Все программы на сайте

Новости it-индустрии Новости железа Полезные советы новичкам



Если даже имеется самый мощный процессор, он не сможет вам показать все свои достоинства без других компонентов системы, с которыми работает в одной связке. Важнейшими из них являются материнская плата и оперативная память. Именно из оперативной памяти поступают данные на обработку в процессор. Вот о ней мы сегодня и поговорим.

Оперативная память: вид изнутриИспользуемую в персональных компьютерах оперативную память в литературе часто сравнивают с «мозгами» электронной машины. Ещё одна аналогия - это «то», что находится у нас в сознании и доступно нам в любой момент. Оперативной памятью (ОЗУ) оснащён практически каждый компьютер. А во время приобретения своего электронного друга мы не всегда обращаем внимание - что за модуль воткнули нам сборщики, и что мы потеряем или приобретём в случае его замены на другой. Единственным исключением, пожалуй, будет всего одна характеристика - это объём оперативной памяти. От него зависит, какое количество информации будет находиться в оперативке каждый момент времени.

На вопрос к консультанту в магазине: «А сколько мне нужно этой самой памяти?» вы чаще всего получите самый правильный ответ: «Чем больше, тем лучше». Здесь всё зависит от размера вашего кошелька. На сегодняшний день много не будет, если ваш компьютер будет располагать 1 Гбай-том ОЗУ и лучше двумя планками по 512 Мбайт (почему, вы узнаете из дальнейшего повествования). Для платформ с процессором Intel на перспективу желательно иметь запас по объёму - 2 Гбайта. Но всё же память бывает разной и по другим характеристикам, которые полезно будет знать любому начинающему пользователю.

Одна из них - это тип памяти. Собственно, тип памяти сводится к спецификации материнской платы вашего компьютера, и вам придётся под неё подстраиваться. Ещё совсем недавно львиная доля продаваемых системных плат поддерживала DDR (Double Data Rate) SDRAM - динамическую память с удвоенной частотой передачи данных. Если ваш компьютер приобретён два-три года назад, почти наверняка именно такой модуль памяти размещается на материнской плате. А вот предшественницей DDR была просто SDRAM - синхронная динамическая память с произвольным доступом. Ну а на сегодняшний день массовое применение нашла DDR-II SDRAM. В чём их отличие?

Давайте по порядку. Единицей памяти служит ячейка, состоящая из конденсатора и транзистора. Есть напряжение на конденсаторе - читаем «1», если нет напряжения - «О». Для упрощения адресации данные ячейки собраны в двухмерный массив, а адрес задаётся указанием столбца и строки. Массивы группируют в банки. Чем быстрее будет происходить обмен данными с банками памяти, тем быстрее будет работать наша память. Говоря о банках, я подразумеваю «логические» банки. Кроме их существуют и физические банки - блоки чипов на модуле оперативной памяти.

Если модуль односторонний, то на планке находится один банк; а если двухсторонний - то, стало быть, два банка. Каждый физический банк включает в себя четыре банка «логических». Доступ к определенной ячейке происходит следующим образом. Сначала посылается сигнал для указания выбора строки в банке данных - RAS (Row Address Strobe). Далее происходит задержка, а затем подаётся сигнал для указания выбора столбца в банке данных - CAS (Column Address Strobe). Упомянутой нами задержке присвоен термин RCD (RAS-to-CAS Delay) - показывает, сколько тактов должно пройти после подачи сигнала RAS, чтобы подать сигнал CAS.

Пока выбранная строка активна, из ячейки памяти можно производить чтение данных или их запись. Только на данном этапе возникает проблема с тем, что конденсатор быстро теряет заряд. Требуется его подзарядка и закрытие строки для доступа с последующей её активацией при повторном доступе. Времени, потраченному на перезарядку, присвоен термин RP (RAS Precharge). Ещё одна задержка и мы получаем столь необходимые нам данные. Последней задержке дан термин CL (CAS Latency) - он указывает, сколько тактов должно пройти с момента подачи команды CAS до установления сигнала на шине данных. Есть ещё одна величина - RAS Active to Precharge суммарное время в тактах, потраченное на извлечение данных и перезарядку банка. Пока происходит чтение из одного банка, другой тем временем может перезаряжаться.

