46. Увеличение производительности оперативной памяти

Элементы памяти, наряду с набором системной логики (чипсетом) и центральным процессором, составляют основу любого персонального компьютера, так как в них хранятся необходимые для решения по­ставленной задачи данные, которые могут быть в любой момент про­читаны либо изменены.

Оперативная память (Random Access Memory, RAM) — одно из устройств, от объема и скорости работы которого зависит быстродействие компьютера в целом.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM) — тип оперативной памяти, который появился достаточно давно и получил широкое распространение. Операции в микросхемах памяти синхронизированы с тактовой частотой центрального процессора (память и процессор работают одновременно). Это достигается путем использования внутренней трехступенчатой конвейерной архитектуры микросхемы и чередованием адресов.

Технология SDRAM позволяет сократить время, затрачиваемое на выполнение команд и передачу данных, за счет исключения циклов ожидания. Существуют 168-контактные модули SDRAM, предназначенные для работы на частотах 66,100 и 133 МГц. Поэтому память может соответствовать спецификациям РС66, РС100 или РС133. Пропускная способность модулей памяти спецификации РС133 составляет 1 Гбайт/с.

Характерной особенностью модулей памяти SDRAM стало наличие двух ключей на контактной площадке. Данный тип памяти еще можно встретить в старых компьютерах класса Celeron 300 и выше. В новых компьютерах SDRAM не применяется, поскольку современные материнские платы работают с памятью, частота которых — не менее 200 Мщ.

SGRAM (Synchronous Graphics RAM) — это вариант SDRAM, рассчитанный на графические приложения. Аппаратная структура почти идентична, поэтому в большинстве случаев они взаимозаменяемы. Разница заключается в функциях, осуществляемых регистром страницы. SGRAM работает быстрее в графических приложениях, хотя физически ее скорость такая же, как и у SDRAM (при «нормальном» применении). Дополнительные возможности SGRAM используются графическими акселераторами.

RDRAM (Rambus Dynamic RAM) — данный тип памяти использует узкую (малоразрядную) магистраль данных (в отличие от SDRAM, RDRAM). Это позволило в несколько раз повысить частоту, на которой она функционирует.

Существует три разновидности RDRAM, представляющие собой не­кую эволюцию развития технологии: Base, Concurrent и Direct RDRAM. Различия между первой и второй памятью совсем незначительны (технологии Base и Concurrent настолько сильно переплетаются, что, в принципе, это одно и то же), а вот изменения в последней просто рево­люционны.

Base RDRAM и Concurrent RDRAM отличаются только рабочими частотами: для первой номинальная частота составляет 250-300 МГц, а для второй этот параметр равен 300-350 МГц. Данные передаются по двум фронтам сигнала (то есть два пакета данных за такт), поэтому результирующая частота передачи получается в два раза больше. Па­мять использует 8-битную шину данных, что дает пропускную способ­ность 500-600 Мбайт/с для BRDRAM и 600-700 Мбайт/с для CRDRAM.

Особый интерес представляет Direct RDRAM (DRDRAM). Она имеет 16-битную шину и функционирует на частоте 400 МГц, что позволяет достичь пропускной способности 1,6 Гбайт/с.

Технология Direct Rambus (память DRDRAM) представляет собой высокоскоростную замкнутую систему, которая имеет свою адапти­рованную логику управления и точно рассчитанные параметры. DRDRAM позволяет достичь больших скоростей передачи данных (до 1,6 Гбайт/с на один канал и до 6,4 Гбайт/с при четырех каналах).

DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) — появилась вследствие улучшений архитектуры SDRAM, поэтому другое название этого типа памяти — SDRAM II. Лидерство в разработке DDR SDRAM принадлежит корпорации Samsung. Память типа DDR SDRAM за один такт может передавать два пакета данных (отсюда и аббревиатура DDR), что и позволило увеличить пропускную способность в два раза.

Большим плюсом DDR SDRAM является ее более низкая цена (по сравнению с RDRAM). Кстати, DDR SDRAM также имеет меньшую латентность, поэтому она очень часто превосходит по производительности

DDR-память, работающую на частоте 100 МГц, иногда обозначают как DDR200, подразумевая при этом, что частота шины данных памяти составляет 200 МГц. Аналогично при работе ядра памяти на частоте 133 МГц используют обозначение DDR266, при частоте 166 МГц — DDR333, а при частоте 200 МГц — DDR400. Нетрудно рассчитать и пропускную способность DDR-памяти. Учитывая, что ширина шины данных составляет 8 байт, для памяти DDR200 получим 1,6 Гбайт/с, для DDR266 - 2,1 Гбайт/с, для DDR333 - 2,7 Гбайт/с, а для DDR400 -3,2 Гбайт/с.

Хотя обозначения типа DDR200, DDR266, DDR333 и DDR400 кажутся вполне логичными и понятными, официально принято другое обозначение этой памяти. В названии используется не эффективная частота, а пиковая пропускная способность, измеряемая в мегабайтах в секунду (Мбайт/с).

