Что такое латентность оперативной памяти

Что нужно знать про оперативную память: тактовая частота, пропускная способность, тайминги, классы (DDR) и многое другое

Привет, Хабр! Сегодня мы поговорим про оперативную память, про то, какие ее типы можно свободно купить в магазине для сборки ПК или его модернизации. Под катом рассказ об отличиях разных типов ОЗУ друг от друга, о разгоне и охлаждении памяти, а также несколько мыслей о том, имеет ли значение, какую планку памяти стоит установить в конкретный компьютер, чтобы добиться оптимального сочетания быстродействия, энергоэффективности и стоимости. Этот пост будет интересен тем, кто не считает себя DDR-гуру и при выборе памяти не уверен на 100% какие именно нужны тайминги, типы и характеристики модулей.

Оперативная память, или RAM (random access memory) — в буквальном переводе память с произвольным доступом. Википедия утверждает, что это энергозависимая часть системы компьютерной памяти, которая хранит выполняемый машинный код, а также данные, обрабатываемые процессором. Определение технически верное, но по сути довольно абстрактное. Будет намного понятнее, если мы поймем, зачем оперативка вообще нужна.

Если говорить по-простому, то оперативная память отвечает за работу приложений, которые вы запускаете. Чем больше оперативки имеет ваш компьютер, тем больше задач он может выполнять одновременно. При этом даже необязательно, чтобы приложений было несколько. Вся нагрузка может исходить от одной единственной программы с большим количеством однотипных процессов: Photoshop (слои), Google Chrome (вкладки), Final Cut Pro (дорожки) и т.д.

Немного истории и теории

По умолчанию RAM-память бывает двух основных типов: DRAM и SRAM. В дополнение к ним нередко выделяют еще SDRAM, VRAM, NVRAM, и т.д. но все они — это не более чем вариации на тему. Например, VRAM — это та же DRAM, но используемая в видеокартах и известная нам как видеопамять. Так что в этой статье мы остановимся только на основных типах.

DRAM — это динамическая память с произвольным доступом, где каждый бит информации хранится в отдельном конденсаторе внутри интегральной схемы. Она называется так, потому что требует периодического обновления. Это та самая оперативная память, которая используется в смартфонах, планшетах, компьютерах и других электронных устройствах. Правда, сейчас оперативную память, которой оснащаются современные гаджеты, принято относить к подтипу SDRAM.

SDRAM — это синхронная динамическая память с произвольным доступом. Она является подвидом DRAM, так что ab ovo это одно и то же, просто новее и быстрее. А отличает их наличие своего рода таймера, который используется для синхронизации памяти с микропроцессором и совместной обработки данных. Отсюда же происходит и такое понятие, как DDR — double data rate. О нём мы поговорим далее, а пока переходим к SRAM.

SRAM — это статическая память с произвольным доступом, которая использует для хранения данных схему с бистабильной фиксацией. Звучит сложно, но на деле всё просто и понятно. Статическая память не требует постоянного обновления, и она намного быстрее, чем DRAM, а потому стоит дороже и используется в меньших объемах. Типичная область применения для SRAM — это кэш 2 и 3 уровня.

Применительно к компьютерам объем DRAM или SDRAM измеряется в гигабайтах. Но у пассивных устройств вроде умных колонок, фитнес-браслетов и т.д. оперативки может быть всего несколько сотен мегабайт, которых им более чем достаточно. Для кэша L2 и L3 памяти используется еще меньше. В основном это 8-10-12 или 16 МБ. Их задачи просто не требуют, чтобы объем был больше. Да и размеры имеют значение — из-за более низкой плотности 4 мегабайта SRAM-памяти примерно равноценны по размерам DRAM-планке на 128 МБ.

Размеры оперативной памяти

На физическом уровне между планками ОЗУ тоже есть свое деление, но тут всё совсем просто:

DIMM — это планки оперативной памяти стандартного формата. Их, как правило, устанавливают в стационарные компьютеры, включая моноблоки и некоторые неттопы. Они большие, поэтому требуют много места внутри корпуса. В ноутбуки их попросту не установить.

SO-DIMM — это компактные планки оперативной памяти. Они применяются в основном в ноутбуках и некоторых компактных неттопах. По своим свойствам SO-DIMM ничем не отличается от стандартизированных планок, просто имеет меньший размер. Но из-за различия в габаритах установить планку DIMM вместо SO-DIMM не выйдет и наоборот.

Бывает ещё серверная память, которая даже имеет те же размеры, что и планки DIMM, но в персональных компьютерах её не используют из-за несовместимости с контроллерами ЦПУ. Но это не тема нашей статьи, поэтому заострять внимание на этом типе ОЗУ мы не будем.

Как DDR проявляет себя в тестах

Быстродействие оперативной памяти напрямую связано с её классом. Раньше стандартом для отрасли была SDR-память, а сегодня все перешли на DDR.