Задержки (тайминги) или иначе называемая ла-тентность - это значимая величина, что, пожалуй, наряду с пропускной способностью шины памяти является важнейшей характеристикой оперативной памяти. Для чего же эти задержки? Да если передавать и считывать/записывать данные без пауз (задержек), вероятнее всего, произойдёт ошибка и информация будет считана/записана неверно. Но в то же время, чем короче эти задержки, тем качественнее память. Вероятно, вы уже встречали на планках ОЗУ такую надпись: CL 2 (или 2,5; или 3 и т.д.). Чем меньше число CL, тем более скоростной памятью вы являетесь обладателем.

Если вы хоть раз заглядывали в BIOS своего компьютера на страничку с расширенными настройками чипсета (Advanced Chipset Features), то там могли видеть эти характеристики - тайминги (Memory Timing). Описываются они таким образом: например 3.0-5-5-8 [CAS Latency -T(RCD) - T(RP) - T(RAS)], где первая из них - CL - показывает, сколько времени проходит с момента подачи сигнала CAS до установления сигнала на шине данных; вторая - RCD - является задержкой подачи сигнала CAS относительно RAS, третья - RP - задержка между командой закрытия строки и повторной активацией этой же строки и последняя - T(RAS)- время всего цикла. Изначально тайминги в BlOS'e выставляются автоматически на самые верхние значения или счи-тываются из SPD - для каждой частоты свои определенные значения (что такое SPD - мы узнаем далее). Разумеется, тайминги можно изменить (уменьшить) и вручную. Это и является одной из составляющих так называемого «разгона памяти». Но об этом речь также пойдёт далее. Кстати, упомянутые здесь задержки, это не все из существующих в работе оперативной памяти, а лишь самые существенные.

А теперь вернёмся к частоте, на которой работает оперативная память. Ведь от неё зависит, с какой скоростью данные будут поступать в оперативную память и выдаваться из неё. Выдача данных происходит пакетами на каждом такте. Ещё не дождавшись окончания передачи одного пакета, происходит выборка уже следующих данных. Команды и передача данных синхронизируются с фронтом тактового сигнала. Это что касательно SDRAM. Когда на смену ей пришла DDR SDRAM (Double Data Rate - удвоенная скорость передачи данных), то благодаря технологии 2n Prefetch, данные стали передаваться дважды за такт (т.е. два блока), синхронизируясь и с фронтом, и с тылом тактового сигнала. Поэтому в случае, если на памяти будет написано DDR 400МГц, то «настоящая» частота памяти составляет лишь 200 МГц. 400 МГц - это скорость передачи данных, а 200 МГц - это тактовая частота самой памяти. Разрядность шины внутри модуля памяти в два раза больше внешней шины. За один такт память стала обрабатывать больше информации. Текущие стандарты памяти DDR - 266/333/400/500 и т.д.

Дальнейшее увеличение производительности за счёт увеличения тактовой частоты проблематично. Повышению частоты мешают особенности технологии производства и внутреннего устройства модулей памяти. Изготовление такой памяти вызывает повышение цены. Чтобы избавиться от недостатков, присущих DDR, но не увеличить при этом цену, и был разработан новый стандарт - DDR-II SDRAM. Конечно, он не явился чем-то принципиально новым. Но всё же... Здесь использована 4-битная предвыборка (4n Prefetch) - пока идёт передача двух блоков данных, следующие два блока память держит уже наготове (в своём буфере) и посылает их в следующем такте. Правда, такой эффект работает иногда даже вхолостую - когда происходят случайные считывания из памяти. А вот при передаче крупных участков памяти эффективность заметно высока. DDR-II стала стабильнее работать на более высоких частотах, что даёт возможность увеличения скорости при разгоне памяти.

Оперативная память: вид изнутриКроме всего этого был использован ещё ряд технологий, увеличивающих производительность DDR-II. Улучшения электромагнитных и электрических характеристик удалось добиться за счёт изменения упаковки микросхем с TSOP-2 (Thin Small Outline Package) на FBGA (Fine Ball Grid Array). Для понижения шума при распространении сигнала по линии шины и увеличения качества сигнала было использовано Оп-Die Termination - встроенное в чип терминирование. По сравнению с DDR было также понижено напряжение питания с 2,5V до 1,8V, что повлияло и на тепловыделение в сторону его понижения. Для устранения перекоса переднего и заднего фронтов, возникшего в связи с понижением напряжения, была использована Off-Chip Driver Calibration - внешняя калибровка формирователя.

