Скорость и производительность оперативной памяти

Скорость и производительность памяти, как показатель, немного сложна в понимании. Это потому, что существуют разные способы обозначения скорости памяти и процессоров.

Скорость и производительность памяти

Скорость памяти первоначально обозначалась в наносекундах (ns). Но скорость новых форм памяти обычно определяется в мегагерцах (МГц) и мегабайтах в секунду (Мбит/с). Первоначально, скорость процессора обозначалась в мегагерцах (МГц). Но большинство скоростей текущих процессоров определяются в гигагерцах (ГГц). Хотя эти разные единицы скорости могут запутать, их относительно просто перевести из одного в другой.

Наносекунда определяется одной миллиардной секунды. Чтобы понять насколько это малая величина, представьте, что скорость света в вакууме - 299 792 километра в секунду. За одну миллиардную часть секунды (одна наносекунда) луч света перемещается всего на 29,98 сантиметра.

Скорость памяти часто определяется временем её цикла (сколько времени требуется для одного цикла). Тогда как скорость процессора почти всегда определяется скоростью цикла (количество циклов в секунду). Время цикла и скорость цикла - просто разные способы сказать одно и то же. То есть, вы можете указывать скорость чипа в циклах в секунду или секунды за цикл, что одно и то же.

В качестве аналогии, используя те же относительные условия, возьмём скорость транспортного средства. Например, скорость автомобиля в Европе обычно выражается в километрах в час. Если вы едете со скоростью 60 километров в час (kph), это значит 1 минута на километр (mpk). На более высокой скорости 120 километров/ч - 0.5mpk, а на меньшей скорости 30 километров/ч это займёт 2.0mpk. Другими словами, вы могли бы обозначить скорость как значение kph или mpk, и они означали бы одно и то же.

Так как различные условия оценки скорости чипа сбивают с толку, было бы интересно посмотреть, как именно они соотносятся. В таблице ниже показана зависимость между часто используемыми тактовыми частотами (МГц) и временем представляемого наносекундного (ns) цикла.

Зависимость между мегагерцами (МГц) и временем цикла в наносекундах (ns)

Как видно из таблицы, по мере увеличения тактовой частоты время цикла пропорционально уменьшается, и наоборот.

В течение эволюции ПК, основная память (то, что мы называем оперативной памятью) с трудом выдерживала скорости процессора, требуя для перехвата запросов процессора из более медленной основной памяти, нескольких уровней высокоскоростной кэш-памяти. Однако, в последнее время, использующие DDR2, DDR3 и DDR4 SDRAM системы, имеют скорость передачи данных (пропускную способность) шины памяти, которая может быть равна пропускной способности внешней процессорной шины. Когда скорость шины памяти равна скорости процессорной шины (или даже несколько больше), производительность основной памяти наиболее близка к оптимальной для этой системы.

Например, используя информацию в таблице, вы можете увидеть, что 60-разрядная память DRAM, используемая на оригинальных ПК Pentium и Pentium II до 1998 года, работает очень медленно 16,7 МГц. Эта медленная 16,7 - мегагерцовая память была установлена в системах, работающих на процессорах до 300 МГц или выше, с частотой шины до 66 МГц. Это привело к большому несоответствию между процессорной шиной и основной памятью. Чтобы уменьшить этот разрыв в производительности, начиная с 1998 года, отрасль переключилась на более быструю память SDRAM. Эта память может соответствовать скоростям процессорной шины частотой 66 МГц и 100 МГц. С этого момента, производительность памяти и особенно производительность шины памяти, в значительной степени сбалансировались с процессорной шиной. Что выйдя на новые и более быстрые типы, соответствует увеличению скорости шины процессора.

Память и производительность

К 2000 году доминирующая процессорная шина и скорость памяти увеличились до 100 МГц и даже 133 МГц, соответственно, PC100 и PC133 SDRAM. С начала 2001 года, стала популярной память SDRAM с двойной скоростью передачи данных (DDR) с частотой 200 МГц и 266 МГц.

В 2002 году DDR память увеличилась до 333 МГц, а в 2003 году - до 400 МГц. В 2004 году ввели DDR2, сначала на частоте 400 МГц, а затем - 533 МГц. Память DDR2 соответствовала увеличению скорости шины процессора ПК с 2005 по 2006 год, в это время 667 МГц и 800 МГц. К 2007 году у памяти DDR2 была скорость до 1066 МГц.

К концу 2007 года на рынок пришла DDR3, с частотой в 1066 МГц, 1333 МГц и в 2008 году - 1600 МГц. В 2009 году, DDR3 стала самым популярным типом памяти в новых системах, и были добавлены более быстрые скорости 1866 МГц и 2133 МГц.

В 2013 была выпущена DDR4, с частотой 1600 МГц и ожидаемой в будущем скоростью до 3200 МГц. Системы на базе DDR4, начали выходить на рынок в конце лета 2014. В таблице ниже перечислены основные типы и уровни производительности памяти ПК.

Типы памяти и уровни производительности

МГц = миллион циклов в секунду
MTps = миллионов переводов в секунду
Мбит/с = миллион байт в секунду
DIMM = двойной встроенный модуль памяти
SODIMM = Малый DIMM
SIMM = один встроенный модуль памяти

Другая, связанная со скоростью, спецификация для рассмотрения - латентность CAS (column address strobe), которую часто сокращают до CL. Её также иногда называют латентностью чтения, и это число тактовых циклов, происходящих между регистрацией сигнала CAS и результирующими выходными данными, с более низким числом циклов, указывающим более быструю (лучшую) производительность.

Если возможно, выбирайте модули с более низким значением CL, потому что чипсет материнской платы считывает эту спецификацию из SPD (последовательного обнаружения присутствия) ПЗУ на модуле и посредством улучшенных таймингов контроллера памяти, использует более низкую задержку.

На рисунке показаны тайминг памяти и информация SPD, о которой сообщает CPU-Z (www.cpuid.com) для системы с DDR3-1600 SDRAM.

Скриншоты CPU-Z, отображающие информацию о памяти / SPD для системы с DDR3-1600 SDRAM.