DDR — современный вид оперативной памяти, который относится к типу динамической синхронной памяти с удвоенной скоростью передачи данных. Удвоение скорости стало следствием перевода этого типа памяти на новую механику считывания команд. Она позволяет распознавать их не только по фронту (переходом из состояния 0 в 1), но и по спаду тактового сигнала. Таким образом DDR-память при работе на частоте 100 МГц выдаёт эффективность, сопоставимую с работой SDR (прошлое поколение) на частоте 200 МГц.

Из-за этого даже появились понятия реальной и эффективной частоты. Например, если вы купили плату на 2133 МГц, то не удивляйтесь, что в синтетике она выдаст только 1066. Тут-то и проявляется тот самый double rate, от которого происходит название DDR-памяти. Реально она развивает вдвое меньшую скорость, чем на ней указана, но эффективность её работы будет такой, как если бы она была вдвое выше. Немного запутано, но в целом логично.

Тактовая частота оперативной памяти

Современные планки стандарта DDR4 (бывает ещё и DDR5, но подробно на них мы останавливаться не будем) работают на частоте 2133 — 3200 (3333) МГц. Это большая разница, но больше не всегда означает лучше, особенно, если ваш компьютер оснащен неподходящим процессором.

Допустим, в спецификациях вашего процессора указано дословно следующее: Up to DDR4 2133. Это значит, что ему подойдёт память DDR4 с частотой 2133 МГц. Вы можете установить планку на 3200 и даже 4800, но процессор просто не даст ей работать по максимуму, потому что сам не в силах обработать больше. Поэтому память с более высоким показателем тактовой частоты будет работать на частоте, которую ей позволяет чип, и не более того.

То же самое (урезание частоты) будет, установить в пару к тому же процессору одну плату на 2133 и другую на 1066. Они будут работать вместе без каких-либо проблем. Но процессор не сможет добавить мегагерц планке ОЗУ с меньшей частотой. Из-за этого обе — даже та, которая способна работать на более высокой частоте — не смогут разогнаться выше 1066 МГц. Если её не разгонять.

Разгон оперативной памяти

Разгон оперативки — это обычная процедура, которая позволяет принудительно повысить ее тактовую частоту. Способность конкретной планки ОЗУ к разгону зависит не от характеристики, указанной производителем, а от чипов памяти. Разгон позволяет увеличить тактовую частоту довольно существенно. Например, планки на 2666 МГц после разгона начинают работать на частоте 3200, а те, что работали на частоте 3200 — переходят на 4166.

По частоте, кстати, очень легко посчитать пропускную способность конкретной планки в мегабайтах. Просто умножайте её частоту на 8 (бит) и получите точный результат. Так, для планки DDR с частотой 2400 пропускная способность составит 19200 МБ, а для планки с частотой 3800 будет равна 30400 МБ.

Увеличение частоты, на которой работает оперативная память, сокращает задержку (Latency). Но на игры она почти не влияет. От того, на какой частоте работает ваша планка ОЗУ, показатель FPS не снизится и не увеличится, как и частота обновления экрана. Это не касается видеопамяти, которая напрямую влияет на производительность игр. Речь только о стандартной оперативке.

Тактовая частота — это «рабочий» показатель, который важен не только для совместимости с процессором, но и для выполнении профессиональных задач. Вы точно заметите разницу при работе с некоторыми специфическими приложениями, которые реально ускоряются, если вы используете высокочастотную оперативку. Например, быстрые типы ОЗУ хорошо проявляют себя в архивации. Чем выше частота планки, тем быстрее пойдет процесс.

Тайминги оперативной памяти

Другой показатель, о котором нужно знать при выборе оперативной памяти — это тайминги. По сути, это просто задержка. Они показывают время, которое проходит от момента отправки памятью команды и её фактическим исполнением. Их измеряют тактами. Поэтому, если вы посмотрите на спецификации любой платы оперативной памяти, то увидите там циферки вида 8-8-8-16.

Эти цифры обозначают выполнение четырёх операций. Именно поэтому тайминги обычно указываются в виде четырёх цифр. Хотя некоторые производители указывают только первую цифру, потому что именно она является наиболее важной. Но мы разберём, что значит каждая из них:

CAS Latency (CL — самый важный показатель) обозначает число тактов, которое проходит между отправкой запроса и началом ответа;

RAS to CAS Delay — число тактов, которое у контроллера занимает активация нужной строки банка;

RAS Precharge — число тактов, которое требуется для закрытия одной строки данных и перехода к другой;

Row Activate Time — число тактов до закрытия строки.

Не факт, что вам вообще нужно это знать, но для общего развития сгодится. Главное запомнить, что чем ниже тайминги, тем лучше. Это значит, что оперативке требуется меньше времени на доставку информации в пределах самой планки. Рассчитать фактическую скорость оперативки, используя данные о её характеристиках и зная специальную формулу, очень просто.

