Dlaczego w pamięci RAM występują różne prędkości i czasy taktowania?

Nie uważam się za nowicjusza, jeśli chodzi o budowę komputerów lub sprzętu komputerowego, ale nigdy nie poświęciłem czasu na pełne zrozumienie pamięci RAM.

Czy ktoś może mi powiedzieć, dlaczego istnieje potrzeba różnych prędkości zegara, jeśli chodzi o pamięć RAM?
I do czego są odpowiednie czasy.

Dzięki

Istnieje bardzo prosty sposób, aby zademonstrować czas pamięci w bardzo praktyczny sposób, który każdy zrozumie. Megaherce i gigaherce prędkości zegara i magistrali mogą wydawać się nieco nieprzejrzyste, jeśli nie masz elektroniki.

Pierwszą rzeczą do rozważenia jest faktyczna prędkość zegara. Szybkość zegara to faktycznie liczba operacji na sekundę, jaką komputer może wykonać. Operacje są zwykle odczytywane lub zapisywane w przypadku pamięci. Szybkość zegara i synchronizacja są potrzebne, aby wszystkie elementy elektroniczne wiedziały, kiedy nasłuchiwać sygnału elektrycznego reprezentującego 1 lub 0. Jeśli którakolwiek ze stron jest wcześnie lub później mówi lub słucha, istnieje duże prawdopodobieństwo błędu określającego poprawny stan bitu w pamięci.

Drugi pozwala streścić to tak, jakby to była rozmowa telefoniczna. Wyobraź sobie, że oboje mamy telefon podłączony bezpośrednio do siebie. Mamy metronom, który klika raz na pięć sekund i za każdym razem, gdy klika, mówimy na zmianę. Wymieniamy informacje tam iz powrotem. Wyrażamy informacje w określony sposób, który ma krzyczeć nad linią, gdy metronom kliknie, aby przedstawić 1 w pamięci, a cisza, aby przedstawić zero.

Teraz, gdy jest już podany przykład, mogę to wykorzystać, aby zademonstrować kilka rzeczy na temat sposobu działania pamięci RAM. W tym przykładzie protokołem jest, że zmieniamy się za każdym razem, gdy metronom kliknie. Jeśli któreś z nas przegapi jedno z kliknięć metronomu, stracimy synchronizację. Błędy synchronizacji są skutecznie wyrażane, gdy oboje nie rozmawiamy i nie słuchamy w odpowiednich momentach. Jeśli zaczniesz słuchać w milisekundę po tym, jak przestałem krzyczeć, błędnie zinterpretujesz to jako stan 0. Nazywają to fluktuacją. Im gorzej obie strony się zsynchronizują, tym bardziej wyraźna będzie liczba błędów określania stanu.

Szybkość zegara jest potrzebna, aby płyta główna i pamięć mogły poprawnie wymieniać między sobą informacje o stanie. Szybkość zegara pamięci jest mniej więcej równa szybkości, z jaką jest on w stanie odczytywać / zapisywać dane w pamięci RAM.

Powodem takiej różnicy prędkości modułów pamięci jest to, że w ciągu ostatnich kilku lat materiałoznawcy opracowali pamięć o niższej mocy, która jest w stanie utrzymać większą liczbę wiarygodnych punktów zapytania o stan na sekundę, skutecznie przyspieszając pamięć. Czas, w którym sygnał elektryczny w przewodzie przechodzi z pełnego 0 do pełnego 1, nazywany jest czasem przejściowym (nazywanym również stanem niskim i wysokim). Podczas odczytu / zapisu pamięci, im bliżej zegara / odczytu znajduje się zegar impuls synchronizacji, tym bardziej prawdopodobne jest, że odczyt / zapis zakończy się powodzeniem. Im bliżej punktu środkowego między impulsami zegara, tym większe prawdopodobieństwo, że odczyt / zapis zakończy się niepowodzeniem.

