حافظه سرعت تونی بوزان. چه چیزی روی سرعت رم تاثیر می گذارد

همه عاشق نوآوری های جالب هستند، اما آنها به همان اندازه که ما دوست داریم ظاهر نمی شوند. نوع جدیددرایوهای Intel® Optane™ موارد نادری هستند. ما به شما می گوییم که چیست، چرا ظاهر شد و چرا مناسب ترجمع.

کمی پس زمینه

اینتل به عنوان تولید کننده پیشرو در پردازنده های کامپیوتر و سرور مشهور است. با این حال، همه به یاد نمی آورند که تاریخچه این شرکت با ریزپردازنده افسانه ای اینتل 4004 آغاز نشد: اولین محصول حافظه ای با ظرفیت تنها 64 بیت بود - می توانست دقیقاً 64 مقدار (صفر یا یک) را ذخیره کند. در سال 1968 بود.

ریزپردازنده 4004 اینتل در سال 1971 معرفی شد

امروزه از دو نوع درایو برای ذخیره سازی داده ها استفاده می شود: HDD یا SSD. اولی به دلیل طراحی مکانیکی کند، بسیار پر سر و صدا هستند، اما جادار، بادوام و بسیار مقرون به صرفه هستند. دومی گران هستند، با ظرفیت بسیار کمتر، کاملا بی صدا، سریع، اما در عین حال به اندازه کافی هستند تعداد محدودچرخه ها را بازنویسی کنید

SSDهای واقعاً سریع و بزرگ نسبتاً اخیراً - در نیمه دوم دهه 2000 ظاهر شدند و فقط در اوایل دهه 2010 در بین مخاطبان گسترده محبوب شدند ، هنگامی که قیمت آنها به تدریج کاهش یافت. تا این مرحله، حداقل سه تلاش برای یافتن راه‌حلی برای چگونگی سریع‌تر کردن HDD‌های کند انجام شده است.

سه تلاش برای افزایش سرعت هارد

در سال 2008، فناوری ReadyDrive ظاهر شد. مایکروسافت ارائه کرد کاربران ویندوزویستا یک درایو فلش USB معمولی را در یکی از پورت‌های USB رایانه شما قرار می‌دهد تا سیستم بتواند از آن به عنوان حافظه پنهان نرم‌افزار یا به عبارت ساده‌تر، برای سرعت بخشیدن به عملیات دیسک استفاده کند.

راه حل جالب به نظر می رسید، اما به چند دلیل گسترده نشد: در آن زمان، درایوهای فلش بسیار کندتر بودند، پهنای باند USB 2.0 محدود تداخل داشت، و استفاده از ReadyDrive در دستگاه های قابل حملمعلوم شد که بسیار ناراحت کننده است.

کمی بعد، راه حلی که برای همین هدف ایجاد شده بود ظاهر شد. اینتل- حافظه توربو یک ماژول حافظه کوچک NAND (در واقع یک SSD بسیار "کوچک" با اندازه های بین 512 مگابایت تا 2 گیگابایت) از طریق یک رابط mini-PCIe به مادربرد متصل شد و همچنین به عنوان کش استفاده شد. بیشترین فایل های درخواستی به اینجا منتقل شدند.

حافظه توربو را می‌توان بیشتر از درایوهای فلش ReadyBoost پیدا کرد، اما این فناوری نیز کار نمی‌کرد - افزایش سرعت عملکرد بسیار کم بود.

SSD و HDD هیبریدی

سومین تلاش برای افزایش سرعت HDD در زمان ظهور اولین اولترابوک ها انجام شد، زیرا الزامات این دسته از دستگاه ها به وضوح رسمی شده بود (دوباره توسط اینتل). یکی از آنها نیاز به کسب تعداد معینی امتیاز در تست برای سرعت ذخیره سازی داخلی بود. سازندگان باید SSD هایی را انتخاب می کردند که در آن زمان بسیار گران بودند یا محبوب بودند درایوهای هیبریدی- هارد دیسک با حافظه فلش داخلی 8، 16 یا 32 گیگابایت.

آخرین تلاش را می توان موفق نامید، اما در طول زمان درایوهای هیبریدیبازار را ترک کرد SSD های 128 و 256 گیگابایتی به اندازه کافی ارزان هستند تا بتوان آنها را جایگزین کرد.

اگر مشکل سرعت کم و بیش با موفقیت حل شد، مشکل حجم باقی می ماند. امروز را انتخاب کنید لپ تاپ مقرون به صرفه- عذاب واقعی باید روی گزینه ای با یک هارد دیسک بزرگ اما کند تمرکز کنید یا یک اصلاح گران قیمت تر را با آن بخرید SSD سریع 128 گیگابایت.

وضعیت مشابهی هنگام جمع آوری بودجه رخ می دهد کامپیوتر خانگی: مرسوم است که حجم عمده ای از اطلاعات را روی HDD ذخیره می کنند و سیستم روی یک SSD مقرون به صرفه ضبط می شود که ظرفیت آن معمولاً به همان 128 گیگابایت محدود می شود. این فضا برای یک سیستم و چند بازی جدی کافی است، اما نه بیشتر. و اینجاست که Intel Optane وارد می شود.

تکامل روش های ذخیره سازی اطلاعات در طی 25 سال

Optane چیست: کوتاه و واضح

Optane خانواده ای از درایوها است که بر اساس فناوری 3D X-Point™ ساخته شده اند. این NAND نیست که در SSD استفاده می شود، نه DRAM که در آن استفاده می شود حافظه دسترسی تصادفی، اما چیزی کاملاً متفاوت.

3D X-Point با همکاری نزدیک اینتل و میکرون ایجاد شد. جزئیات در مورد اصول نوع جدید حافظه مخفی نگه داشته می شود - هر چه باشد، این یک راز تجاری است. علاقه مندان و کارشناسان پیشنهاد می کنند که روش انتقال فاز در قلب آن قرار دارد، اما هنوز تایید رسمی وجود ندارد.

