Co warto mieć w pamięci – krótki poradnik podkręcania RAM-u

Spis treści

Pamięć RAM – krótkie wprowadzenie

Pamięć operacyjna jest niezbędną częścią komputera. Jej praca jest w większości aspektów podporządkowana procesorowi. W procesorze zintegrowany jest kontroler pamięci. Komunikacja pomiędzy procesorem a pamięcią odbywa się przez magistralę DDR4.

Bardzo wysoką przepustowość komunikacji umożliwia skomplikowany protokół. Praca magistrali pamięci oraz kości pamięci podlega ścisłym regułom – kontroler pamięci musi wiedzieć, kiedy i jakich sygnałów się spodziewać, kiedy i w jakim tempie może nadawać komendy i jak zinterpretować dane przesyłane przez moduł pamięci. Tempo i czas w komunikacji między procesorem a pamięcią określają:

• taktowanie – czyli prędkość, z jaką „tyka” zegar wyznaczający, jak prędko można zmieniać stan różnych sygnałów elektrycznych, z których składa się magistrala pamięci. Taktowanie jest określone w megahercach, milionach cykli na sekundę (MHz).
• opóźnienia lub timingi – czyli czas, jaki musi upłynąć pomiędzy różnymi etapami komunikacji lub stanami pracy komórek pamięci. Ten czas jest zwykle określony w cyklach zegara, a nie w sekundach!

Opóźnienia (timingi)

Wpływają przede wszystkim na czas, jaki upływa od wydania komendy przez kontroler pamięci („poproszę dane spod adresu X”) do realizacji komendy. Im krótsze główne opóźnienia (mierzone w czasie, nie w cyklach!), tym szybciej procesor może dostać dane potrzebne do dalszych obliczeń.

Opóźnienia (timingi) sterujące pracą magistrali DDR4 to nie to samo, co opóźnienie rozumiane jako czas w sekundach upływający między żądaniem danych a otrzymaniem danych przez procesor. Te pierwsze są podawane jako bezwymiarowa wielkość (na przykład 17), ustalane i wybierane jeszcze przed uruchomieniem magistrali pamięci. To drugie jest cechą całego podsystemu pamięci w komputerze i może być zmierzone np. przez programy diagnostyczne. Oczywiście dotyczy wtedy tylko tego specyficznego wzorca dostępu do pamięci, jaki stosuje program diagnostyczny.

Ponieważ działanie pamięci RAM i protokół komunikacji są bardzo skomplikowane, potrzeba bardzo dużo opóźnień (timingów), żeby regulować ich działanie. Kontroler pamięci ustala je pod kierunkiem oprogramowania płyty głównej. Niektóre opóźnienia zależą od konstrukcji modułu pamięci i od wykorzystanych do jego budowy kości. Inne dotyczą głównie kontrolera pamięci w procesorze, a jeszcze inne zależą od topologii systemu pamięci, czyli od tego, ile i jakich modułów zainstalowaliśmy. Wydajność komputera w grach i programach użytkowych nie zależy od każdego z nich tak samo: większość opóźnień ma jakikolwiek wpływ na wydajność tylko w specyficznych sekwencjach dostępu do RAM-u.

W większości przypadków opóźnienia są wybierane automatycznie na podstawie wielu reguł przez oprogramowanie płyty głównej. Czasem możemy (albo nawet powinniśmy) ustawić je ręcznie, ale nawet wtedy regulujemy tylko najważniejsze, pozostawiając pozostałe szczegóły kontrolerowi pamięci.

Taktowanie

Taktowanie ma zasadniczy wpływ na przepustowość podsystemu pamięci, czyli maksymalną ilość danych, jaką można w optymalnych warunkach przesłać pomiędzy pamięcią a procesorem. Im więcej cykli komunikacji na sekundę, tym więcej danych w sekundzie można przesłać. Oczywiście nie wszystkie cykle komunikacji służą owocnemu przesyłaniu potrzebnych danych (na to mają wpływ również opóźnienia), ale przepustowość jest w przybliżeniu wprost proporcjonalna do prędkości taktowania.

Komórki pamięci, które przechowują dane, oraz magistrala DDR4, przez którą moduł pamięci komunikuje się z procesorem, pracują synchronicznie, czyli prędkości ich taktowania są ściśle związane. Producenci i sprzedawcy pamięci często podają taktowanie nie w megahercach, ale w liczbie transferów na sekundę, na przykład „DDR-3600”, co oznacza 3600 milionów transferów na sekundę. Komórki pamięci nie mogą pracować tak szybko; nie nadążyłyby gromadzić i rozpraszać ładunku elektrycznego w takim tempie. Pamięć DDR4 wykonuje 2 transfery w jednym cyklu zegara. W zestawie pamięci DDR-3600 komórki pamięci pracują z taktowaniem 1800 MHz – takie taktowanie zobaczymy na przykład w programie CPU-Z. Oznaczenie „3600 MHz” jest błędne (tak szybkiej pamięci RAM nie ma!), ale niestety często się je spotyka.

Wydajność

Taktowanie i opóźnienia pamięci mają pośredni wpływ na wydajność komputera. Bardzo dużo zależy od oprogramowania. Jeśli program ma stosunkowo prosty, równoległy kod bez wielu rozgałęzień i zależności, a przy tym przetwarza bardzo dużo danych, będzie działał tym szybciej, im większa jest przepustowość podsystemu pamięci. Programy, które mają nieprzewidywalny przebieg, wiele wewnętrznych zależności i również obrabiają wiele danych, wyraźnie skorzystają na krótszych opóźnieniach – przestoje związane z oczekiwaniem na dane będą krótsze. Wiele programów przetwarza porcje kodu i danych mieszczące się w pamięci podręcznej i rzadko potrzebuje sięgać do RAM-u – ich prędkość działania nie zależy w dużym stopniu od prędkości pamięci.

Większość programów nie jest jednolita, ale składa się z wielu procedur i podsystemów o różnej charakterystyce, dlatego trudno jest przewidzieć, jaki wpływ może mieć przyspieszenie pamięci na komfort pracy w danym zastosowaniu.

Podczas wybierania zestawów pamięci, ustawiania parametrów pamięci po złożeniu komputera oraz podczas podkręcania pamięci zwykle skupiamy się na kilku parametrach, które mogą mieć największy wpływ na wydajność. Są to:

• prędkość taktowania – na przykład DDR-3600 albo 1800 MHz,
• główne opóźnienia, zwykle podawane jako seria czterech wartości, z których najważniejsza jest pierwsza (CL) – na przykład 18-19-19-39.

Oczywiście przy zakupie pamięci jeszcze ważniejsza od powyższych jest pojemność całego zestawu. To ona ma największy wpływ na cenę zestawu pamięci, ale w większości zastosowań nie ma bezpośredniego wpływu na wydajność komputera.

kość	moduł	zestaw