Двухканальный режим даёт существенное увеличение производительности, но требует чётного подключения модулей памяти (2 или 4). На материнских платах разъёмы для такой памяти помечаются одинаковым цветом. В DDR данные последовательно заполняют ёмкость каждого модуля памяти (в том случае, если их установлено несколько), а вот в DDD-II данные заполняют одновременно обе планки (одной пары), равномерно распределяясь между ними. Это и даёт существенное увеличение скорости работы. Желательно использовать модули одинакового объёма, одного производителя и из одной партии. А в BlOS'e выставить одинаковые тайминги для обоих модулей.

Большинство системных плат на чипсетах Intel и AMD сейчас поддерживают двухканальный режим. Исключением из них является только контроллер памяти у AMD Athlon 64. Процессор общается с памятью напрямую, так как контроллер памяти интегрирован в процессорный кристалл, что даёт существенное сокращение общей латентности подсистемы памяти, т.е. минимизирует время отклика памяти в целом. Если вы решили, что вам необходим 1 Гбайт оперативной памяти, а ваша материнская плата работает с двухканальным режимом, лучше вместо одного модуля DDR на 1024 Мбайта купить два модуля DDR-II по 512 Мбайт

Примером тому может служить модуль памяти Corsair DDR2-675 XMS2. Модуль может работать на частоте 675 МГц с заявленными таймингами 3-2-2-5. Но требуют напряжения 2,1V. Об этой особенности нигде не упоминается, кроме официального сайта. Поэтому будьте более внимательны, и, если надо, выставьте требуемое напряжение в BlOS'e материнской платы, конечно, если она в свою очередь на такое способна.

А вот под Socket940 используется специальная Registered DDR или иначе называемая буферизи-рованная. Такие модули памяти отличаются от обычных другим расположением одного из ключей и с обычными DIMM - слотами не совместимы. Так называемый «буфер» представляет из себя специальную микросхему, которая временно сохраняет поступившие в неё данные. Это освобождает контроллер, что в свою очередь приводит к меньшей потере тактов, а значит, и к увеличению скорости обработки информации.

Разработкой спецификаций для оперативной памяти занимается организация JEDEC. В своё время большая часть крупных потребителей, поставщиков и разработчиков оперативной памяти объединились в организацию JEDEC с целью стандартизации производства памяти ОЗУ. Для памяти SDRAM были приняты спецификации PC 100 и РС133. В данном случае 100 и 133 обозначают тактовую частоту в мегагерцах. А вот на модулях памяти DDR вы можете встретить, например, такое обозначение: DDR400 (РС3200). Здесь число 400 обозначает частоту обмена данными (МГц), а 3200 - пиковая пропускная способность шины данных (Мбайт в секунду). Тактовая частота в этом случае будет составлять 200 МГц. Давайте посмотрим, из каких цифр складываются такие числа? А для примера возьмём DDR400 (PC 3200). FSB (200 МГц) х 2 (DDR) х разрядность памяти =64бит или 8 байт и получим 3200 Мбайт/сек.

Может произойти такая ситуация: на вашем компьютере живёт ещё старенькая «мама» с шиной 333 МГц. А модулей памяти с такой частотой в продаже вы теперь не найдёте. Как тогда добавить памяти? Покупайте смело модуль памяти DDR 400 или 500 МГц и ставьте, только учтите - работать он будет на частоте 333 МГц. Также JEDEC обязала всех производителей размещать на модуле специальную микросхему -SPD. Считывая данные из этой микросхемы, BIOS и устанавливает параметры для контроллера шины памяти. Среди зашитых в неё данных находятся данные о производителе, серийный номер, тайминги и многое-многое другое.

Существует ещё один тип памяти - Rambus (RDRAM), в настоящее время превратившаяся в XDR (eXreme Data Rate). Используется она в высокопроизводительных системах - серверах и рабочих станциях. Однако может быть использована и в цифровых телевизорах, приставках и других устройствах. Отличается сверхбыстрой пропускной способностью, а значит, и более высокой производительностью, ну и, разумеется, стоимостью. В памяти Rambus DRAM чипы в модуле подключаются к каналу, состоящему из 16-битных шин адресов и данных.

Стоит ещё напомнить о том, что имеется память на базе триггеров SRAM (Static Random Access Memory). Она не имеет столь хитрую архитектуру, как SDRAM, поэтому и лишена присущих ей недостатков. Однако она значительно дороже по аппаратным затратам и размещается на кристаллах центрального и графического процессоров (кэш-память).