با این حال، تمام مزایای 3D X-Point نسبت به سایر انواع حافظه به دقت اندازه گیری و ثبت می شود. در اینجا لیستی از مهمترین آنها آورده شده است:

به طور متوسط، 3D X-Point 1000 برابر سریعتر از NAND در SSD است.

تقریباً 1000 برابر بادوام تر از SSD ها، که مشکل محدود کردن تعداد چرخه های بازنویسی را از بین می برد.

کمی کندتر از DRAM، که بر اساس آن RAM ساخته شده است، اما در عین حال بسیار ارزان تر است.

بر خلاف SSD که هنگام نوشتن به کل صفحات دسترسی پیدا می کند و هنگام پاک کردن با بلوک ها با داده ها در سطح یک سلول کار می کند. این کار IOPS را افزایش می‌دهد، نیازی به پاک کردن داده‌های قدیمی قبل از نوشتن داده‌های جدید را از بین می‌برد و تأخیر دسترسی را کاهش می‌دهد.

به نظر می رسد اینجاست، جایگزینی ایده آل برای SSD، اما یک هشدار وجود دارد. ساخت حافظه بر اساس 3D X-Point هنوز بسیار گران است. بنابراین، ظرفیت دستگاه های اینتل Optane کوچکتر است، اما این مانع از استفاده موثر آنها در حال حاضر نمی شود.

حافظه Optane و Optane SSD

راه حل سرور Optane SSD یک درایو کارت PCIe 3.0 با 375 گیگابایت حافظه است. مطمئن ترین سرورهای SSD را نمی توان بیش از 10 تا 17 بار در روز به طور کامل بازنویسی کرد تا به مدت پنج سال کار کند. Optane SSD را می توان 30 بار در روز برای مدت زمان مشابه بازنویسی کرد.

مزیت دوم آن سرعت خواندن و نوشتن پایدار است: در 99.99999٪ موارد کاربر همان نتیجه را دریافت می کند، در حالی که برای SSD این شاخص در سطح 95٪ است. برای بسیاری از پرس و جوهای حیاتی ماموریت، این کافی نیست.

با توجه به عدم وجود مشکل در تعداد چرخه های بازنویسی و بسیار سرعت بالا Optane SSD را می توان در یک آرایه واحد با RAM سرور ترکیب کرد. این ایده آل برای کارهای مورد نیاز امروز مربوط به فراگیری ماشین، تشخیص الگو، شبکه های عصبی و غیره

حافظه Optane برای دسکتاپ و کامپیوترهای لپ تاپیک برد M.2 با 16 یا 32 گیگابایت حافظه داخلی است که به طور خاص برای تسریع عملکرد رایانه های دارای درایو HDD طراحی شده است. یعنی برای مواردی که کاربر نمی تواند یا نمی خواهد یک SSD گران قیمت و بزرگ 512 گیگابایتی یا بیشتر بخرد.

حافظه Optane دقیقاً به همان روشی کار می کند که در ابتدای مقاله در مورد آن نوشتیم: حافظه به عنوان یک حافظه پنهان عمل می کند که فایل هایی که اغلب توسط سیستم استفاده می شود در آن ذخیره می شوند. فقط در حال حاضر این کش با سرعت فوق العاده ای کار می کند و الگوریتم های هوشمند آن را کنترل می کنند که اغلب حتی با فایل های کامل کار نمی کنند، بلکه با دسته های جداگانه فایل ها برای انجام یک کار خاص کار می کنند.

ممکن است به نظر برسد که 16 یا 32 گیگابایت زیاد نیست، اما برای حافظه پنهان است برنامه های اداریحافظه Optane به چند صد مگابایت نیاز دارد و چند گیگابایت برای بازی های سخت کافی است.

فرآیند راه‌اندازی کاملاً خودکار است: کاربر باید به‌روزرسانی کند درایور اینتلسریع تا نسخه 15.5، حافظه Optane را به آن متصل کنید مادربرد، دکمه "فعال کردن" را فشار دهید و 5 تا 7 دقیقه صبر کنید تا دستگاه راه اندازی مجدد شود و سیستم تمام موارد مورد نیاز را از HDD به Optane منتقل می کند و هر دو جزء را با هم ترکیب می کند. تک فضاییبرای ذخیره سازی داده ها

برای کار تمام عیاربا حافظه Optane، مهم است که مادربرد روی چیپ‌ست‌های سری 200 یا 300 ساخته شده باشد و پردازنده آن Core™ i3، i5 و i7 از نسل هفتم یا بالاتر باشد. ). اگر کاربر پردازنده و مادربرد قدیمی‌تری با سوکت M.2 داشته باشد، Optane Memory به عنوان یک درایو جداگانه شناسایی می‌شود.

حافظه Optane برای چیست و چرا بهتر از SSD 128-256 گیگابایتی است

با توجه به مزایا، دو مورد استفاده کلیدی برای حافظه Intel Optane ظاهر می شود. اول از همه این است راه حل کاملبرای بهبود عملکرد لپ تاپ ها به جای یک SSD با ظرفیت کم، می توانید یک لپ تاپ با یک ترابایت HDD بخرید و با Optane سرعت آن را افزایش دهید که با پولی که پس انداز کرده اید خریداری شده است.

احتمالاً خود تولید کنندگان لپ تاپ چنین طرحی را اتخاذ خواهند کرد ، زیرا حافظه Optane با ظرفیت 16 گیگابایت در محدوده 3-3.5 هزار روبل هزینه دارد و قیمت نسخه با 32 گیگابایت بین 5 تا 5.5 هزار متغیر است. این قابل مقایسه با هزینه بودجه ترین SSD ها برای 120-128 گیگابایت و 240-256 گیگابایت است.

گزینه دوم استفاده از Optane Memory در بودجه است کامپیوترهای بازی... هشتم نسل اینتل Core در حال حاضر کاملاً به شما امکان می دهد قابلیت های کارت های ویدیویی قدرتمند را با آن آزاد کنید به Core کمک کنید i3-8100: اکنون به جای دو هسته، چهار هسته دارد، به علاوه سرعت کلاک بالای 3.6 گیگاهرتز.

