RAM-timing: CAS, RAS, tRCD, tRP, tRAS uitgelegd

RAM is eigenlijk een van de meest cruciale componenten van een computer, maar het krijgt zelden dezelfde hoeveelheid aandacht en moeite als de andere componenten als het gaat om de aankoopbeslissing. Gewoonlijk is capaciteit het enige waar algemene consumenten om geven en hoewel dat een gerechtvaardigde benadering is, is er meer aan RAM dan alleen de grootte van het geheugen dat het bevat. Verschillende belangrijke factoren kunnen de prestaties en efficiëntie van het RAM-geheugen dicteren en waarschijnlijk twee van de belangrijkste daarvan zijn frequentie en timings.

De frequentie van de RAM is een redelijk eenvoudig getal dat de kloksnelheid beschrijft waarop de RAM moet werken. Het wordt duidelijk vermeld op de productpagina's en volgt de eenvoudige regel van "hoger is beter". Het is gebruikelijk om tegenwoordig RAM-kits te zien die geschikt zijn voor 3200 Mhz, 3600 Mhz, 4000 Mhz of zelfs hoger. Het andere, meer gecompliceerde deel van het verhaal is de latentie of de "timings" van het RAM. Deze zijn veel gecompliceerder om te begrijpen en zijn op het eerste gezicht misschien niet gemakkelijk te begrijpen. Laten we eens kijken naar wat de RAM-timings eigenlijk zijn.

Wat zijn RAM-timing?

Hoewel frequentie een van de meer geadverteerde nummers is, spelen de timings van het RAM ook een grote rol in de algehele prestaties en stabiliteit van het RAM. De Timings meten de latentie tussen de verschillende gangbare bewerkingen op een RAM-chip. Omdat latentie de vertraging is die optreedt tussen bewerkingen, kan dit een ernstige impact hebben op de prestaties van RAM als deze een bepaalde limiet overschrijdt. De timings van de RAM zijn een weergave van de inherente latentie die door de RAM kan worden ervaren tijdens het uitvoeren van zijn verschillende bewerkingen.

RAM-timing wordt gemeten in klokcycli. Mogelijk hebt u een reeks cijfers gezien, gescheiden door streepjes op de productpagina van een RAM-kit die er ongeveer zo uitziet als 16-18-18-38. Deze nummers staan ​​bekend als de timing van de RAM-kit. Inherent, omdat ze de latentie vertegenwoordigen, is lager beter als het gaat om timings. Deze vier cijfers vertegenwoordigen wat bekend staat als "Primaire timing" en hebben de grootste invloed op de latentie. Er zijn ook andere sub-timings, maar voor nu zullen we alleen de primaire timings bespreken.

Primaire tijden

Op elke productlijst of op de daadwerkelijke verpakking worden de timings vermeld in het formaat tCL-tRCD-tRP-tRAS dat overeenkomt met de 4 primaire timings. Deze set heeft de grootste impact op de werkelijke latentie van de RAM-kit en is ook een aandachtspunt tijdens het overklokken. Daarom vertelt de volgorde van het nummer in de reeks 16-18-18-38 ons in één oogopslag welke primaire timing welke waarde heeft.

CAS-latentie (tCL / CL / tCAS)

CAS-latentie is de meest prominente primaire timing en wordt gedefinieerd als het aantal cycli tussen het verzenden van een kolomadres naar het geheugen en het begin van de gegevens als reactie. Dit is de meest vergeleken en geadverteerde timing. Dit is het aantal cycli dat nodig is om het eerste geheugenbit uit een DRAM te lezen met de juiste rij al open. CAS-latentie is een exact getal, in tegenstelling tot andere getallen die minima vertegenwoordigen. Dit aantal moet worden overeengekomen tussen het geheugen en de geheugencontroller.

In wezen is CAS-latentie de tijd die het geheugen nodig heeft om op de CPU te reageren. Er is nog een andere factor waarmee we rekening moeten houden bij het bespreken van CAS, omdat CL op zichzelf niet kan worden overwogen. We moeten een formule gebruiken die de CL-classificatie omzet in de werkelijke tijd uitgedrukt in nanoseconden, die is gebaseerd op de overdrachtssnelheid van het RAM. De formule is (CL / overdrachtssnelheid) x 2000. Door deze formule te gebruiken, kunnen we bepalen dat een RAM-kit die draait op 3200Mhz met CL16 een werkelijke latentie van 10ns zal hebben. Dit kan nu worden vergeleken tussen kits met verschillende frequenties en timings.

