, ноутбук или планшет будет обычной грудой железа.
RAM бывают нескольких типов, кардинально отличающихся характеристиками и архитектурой.
– синхронная динамическая память с произвольным доступом. Раньше была довольно популярной и использовалась почти во всех компьютерах, благодаря наличию синхронизации с системным генератором, который, в свою очередь, позволял контроллеру очень точно определять время, когда данные будут готовы. В итоге значительно уменьшилось время задержек по циклам ожидания в связи с доступностью данных на каждом такте таймера. Сегодня вытеснена более современными типами памяти.
– это динамическая синхронизированная память, в ее основе лежит принцип случайного доступа и двойная скорость обмена данными. Такой модуль обладает рядом положительных характеристик относительно SDRAM, важнейшая из которых – за 1 такт системного генератора осуществляется 2 операции, то есть при неизменной частоте пропускная способность на пике увеличивается в 2 раза.
– это следующая разработка, работает так же, как и у ОЗУ типа DDR, отличительная особенность данной модели заключается в удвоенной по объему выборке данных на такт (4 бита вместо 2х). Кроме того второе поколение стало более энергоэффективным, уменьшилось тепловыделение, а частоты выросли.
– новое поколение RAM, важнейшая отличительная особенность от DDR2 – выросшие частоты и уменьшенное потребление энергии. Также совершенно изменена конструкция ключей (специальные прорези для точного вхождения в слот).
Существуют модификации DDR3, отличающиеся еще меньшим потреблением энергии - DDR3L и LPDDR3 (напряжение у первой модели уменьшено до 1.35 В, а у второй до 1.2 В, тогда как у простых DDR3 оно равно 1.5В).
DDR4 SDRAM
- новейшее поколение оперативной памяти. Характеризуется выросшей до 3,2 Гбит/с скоростью обмена данными, увеличенной до 4266 МГц частотой и значительно улучшенной стабильностью.
RIMM (RDRAM, Rambus DRAM) – память, основанная на тех же принципах, что и DDR, но с повышенным уровнем тактовой частоты, что было достигнуто за счет меньшей разрядности шины. Также при адресации ячейки номера строки и столбца предаются одновременно.
Стоимость RIMM была намного выше, а производительность лишь немногим превышала DDR, в итоге RAM этого типа просуществовали на рынке недолго.
Выбирайте тип RAM не только исходя из потенциала и характеристик вашей материнской платы, но и учитывая совместимость с другими составляющими системы.
Устанавливаемые на модули ОЗУ чипы памяти располагаются либо с одной стороны (одностороннее месторасположение), либо с двух (двустороннее). В последнем варианте модули получаются достаточно толстыми, что не позволяет установить их на отдельные ПК.
Специально разработанный стандарт в котором описаны размеры модуля ОЗУ, общее количество и месторасположение контактов. Существует несколько типов форм-факторов:
SIMM
(Single in Line Memory Module) - 30 или 72 двухсторонних контакта;
RIMM – фирменный форм-фактор модулей RIMM (RDRAM). 184, 168 или 242 контакта;
DIMM
(Dual in Line Memory Module) – 168, 184, 200 или 240 независимых, расположенных по обеим сторонам модуля, контактных площадок.
FB-DIMM (Fully Buffered DIMM) – исключительно серверные модули. Идентичны по форм-фактору DIMM с 240 контактами, но используют лишь 96, за счет последовательного интерфейса. Благодаря присутствующей на каждом модуле микросхеме AMB (Advanced Memory Buffer) обеспечивается высокоскоростная буферизация и конверсия всех сигналов, в том числе и адресации. Также значительно улучшены производительность и масштабируемость. Совместимы только с аналогичной полностью буферизованной памятью.
LRDIMM
(Load Reduced Dual In-Line Memory Modules) – исключительно серверные модули. Оснащаются буфером iMB (Isolation Memory Buffer), снижающим нагрузку на шину памяти. Применяются для ускорения работы больших объемов памяти.