اگر در خرید یک SSD بزرگ صرفه جویی کنید، می توانید یک کارت گرافیک از کلاس بالاتر خریداری کنید، و این در ارتباط با پردازنده خوب- مهمترین چیز در رایانه شخصی برای بازی. در عین حال من هم می خواهم بارگذاری سریعو سپس این ایده به وجود می آید که یک SSD مقرون به صرفه 128 گیگابایتی تهیه کنیم، اما Optane با موفقیت آن را حتی با 16 گیگابایت حافظه جایگزین خواهد کرد.

کاربر مجبور نیست هر بار فکر کند که کدام دو یا سه بازی را ذخیره کند ذخیره سازی سریعو کدام یک از هارد دیسک کند هستند. با Optane، یک آرایه واحد خواهد داشت و همه چیز سریع خواهد بود.

مقایسه سرعت حافظه Optane حتی با SSD گران قیمت، سپس حافظه جدیداینتل در استفاده خانگینتایج چشمگیرتری را نشان خواهد داد. و نه در تست های عملکرد بی روح که دیسک ها را بارگیری می کنند برنامه کامل، اما در سناریوهای واقعی.

به عنوان مثال، معیار ایجاد برای تست SSDیک صف بسیار طولانی از وظایف برای اجرا، در نتیجه بارگیری آن به طور کامل. V زندگی واقعیکاربر به سختی می تواند بیش از سه کار همزمان را برای درایو تصور کند. برای SSD است تفاوت معنی دار: اگر با مجموعه ای از 32 دستورالعمل در صف، با حداکثر ظرفیت خود کار می کند، هنگام کار با یک دستورالعمل، عملکرد آن به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

Optane Memory چنین ویژگی ندارد: درایو فقط با شروع 1-3 دستورالعمل به اوج عملکرد خود می رسد. روی دیگر سکه وجود دارد: چگونه حافظه کمتردر SSD، کندتر اجرا می شود. درایوهای حالت جامدبا ظرفیت 0.5-1 ترابایت واقعاً می توان پرسرعت نامید، اما نسخه های 128 و 256 گیگابایتی، متأسفانه، نیستند. حافظه کمتر به معنای کانال های کمتر در دسترس است کنترلر SSD... مثل این است که از دو فرد عضلانی بخواهیم به جای هشت چاله حفر کنند.

بیشتر - فقط جالب تر. نسخه های 64 و 128 گیگابایتی Optane Memory به زودی عرضه می شود و درایور Rapid اینتل به نسخه 16 به روز می شود. در آن، کاربران با تجربه قادر خواهند بود به طور مستقل انتخاب کنند که چه اطلاعاتی را در حافظه یک درایو سریع ذخیره کنند.

اینتل همچنین قصد دارد نسخه مصرفی Optane SSD را عرضه کند و با حذف تعداد زیادی از آن، هزینه محصول را کاهش دهد. فناوری های سرور، که کاربران عادیبه هیچ و اگر به آینده نگاه کنید، شرکت قصد دارد کامپوننت سوم از خانواده Optane - RAM را برای سرورهای مبتنی بر 3D X-Point منتشر کند.

اکثر کاربران تصور می کنند چه چیزی روی سرعت رم تاثیر می گذارد... او وظیفه انتقال اطلاعات را بر عهده دارد و هرچه این مؤلفه قدرتمندتر باشد، برنامه ها و به خصوص بازی ها سریعتر کار می کنند. با حجم ناکافی آن، تمام فرآیندها، برنامه ها برای مدت نسبتاً طولانی بارگیری می شوند، یا حتی به طور کلی از کار می افتند، درست تا زمانی که سیستم عامل برنامه ریزی نشده راه اندازی شود، که باعث تحریک واقعی کاربر می شود.

اصل عملکرد و ویژگی های اصلی RAM

1. حافظه

حافظه دسترسی تصادفی یک ریزمدار است که در آن منبع تغذیه مستقلی وجود ندارد. به عبارت دیگر، اگر کامپیوتر خاموش باشد، تمام اطلاعات ذخیره شده در RAM پاک می شود. تعامل RAM با پردازنده از طریق کش یا حافظه سطح صفر انجام می شود.

سرعت RAM به پارامترهای مختلفی بستگی دارد که از بین آنها می توان نوع و فرکانس را تشخیص داد. علاوه بر این، بیشترین شاخص مهمحجم است. برای رایانه های مدرن، حداقل آستانه باید 2 گیگابایت باشد. این به دلیل این واقعیت است که با شروع نسخه های ویندوزویستا، سیستم عامل برای نیازهای خود 1 گیگابایت مصرف می کند و بر این اساس، برای عملکرد کامل برنامه ها، باید حداقل اندازه یکسانی داشته باشید. البته حجم کمتری یافت می شود (اگرچه دیگر چنین نوارهایی در فروشگاه ها وجود ندارد)، اما این رایانه ها در حال حاضر به طرز ناامیدکننده ای منسوخ شده اند و نصب بر روی آنها و همچنین برنامه های فشرده منابع تقریباً غیرممکن است.

اکثر بهترین گزینهبر روی این لحظهبرای کامپیوتر مقرون به صرفهرم 4 گیگابایتی نصب خواهد شد. این امر عادی و کار سریعدر اینترنت، امکان تماشای فیلم ها با کیفیت های مختلف و نصب را فراهم می کند بازی های مدرنبا استفاده از تنظیمات متوسط ​​(اگرچه ویدیو و بازی نیز به آن بستگی دارد).

برای کاربران پیشرفته تر که با گرافیک کار می کنند یا صدا را ویرایش می کنند جریان های ویدیویی، مقدار رم مورد نیاز است که باید از 8 تا 16 گیگابایت باشد، در حالی که لازم نیست فراموش کنید که در این صورت به یک خوب نیز نیاز دارید. کارت گرافیکبا چیپست GDDR5 و حداقل 4 گیگابایت رم در آن وجود خواهد داشت. هنگام نصب مقدار بیشتری رم، به عنوان مثال 32 گیگابایت، در مورد نصب براکت های اضافی، در اسلات های رایگان برای آن (در صورت وجود)، می توانید چندین سال بمانید.