RAS naar CAS Delay (tRCD)

RAS naar CAS is een mogelijke vertraging van lees- / schrijfbewerkingen. Aangezien RAM-modules een op rasters gebaseerd ontwerp gebruiken voor adressering, geeft het snijpunt van rijen en kolomnummers een bepaald geheugenadres aan. tRCD is het minimum aantal klokcycli dat nodig is om een ​​rij te openen en toegang te krijgen tot een kolom. De tijd die nodig is om het eerste geheugenbit uit een DRAM te lezen zonder een actieve rij, zal extra vertragingen introduceren in de vorm van tRCD + CL.

tRCD kan worden beschouwd als de minimale tijd die het RAM nodig heeft om op het nieuwe adres te komen.

Voorlaadtijd rij (tRP)

In het geval van het openen van een verkeerde rij (genaamd page miss), moet de rij worden gesloten (bekend als voorladen) en moet de volgende worden geopend. Pas na dit voorladen kan de kolom in de volgende rij worden geopend. Daarom wordt de totale tijd verlengd tot tRP + tRCD + CL.

Technisch gezien meet het de latentie tussen het geven van het voorlaadcommando om een ​​rij inactief te maken of te sluiten en het commando te activeren om een ​​andere rij te openen. tRP is identiek aan het tweede getal tRCD omdat dezelfde factoren de latentie in beide bewerkingen beïnvloeden.

Rij actieve tijd (tRAS)

De tRAS, ook bekend als "Activeren voor voorlaadvertraging" of "Minimum RAS Active Time", is het minimum aantal klokcycli dat nodig is tussen een rij-actief commando en het geven van het voorlaadcommando. Dit overlapt met de tRCD, en het is eenvoudig tRCD + CL in SDRAM-modules. In andere gevallen is het ongeveer tRCD + 2xCL.

tRAS meet het minimum aantal cycli dat een rij open moet blijven om correct gegevens te schrijven.

Opdrachtsnelheid (CR / CMD / CPC / tCPD)

Er is ook een bepaald –T-achtervoegsel dat vaak te zien is tijdens het overklokken en dat de Command Rate aangeeft. AMD definieert de opdrachtsnelheid als de hoeveelheid tijd, in cycli, tussen het moment waarop een DRAM-chip wordt geselecteerd en het moment dat een opdracht wordt uitgevoerd. Het is ofwel 1T of 2T, waarbij 2T CR zeer gunstig kan zijn voor stabiliteit met hogere geheugenklokken of voor 4-DIMM-configuraties.

CR wordt soms ook wel opdrachtperiode genoemd. Hoewel 1T sneller is, kan 2T in bepaalde scenario's stabieler zijn. Het wordt ook gemeten in klokcycli zoals andere geheugentimings, ondanks de unieke -T-notatie. Het verschil in prestatie tussen de twee is verwaarloosbaar.

Gevolgen van lagere geheugentiming

Aangezien timings over het algemeen overeenkomen met de latentie van de RAM-kit, zijn lagere timings beter, aangezien dat een kleinere vertraging betekent tussen de verschillende bewerkingen van de RAM. Net als bij frequentie bestaat er een punt van afnemende meeropbrengst, waarbij de verbeteringen in de responstijd grotendeels worden tegengehouden door de snelheden van andere componenten zoals de CPU of de algemene kloksnelheid van het geheugen zelf. Om nog maar te zwijgen, het verlagen van de timings van een bepaald RAM-model kan extra binning door de fabrikant vereisen, wat daarom ook leidt tot lagere opbrengsten en hogere kosten.

Hoewel redelijkerwijs, verbeteren lagere RAM-timings over het algemeen de prestaties van het RAM. Zoals we in de volgende benchmarks kunnen zien, leiden de lagere algehele timings (en specifiek de CAS Latency) tot een verbetering, tenminste in termen van cijfers op een grafiek. Of de verbetering door de gemiddelde gebruiker kan worden waargenomen tijdens het spelen van het spel of tijdens het renderen van een scène in Blender, is een heel ander verhaal.

Een punt van afnemende opbrengsten wordt snel vastgesteld, vooral als we onder CL15 gaan. Op dit punt zijn de timings en de latentie over het algemeen niet de factoren die de prestaties van het RAM-geheugen belemmeren. Andere factoren zoals frequentie, de configuratie van de RAM, de RAM-mogelijkheden van het moederbord en zelfs de spanning van de RAM kunnen een rol spelen bij het bepalen van de prestaties van de RAM als de latentie dit punt van afnemend rendement bereikt.

Timings versus frequentie

De frequentie en de timing van het RAM zijn met elkaar verbonden. Het is gewoon niet mogelijk om het beste van twee werelden te krijgen in de consumenten-RAM-kits die in massa worden geproduceerd. Over het algemeen, naarmate de nominale frequentie van de RAM-kit stijgt, worden de timings losser (timings nemen toe) om dat enigszins te compenseren. Frequentie weegt over het algemeen een beetje op tegen de impact van timings, maar er zijn gevallen waarin extra betalen voor een hoogfrequente RAM-kit gewoon geen zin heeft, omdat de timings losser worden en de algehele prestaties eronder lijden.