Większość przeciętnych użytkowników nie dociera do tak drobiazgowych szczegółów, ale jeśli jesteś odważny i masz zamiary podkręcania komputera lub podkręcenia prędkości autobusu, prawdopodobnie bardziej zależy ci na tego rodzaju sprawach. Często można uzyskać większą prędkość z elektroniki, ale efektem ubocznym jest więcej ciepła i więcej błędów. Ciepło jest funkcją wzrostu liczby zachodzących operacji, a błędy są zwykle bezpośrednio związane z konkretnymi właściwościami materiału półprzewodnikowego w pamięci. Ocena szybkości pamięci jest mniej więcej tylko miarą wydajności, którą pamięć ma osiągnąć przy dopuszczalnej ilości błędów odczytu / zapisu.

Mam nadzieję, że to odpowiada na twoje pytanie ....

Wydaje się, że twoje pytanie dotyczy tego, dlaczego dostępne są różne stopnie prędkości pamięci. Jak w takim razie dlaczego nie byłoby tylko jednej prędkości -> najszybszej. Być może powiązane jest także „dlaczego wyższe prędkości kosztują więcej, ponieważ mogę podkręcać wolniejsze rzeczy i to naprawdę ten sam układ, prawda !?”

Jedna z pozostałych odpowiedzi przedstawiła uzasadnienie tego jako „marketing”. Być może jest to częścią tego, ale są też solidne powody techniczne / fizyczne.

Oto oferta : kiedy powstają urządzenia półprzewodnikowe, w rzeczywistości istnieje ogromna zmienność w całym procesie. Oznacza to, że chociaż cały proces jest taki sam dla każdej serii urządzeń, każda część wychodzi nieco inaczej. Nie tylko niektóre prace, a niektóre nie działają, ale niektóre ostatecznie będą działać na różnych poziomach wydajności w oparciu o napięcie, temperaturę, zużycie energii, szybkość zegara itp.

Po wykonaniu kilku serii płytek danego typu części sprzedawca półprzewodników będzie wiedział, jak wygląda ich krzywa wydajności dla różnych zestawów warunków testowych. Następnie używają analizy statystycznej, aby zdefiniować zestaw przedziałów wydajności, z którymi każda poszczególna część jest zgodna ..... w efekcie przedziały o niskiej i większej prędkości. W przypadku części produkowanych w dużych ilościach zwykle istnieje kilka różnych możliwych pojemników i wiele możliwych kombinacji warunków testowych, które chipy są oznakowane, aby były zgodne.

W przypadku części pamięci dane urządzenie może być zgodne we wszystkich warunkach testowych przy 600 MHz, ale nie przy 700 MHz, więc część trafia do pojemnika 600 MHz. Część, która jest zgodna ze wszystkim przy 700 MHz, ale nie przy 800 MHz, trafia do kosza 700 MHz itp.

Wszystko to jest zgodne z krzywą rozkładu i widać, że dla coraz wyższych przedziałów prędkości, coraz mniej części będzie odpowiadać ściślejszej specyfikacji wyższych prędkości. W efekcie części o większej prędkości są rzadsze, dlatego mogą żądać wyższej ceny dla ludzi, którzy naprawdę ich chcą. I odwrotnie, widać, że mogą sprzedawać wolniejsze części przy niższych kosztach, ponieważ w rzeczywistości są łatwiejsze do wykonania.

Podsumowując : Ostatecznie sprowadza się to do zmienności procesu produkcyjnego, statystyki oraz niektórych podstawowych zasad ekonomiki podaży i popytu.

Oto dobry artykuł na temat synchronizacji pamięci RAM i dobry przewodnik po wydajności pamięci .

Marketing

Jeśli spojrzysz na testy porównawcze, gra podwójnie dla swojego barana, aby uzyskać świetne czasy, daje mniej niż 1-5% wzrost wydajności.

Wystarczy kupić tani, ale wysokiej jakości taran i zaoszczędzić dużo pieniędzy.