توجه: هنگام نصب رم بیشتر، نباید فکر کنید که کامپیوتر بعد از آن پرواز می کند، زیرا سرعت به پردازنده و سایر قطعات بستگی دارد. علاوه بر این، فراموش نکنید که نسخه های 32 بیتی سیستم های عاملفقط می توانید از 3.2 گیگابایت رم استفاده کنید، بقیه بیکار خواهند بود.

1. نوع رم

نرخ باود نیز به این پارامتر بستگی دارد. در رایانه های مدرن، دیگر از نوع DDR در هیچ جا استفاده نمی شود، بلکه فقط با شاخص های 2، 3 یا 4 استفاده می شود. اگر کاربر تصمیم به خرید و نصب نوار اضافی در یک اسلات رایگان داشته باشد، باید این را در نظر گرفت، زیرا حتی اگر آنها در طول و عرض یکسان، در محل اتصال از مادربرد یک اسلات وجود دارد که روی آن قرار دارد فواصل مختلف(نگاه کنید به اسکرین شات)، و بنابراین نمی توان آن را نصب کرد.

لازم به ذکر است که DDR 2 به ندرت یافت می شود و در حال حاضر تقریباً در همه جا نصب می شود. نوع DDR 3. مدرن ترین نوع عملیاتی حافظه DDR 4 بسیار نادر است، عمدتاً در رایانه هایی که نسبتاً اخیراً خریداری یا ارتقا یافته اند. و اگر این واقعیت را در نظر بگیرید که همه چیز مادربردهابا پشتیبانی از DDR 4، فقط می توانید نصب کنید پردازنده های اینتل، که به طور قابل توجهی گران تر از AMD هستند، این نیز بر محبوبیت نوع مدرن حافظه تأثیر می گذارد. اگرچه به جرات می توان گفت که با DDR 4 راندمان 1.5-2 برابر افزایش می یابد.

1. فرکانس

این پارامتر نیز ارتباط مستقیمی با. هر چه فرکانس بالاتر باشد، نرخ باود سریعتر است. در بین انواع رم های ذکر شده، دیگر نوارهایی وجود ندارند که فرکانس آنها کمتر از 1600 مگاهرتز باشد، اما این مقدار است. جدیدترین مدل هامی تواند به 3200 مگاهرتز برسد.

مجدداً، اگر صاحب رایانه تصمیم به خرید رم و نصب آن در یک اسلات اضافی داشت، باید موارد زیر را در نظر بگیرد:

• فرکانس نوار جدید باید با آنچه قبلاً نصب شده است یکسان باشد، در غیر این صورت آنها نمی توانند به صورت موازی کار کنند.
• توصیه می شود RAM را از یک سازنده نصب کنید، زیرا شرایطی وجود دارد که برخی از نوارها با فرکانس مشابه، اما مارک های مختلفممکن است با یکدیگر تضاد داشته باشند و کامپیوتر به سادگی شروع نشود.
• همچنین می توان آن را با این پارامتر محدود کرد: قبل از خرید یک RAM جدید، ویژگی های مادربرد را بررسی کنید تا تمام تفاوت های ظریف رعایت شود و رایانه کار کند.

1. افزایش راندمان کاری

گاهی اوقات کاربر مقدار کافی رم نصب کرده است، در حالی که سرعت کامپیوتر کاهش می یابد و فرد تصمیم به خرید رم اضافی می گیرد. در برخی موارد، این ممکن است اصلاً ضروری نباشد، فقط می توانید بهینه سازی را انجام دهید:

• در Task Manager نگاه کنید که چقدر RAM بارگذاری شده است، و اگر در اینجا انبار کافی وجود دارد، به احتمال زیاد در مورد RAM نیست و نوار اضافیمشکل را حل نخواهد کرد؛

• برنامه هایی را که در حال حاضر مورد استفاده قرار نمی گیرند، بارگیری کنید و همچنین لیست برنامه هایی را که در autorun قرار دارند بررسی کنید. اگر حاوی برنامه هایی است که به ندرت و قطعاً هنگام راه اندازی رایانه مورد نیاز نیستند، آنها را نیز از این لیست حذف کنید.
• ، زیرا گاهی اوقات برخی از فرآیندها می توانند در RAM یخ بزنند و آن را به هم ریخته و منجر به ترمز و یخ زدن شوند.

همچنین می توانید رم را اورکلاک کنید. این کار را می توان از زیر BIOS انجام داد. اما در عین حال، شایان ذکر است که برخی از فروشگاه ها در چنین مواردی ممکن است از این کار خودداری کنند خدمات گارانتی(تبادل)، و عمر سرویس کمتر از بدون انجام این عمل خواهد بود.

در سحر تکنولوژی محاسباتیحافظه پویا در فرکانس پردازنده به خوبی کار می کرد. اولین تجربه کامپیوتری من با یک کلون کامپیوتری ZX Spectrum بود. پردازنده Z80 دستورالعمل ها را به طور متوسط ​​4 چرخه در هر عملیات پردازش می کند، در حالی که از دو چرخه برای انجام بازسازی حافظه پویا استفاده می شود که در فرکانس 3.5 مگاهرتز، حداکثر 875000 عملیات در ثانیه را به ما می دهد.

با این حال، پس از مدتی، فرکانس‌های پردازنده به چنان سطحی رسید که حافظه پویا دیگر نمی‌توانست با این بار مقابله کند. برای جبران این موضوع، یک لینک میانی به شکل حافظه کش معرفی شد که به دلیل عملیات انجام شده بر روی مقدار کمی داده، امکان هموارسازی تفاوت سرعت پردازنده و حافظه اصلی را فراهم کرد.