Een goed voorbeeld hiervan is de discussie tussen de DDR4 3200Mhz CL16 RAM en de DDR4 3600Mhz CL18 RAM. Op het eerste gezicht lijkt het erop dat de 3600Mhz-kit sneller is en dat de timing niet veel slechter is. Als we echter dezelfde formule toepassen die we hebben besproken bij het uitleggen van CAS Latency, neemt het verhaal een andere wending. Door de waarden in de formule in te voeren: (CL / Overdrachtssnelheid) x 2000, levert voor beide RAM-kits het resultaat op dat beide RAM-kits dezelfde werkelijke latentie van 10ns hebben. Hoewel ja, er zijn ook andere verschillen in de subtimings en de manier waarop het RAM-geheugen is geconfigureerd, maar de vergelijkbare algehele snelheid maakt de 3600Mhz-kit een slechtere waarde vanwege de hogere prijs.

Net als bij timings, bereiken we ook vrij snel een punt van afnemende rendementen met de frequentie. Over het algemeen wordt voor AMD Ryzen-platforms DDR4 3600Mhz CL16 beschouwd als de goede plek in termen van zowel timing als frequentie. Als we voor een hogere frequentie gaan, zoals 4000Mhz, moeten niet alleen de timings slechter worden, zelfs moederbordondersteuning kan een probleem zijn voor midrange-chipsets zoals B450. Niet alleen dat, op Ryzen, de Infinity Fabric Clock en de Memory Controller Clock moeten worden gesynchroniseerd met de DRAM-frequentie in een 1: 1: 1-verhouding voor de best mogelijke resultaten, en verder gaan dan 3600Mhz verbreekt die synchronisatie. Dit leidt tot verhoogde latentie, algemene instabiliteit en ineffectieve frequentie waardoor deze RAM-kits over het algemeen een slechte prijs-kwaliteitverhouding hebben. Net als de timings, moet er een goede plek worden vastgesteld en het is het beste om bij redelijke frequenties zoals 3200 MHz of 3600 MHz te blijven bij strakkere timings zoals CL16 of CL15.

Overklokken

RAM-overklokken is een van de meest frustrerende en temperamentvolle processen als het gaat om sleutelen aan uw pc. Enthousiastelingen hebben zich in dit proces verdiept, niet alleen om alle prestaties uit hun systeem te persen, maar ook vanwege de uitdaging die het proces met zich meebrengt. De basisregel van RAM-overklokken is eenvoudig. Je moet de hoogst mogelijke frequentie bereiken terwijl je de timings hetzelfde houdt of zelfs de timings aanscherpt om het beste van beide werelden te krijgen.

RAM is een van de meest gevoelige componenten van het systeem en het is over het algemeen niet zo vriendelijk om handmatig te tweaken. Daarom bevatten RAM-fabrikanten een voorgeladen overklok die bekend staat als "XMP" of "DOCP", afhankelijk van het platform. Dit wordt verondersteld een vooraf geteste en gevalideerde overklok te zijn die de gebruiker kan inschakelen via het BIOS en vaker wel dan niet, dat is het meest optimale prestatieniveau dat de gebruiker nodig heeft.

Als je de uitdaging van handmatig RAM-overklokken wilt aangaan, is onze uitgebreide RAM-overklokgids kan een grote hulp zijn. Het testen van de stabiliteit van de overklok is gemakkelijk het moeilijkste deel van RAM-overklokken, omdat het veel tijd en crashes kan kosten om goed te krijgen. Toch kan de hele uitdaging een goede ervaring zijn voor enthousiastelingen en ook tot een aantal mooie prestatieverbeteringen leiden.

Laatste woorden

RAM is zeker een van de meer ondergewaardeerde componenten van het systeem en een die een aanzienlijke invloed kan hebben op de prestaties en het algehele reactievermogen van het systeem. De timings van de RAM spelen daarbij een grote rol door de latentie te bepalen die aanwezig is tussen verschillende RAM-bewerkingen. Strakkere timings leiden zeker tot betere prestaties, maar er is een punt van afnemend rendement dat het een beetje een gedoe maakt om handmatig te overklokken en de timings aan te scherpen voor minimale prestatiewinst.

Het vinden van een perfecte balans tussen de frequentie van het RAM-geheugen en de timings en tegelijkertijd de waarde van het RAM-geheugen onder controle houden, is de beste manier om een ​​aankoopbeslissing te nemen. Onze keuze voor de beste DDR4 RAM-kits in 2020 kan nuttig zijn bij het nemen van een weloverwogen beslissing over uw RAM-keuze.