Например, у нас CAS Latency (CL) равен 8, а тактовая частота планки — 3600 МГц. Значит, считать будем так: 8*2000/3600 = 4,4(4) наносекунд. 2000 — здесь величина постоянная. Поэтому её берём всегда, не изменяя.

Какую оперативную память выбрать

Несмотря на то что при выборе оперативной памяти действует принцип «лучше — быстрее», слепое следование ему не всегда может быть оправдано. При выборе планки ОЗУ необходимо учитывать, с какой частотой совместимы процессор и материнская память в вашем компьютере.

Выше мы уже давали понять, что тактовая частота в том числе является характеристикой соответствия памяти, которую вы устанавливаете, и процессора, который уже установлен в системном блоке вашего ПК. Но, теперь остановимся на этом подробнее. А, чтобы было понятнее, проведём понятную всем аналогию: просто представьте, что оперативка — это гайка, которую нужно закрутить, а процессор — гаечный ключ.

Если вы, имея ключ на 12, возьмёте маленькую или, наоборот, слишком большую гайку, они просто не подойдут друг другу и у вас ничего не выйдет. Мы не можем говорить о том, что эта гайка или этот ключ хорошие или плохие. Они просто не предназначены для того, чтобы работать в паре. Поэтому как гайку и ключ нужно подбирать по размеру, так и оперативку и процессор нужно выбирать по совпадающей частоте.

Но процессор и память при удобстве этой аналогии для пояснения — это всё-таки не ключ и не гайка. Поэтому вы в принципе можете установить быструю современную оперативку в компьютер, где используется старенький проц. Но из-за несовпадения характеристик эта планка будет работать на минимальной частоте.

Охлаждение оперативной памяти

Охлаждение оперативной памяти — тема не столь популярная, как её разгон, но идущая с ней практически рука об руку. В данном случае речь идёт именно про оперативку (SDRAM), а не видеопамять (VRAM), которой охлаждение жизненно необходимо. Несмотря на то что, кажется, обычным планкам ОЗУ не от чего испытывать нагрев, это не так. Большинство из них могут нагреваться довольно сильно — до 80-90. Это их рабочий нагрев, с которым не нужно бороться.

Куда страшнее — перегрев. Оперативка, как и любая другая микросхема, может страдать от перегрева, если работает под чрезмерной нагрузкой. В частности это касается разогнанных планок, тактовую частоту которых повысили принудительно. В таких случаях вы практически всегда получите повышенный нагрев, и, если не вернуть памяти оптимальную температуру работы (а добиться её зачастую удается только принудительно), она может начать сбоить и в конечном итоге — сгореть.

Охлаждать оперативную память чаще всего предлагается пассивным способом. Для этого нужно купить специальный радиатор, который выполнен из теплопроводящего материала вроде алюминия и крепится на планку ОЗУ. Когда та начинает перегреваться, он быстро забирает её тепло на себя и за счёт увеличенной площади (радиаторы всегда больше по размерам, чем сама ОЗУ), отдаёт тепло вовне.

Стоят такие радиаторы недорого, и выглядят довольно стильно, а зачастую даже имеют собственную подсветку. За это их и любят геймеры, которые стремятся установить по радиатору на каждую используемую планку. Но, как мы уже выяснили выше, оперативке в играх не приходится испытывать повышенные нагрузки, поэтому и практической пользы от радиаторов ОЗУ для геймеров, кроме разве что внешней привлекательности, не будет.

Ноутбуку охлаждение оперативной памяти тоже не нужно. Радиаторы слишком громоздкие, чтобы установить их в корпус небольшого, пусть и игрового, лэптопа. Ему просто негде там разместиться. Поэтому запомните правило — радиаторы ОЗУ нужны только стационарным компьютерам, да и то не всем.

Сколько оперативной памяти нужно компьютеру

Стандартом для ПК в 2022 году были 8-гигабайтные планки ОЗУ. Этого объема большинству пользователей хватало за глаза и за уши. Но многие любят, чтобы всего, включая оперативку, было с запасом, да и серьёзные задачи зачастую требуют наращивания этого вида памяти. Поэтому на 2023 год «базу» всё-таки лучше не брать. Тем более, что и переплатить за планку на 16 ГБ придется не так много.

Всё, что больше — уже на ваше усмотрение. Даже если у вас много денег, особого смысла брать 32 или 64 ГБ оперативной памяти для компьютера, где она будет простаивать, просто нет. Такие объёмы считаются рабочими, и могут пригодиться только в тяжёлых сценариях использования, которые требуют одновременного выполнения нескольких задач вроде редактирования нескольких десятков слоёв в Photoshop или использовании трёх и более вкладок в Google Chrome. Шутка :).