بیایید نگاهی بیندازیم که رم رایانه در حال حاضر چیست و برای افزایش سرعت سیستم رایانه چه کاری می توان با آن انجام داد.

مختصری در مورد حافظه استاتیک و پویا

حافظه به شکل یک جدول ساخته شده است که از سطرها و ستون ها تشکیل شده است. هر سلول جدول حاوی یک بیت اطلاعات است (ما در مورد حافظه نیمه هادی بحث می کنیم، با این حال، بسیاری از پیاده سازی های دیگر بر اساس همان اصل ساخته شده اند). به هر جدولی «بانک» می گویند. چندین بانک را می توان در یک ریز مدار / ماژول قرار داد. مجموعه ای از ماژول های حافظه بسته به عمق بیت هر یک از عناصر، در فضای آدرس خطی پردازنده نمایش داده می شود.

یک سلول حافظه ایستا بر اساس یک ماشه ساخته می شود که معمولاً در یکی از حالت های پایدار "A" یا "B" (A =! B) است. حداقل تعداد ترانزیستور برای یک سلول 6 قطعه است، در حالی که پیچیدگی ردیابی در سلول ها ظاهرا اجازه ساخت ماژول های حافظه ثابت 1 گیگ را به قیمت یک ماژول معمولی 8 گیگ نمی دهد.

در غیر این صورت، اصل عملیات یکسان است و شامل موارد زیر است:

واکشی اولیه یک خط حافظه منجر به دسترسی به تمام محتویات آن می شود که در خط بافری که همراه آن قرار می گیرد کار بیشتر، یا چندگانه شدن دسترسی به ستون رخ می دهد (رویکرد قدیمی و آهسته).
- داده های درخواستی به دستگاه اصلی (معمولاً CPU) منتقل می شود یا سلول های مشخص شده در طول عملیات نوشتن تغییر می کنند (تفاوت جزئی وجود دارد، برای حافظه استاتیک می توان مستقیماً سلول ردیف انتخاب شده را تغییر داد. حافظه پویا ردیف بافر اصلاح می شود و تنها پس از آن اجرا می شود جواب دادنمحتویات کل خط در یک حلقه خاص)؛
- بستن و تغییر خط حافظه نیز برای آن متفاوت است انواع مختلفبرای حافظه استاتیک، در صورتی که داده ها تغییر نکرده باشند، تغییر خط فوری امکان پذیر است، برای حافظه پویا باید محتویات خط بافر را در جای خود بنویسید و تنها پس از آن می توانید خط دیگری را انتخاب کنید.

اگر در سپیده دم محاسبات، هر عملیات خواندن یا نوشتن با یک چرخه حافظه کامل به پایان می رسید:

انتخاب خط؛
- عملیات خواندن / نوشتن از یک سلول؛
- تغییر خط / انتخاب مجدد.

عملکرد مدرن کار با ریز مدارهای "حافظه سنکرون a la DDRX" به شرح زیر است:

انتخاب خط؛
- عملیات خواندن / نوشتن سلول های خط در گروه های 4-8 بیت / کلمه (دسترسی چندگانه در یک خط مجاز است).
- بستن یک خط با ثبت اطلاعات در محل.
- تغییر خط / انتخاب مجدد.

این راه حل به ما اجازه می دهد زمانی که پس از خواندن مقدار از سلول "1"، نیاز به دسترسی به سلول های "2، 3، 4، یا 7" واقع در همان ردیف یا بلافاصله پس از عملیات خواندن، در زمان دسترسی به داده ها صرفه جویی کنیم. ، لازم است مقدار تغییر یافته را بازنویسی کنید ...

درباره نحوه عملکرد حافظه پشته در ارتباط با حافظه پنهان بیشتر بدانید

کنترل کننده حافظه (در چیپست یا داخلی پردازنده) آدرس بلوک و شماره خط (قسمت بالای آدرس بلوک) را روی ماژول میکرو مدار / حافظه تنظیم می کند. بلوک مناسب انتخاب می شود (کار بیشتر در چارچوب یک بلوک در نظر گرفته می شود) و "عدد باینری" حاصل به یک موقعیتی رمزگشایی می شود. آدرس رشته، پس از آن اطلاعات به بافر منتقل می شود که متعاقباً از آنجا به داده ها دسترسی پیدا می شود. زمان در کنه مورد نیاز برای این عملیات tRCD نامیده می شود و در نمودارهای "9-9-9 / 9-9-9-27" در رتبه دوم نمایش داده می شود.

پس از فعال شدن سطر، می توانید برای این کار به "ستون ها" مراجعه کنید، کنترل کننده حافظه آدرس سلول موجود در ردیف را ارسال می کند و پس از مدتی "CL" (در نمودار نشان داده شده در بالا "xxx" در مکان اول) داده ها از تراشه حافظه به پردازنده منتقل می شوند (چرا در جمع? زیرا حافظه پنهان در اینجا دخالت می کند) به شکل یک بسته 4-8 بیتی (برای یک ریزمدار واحد) در یک خط کش (اندازه به پردازنده بستگی دارد، مقدار معمولی 64 بایت است - 8 کلمه 64 بیتی، اما وجود دارد ارزش های دیگر هستند). پس از تعداد معینی از چرخه های ساعت مورد نیاز برای انتقال بسته داده، می توانید درخواست بعدی را برای خواندن داده ها از سلول های دیگر خط انتخاب شده تشکیل دهید یا دستور بستن خط را صادر کنید که به صورت tRP نشان داده شده است. پارامتر سوم از "xxx -...". در حین بسته شدن خط، داده های بافر به خط بلوک برگردانده می شود؛ پس از پایان ضبط، می توانید خط دیگری را در این بلوک انتخاب کنید. علاوه بر این سه پارامتر، حداقل زمانی وجود دارد که در طی آن خط باید فعال باشد "tRAS" و حداقل زمان برای یک چرخه کامل کار با خطی که دو دستور را از هم جدا می کند تا خط را فعال کند (بر دسترسی تصادفی تاثیر می گذارد).

grossws 19 آوریل 2016 در 12:40 بعد از ظهر

CL - تاخیر CAS، tRCD - تاخیر RAS به CAS، tRP - پیش شارژ ردیف، CAS - بارق آدرس ستون، RAS - بارق آدرس ردیف.

