Computer Memory Performance

Zusätzlich zur Bandbreitenangabe eines Speichermoduls, wie PC3200 oder PC2-6400, werden verschiedene andere Zahlen verwendet, um die Speicherleistung zu quantifizieren. Diese Werte, bekannt als Timing-Parameter, quantifizieren die Reaktionszeit und Latenz des Moduls. Speicher ist wie eine Tabelle aufgebaut, mit vielen Spalten und Zeilen, die jeweils ein Bit an Daten enthalten. Timing-Parameter geben die Zeit an, die benötigt wird, um Funktionen wie das Ändern der Zeile oder Spalte und das Lesen von Daten auszuführen. (Es ist nicht wichtig, Timing-Parameter außer in einem allgemeinen, übergeordneten Sinne zu verstehen.)

Für DDR-SDRAM und DDR2-SDRAM geben Speicheranbieter Werte, ausgedrückt in ganzen oder gebrochenen Taktzyklen, für die folgenden vier Timing-Parameter an:

CAS-Latenz (Column Access Strobe Latency), oder tCL, gibt die Anzahl der Taktzyklen zwischen dem Spalten-Strobe-Signal und dem Zeitpunkt an, zu dem Daten an den Ausgangspins verfügbar sind. Bei sequentiellen Speicherzugriffen bleibt die Zeile aktiviert und nur die Spalte ändert sich, was bedeutet, dass die für den Spaltenwechsel benötigte Zeit entscheidend für die Speicherleistung insgesamt ist. Die CAS-Latenz, oft als CL abgekürzt, ist der am häufigsten angegebene Timing-Parameter und der wichtigste Speicher-Timing-Parameter in Bezug auf die Gesamtleistung.

RAS-zu-CAS-Verzögerung (Row Access Strobe to CAS Delay), oder tRCD, gibt die Anzahl der Taktzyklen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem eine Zeile durch das Zeilen-Strobe-Signal aktiviert wird, und dem Zeitpunkt an, zu dem die Spalte in dieser Zeile (die eine Speicherzelle oder ein Bit definiert) gelesen oder geschrieben werden kann. Wenn auf Speicher sequentiell zugegriffen wird, ist die Zeile bereits aktiv und nur die Spalte ändert sich, daher hat tRCD nur geringe Auswirkungen auf die Leistung. Wenn jedoch zufällig auf den Speicher zugegriffen wird, muss der Speichercontroller die alte Zeile deaktivieren und eine neue Zeile aktivieren, was zu einer erheblichen Timing-Einbuße führt. In dieser Situation trägt ein schnelles tRCD zu einer schnelleren Speicherleistung bei.

RAS-Precharge-Verzögerung, oder tRP, gibt die Zeit an, die benötigt wird, um einen Zeilenzugriff abzuschließen, diese Zeile zu deaktivieren, die nächste Zeile zu reaktivieren und den nächsten Zeilenzugriff zu beginnen. Die für den Wechsel der Zeilen und die Auswahl der nächsten Speicherzelle benötigte Zeit ist daher die Summe aus tRP und tRCD. Bei sequentiellen Speicherzugriffen hat ein langsames tRP wenig Auswirkung; bei zufälligen Speicherzugriffen trägt ein schnelles tRP erheblich zur Speicherleistung insgesamt bei.

Precharge-Verzögerung, oder tRAS, gibt die Anzahl der Taktzyklen zwischen dem Zeitpunkt, zu dem auf eine Zeile zugegriffen (aktiviert) wird, und dem Zeitpunkt an, zu dem Daten aus dieser Zeile gelesen werden können. Sobald die Zeile aktiviert ist, können Daten ohne weiteren Overhead aus dieser Zeile gelesen werden, bis das Ende der Zeile erreicht ist, daher hat tRAS normalerweise wenig Einfluss auf die Speicherleistung insgesamt. Wie bei jedem Timing-Parameter kann eine falsche Einstellung von tRAS die Systemstabilität verringern.

Diese vier Speicher-Timing-Parameter werden immer in der angegebenen Reihenfolge aufgeführt, getrennt durch Bindestriche. Zum Beispiel kann ein bestimmtes PC3200 DDR-SDRAM-Modul die Timings 2-2-2-5 auflisten, was bedeutet, dass das Modul für den Betrieb mit Timings von zwei Taktzyklen für CAS, tRCD und tRP sowie fünf Taktzyklen für tRAS ausgelegt ist. Ebenso könnte ein PC2-3200 DDR2-SDRAM-Modul die Timings 5-5-5-12 auflisten, was bedeutet, dass das Modul für den Betrieb mit 5 Taktzyklen für CAS, tRCD und tRP sowie 12 Taktzyklen für tRAS ausgelegt ist. (Beachte, dass DDR- und DDR2-Timings nicht direkt vergleichbar sind, da DDR2 mit viel kürzeren Taktzyklen arbeitet.)