Впрочем, надо учитывать, что некоторые компьютеры, в основном это, конечно, ноутбуки, позволяют выбрать объём оперативной памяти только один раз — на этапе покупки. Поэтому нарастить ОЗУ уже после вам не удастся. В частности, от этой проблемы страдают компьютеры Mac на процессорах Apple Silicon. Они используют так называемую объединенную память, которая распаяна на одной плате вместе с процессором и накопителем, и извлечь ее оттуда невозможно.

Как выбрать оперативную память. Итоги

При выборе оперативной памяти нужно учитывать следующие факторы:

Какой стандарт оперативной памяти (DDR3 или DDR4) поддерживает ваш процессор. Как правило, эта информация указывается прямо в его спецификациях, поэтому тут никакой тайны нет. Если у вас, камень, вышедший хотя бы в течение последних 5 лет, то он будет поддерживать планки DDR4 — их и берите. А DDR5, хоть они уже и доступны в продаже, наобум лучше не брать — они имеют ограниченную совместимость и могут не подойти. Только если вы наверняка знаете, что ваш процессор поддерживает этот класс, и вам он действительно нужен (но тогда зачем вам эта статья?).

Не гонитесь за самыми высокими показателями тактовой частоты. Во-первых, ваш процессор может просто их не потянуть, и тогда даже самая быстрая память будет работать на частоте, которую поддерживает используемый чип. Во-вторых, оперативку почти всегда можно разогнать, сэкономив на покупке планки с невысокой частотой и потом увеличив показатели ее быстродействия принудительно.

Выбирайте планки оперативной памяти одного стандарта и одной тактовой частоты. Если вы установите в свою машину ОЗУ с частотой 2133 и 3200 МГц, процессор автоматически уравняет их, и они смогут работать на минимальной частоте, не превышающей 2133 МГц.

Следите за тем, чтобы размер планки ОЗУ подходил для вашего устройства. Если помните, для обычных ПК, как правило, вам подойдёт планка DIMM-оперативки, которая имеет стандартный размер. А вот компактные SO-DIMM и тем более серверные планки лучше избегать — стандартному ПК они всё равно не подойдут.

Что такое тайминги в оперативной памяти, какие лучше — ликбез в 4 разделах

Что такое — тайминг оперативной памяти? На что он влияет и как его определить? Информация — в статье. Здесь также есть инструкция, которая поэтапно показывает, как это значение можно изменить.

Как работает оперативная память

Ее функционирование тесно связано с CPU и информационными носителями. Данные с жесткого диска или другого накопителя первоначально попадают в оперативную память и только после их обрабатывает ЦП.

Структура оперативки похожа на таблицу, где сперва выбирается строчка, а после — столбец. Она делится на банки — ячейки SDRAM. Например, современные варианты DDR4 отличаются от DDR3 удвоенным числом банков. За счет растет производительность. Быстрота DDR4 достигает 25,6 ГБ/c, при этом шина может функционировать на 3200 МГц.

Что такое тайминги в оперативной памяти, расшифровка

Это значения, отражающие время, за которое обрабатываются данные. Показатели выглядят как три числа, идущие по порядку. Каждое число — временной отрезок, который измеряется в тактах шины.

Следует разобраться с аббревиатурами CAS и RAS. Последние две буквы означают Address Strobe — строб-сигнал адреса. Только в первом случае это про колонку (Column), а во втором — про строку (Row).

CAS Latency

Один из самых значимых показателей: именно он говорит, сколько времени в целом уходит на поиск необходимых данных после того, как ЦП попросит доступ на считывание.

RAS-CAS

Указывает на число тактов, которое занимает получение доступа к RAM и активации строки, а потом — колонки, которая содержит необходимое инфо, и команды на считывание данных или же их запись.

RAS Precharge

Поскольку ОЗУ — динамическая память, ее ячейки время от времени разряжаются и нуждаются в периодической перезарядке. По этой причине данные, которые содержатся в ней, обновляются. Это называется регенерацией ОЗУ.

Таким образом, показатель RAS Precharge в тактах отображает временной отрезок, проходящий между сигналом на зарядку — регенерацию ОЗУ — и разрешением на доступ к следующей строчке информации.

Row Active

Означает время, которое активна одна табличная строчка перед тем, как данные считаются или запишутся.

Примечание: в некоторых случаях может быть использован Command Rate. Он показывает, сколько времени тратится на инфообмен между RAM и ее контроллером. Как правило, это занимает один или два такта.

На что влияют тайминги

Если кратко — на скорость, с которой считывается информация, и быстроту инфообмена между планкой и процессором. Естественно, это воздействует и на быстроту функционирования компьютера в целом.

Чем ниже тайминг, тем выше производительность, тем скорее ЦП получает доступ к банкам.