SODIMM
(Small Outline Dual In-Line Memory Module) – подвид DIMM с меньшими размерами для установки в портативные устройства, в основном - ноутбуки. 144 и 200 контактов, в более редком варианте - 72 и 168.
MicroDIMM (Micro Dual In-Line Memory Module) - еще уменьшенный SODIMM. Обычно имеют 60 контактов. Возможные реализации контактов - 144 SDRAM, 172 DDR и 214 DDR2.
Отдельного упоминания заслуживает низкопрофильная (Low Profile) память - созданные специально для невысоких серверных корпусов модули с меньшей, по сравнению со стандартными, высотой.
Форм-фактор является основным параметром совместимости RAM с материнской платой, поскольку при его несовпадении модуль памяти элементарно не получится вставить в слот.
На каждой планке форм-фактора DIMM имеется маленький чип SPD (Serial Presence Detect), в котором зашиты данные о параметрах физических чипов. Данная информация имеет критическое значение для бесперебойной работы и считывается BIOS на этапе теста для оптимизации параметров доступа к ОЗУ.
Блок памяти шириной 64 бита (72 для модулей с ECC), образованный N физическими чипами. Каждый модуль может иметь от 1 до 4 ранков, причем свое ограничение на количество ранков существует и у материнских плат. Поясним - если на материнскую плату может быть установлено не более 8 ранков, то это значит что суммарное количество ранков модулей RAM не может превышать 8, например, в данном случае - 8 одноранковых или 4 двухранковых. В независимости от того остались ли еще свободные слоты - при исчерпанном лимите ранков дополнительные модули будет установить невозможно.
Определить ранк для конкретного ОЗУ довольно просто. У компании Kingston количество ранков определяется одной из 3-х букв в центре маркировочного списка: S – это одноранговая, D – друхранговая, Q – четырехранговая. Например:
Прочие же производители указывают этот параметр как, например, 2Rx8, что означает:
2R - двухранковый модуль
x8 - ширина шины данных на каждом чипе
т.е. модуль 2Rx8 без ECC имеет 16 физических чипов (64х2/8).
Выполнение любой операции чипом памяти происходит за определенное число тактов системной шины. Требуемые для записи и считывания данных количества тактов и есть тайминги.
Латентность, если коротко - задержка обращения к страницам памяти, также измеряется в количестве циклов и записывается 3-я числовыми параметрами: CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge Time. Иногда добавляется четвертая цифра - «DRAM Cycle Time Tras/Trc», характеризующая общее быстродействие всей микросхемы памяти.
CAS Latency или CAS
(CL) – ожидание от момента, когда данные были запрошены процессором и до начала их считывания с RAM. Одна из важнейших характеристик определяющих скорость работы ОЗУ. Маленькое CL говорит о высоком быстродействии RAM.
RAS to CAS Delay (tRCD) - задержка между передачей сигнала RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe), необходимая для четкого отделения этих сигналов контроллером памяти. Проще говоря - запрос на чтение данных включает в себя номера строки и столбца страницы памяти и эти сигналы должны быть отчетливыми, в противном случае будут возникать множественные ошибки данных.
RAS Precharge Time (tRP) - определяет время задержки между деактивацией текущей строки данных и активацией новой. Иначе говоря – интервал, спустя который контроллер может снова подать сигналы RAS и CAS.
Частота передачи данных (Иначе - скорость передачи данных) - максимально возможное число циклов передачи данных в секунду. Измеряется в гигатрансферах (GT/s) или мегатрансферах (MT/s).
Тактовая же частота определяет максимальную частоту системного генератора. Надо помнить, что DDR расшифровывается как Double Data Rate, что означает удвоенную частоту обмена данными относительно тактовой. Так, например для модуля DDD2-800 тактовая частота будет 400.
В упрощенном варианте рассчитывается как частота системной шины умноженная на передаваемый за такт объем данных.