РАЗГОН

Оперативная память: вид изнутриК особому виду памяти можно отнести так называемую «оверк-локерскую», или хорошо поддающуюся разгону. Для чего и зачем нужен разгон оперативной памяти? Конечно, если он вам нужен вообще. Разгон ОЗУ используют для увеличения скоростных характеристик памяти. Сюда нельзя отнести память какого-то определённого типа. Разгонять можно как ооновскую память, так и DDR-II. Разгоняемая память выделяет достаточно много тепла, да ещё с учётом того, что на ней приходится поднимать напряжение, то модули оперативной памяти, изначально ориентированные на оверклокеров, чаще снабжены установленными на них радиаторами для отвода тепла от нагревающихся чипов.

Что можно разогнать? Увы! Объем памяти, к сожалению, величина, не поддающаяся разгону. А вот частоту можно увеличить, но не получится это сделать независимо от процессора, так как они между собой взаимосвязаны. Процессор, имеющий маленький разгонный потенциал, и материнская плата, не способная держать высокие частоты, будут только ограничивающими преградами для разгона оперативной памяти. Память может работать с процессором в двух режимах: синхронном, когда частота FSB равняется частоте оперативки и в асинхронном режиме. Частота памяти в асинхронном режиме может быть меньше частоты FSB и не каждая память способна на такое. Тайминги (задержки) можно менять независимо от других компонентов.

В памяти не бывает так, чтоб она имела наименьшие возможные тайминги и как можно более высокую частоту. Как не «все йогурты одинаково полезны», так и для оверклокера подойдёт не каждая память, а лишь та, что способна держать минимальные тайминги или способная стабильно работать на сверхвысоких частотах. Изготовляют такую память достаточно большое количество производителей. Вот лишь некоторые имена: Kingston, King max, Samsung, Hynix/Hyundai, OCZ, Geil, Digma, Transcend и другие. Работая на высокой частоте, память выделяет достаточное количество тепла; и поэтому если вы решили заняться разгоном своей памяти, то необходимо обязательно позаботиться о хорошей вентиляции, установив дополнительные вентиляторы для обдува. Можно вообще корпус оставить открытым, только затем вам придётся его хорошенько «пылесосить» от набравшейся пыли. Для «очумелых» ручек проблема решается с помощью куска алюминия достаточного размера и пары вентиляторов (4x4).

Желательно заранее выяснить, на какой частоте процессор будет стабильно работать, чтобы при достижении порога, когда система отказывает в работе, сразу была ясна причина, из-за чего это произошло: из-за процессора или памяти. На первом этапе выставляем тайминги в максимально верхнее возможное положение. И начинаем постепенно повышать частоту FSB, проверяя каждый раз систему на стабильность работы (каким образом и с помощью чего будет написано далее). Момент, когда будет достигнут предел, вы узнаете по отказу системы работать, а чаще всего она просто откажется загружаться. Так вы узнаете максимальную частоту работы для вашего модуля памяти (здесь надо иметь в виду, что не только планки разных производителей с одним объёмом, но и одного и того же производителя две почти абсолютно одинаковые планки могут иметь разную максимальную частоту работы).

Для сравнения производительности в зависимости от частоты памяти можно провести тесты при синхронном и асинхронном режимах работы. На следующем этапе попробуем поднять выставленное по умолчанию напряжение (2,55V) до 2,6V; 2,65V; 2,7V и т.д. Напряжение можно поднимать до тех пор, сколько позволит материнская плата (чаще всего это 2,9V). Данные цифры относятся к обычной памяти DDR. А в DDR-II напряжение ниже и составляет 1,5V. Так вот, увеличение напряжения даст нам ещё небольшой прирост производительности памяти. И не забываем проверять систему с помощью тестов. И на третьем этапе исходя из показаний максимальной частоты вычисляются минимальные тайминги (задержки).

Оперативная память: вид изнутриПри создании ОЗУ производитель борется за сохранение баланса между частотой и латент-ностью, ведь от латентности напрямую зависит устойчивая работа памяти в целом. Соответственно при повышении частоты памяти приходится увеличивать ее ла-тентность. При понижении таймингов также снижается и частотный потенциал оперативной памяти. Здесь оптимальным вариантом будет отыскать компромисс между частотой и задержками. В целом разгон позволяет увеличить производительность памяти на 10-20%, а значит, увеличится производительность всей системы в целом. Но это ещё не всё.