Как узнать тайминг оперативной памяти

Эти данные, как и прочую полезную информацию, можно узнать, посмотрев на сам модуль ОЗУ. Обычно они прописаны на наклейке. Тайминги указываются числовыми значениями. Иногда на маркировке написана полная информация о латентности RAM, а в некоторых вариантах — только CL задержка. При необходимости все тайминги можно посмотреть на сайте изготовителя планки, вбив в поиск номер модели.

Совет: при замене или установке дополнительных модулей ОЗУ в систему рекомендуется ставить планки комплектом, например, 2 штуки по 8 Гб. Таким образом можно будет активировать двухканальный режим работы памяти, что ускорит всю систему. Но при этом важно, чтобы показатели обеих планок были идентичными. Благодаря этому удастся избежать конфликтов между устройствами, которые препятствуют стабильной работе компьютера.

Как настроить тайминги оперативной памяти

Как только пользователь установит планки и включит компьютер, БИОС автоматически узнает частотные показатели и тайминги. Однако смена настроек оперативы может положительно повлиять производительность лэптопа, ПК.

Подсистема предоставляет довольно широкие возможности для манипуляций с параметрами планок. Впрочем, число доступных для редактирования параметров ОЗУ может существенно отличаться для разных материнских плат, даже если их чипсеты идентичны.

По этому признаку их можно поделить на модели с:

1. Минимальными возможностями изменения настроек: поддерживается возможность установки частоты модулей и одного-двух таймингов. Возможности разгона ощутимо ограничены. Подобное явление — норма для вариантов бюджетного уровня класса H для INTEL и А для AMD.
2. Поддержкой редактирования базовых параметров — можно поменять частоту, основные тайминги. Это стандарт для большинства материнок класса B.
3. Расширенными возможностями (маркируются как Z и X): предоставляют пользователю доступ к редактированию максимума параметров.

Предупреждение! Менять значения лучше постепенно: по полшага за раз. Действовать необходимо осторожно, иначе можно повредить оперативу.

• Открыть панель управления.

• Найти раздел «Система и безопасность».

• Перейти в «Администрирование».

• Кликнуть на «Средство проверки памяти Windows» → «Выполнить перезагрузку и проверку памяти

• Уменьшить тайминг на 0,5.

• Вернуться на главную страницу БИОСа, сохранить внесенные изменения и выйти.

• Снова перезагрузить комп и проверить память.

Примечание: лучше всего разгон переносят варианты с радиаторами, которые поддерживают XMP.

Чем короче тайминги, тем лучше. Если изначально они не такие маленькие, как хотелось бы, их можно поменять, поколдовав немного в BIOS. Главное — делать все не спеша и после любой перемены проверять работоспособность.

Значения латентности в оперативной памяти и какие из них лучше?

Всем привет дорогие гости блога! В сегодняшней публикации давайте разберем, какая латентность оперативной памяти лучше и на что влияет этот параметр. Разбирать сам термин и как именно работает ОЗУ здесь мы не будем – все это можно найти в одном из предыдущих постов.

На что влияет латентность

Логично предположить, что раз латентность – это задержка, то и чем она меньше, тем шустрее будет работать компьютер и тем меньше будет простаивать процессор между тактами, необходимыми модулю памяти на подготовку к следующему циклу перезаписи.

Это актуально, в случае домашнего ПК – игровой станции или медиацентра. В случае с сервером, важна, в первую очередь, стабильность работы. В таких случаях часто жертвуют быстродействием в угоду надежности, поэтому монтируют оперативку с таймингами побольше.

Какое значение лучше

Величина таймингов напрямую зависит от частоты оперативной памяти – чем она выше, тем больше будут задержки в работе.

Например, в оперативке DDR4 тактовая частота выше, чем в DDR3, соответственно больше тайминги.

Однако при этом выше еще и пропускная способность и некоторые другие важные параметры, поэтому предпочтительнее все таки формат ДДР4. Сравнивать следует планки одного поколения, если возникла идея выжать из собираемого компьютера максимум возможностей. Таким образом, однозначно можно утверждать:

• Между cl11 vs cl9 лучше второй показатель,
• В случае с cl16 или cl 17 предпочтение следует отдать первому;
• При сравнении cl15 и cl17 ситуация аналогична;
• У планок cl14 или cl16 быстрее работает первая.

Что нужно учитывать при выборе латентности

Однако не все так однозначно, так как при сборке нового компа часто все упирается в бюджет. Да, за красивые и эффективные циферки приходится переплачивать, причем иногда существенно: например, разница у модулей памяти с cl9 и cl11 может достигать несколько десятков долларов.

Также не следует забывать, что для большей производительности лучше брать не одну планку памяти большого объема, а две поменьше, чтобы запустить их в двухканальном режиме.

Такое техническое решение оправдано с точки зрения увеличения производительности оперативки, приблизительно на 25%. Покупать следует модули памяти с абсолютно идентичными или очень близкими показателями латентности, иначе двухканальный режим попросту не активируется.