Ниже приведен список соответствий частот в различных обозна­чениях:

• 100 МГц > РС1600 DDR SDRAM > PC100 SDRAM > PC800 RDRAM;

• 133 МГц > РС2100 DDR > DDR266 SDRAM > PC133 SDRAM > PC1066 RDRAM;

• 166 МГц > РС2700 DDR SDRAM > DDR333 SDRAM > PC166 SDRAM;

• 200 МГц > РС3200 DDR SDRAM > DDR400 SDRAM;

• 216 МГц > РС3500 DDR SDRAM > DDR433 SDRAM;

• 233 МГц > РС3700 DDR SDRAM > DDR466 SDRAM;

• 250 МГц > PC4000 DDR SDRAM > DDR500 SDRAM.

Разгон оперативной памяти

Важной характеристикой элементов памяти является время доступа (интервал времени, в течение которого информация записывается в память или считывается из нее).

В принципе, на материнскую плату можно поместить элементы памяти с различным временем доступа, но это, скорее всего, приведет к нестабильной работе системы или вообще к ее неработоспособности. В этом случае нужно в BIOS установить параметры, соответствующие более медленной памяти (естественно, при этом работа системы замедлится). Поэтому старайтесь при установке модулей памяти обращать внимание на то, чтобы они имели идентичные параметры. Исходя из вышеизложенного получается, что один из вариантов разгона оперативной памяти — любой ценой заставить ее максимально уменьшить время, необходимое для выдачи требуемой информации.

Другой вариант — повысить напряжение питания в слотах оперативной памяти.

Если насчет второго варианта все ясно, то о первом стоит поговорить более подробно.

На модуле оперативной памяти всегда находится специальная микросхема SPD (Serial Presence Detect). Она предназначена для хранения информации о типе памяти, ее объеме и реальных показателях задержек и напряжения. Благодаря этой микросхеме BIOS всегда может получить достоверную информацию о памяти и использовать ее в случаях, когда указано автоматическое определение параметров памяти (например, в AMIBIOS за это отвечает параметр Configure SDRAM Timing by SPD).

Если пользователь устанавливает свои параметры памяти, то данные из SPD игнорируются и ее работоспособность начинает всецело зависеть от новых значений, поэтому с этим нужно быть очень осторожным.

За работу оперативной памяти отвечают четыре параметра, которые следят за временными задержками в ней. В BIOS разных производителей эти параметры могут называться по-разному и иметь большее или меньшее количество значений. Ниже описаны эти параметры и варианты их использования для AMIBIOS.

• SDRAM CAS# Latency — отвечает за количество тактов процессора, которое отводится на формирование CAS-сигнала. Если коротко, то CAS (Column Address Strobe) — это некий указатель на нужный столбец памяти. Соответственно, CAS# Latency — интервал времени, задержка, которая необходима для поиска этого столбца по имеющемуся адресу.

Понятно, что чем меньше эта задержка, тем быстрее будет происходить выборка данных. Однако слишком маленькая задержка может привести к нестабильной работе памяти (память не успеет найти нужную ячейку).

В зависимости от материнской платы и типа «прошивки» BIOS могут быть доступны разные значения. Как правило, это 2 Clocks и 2,5 Clocks. Чтобы ускорить выборку, достаточно выбрать параметр 2 Clocks.

• SDRAM RAS# Precharge — отвечает за количество тактов процессора, которое отводится на формирование RAS-сигнала. RAS (Row Address Strobe) — это указатель на строку памяти. Для его поиска необходимо некоторое время, равное количеству тактов процессора. За это отвечает значение параметра SDRAM RAS# Precharge. В зависимости от материнской платы и типа «прошивки» BIOS могут быть доступны следующие значения: 2 Clocks и 3 Clocks. Для максимально быстрого обращения памяти нужно выбрать значение 2 Clocks.

• SDRAM RAS# to CAS# Delay — регулирует скорость перехода от формирования CAS-сигнала к формированию RAS-сигнала. Связано это с тем, что сразу два запроса памяти отправлять нельзя, поэтому делается задержка на время формирования пер­вого из них.

В зависимости от материнской платы и типа «прошивки» BIOS могут быть доступны следующие значения: 2 Clocks и 3 Clocks. Для минимальной задержки между формированием указанных сигналов достаточно выбрать значение 2 Clocks.

• SDRAM Precharge Delay — отвечает за количество тактов, необходимых для формирования общего сигнала.

В зависимости от материнской платы и типа «прошивки» BIOS могут быть доступны разные значения. Как правило, это 5 Clocks, 6 Clocks и 7 Clocks. Для минимальной длительности формирования сигналов RAS и CAS достаточно выбрать значение 5 Clocks.