سرعت فن آوری نیمه هادی با تاخیر عناصر مدار تعیین می شود. برای رسیدن به خروجی اطلاعات قابل اعتماد، باید صبر کنید زمان مشخصتا همه عناصر حالت ثابتی داشته باشند. بسته به وضعیت فعلیبانک حافظه زمان دسترسی به داده ها را تغییر می دهد، اما به طور کلی می توان انتقال های زیر را مشخص کرد:

اگر بلوک در حالت استراحت باشد (خیر خط فعال)، کنترل کننده فرمان انتخاب خط را صادر می کند، در نتیجه شماره خط باینری به یک عدد موقعیتی تبدیل می شود و محتوای خط در زمان "tRCD" خوانده می شود.

پس از خواندن محتویات رشته در ناحیه بافر، می‌توانید دستور انتخاب ستون را صادر کنید که براساس آن عدد باینری ستون به یک عدد موقعیتی در زمان «CL» تبدیل می‌شود، اما بسته به تراز. از آدرس های پایین تر، ترتیب انتقال بیت ممکن است تغییر کند.

قبل از تغییر / بستن خط، لازم است داده ها را در جای خود بنویسید، زیرا در حین خواندن، اطلاعات در واقع از بین رفته است. زمان مورد نیاز برای بازیابی اطلاعات در خط "tRP".

با توجه به مشخصات کامل حافظه پویا، پارامترهای زمان‌بندی بسیار بیشتری وجود دارند که توالی و تأخیر تغییر سیگنال‌های کنترلی را تعیین می‌کنند. یکی از این موارد "tRCmin" است که حداقل زمان چرخه را برای یک ردیف تعریف می کند، از جمله: انتخاب ردیف، دسترسی به داده ها و بازنویسی.

سیگنال RAS تعیین می کند که آیا یک آدرس ردیف صادر شده است یا خیر.
سیگنال CAS تعیین می کند که آیا یک آدرس ستون صادر شده است یا خیر.

اگر قبلاً تمام کنترل به سمت کنترلر حافظه منتقل می شد و توسط این سیگنال ها کنترل می شد، اکنون حالت فرمان در حال انجام است، هنگامی که فرمانی به ماژول / ریزمدار صادر می شود و پس از مدتی زمان در حال اجرا استانتقال داده. برای جزئیات بیشتر بهتر است مشخصات استاندارد مثلا DDR4 را مطالعه کنید.

اگر به طور کلی در مورد کار با درام صحبت کنیم، برای خواندن انبوه معمولاً اینگونه به نظر می رسد:

ما آدرس خط را گذاشتیم،
RAS را تنظیم کنید (و پس از یک ضربه حذف کنید)،
منتظر tRCD بودم،
آدرس ستونی را که با آن می خوانیم تنظیم کنید (و هر نوار بعدی شماره ستون بعدی را تنظیم می کنیم)
نصب CAS،
منتظر CL، شروع به خواندن داده ها،
CAS را حذف کرد، بقیه داده ها را بخوانید (ساعت های CL بیشتر).

در طول انتقال به ردیف بعدی، پیش شارژ انجام می شود (RAS + WE)، tRP در انتظار است، RAS با آدرس تعیین شدهخطوط و سپس خواندن همانطور که در بالا توضیح داده شد انجام می شود.

تأخیر خواندن یک سلول تصادفی به طور طبیعی از موارد فوق ناشی می شود: tRP + tRCD + CL.

در واقع به وضعیت قبلی «بانک حافظه» که در حال دسترسی است بستگی دارد.

لازم به یادآوری است که رم DDR دارای دو فرکانس است:

فرکانس ساعت اصلی نرخ انتقال فرمان و زمان بندی را تعیین می کند.
- فرکانس انتقال داده موثر (دوبرابر فرکانس ساعت، که برای علامت گذاری ماژول های حافظه استفاده می شود).

ادغام کنترلر حافظه با حذف پیوند انتقال میانی، عملکرد زیرسیستم حافظه را افزایش داده است. افزایش کانال های حافظه مستلزم در نظر گرفتن این موضوع از سمت برنامه است، به عنوان مثال، حالت چهار کاناله با مکان مشخصی از فایل ها افزایش عملکرد را ایجاد نمی کند (پیکربندی های 12 و 14).

پردازش یک عنصر از لیست پیوندی با مراحل مختلف (1 مرحله = 16 بایت)

حالا کمی ریاضی

پردازنده: فرکانس کاری پردازنده در حال حاضر به 5 گیگاهرتز می رسد. به گفته سازندگان، راه حل های مداری (خطوط لوله، پیش بینی ها و سایر ترفندها) امکان اجرای یک دستورالعمل در هر سیکل ساعت را فراهم می کند. برای جمع کردن محاسبات، سرعت کلاک 4 گیگاهرتز را در نظر می گیریم که یک عملیات در 0.25 ns به ما می دهد.

رم: به عنوان مثال، رم فرمت جدید DDR4-2133 با زمان بندی 15-15-15 را در نظر بگیرید.

CPU
Ftact = 4 گیگاهرتز
درایت = 0.25 ns (به طور همزمان، زمان اجرای یک عملیات "به صورت مشروط")

رم DDR4-2133
واقعیت = 1066 مگاهرتز
Fdate = 2133 مگاهرتز
ttact = 0.94 ns
tdate = 0.47 ns
SPDmax = 2133 مگاهرتز * 64 = 17064 مگابایت بر ثانیه (سرعت انتقال داده)
tRCmin = 50 ns (حداقل زمان بین فعال سازی دو ردیف)

زمان جمع آوری داده ها

از رجیسترها و حافظه پنهان، داده ها را می توان در طول یک چرخه ساعت کاری (رجیسترها، حافظه نهان سطح 1) یا با تاخیر چندین چرخه ساعت پردازنده برای حافظه نهان سطح 2 و 3 ارائه کرد.