Учитывайте это и при апгрейде компа, выбирая дополнительную планку оперативки. О том, что такое латентность, можно почитать здесь.

На что влияет латентность в играх

Как вы, вероятно, помните из моих постов на эту тему, оперативка хранит промежуточные данные приложений, в том числе игр. В случае с играми это отрендеренные видеокартой 3D объекты – персонажи и окружающая обстановка, а также данные об их состоянии.В теории, чем меньше латентность, тем ниже вероятность лагов и фризов, в том числе микроскопических, проявляющихся в падении ФПС на несколько пунктов – например, при резком повороте камеры или одновременном скоплении большого количества персонажей на небольшом участке.

Особенно актуально это в ММО играх, где такое наблюдается сплошь и рядом. Допустим , если в РПГ где-нибудь в дикой местности персонажи расползаются подальше, чтобы не мешать друг другу, то в городе все они преимущественно кучкуются возле торговцев, чтобы сбагрить лут.

На практике же многое зависит от разработчиков, а точнее от того, насколько удачно они оптимизировали игру.

В качестве каноничного примера сольной игры могу привести неплохую во всех отношениях РПГ Kingdom Come: Deliverance. В ней разработчики что-то намудрили с использованием оперативной памяти, поэтому она используется не вся. Как следствие – резкие просадки ФПС в самые неожиданные моменты даже на мощном компе.

В качестве примера многопользовательской игры, на ум сразу же приходит Albion Online – игра, скажем так, с не самой передовой графикой, которую зато можно запустить на слабом ПК.

Особенность проекта в том, что здесь отсутствуют инстансы в принципе – все игроки играют на единственном сервере и единственном канале, поэтому в крупных городах в прайм-тайм из-за колоссального количества персонажей, большинство которых гоняет туда-сюда, можно наблюдать настоящее слайд-шоу: ФПС проседает так, что иногда и поторговать невозможно.

В этом случае от латентности оперативки уже ничего не зависит: она попросту захлебывается под таким потоком изменяющихся данных.

Также советую ознакомиться с публикациями «На что влияет частота оперативной памяти» и «Что такое Яндекс Маркет и как им пользоваться». Буду признателен всем, кто поделится этим постом в социальных сетях. До завтра!

Что такое тайминги и как они влияют на скорость оперативной памяти

Выбор оперативной памяти в игровую сборку может обернуться кошмаром, если начать разбираться в тонкостях ее работы. Требования современных игровых и рабочих задач диктуют свои условия, поэтому память — теперь чуть ли не самая важная и сложная часть в сборке компьютера. Среди многочисленных моделей нужно выбрать единственный подходящий вариант и это пугает. Причем самое сложное в этом — почему память с меньшей частотой работает быстрее и показывает больше кадров в играх, чем та, у которой частота выше. Для этого нужно разобраться, в чем все-таки измеряется скорость памяти и какие параметры влияют на нее.

Мощность компьютера измеряется величиной FLOPS, которая обозначает количество вычислительных операций за секунду. По причине того, что компьютеры могут одновременно выполнять миллионы операций, к флопсам добавляют приставку «гига».

В привычной же обстановке мы можем путать мощность и частоту, поэтому считаем производительность компьютеров не гигафлопсами, а максимальной рабочей частотой. Это проще в рядовых ситуациях, когда говорящие знают тему хорошо и соотносят мощность с герцами в уме автоматически.

В то же время, такое языковое упрощение вносит коррективы в понимание практической части вопроса. Вырывая контекст из форумов, рядовой пользователь и правда думает, что мощность памяти можно выразить в герцах. Просто потому, что гонка за частотой стала трендом среди любителей и энтузиастов. Это и мешает неопытному человеку понять, почему его высокочастотный процессор может проиграть тому, у которого на несколько сотен герц меньше. Все просто — у одного два ядра и четыре потока, а у другого четыре настоящих. И это большая разница.

Оперативная память и ее скорость

Оперативная память состоит из тысяч элементов, связанных между собой в чипах-микросхемах. Их называют банками (bank), которые хранят в себе строчки и столбцы с электрическим зарядом. Сам электрический заряд — это информация (картинки, программы, текст в буфере обмена и много чего еще). Как только системе понадобились данные, банка отдает заряд и ждет команды на заполнение новыми данными. Этим процессом руководит контроллер памяти.

Для аналогии, сравним работу оперативной памяти и работу кафе. Чипы можно представить в виде графинов с томатным соком. Каждый наполнен соком и мякотью спелых помидоров (электрический заряд, информация). В кафе приходит клиент (пользователь компьютера) и заказывает сок (запускает игру). Бармен (контроллер, тот, кто управляет банками) принимает заказ, идет на кухню (запрашивает информацию у банок), наливает сок (забирает игровые файлы) и несет гостю, а затем возвращается и заполняет графин новым соком (новой информацией о том, что запустил пользователь). Так до бесконечности.