Пиковая же скорость является произведением частоты и разрядности шины на количество каналов памяти (Ч×Р×К). На модуле памяти указывается как, например, PC3200, что, очевидно, означает - пиковая скорость передачи данных для этого модуля равна 3200 Мбайт/с.
Для оптимальной работы системы суммарное значение ПСПД планок памяти не должно превышать ПС шины процессора, исключением является двухканальный режим, когда планки будут занимать шину по очереди.
Память с поддержкой ECC позволяет находить и исправлять спонтанные ошибки во время передачи данных. Физически ECC исполнена в виде дополнительного 8-разрядного чипа памяти на каждые 8 основных и представляет собой значительно улучшенный "контроль четности". Суть данной технологии состоит в отслеживании одного произвольно измененного в процессе записи/считывания 64-битного машинного слова бита с последующим его исправлением.
Характеризуется наличием на модуле RAM специальных регистров (буферов), обрабатывающих сигналы управления и адресации от контроллера. Несмотря на возникающий благодаря буферу дополнительный такт задержки, регистровая память тем не менее широко используется в профессиональных системах из-за пониженной нагрузки на систему синхронизации и значительно повышенной надежности.
Надо помнить, что буферизированная и небуферизированная память являются несовместимыми и не могут работать в одном устройстве.
Дата публикации:
25.06.2009
Как известно, оперативная память вкладывает большую составляющую в производительность компьютера. И понятно, что пользователи стараются увеличить объем оперативной памяти по максимуму.
Если года 2-3 назад на рынке было буквально несколько типов модулей памяти, то сейчас их значительно больше. И разобраться в них стало сложнее.
В этой статье мы рассмотрим различные обозначения в маркировке модулей памяти, чтобы вам проще в них было ориентироваться.
Для начала введем ряд терминов, котоыре нам понадобятся для понимания статьи:
Рассмотрим маркировки
Первым обозначением в строке идет объем модулей памяти. В частности, в первом случае это - 4 ГБ, а во втором - 1 ГБ. Правда, 4 ГБ в данном случае реализованы не одной планкой памяти, а двумя. Это так называемый Kit of 2 - набор из двух планок. Обычно такие наборы покупаются для установки планок в двухканальном режиме в параллельные слоты. Тот факт, что они имеют одинаковые параметры, улучшит их совместимость, что благоприятно сказывается на стабильности.
DIMM/SO-DIMM - это тип корпуса планки памяти. Все современные модули памяти выпускаются в одном из двух указанных конструктивных исполнений.
DIMM
(Dual In-line Memory Module) - модуль, у которого контакты расположены в ряд на обоих сторонах модуля.
Память типа DDR SDRAM выпускается в виде 184-контактных DIMM-модулей, а для памяти типа DDR2 SDRAM выпускаются 240-контактные планки.
В ноутбуках используются модули памяти меньших габаритов, называемые SO-DIMM (Small Outline DIMM).
Тип памяти - это архитектура, по которой организованы сами микросхемы памяти. Она влияет на все технические характеристики памяти - производительность, частоту, напряжение питание и др.
На данный момент используется 3 типа памяти: DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, DDR3 SDRAM. Из них DDR3 - самые производительные, меньше всего потребляющие энергии.
Частоты передачи данных для типов памяти:
Цифра, указываемая после типа памяти - и есть частота: DDR400, DDR2-800 .
Модули памяти всех типов отличаются напряжением питания и разъемами и не позволяют быть вставленными друг в друга.
Частота передачи данных характеризует потенциал шины памяти по передаче данных за единицу времени: чем больше частота, тем больше данных можно передать.
Однако, есть еще факторы, такие как количество каналов памяти, разрядность шины памяти. Они также влияют на производительность подсистем памяти.
Для комплексной оценки возможностей RAM используется термин пропускная способность памяти. Он учитывает и частоту, на которой передаются данные и разрядность шины и количество каналов памяти.