برای رم، وضعیت بدتر است:

زمان انتخاب خط: 15 clk * 0.94 ns = 14 ns
- زمان دریافت داده ها از دستور انتخاب ستون: 15 clk * 0.94 ns = 14 ns
- زمان بسته شدن خط: 15 clk * 0.94 ns = 14 ns (کسی فکرش را می کرد)

که از آن نتیجه می شود که زمان بین دستور درخواست داده از یک سلول حافظه (اگر در حافظه پنهان نباشد) می تواند متفاوت باشد:

14 ns - داده در خط از قبل انتخاب شده است.
28 ns - داده ها در یک ردیف انتخاب نشده قرار دارند، مشروط بر اینکه خط قبلیقبلاً بسته شده است (بلوک در حالت "بیکار" است).
42-50 ns - داده ها در خط دیگری هستند، در حالی که خط فعلینیاز به بسته شدن دارد

تعداد عملیاتی که پردازنده (در بالا ذکر شد) می تواند در این مدت انجام دهد از 56 (14 ns) تا 200 (تغییر خط 50 ns) است. به طور جداگانه باید توجه داشت که تاخیر بارگذاری خط کش به زمان بین دستور انتخاب ستون و دریافت کل بسته داده اضافه می شود: 8 بیت بسته * 0.47 ns = 3.76 ns. برای شرایطی که داده ها فقط پس از بارگیری خط کش در دسترس "برنامه" قرار می گیرند (چه کسی می داند توسعه دهندگان پردازنده چه چیزی و چگونه آن را خراب کرده اند، حافظه، طبق مشخصات، به شما امکان می دهد داده های لازم را ارسال کنید. به جلو)، ما تا 15 چرخه ساعت از دست رفته دریافت می کنیم.

به عنوان بخشی از یک کار، من مطالعه ای در مورد سرعت حافظه انجام دادم، نتایج نشان داد که می توان به طور کامل از پهنای باند حافظه فقط در عملیات دسترسی متوالی به حافظه استفاده کرد، در مورد دسترسی تصادفیزمان پردازش (به عنوان مثال، یک لیست پیوندی از یک اشاره گر 32 بیتی و سه کلمه دوگانه، که یکی از آنها به روز شده است) از 4-10 (دسترسی متوالی) به 60-120 ns (تغییر خط) افزایش می یابد، که تفاوتی در سرعت پردازش 12-15 یک بار.

سرعت پردازش داده ها

برای ماژول انتخابی، حداکثر پهنای باند 17064 مگابایت بر ثانیه داریم. این برای فرکانس 4 گیگاهرتز امکان پردازش کلمات 32 بیتی در هر چرخه را فراهم می کند (17064 مگابایت / 4000 مگاهرتز = 4.266 بایت در هر چرخه). محدودیت های زیر در اینجا اعمال می شود:

بدون زمان‌بندی صریح بار کش، پردازنده مجبور به بی‌کاری خواهد شد (هرچه فرکانس بالاتر باشد، هسته بیشتر منتظر داده است).
- در چرخه های "خواندن اصلاح نوشتن" سرعت پردازش به نصف کاهش می یابد.
- پردازنده های چند هسته ایپهنای باند گذرگاه حافظه را بین هسته‌ها به اشتراک می‌گذارد، و برای شرایطی که درخواست‌های رقابتی وجود دارد (مورد منحط)، عملکرد حافظه ممکن است تا 200 برابر (تغییر خط) * هسته‌های X بدتر شود.

بیا بشماریم:

17064 مگابایت بر ثانیه / 8 هسته = 2133 مگابایت بر ثانیه در هر هسته در حالت بهینه.
17064 مگابایت در ثانیه (8 هسته * 200 عملیات نادیده گرفته شده) = 10 مگابایت بر ثانیه در هر هسته برای مورد منحط.

با ترجمه به عملیات، 8 می گیریم پردازنده هسته ای: از 15 تا 400 عملیات برای پردازش یک بایت داده یا از 60 تا 1600 عملیات / ساعت برای پردازش یک کلمه 32 بیتی.

به نظر من یه جورایی آهسته. در مقایسه با DDR3-1333 9-9-9، که در آن زمان چرخه کامل تقریباً 50 ns است، اما زمان بندی ها متفاوت است:

زمان دسترسی به داده ها به 13.5 ns (1.5 ns * 9 چرخه ساعت) کاهش می یابد.
- زمان انتقال یک بسته هشت کلمه ای 6 ns (0.75 * 8 به جای 3.75 ns) و با دسترسی تصادفی به حافظه، تفاوت در سرعت انتقال داده عملاً از بین می رود.
- حداکثر سرعت 10664 مگابایت بر ثانیه خواهد بود.

همه چیز خیلی دور نشد. وضعیت کمی با وجود "بانک ها" در ماژول های حافظه نجات می یابد. هر "بانک" یک جدول حافظه جداگانه است که می توان به طور جداگانه به آن دسترسی داشت، که امکان تغییر یک ردیف در یک بانک را در حین خواندن / نوشتن داده ها از یک ردیف دیگر، با کاهش زمان بیکاری امکان "امتیاز" گذرگاه تبادل داده را فراهم می کند. به ظرفیت در شرایط بهینه

در واقع، ایده های مسخره به اینجا رفتند

جدول حافظه شامل تعداد مشخصی از ستون ها برابر با 512، 1024، 2048 بیت است. با در نظر گرفتن زمان چرخه برای فعال سازی خطوط 50 ns، نرخ تبادل داده بالقوه را دریافت می کنیم: "1 / 0.00000005 s * 512 ستون * کلمه 64 بیت = 81 920 MB / s" به جای 17 064 مگابایت بر ثانیه فعلی. (163 840 و 327680 مگابایت در ثانیه برای ردیف های 1024 و 2048 ستونی). بگویید: "فقط 5 (4.8) برابر سریعتر"، که من به آن پاسخ خواهم داد: "این نرخ مبادله ای است که تمام درخواست های رقیب به همان بانک حافظه هدایت می شوند و پهنای باند موجود به نسبت تعداد بانک ها افزایش می یابد، و افزایش طول ردیف هر جدول (به افزایش طول نیاز دارد خط عملیاتی) که به نوبه خود عمدتاً به سرعت گذرگاه تبادل داده بستگی دارد.