Тайминги — качество

Работа памяти, вопреки стереотипу, измеряется не только герцами. Быстроту памяти принято измерять в наносекундах. Все элементы памяти работают в наносекундах. Чем чаще они разряжаются и заряжаются, тем быстрее пользователь получает информацию. Время, за которое банки должны отрабатывать задачи назвали одним словом — тайминг (timing — расчет времени, сроки). Чем меньше тактов (секунд) в тайминге, тем быстрее работают банки.

Такты. Если нам необходимо забраться на вершину по лестнице со 100 ступеньками, мы совершим 100 шагов. Если нам нужно забраться на вершину быстрее, можно идти через ступеньку. Это уже в два раза быстрее. А можно через две ступеньки. Это будет в три раза быстрее. Для каждого человека есть свой предел скорости. Как и для чипов — какие-то позволяют снизить тайминги, какие-то нет.

Частота — количество

Теперь, что касается частоты памяти. В работе ОЗУ частота влияет не на время, а на количество информации, которую контроллер может утащить за один подход. Например, в кафе снова приходит клиент и требует томатный сок, а еще виски со льдом и молочный коктейль. Бармен может принести сначала один напиток, потом второй, третий. Клиент ждать не хочет. Тогда бармену придется нести все сразу за один подход. Если у него нет проблем с координацией, он поставит все три напитка на поднос и выполнит требование капризного клиента.

Аналогично работает частота памяти: увеличивает ширину канала для данных и позволяет принимать или отдавать больший объем информации за один подход.

Тайминги плюс частота — скорость

Соответственно, частота и тайминги связаны между собой и задают общую скорость работы оперативной памяти. Чтобы не путаться в сложных формулах, представим работу тандема частота/тайминги в виде графического примера:

Разберем схему. На торговом центре есть два отдела с техникой. Один продает видеокарты, другой — игровые приставки. Дефицит игровой техники довел клиентов до сумасшествия, и они готовы купить видеокарту или приставку, только чтобы поиграть в новый Assassin’s Creed. Условия торговли такие: зона ожидания в отделе первого продавца позволяет обслуживать только одного клиента за раз, а второй может разместить сразу двух. Но у первого склад с видеокартами находится в два раза ближе, чем у второго с приставками. Поэтому он приносит товар быстрее, чем второй. Однако, второй продавец будет обслуживать сразу двух клиентов, хотя ему и придется ходить за товаром в два раза дальше. В таком случае, скорость работы обоих будет одинакова. А теперь представим, что склад с приставками находится на том же расстоянии, что и у первого с видеокартами. Теперь продавец консолей начнет работать в два раза быстрее первого и заберет себе большую часть прибыли. И, чем ближе склад и больше клиентов в отделе, тем быстрее он зарабатывает деньги.

Так, мы понимаем, как взаимодействует частота с таймингами в скорости работы памяти.

• Очередь — это пользователь, который запрашивает информацию из оперативной памяти.
• Продавец — это контроллер памяти (который доставляет информацию).
• Техника со склада — это информация для пользователя. Прилавок — это пропускная способность памяти в герцах (частота).
• Расстояние до склада — тайминги (время, за которое контроллер найдет информацию по запросу).

Соответственно, чем меньше метров проходит контроллер до банок с электрическим зарядом, тем быстрее пользователь получает информацию. Если частота памяти позволяет доставить больше информации при том же расстоянии, то скорость памяти возрастает. Если частота памяти тянет за собой увеличение расстояния до банок (высокие тайминги), то общая скорость работы памяти упадет.

Сравнить скорость разных модулей ОЗУ в наносекундах можно с помощью формулы: тайминг*2000/частоту памяти. Так, ОЗУ с частотой 3600 и таймингами CL14 будет работать со скоростью 14*2000/3600 = 7,8 нс. А 4000 на CL16 покажет ровно 8 нс. Выходит, что оба варианта примерно одинаковы по скорости, но второй предпочтительнее из-за большей пропускной способности. В то же время, если взять память с частотой 4000 при CL14, то это будет уже 7 нс. При этом пропускная способность станет еще выше, а время доставки информации снизится на 1 нс.

Строение чипа памяти и тайминги

В теории, оперативная память имеет скорость в наносекундах и мегабайтах в секунду. Однако, на практике существует не один десяток таймингов, и каждый задает время на определенную работу в микросхеме.

Они делятся на первичные, вторичные и третичные. В основном, для маркетинговых целей используется группа первичных таймингов. Их можно встретить в характеристиках модулей. Например:

Вот, как выглядят тайминги на самом деле:

Их намного больше и каждый за что-то отвечает. Здесь бармен с томатным соком не поможет, но попробуем разобраться в таймингах максимально просто.