Пропускная способность (B) = Частота (f) x разрядность шины памяти (c) x кол-во каналов (k)
Например, при использовании памяти DDR400 400 МГц и двухканального контроллера памяти пропускная способность будет:
(400 МГц x 64 бит x 2)/ 8 бит = 6400 Мбайт/с
На 8 мы поделили, чтобы перевести Мбит/с в Мбайт/с (в 1 байте 8 бит).
В обозначении для облегчения понимания скорости модуля указывается и стандарт пропускной способности памяти. Он как раз и показывает, какую пропускную способность имеет модуль.
Все эти стандарты начинаются с букв PC и далее идут цифры, указывающие пропускную способность памяти в Мбайтах в секунду.
| Название модуля | Частота шины | Тип чипа | |
| PC2-3200 | 200 МГц | DDR2-400 | 3200 МБ/с или 3.2 ГБ/с |
| PC2-4200 | 266 МГц | DDR2-533 | 4200 МБ/с или 4.2 ГБ/с |
| PC2-5300 | 333 МГц | DDR2-667 | 5300 МБ/с или 5.3 ГБ/с 1 |
| PC2-5400 | 337 МГц | DDR2-675 | 5400 МБ/с или 5.4 ГБ/с |
| PC2-5600 | 350 МГц | DDR2-700 | 5600 МБ/с или 5.6 ГБ/с |
| PC2-5700 | 355 МГц | DDR2-711 | 5700 МБ/с или 5.7 ГБ/с |
| PC2-6000 | 375 МГц | DDR2-750 | 6000 МБ/с или 6.0 ГБ/с |
| PC2-6400 | 400 МГц | DDR2-800 | 6400 МБ/с или 6.4 ГБ/с |
| PC2-7100 | 444 МГц | DDR2-888 | 7100 МБ/с или 7.1 ГБ/с |
| PC2-7200 | 450 МГц | DDR2-900 | 7200 МБ/с или 7.2 ГБ/с |
| PC2-8000 | 500 МГц | DDR2-1000 | 8000 МБ/с или 8.0 ГБ/с |
| PC2-8500 | 533 МГц | DDR2-1066 | 8500 МБ/с или 8.5 ГБ/с |
| PC2-9200 | 575 МГц | DDR2-1150 | 9200 МБ/с или 9.2 ГБ/с |
| PC2-9600 | 600 МГц | DDR2-1200 | 9600 МБ/с или 9.6 ГБ/с |
| Тип памяти | Частота памяти | Время цикла | Частота шины | Передач данных в секунду | Название стандарта | Пиковая скорость передачи данных |
| DDR3-800 | 100 МГц | 10.00 нс | 400 МГц | 800 млн | PC3-6400 | 6400 МБ/с |
| DDR3-1066 | 133 МГц | 7.50 нс | 533 МГц | 1066 млн | PC3-8500 | 8533 МБ/с |
| DDR3-1333 | 166 МГц | 6.00 нс | 667 МГц | 1333 млн | PC3-10600 | 10667 МБ/с |
| DDR3-1600 | 200 МГц | 5.00 нс | 800 МГц | 1600 млн | PC3-12800 | 12800 МБ/с |
| DDR3-1800 | 225 МГц | 4.44 нс | 900 МГц | 1800 млн | PC3-14400 | 14400 МБ/с |
| DDR3-2000 | 250 МГц | 4.00 нс | 1000 МГц | 2000 млн | PC3-16000 | 16000 МБ/с |
| DDR3-2133 | 266 МГц | 3.75 нс | 1066 МГц | 2133 млн | PC3-17000 | 17066 МБ/с |
| DDR3-2400 | 300 МГц | 3.33 нс | 1200 МГц | 2400 млн | PC3-19200 | 19200 МБ/с |
В таблицах указываются именно пиковые величины, на практике они могут быть недостижимы.
Каждый производитель каждому своему продукту или детали дает его внутреннюю производственную маркировку, называемую P/N (part number) - номер детали.
Для модулей памяти у разных производителей она выглядит примерно так:
На сайте многих производителей памяти можно изучить, как читается их Part Number.