تغییر حالت تبادل داده مستلزم انتقال کل محتویات خط به حافظه پنهان است سطح پایین تر، که برای آن لازم است سطوح حافظه نه تنها بر اساس سرعت عمل، بلکه بر اساس اندازه خط کش نیز تقسیم شود. بنابراین، به عنوان مثال، با پیاده سازی "طول" خط حافظه پنهان سطح N در (512 ستون * اندازه 64 کلمه) 32 768 بیت، می توانیم تعداد کل خطوط کش را با کاهش تعداد عملیات مقایسه و بر این اساس افزایش دهیم. ، حداکثر اندازه آن را افزایش دهید. اما اگر یک گذرگاه موازی در حافظه نهان با این اندازه ایجاد کنیم، می‌توانیم فرکانس عملکرد را کاهش دهیم، که از آن می‌توانیم رویکرد متفاوتی را برای سازماندهی کش اعمال کنیم، اگر خط کش مشخص شده «Jumbo» را به بلوک‌ها تقسیم کنیم. با توجه به طول خط کش بالایی و مبادله با بخش های کوچک، این به شما امکان می دهد فرکانس عملیات را با تقسیم تاخیر دسترسی به مراحل حفظ کنید: جستجوی یک خط کش و واکشی کلمه مورد نظر در یافت شده خط

در مورد تبادل مستقیم بین حافظه پنهان و حافظه اصلی: انتقال داده ها با نرخ دسترسی به ردیف های یک بانک یا داشتن حاشیه مشخص برای توزیع درخواست ها به بانک های مختلف ضروری است. علاوه بر این، پیچیدگی با زمان دسترسی به داده های واقع در مناطق مختلف خط وجود دارد، برای انتقال متوالی، علاوه بر تاخیر اولیه مربوط به واکشی خط، تاخیر در انتقال داده ها بسته به میزان داده "در بسته" و نرخ انتقال. حتی رویکرد rambus ممکن است نتواند با افزایش حجم کار مقابله کند. وضعیت را می توان با انتقال به گذرگاه سریال (احتمالاً دیفرانسیل) ذخیره کرد، با کاهش بیشتر بیتی داده ها، می توانیم افزایش دهیم نرخ توان عملیاتیکانال، برای کاهش زمان بین ارسال اولین و آخرین بیت داده، تقسیم خط انتقال را به چندین کانال اعمال کنید. که به شما امکان می دهد کمتر استفاده کنید فرکانس ساعتیک کانال

بیایید سرعت چنین کانالی را تخمین بزنیم:

1 / 0.00000005 ns = 20 مگاهرتز (نرخ خط در یک بلوک)
20 مگاهرتز * 32 768 بیت = 655 360 مگابیت بر ثانیه
برای انتقال دیفرانسیل با اندازه گذرگاه داده یکسان، دریافت می کنیم:
655 360 مگابیت بر ثانیه / 32 کانال = 20 480 مگابیت در ثانیه در هر کانال.

این سرعت برای سیگنال الکتریکی قابل قبول به نظر می رسد (10 گیگابیت بر ثانیه برای سیگنال با همگام سازی داخلی برای 15 متر موجود است، چرا 20 گیگابیت بر ثانیه را با همگام سازی خارجی برای 1 متر مدیریت نکنید)، با این حال، افزایش بیشتر لازم در سرعت انتقال برای کاهش تاخیر انتقال بین اولین و آخرین بیت اطلاعات، ممکن است نیاز به افزایش داشته باشد پهنای باند، با ادغام احتمالی یک کانال انتقال نوری، اما این در حال حاضر یک سوال برای مدار است، من تجربه کمی با چنین فرکانس هایی دارم.

و سپس اوستاپ رنج کشید

تغییر مفهوم نمایش کش به حافظه اصلی به استفاده از "حافظه اصلی به عنوان یک بلوک درایو متوسط ​​با سرعت فوق العاده بالا" اجازه می دهد تا پیش بینی بارگذاری داده ها از مدار کنترل کننده به الگوریتم پردازش تغییر یابد (و چه کسی بهتر است بدانید که پس از مدتی کجا می شکند، بدیهی است که به کنترل کننده حافظه نیست)، که به نوبه خود باعث افزایش اندازه حافظه پنهان می شود. سطح خارجیبدون قربانی کردن عملکرد

اگر جلوتر برویم، می‌توانیم مفهوم جهت‌گیری معماری پردازنده را از «تغییر زمینه دستگاه اجرایی» به «تغییر دهیم. محیط کاربرنامه ها". چنین تغییری می تواند با تعریف برنامه به عنوان مجموعه ای از توابع، ایمنی کد را به طور قابل توجهی بهبود بخشد امتیاز داده شدهورود رویه های فردی، منطقه در دسترس قرار دادن داده ها برای پردازش، و امکان کنترل سخت افزاری امکان فراخوانی یک یا آن تابع از فرآیندهای دیگر. چنین تغییری همچنین امکان استفاده کارآمدتر از پردازنده‌های چند هسته‌ای را با خلاص شدن از تغییر متن برای برخی از رشته‌ها، و استفاده از یک رشته مجزا برای پردازش رویدادها در محیط «فرآیند» موجود فراهم می‌کند، که امکان استفاده کارآمدتر از 100 هسته هسته را فراهم می‌کند. سیستم های.

P.S.: استفاده تصادفی از علائم تجاری یا پتنت های ثبت شده تصادفی است. همه ایده های اصلی برای استفاده در دسترس هستند توافقنامه مجوز"لانه مورچه".