Схематика чипов

Микросхемы памяти можно представить в виде поля для игры в морской бой или так:

В самом упрощенном виде иерархия чипа это: Rank — Bank — Row — Column. В ранках (рангах) хранятся банки. Банки состоят из строк (row) и столбцов (column). Чтобы найти информацию, контроллеру необходимо иметь координаты точки на пересечении строк и столбцов. По запросу, он активирует нужные строки и находит информацию. Скорость такой работы зависит от таймингов.

Первичные

CAS Latency (tCL) — главный тайминг в работе памяти. Указывает время между командой на чтение/запись информации и началом ее выполнения.

RAS to CAS Delay (tRCD) — время активации строки.

Row Precharge Time (tRP) — прежде чем перейти к следующей строке в этом же банке, предыдущую необходимо зарядить и закрыть. Тайминг обозначает время, за которое контроллер должен это сделать.

Row Active Time (tRAS) — минимальное время, которое дается контроллеру для работы со строкой (время, в течение которого она может быть открыта для чтения или записи), после чего она закроется.

Command Rate (CR) — время до активации новой строки.

Вторичные

Второстепенные тайминги не так сильно влияют на производительность, за исключением пары штук. Однако, их неправильная настройка может влиять на стабильность памяти.

Write Recovery (tWR) — время, необходимое для окончания записи данных и подачи команды на перезарядку строки.

Refresh Cycle (tRFC) — период времени, когда банки памяти активно перезаряжаются после работы. Чем ниже тайминг, тем быстрее память перезарядится.

Row Activation to Row Activation delay (tRRD) — время между активацией разных строк банков в пределах одного чипа памяти.

Write to Read delay (tWTR) — минимальное время для перехода от чтения к записи.

Read to Precharge (tRTP) — минимальное время между чтением данных и перезарядкой.

Four bank Activation Window (tFAW) — минимальное время между первой и пятой командой на активацию строки, выполненных подряд.

Write Latency (tCWL) — время между командой на запись и самой записью.

Refresh Interval (tREFI) — чтобы банки памяти работали без ошибок, их необходимо перезаряжать после каждого обращения. Но, можно заставить их работать дольше без отдыха, а перезарядку отложить на потом. Этот тайминг определяет количество времени, которое банки памяти могут работать без перезарядки. За ним следует tRFC — время, которое необходимо памяти, чтобы зарядиться.

Третичные

Эти тайминги отвечают за пропускную способность памяти в МБ/с, как это делает частота в герцах.

Эти отвечают за скорость чтения:

• tRDRD_sg
• tRDRD_dg
• tRDRD_dr — используется на модулях с двусторонней компоновкой чипов
• tRDRD_dd — для систем, где все 4 разъема заняты модулями ОЗУ

Эти отвечают за скорость копирования в памяти (tWTR):

• tRDWR_sg
• tRDWR_dg
• tRDWR_dr — используется на модулях с двусторонней компоновкой чипов
• tRDWR_dd — для систем, где все 4 разъема заняты модулями ОЗУ

Скорость чтения после записи (tRTP):

• tWRRD_sg
• tWRRD_dg
• tWRRD_dr — используется на модулях с двусторонней компоновкой чипов
• tWRRD_dd — для систем, где все 4 разъема заняты модулями ОЗУ

А эти влияют на скорость записи:

• tWRWR_sg
• tWRWR_dg
• tWRWR_dr — используется на модулях с двусторонней компоновкой чипов
• tWRWR_dd — для систем, где все 4 разъема заняты модулями ОЗУ

Скорость памяти во времени

Итак, мы разобрались, что задача хорошей подсистемы памяти не только в хранении и копировании данных, но и в быстрой доставке этих данных процессору (пользователю). Будь у компьютера хоть тысяча гигабайт оперативной памяти, но с очень высокими таймингами и низкой частотой работы, по скорости получится уровень неплохого SSD-накопителя. Но это в теории. На самом деле, любая доступная память на рынке как минимум соответствует требованиям JEDEC. А это организация, которая знает, как должна работать память, и делает это стандартом для всех. Аналогично ГОСТу для колбасы или сгущенки.

Стандарты JEDEC демократичны и современные игровые системы редко работают на таких низких настройках. Производители оставляют запас прочности для чипов памяти, чтобы компании, которые выпускают готовые планки оперативной памяти могли немного «раздушить» железо с помощью разгона. Так, появились заводские профили разгона XMP для Intel и DOHCP для AMD. Это «официальный» разгон, который даже покрывается гарантией производителя.

Профили разгона включают в себя информацию о максимальной частоте и минимальных для нее таймингах. Так, в характеристиках часто пишут именно возможности работы памяти в XMP режимах. Например, частоте 3600 МГц и CL16. Чаще всего указывают самый первый тайминг как главный.

Чем выше частота и ниже тайминги, тем круче память и выше производительность всей системы.

Так работает оперативная память с момента ее создания и до нашего времени.