Кроме описанных выше параметров, которые отвечают за тайминги (задержки) памяти, в BIOS могут присутствовать еще некоторые пункты, тем или иным образом влияющие на работу памяти. Например, в BIOS часто встречается пункт SDRAM Frequency, который отвечает за частоту работы оперативной памяти. На современных платах в качестве значений можно увидеть Auto, 200, 266 и т. д. Изменяя эти параметры, можно добиться повышения быстродействия, однако при этом придется установить максимальные тайминги, иначе память просто не сможет корректно функционировать.

Итак, направление движения известно, так что можно приступать к разгону. Он может проводиться двумя способами.

• Изменение таймингов памяти. Принцип разгона примерно такой: поочередно уменьшая тайминги, загружаем операционную систему и тестируем ее стабильность, выполняя одну из ресурсоемких задач. Если Windows работает без сбоев, то пробуем повышать опять.

На возможность проведения описанных операций сильно влияет текущая частота FSB материнской платы. Даже при номинальной частоте наблюдается повышение быстродействия памяти до 10%. Однако стоит только частоту FSB увеличить, и оперативная память получает двойной разгон, что может привести к ее нестабильной работе. Поэтому здесь нужно подобрать ту черту, при которой в достаточной мере разгоняется вся система и оперативная память.

Повышение напряжения питания памяти. При повышении напряжения питания памяти расширяются ее возможности в плане увеличения частоты и стабильной работы с короткими таймингами. Практика показывает, что большинство чипов памяти, рассчитанных на напряжение питания 2,5-2,9 В, спокойно работает с напряжением 3-3,2 В. Конечно, такое повышение напряжения не приветствуется производителями материнских плат, поэтому они просто-напросто блокируют такую возможность или делают максимальным напряжение до 2,9 В. Однако если у вас материнская плата, ориентированная специально на оверклокеров, то можно себе позволить повышение напряжения. Но будьте осторожны и не увеличивайте напряжение большими скачками и выше порога в 3,1-3,2 В без предварительного ознакомления с дополнительной информацией (на страницах Интер­нета ее достаточно для чипов любых марок и производителей).

Ниже приведен пример других параметров настройки оперативной памяти.

Прежде всего выберите параметр Auto Configuration (Автоматическая настройка) и установите значение Disabled (Отключен), чтобы сделать доступным для изменения ряд других параметров.

• DRAM RAS# Precharge Time (Время предварительного заряда по RAS) позволяет задать количество тактов системной шины для формирования сигнала обращения к памяти. Уменьшение значения увеличивает быстродействие, но чрезмерное уменьшение для конкретного вида памяти может привести к потере данных. Попробуйте уменьшить текущее значение на единицу.

• DRAM R/W Leadoff Timing (Число тактов при подготовке выполнения операции чтения/записи) определяет число тактов на шине до выполнения операций с памятью. Для повышения скорости работы следует уменьшить текущие значения.

• DRAM RAS to CAS Delay (Задержка между RAS и CAS). Во время доступа к памяти, обращения к столбцам и строкам выполняются отдельно друг от друга. Этот параметр и определяет задержку одного сигнала относительно другого. Уменьшение значения увеличивает быстродействие.

• DRAM Read Burst Timing (Время пакетного чтения памяти). Запрос на чтение генерируется процессором в четыре раздельные фазы. В первой фазе инициируется обращение к конкретной области памяти, а в последующих трех фазах происходит чтение данных. Сокращение общего количества тактов ускоряет пакетное чтение данных из памяти.

• Speculative Leadoff (Опережающее начало) позволяет выдавать сигнал чтения немного раньше, чем адрес будет декодирован. Другими словами, при установке этого параметра в Enabled (Разрешено) сигнал чтения будет инициироваться одновременно с генерацией адреса, где находятся данные. Этот прием снижает общие затраты времени на операцию чтения.

• Turn-Around Insertion (Вставка между циклами). Если данный параметр установлен, то между двумя последовательными циклами обращения к памяти включается один дополнительный такт. Для увеличения быстродействия смените значение на Disabled (Запрещено).

• Refresh RAS# Assertion (Установка RAS для регенерации) определяет количество тактов для цикла регенерации динамической памяти. Меньшее значение повышает быстродействие.

• MA Wait State (Ожидание перед доступом к памяти) позволяет установить или снять дополнительный такт ожидания до начала чтения памяти. Значение Fast (Быстрое) убирает дополнительный такт ожидания, ускоряя работу.

• System BIOS Cacheable (Кэширование BIOS системы) и Video BIOS Cacheable

(Кэширование BIOS видеокарты) установите в Enabled (Разрешено), включив кэширование областей памяти системного и видео BIOS. Параметр принимается во внимание системой только в том случае, если кэширование оперативной памяти разрешено.

При разгоне оперативной памяти также как и при разгоне процессора следует быть осторожным. Иногда требуется охлаждение (в магазинах продаются радиаторы для чипов памяти, а хорошая оверклокерская память изначально закрыта медными пластинами) и повышение напряжения ее питания (на 0,1 или 0,2 В) может положительно сказаться на стабильности. После проведения операций по разгону также следует проверить стабильность системы и прирост производительности.