Es ist wichtig, Timing-Parameter nur insofern zu verstehen, als dass die Timings, die du für dein System konfigurierst, nicht schneller sein sollten als die Timings, die von deinen Speichermodulen unterstützt werden. Jedes moderne Speichermodul enthält einen kleinen Chip namens SPD (Serial Presence Detect)-Chip, der die Timing-Parameter und andere Eigenschaften des Moduls speichert und sie an das System-BIOS meldet. Im Normalfall meldet das Modul seine Fähigkeiten an das BIOS und das BIOS konfiguriert das System für die Verwendung geeigneter Einstellungen. Wenn ein System jedoch sporadisch Speicherfehler erzeugt, kannst du das Problem manchmal ohne Austausch des Speichers lösen, indem du im BIOS-Setup Speicher-Timings angibst, die entspannter sind als die, die von den Speichermodulen nominal unterstützt werden. Dieser Schritt kann es dir ermöglichen, ein Problem-System weiter zu verwenden, das Speicher benötigt, der nicht verfügbar oder extrem teuer ist.

Wenn du in einem älteren System Speicher hinzufügst oder ersetzt, denke an die folgenden Speicher-Timing-Probleme:

• Die meisten Motherboards können Speicher mit jedem CL-Timing verwenden, obwohl einige Motherboards möglicherweise die reduzierte Latenz nicht nutzen. Einige wenige Motherboards benötigen Speicher mit einem spezifischen CL-Timing. Zum Beispiel funktioniert ein Motherboard, das CL2.5 DDR-Speicher benötigt, möglicherweise nicht mit CL3-Speicher, und ein Motherboard, das CL3-Speicher benötigt, funktioniert möglicherweise nicht richtig mit CL2.5-Speicher. Dies ist ein guter Grund, die von Crucial und anderen Speicherherstellern bereitgestellten Speicherkonfigurations-Dienstprogramme zu verwenden, die CAS-Latenzprobleme bei der Auflistung kompatibler Speichermodule berücksichtigen.
• Einige Motherboards erlauben das Mischen von Speichern mit unterschiedlichen CL-Timings, obwohl der schnellere Speicher fast immer mit der CAS-Latenz des langsamsten installierten Moduls arbeitet. Einige Motherboards funktionieren ordnungsgemäß mit Speichern unterschiedlicher CL-Timings, solange der gesamte installierte Speicher das gleiche CL-Timing aufweist, verhalten sich aber fehlerhaft, wenn du gemischte Module mit unterschiedlichen CL-Timings installierst. Wir vermuten, dass diese Probleme durch geringfügige elektrische Unterschiede wie Kapazität verursacht werden, haben aber noch nie eine gute Erklärung dafür erhalten, warum dies der Fall ist. Obwohl Probleme mit gemischten CL-Timings unserer Erfahrung nach ungewöhnlich sind, empfehlen wir aus diesem Grund, keine CL-Timings zu mischen.
• Die meisten Motherboards, die verschiedene CL-Timings unterstützen, konfigurieren sich automatisch optimal basierend auf den Informationen, die vom Speichermodul selbst gemeldet werden, aber einige erfordern eine manuelle Einstellung der Speicher-Timings im Abschnitt „Chipset Configuration“ des BIOS-Setups. Wenn du „schnelle“ Module in einem System installierst, lohnt es sich, das BIOS-Setup zu prüfen, um sicherzustellen, dass das System für die Verwendung der schnelleren CL-Timings konfiguriert ist.
• Die Verwendung konservativer Speicher-Timings kann die Stabilität und Zuverlässigkeit eines Systems zu minimalen Kosten bei reduzierter Leistung erhöhen. Wenn beispielsweise ein System DDR CL2.5-Speicher installiert hat und zu häufig abstürzt, kannst du die Stabilität dieses Systems erhöhen, indem du das CMOS-Setup so konfigurierst, dass CL3-Speicher-Timings verwendet werden. CL2.5-Speicher, der als CL3 läuft, ist stabiler als CL2.5-Speicher, der als CL2.5 läuft, und wahrscheinlich stabiler als CL3-Speicher, der als CL3 läuft. Der Leistungsverlust wird so gering sein, dass du ihn nicht einmal bemerken wirst, es sei denn, du führst ein Speicher-Benchmark-Programm aus.

Rat von Ron Morse

Falsch eingestellte Speicher-Timing-Parameter im BIOS können verhindern, dass die Maschine überhaupt arbeitet. Einige Systeme mit Intel-Chipsätzen frieren einfach ein, wenn sie während des POST auf unzulässige Speicher-Timing-Parameter stoßen. Dies geschieht, bevor das Video oder andere Geräte initialisiert werden, sodass die Maschine völlig tot erscheint. Die Verwendung des Jumpers zum Zurücksetzen des CMOS auf Standardwerte ist häufig das einzige Mittel.

DER EINFACHE WEG

Wenn dich all diese Diskussionen über Speicherdetails verwirren, kannst du sie getrost ignorieren, solange du nicht auf der absolut besten Speicherleistung bestehst. Besuche einfach die Website von Crucial (http://www.crucial.com) oder Kingston (http://www.kingston.com) und verwende den Speicherkonfigurator, um dein Motherboard oder Systemmodell anzugeben. Wähle das kostengünstigste der als kompatibel mit deinem System aufgeführten Module, installiere das Modul und fertig.

Mehr über Computerspeicher