Числовые характеристики оперативной памяти
Оперативная память с точки зрения скорости её работы характеризуется, как минимум, несколькими параметрами:
шириной шины данных,
частотой синхронизации (или связанной с ней пропускной способностью),
задержками, которые возникают при работе памяти (так называемая латентность памяти).
Желательно, чтобы пропускная способность памяти была как можно больше, а задержки (так называемая латентность памяти)- как можно меньше. Шина данных – это проводники, по которым передаются данные между микропроцессором и оперативной памятью. Ширина шины данных – это характеристика памяти, показывающая, сколько проводников в этой шине. Чем шире шина (чем больше в ней проводников), тем больше данных передаётся за один такт работы памяти, тем быстрее работает память и компьютер. Под пропускной способностью памяти (иначе называемой полосой пропускания, bandwidth) следует понимать то, как много данных может принять/передать память через шину данных за единицу времени (пиковое значение). Рассчитывается пропускная способность по следующей формуле:
Bandwidth = Частота шины памяти х Разрядность шины (в битах) х 1/8 х
х Число блоков, передаваемых за такт.
ПРИМЕР: вычислим полосу пропускания памяти DDR3‑1600: 800 МГц х 64 бита х 1/8 х 2 блока/такт = 12800 Мб/сек.
Различные программы по-разному требовательны как к полосе пропускания, так и латентности памяти. При использовании в программе трёхмерной графики процессор обрабатывает геометрические фигуры и пересылает огромные потоки полигонов (простейших геометрических фигур, формирующих изогнутые поверхности)- до 100000 и более на каждый кадр, что требует высокой пропускной способности шин и памяти. Если же при выполнении программы процессор хаотично адресуется к различным участкам памяти, то эффективность памяти диктуется уже скоростью срабатывания, и производительнее будет тот компьютер, на котором установлена память с низкой латентностью, а не высокой пропускной способностью.
Р
ис.5.3.
График хронологии изменения пропускной
способности памяти
Латентность памяти
Массив памяти DRAM можно рассматривать как матрицу (двумерный массив) из ячеек, каждая из которых вмещает элементарную единицу информации - один бит данных. Чтобы получить доступ к требуемой ячейке памяти, надо указать адрес - строку и столбец, на пересечении которых она находится. Пересылка в память адреса строки и адреса столбца каждый раз сопровождается отправкой в память специальных контрольных сигналов, подтверждающих подачу адресов. Это вырабатываемые микропроцессором управляющие сигналы RAS# (Row Access Strobe, строб-сигнал доступа к строке) и CAS# (Column Access Strobe, строб-сигнал доступа к столбцу). Для уменьшения числа проводников в адресной шине, она работает в режиме мультиплексирования, т.е. адреса строк и столбцов передаются по одним и тем же проводникам, поэтому и адреса, и сигналы RAS# и CAS# передаются не параллельно, а последовательно, один за другим, с разделением во времени. Одновременно со второй частью адреса (адреса столбца) в микросхему подаётся команда, указывающая, какое действие надо выполнить- чтение или запись данных. Временные задержки (тайминги) между передаваемыми по информационно-командному интерфейсу памяти адресами, строб-сигналами, командами и порциями данных измеряются в тактах работы шины памяти. Задержки диктуют быстроту срабатывания памяти, так называемую латентность памяти (Latency). Тайминги памяти обычно записываются формулой в виде цепочки из четырёх чисел tCL‑ tRCD‑ tRP‑ tRAS , которая называется "тайминговая схема работы памяти" и даёт полную характеристику памяти для данной частоты. Например, память DDR3, работающая на частоте 800 МГц, может иметь тайминговую схему "9-9-9-24". Каждое из этих чисел означает, сколько тактов работы шины памяти требуется затратить (иначе говоря, сколько времени потребуется) на выполнение определённого этапа работы памяти по записи или чтению информации.