Модули Kingston
семейства ValueRAM:
Модули Kingston семейства HyperX (с дополнительным пассивным охлаждением для разгона):
По маркировке OCZ можно понять, что это модуль DDR2 объемом 1 Гбайт, частотой 800 МГц.
По маркировке CM2X1024-6400C5 понятно, что это модуль DDR2 объемом 1024 Мбайт стандарта PC2-6400 и задержками CL=5.
Некоторые производители вместо частоты или стандарта памяти указывают время в нс доступа к чипу памяти. По этому времени можно понять, какая используется частота.
Так поступает Micron: MT47H128M16HG-3
. Цифра в конце обозначает, что время доступа - 3 нс (0.003 мс).
По известной форуме T=1/f частота работы чипа f=1/T
: 1/0,003 = 333 МГц.
Частота передачи данных в 2 раза выше - 667 МГц.
Соответственно, данный модуль DDR2-667.
Тайминги - это задержки при обращении к микросхемам памяти. Естественно, чем они меньше - тем быстрее работает модуль.
Дело в том, что микросхемы памяти на модуле имеют матричную структуру - представлены в виде ячеек матрицы с номером строки и номером столбца.
При обращении к ячейке памяти считывается вся строка, в которой находится нужная ячейка.
Сначала происходит выбор нужной строки, затем нужного столбца. На пересечении строки и номера столбца и находится нужная ячейка. С учетом огромных объемом современной RAM такие матрицы памяти не целиковые - для более быстрого доступа к ячейкам памяти они разбиты на страницы и банки.
Сначала происходит обращение к банку памяти, активизация страницы в нем, затем уже происходит работа в пределах текущей страницы: выбор строки и столбца.
Все эти действия происходит с определенно задержкой друг относительно друг друга.
Основные тайминги RAM - это задержка между подачей номера строки и номера столбца, называемая временем полного доступа (RAS to CAS delay, RCD ), задержка между подачей номера столбца и получением содержимого ячейки, называемая временем рабочего цикла (CAS latency, CL ), задержка между чтением последней ячейки и подачей номера новой строки (RAS precharge, RP ). Тайминги измеряются в наносекундах (нс).
Эти тайминги так и идут друг за другом в порядке выполнения операций и также обозначаются схематично 5-5-5-15 . В данном случае все три тайминга по 5 нс, а общий рабочий цикл - 15 нс с момента активизации строки.
Главным таймингом считается CAS latency , который часто обозначается сокращенно CL=5 . Именно он в наибольшей степени "тормозит" память.
Основываясь на этой информации, вы сможете грамотно выбрать подходящий модуль памяти.
То заменить ее на более новую и продвинутую DDR4 не удастся - вместе с памятью придется менять материнскую плату и процессор. При сборке нового компьютера рекомендуется самый актуальный на данный момент тип памяти - DDR4.
В современный компьютер рекомендуется устанавливать как минимум 4 Гб оперативной памяти. Стандартом сейчас является 8 Гб - этого объема пользователю хватит для большинства повседневных задач. Профессионалу, часто работающему в «тяжелых» программах, типа Autocad и 3DSMax, рекомендуется ставить модули 16 Гб и выше.
Часто память продают комплектами по два , четыре и более модулей . Два модуля с одинаковыми параметрами, вставленные в одинаковые по цвету слоты материнской платы, будут работать в «двухканальном режиме» - это даст прирост в скорости передачи данных и увеличит скорость работы системы и приложений.
Тактовая частота памяти определяет скорость обмена данными с материнской платой. Чем выше частота, тем быстрее работает компьютер. От нее напрямую зависит пропускная способность памяти и цена модуля. Выбирать память нужно исходя из того, какие частоты поддерживаются материнской платой и процессором.
На большинстве домашних компьютеров используется форм-фактор DIMM . На ноутбуках чаще всего установлена память формата SODIMM . Остальные форм факторы вряд ли будут интересны простому пользователю - они устанавливаются либо на серверах, либо на старых ПК.