Из-за неправильной настройки частоты шины или временных задержек возможны проблемы при включении компьютера (происходит начальное самотестирование системы, после чего сбой в виде перезагрузки, выключения или зависания). В этом случае потребуется увеличить некоторые или все значения таймингов или понизить частоту шины. Показателем оптимальной работы системы может быть только оптимально сбалансированное соотношение частоты и таймингов и чем меньше будет время доступа, тем быстрее будет обрабатываться информация. Маленький совет: изменяйте тайминги не все разом, а по одному. Так вам будет легче затем понять, где вы переусердствовали.

ТЕСТИРОВАН!!!

Проверяют (тестируют) память с помощью самых различных программ и тестов. Как вы наверно знаете, самыми требовательными к железу являются ЗО-игры. Они предпочитают память с высокой частотой. Поэтому для проверки памяти можно запускать DOOM 3 и Far Gry или воспользоваться такими известными тестами, как 3D Mark и PCMark'04 с тестом Memory. Для проверки пропускной способности подойдёт тест SiSoftware Sandra. А вот для тестирования производительности можно воспользоваться прекрасной утилитой Memtest-86 v.3.4 или находящейся всегда под рукой программой архивирования WinRAR со встроенным «тестом быстродействия и надёжности аппаратуры». WinRAR предпочитает работать на низких таймингах.

Фирмы, поставляющие нам оперативную память, можно поделить на сборщиков и производителей. Первые занимаются сборкой модулей из готовых чипов, а вторые обладают законченным циклом изготовления памяти от производства микросхем до сборки готовых модулей. К широко известным производителям можно отнести такие компании, как Samsung, Hynix/Hyundai, NEC и LG. Хотя есть и ещё ряд других. А вот среди сборщиков отличным качеством зарекомендовали себя Corsair, Kingmax, OCZ Technology, Kingston, Patriot, Transcend и ещё некоторые другие. Среди любителей «разгона» давно прославились такие линейки памяти, как Corsair Xpert, Kingmax Mars, OCZ Technology Platinum, Kingston HyperX.

Среди отечественных производителей, благодаря своим недорогим и хорошо поддающимся разгону модулями, многим уже известна компания Digma. Приятно и то, что большую часть своей продукции компания Digma упаковывает в качественную упаковку, которая во время транспортировки защищает планки от всяких неожиданностей.

Для двухканальных систем сейчас выпускаются Dual Channel комплекты из двух специально подобранных модулей. Как, например, у компании Corsair есть комплект из двух планок по 512 Мбайт. Модули снабжены стильными серебристыми радиаторами, а в верхней части модулей имеется дорожка из двух рядов светодио-дов, показывающих уровень активности обращения к ней. Есть память, работающая почти на сверхвысоких частотах. Вот, например, у фирмы Kingston также имеется комплект Dual Channel (2x512 Мбайт) Kingston HyperX KHX60002K2/1G, работающий на частоте 375 МГц (DDR750). Модули также снабжены радиаторами для лучшей теплоотдачи. Кроме этого Kingston даёт пожизненную гарантию на свои модули памяти. Её базовые тайминги 2.0-2-2-5, а на максимальной частоте можно работать с 2-3-3-5. Всё это прекрасно, если бы не цена. Хорошая память и стоит «хорошо» (относительно дорого). Для тех, кто не располагает такими суммами ($200-300 за комплект), выпускаются варианты и подешевле. Цена за «обычные» модули DDR-II составляет около $100 за комплект на 1 Гбайт.

Надо заметить, что среди оперативной памяти встречаются настоящие рекордсмены. Как, например, компания Hynix выпустила регистровые DDR-2 модули гигантского объема - 4 Гбайта. На модуле памяти распаяны 1-гигабитные чипы, а рабочая частота составляет 533 МГц. Однажды встретил такую информацию: фирма Gigabyte сумела создать гибрид на основе оперативной памяти и жёсткого диска. Взяв от жёстких дисков объём, а от памяти быстроту, они сумели создать жёсткий диск нового типа. Устройство называлось i-RAM 2. Представляет из себя печатную плату с размещёнными на ней планками DDR-2. Ёмкость сего девайса - целых 16 Гбайт. Установить его можно либо вовнутрь компьютера посредством интерфейса SATA, либо в 5.25-дюймовый отсек. Да и укомплектовать его можно самостоятельно при наличии дома лишних планок памяти.

P/S. Если вы являетесь счастливым обладателем мака и уже приобрели www.mcdigital.ru, то эта статья вам будет врятли интересна, но всё же для общего развития рекомендую вам ознакомиться с ней.