Nastavení paměti a dopad na výkon celého systému

Obvykle začínám první kapitolu podobných článků slovy: "trocha teorie, nikoho nezabije". Možná nezabije, ale dokáže nudit - nebojte, nebudu se tentokrát nimrat příliš hluboko v teorii elektronických obvodů a zmíním jen to, co považuji za skutečně důležité (a to podstatné zdůrazním červeně). Také bych chtěl předeslat, že je pravděpodobně dopustím některých zjednodušení a nepřesností... Takže pojďme k věci...

Pokud tady mluvíme o pamětech, budeme uvažovat především hlavní paměti počítače typu DDR SDRAM. Počítače však dokážou data uchovávat na několika úrovních:

i Zdroj: PCTuning.cz

Čím "dále" jsou data od procesoru, tím je přístup k nim pomalejší (klesají frekvence, od rychlosti jádra procesoru, například 2000MHz, až po frekvenci 100-200MHz paměti DDR, zvyšují se zpoždění / latence) - na druhou stranu, objem uložených dat se zvětšuje. Navíc se mění princip přístupu k uloženým datům - zatímco registry procesoru a buňky paměti cache jsou výrobně i energeticky náročné statické paměti postavené na klopných obvodech, hlavní paměť počítače je dynamická (SDRAM) - data v paměťových buňkách se musí neustále obnovovat. Tomuto procesu se říká obnovení - "refresh".

i Zdroj: PCTuning.cz

Taktovací frekvence

Paměť typu DDR SDRAM je řízená externím pracovním kmitočtem (ten je obvykle 100, 133, 166 nebo 200MHz) - říká se mu také "hodinový kmitočet" (clk). Tento kmitočet vytváří základní deska a paměti jej zvládnou nebo ne. Nezávisle na označení DDR333, DDR400 nebo DDR500, případně DDR600 budou všechny tyto moduly pracovat na nízké frekvenci (například 166MHz pro paměti DDR333) stejně rychle. Pokud pracovní frekvenci nastavíme výše, začnou moduly svou činnost postupně vzdávat a při frekvenci 250MHz (pro paměti DDR500) zůstanou pracovat jen moduly DDR500 a DDR600.

i Zdroj: PCTuning.cz

SPD - způsob jak systému sdělit tovární nastavení

Pokud zvolíte automatické nastavení paměti (v Setupu BIOSu), většina základních desek použije údaje uložené v pomocném čipu SPD. Některé programy dokážou hodnoty uložené v čipu SPD dodatečně zobrazit (podrobný popis položek SPD je zde). Níže je výpis hodnot SPD modulu DDR 500 A-Data Vitesta tak, jak jej prezentuje program CPU-Z:

Program CPU-Z si můžete stáhnout zde.

Poznatek 1: rychlost práce paměti určuje nikoliv paměť samotná ale obvody základní desky - především tzv. paměťový řadič. V tomto ohledu jsou paměti pasivním prvkem který je závislý na externím řízení paměťovým řadičem. Paměti mohou systému své tovární nastavení sdělit pomoci malého čipu SPD (Serial Presence Detect), počítač může tyto hodnoty využít, nebo je ignoruje...

DDR a DDR2

Protože paměti DDR (Double Data Rate) jsou schopné přenášet v jednom cyklu data 2x, mluvíme často o frekvenci/pamětech typu DDR266 (takt 133MHz), DDR333 (takt 166MHz), DDR400 (takt 200MHz). U pamětí DDR 2 (DDR II) je počet datových jednotek přenesených v jednom cyklu roven 4. V tomto případě jsou paměti DDR II 400 taktované 100MHz, paměti DDR II 533 jsou taktované 133MHz a paměti DDR II 667 zase taktované 166MHz...

Poznatek 2: Paměti DDR jsou schopné přednést v jednom taktu pracovního kmitočtu (tj. v jednom cyklu) data 2x, paměti DDR 2 pak počet přenesených dat v jednom cyklu ještě zdvojnásobují na konečných 4.

Co jsou to čekací cykly

Většina pomocných parametrů pamětí, především zpoždění je udávána v počtu cyklu základního kmitočtu (clk). Při taktu 200MHz se do každé sekundy "vejde" 200 000 000 cyklů, jeden cyklus (1T) pak v tomto případě trvá 5ns. Tato hodnota bývá někdy udávaná i přímo na paměťových čipech.

Poznatek 3: Základní hodnotou zpoždění je počet cyklu pracovního kmitočtu paměti. U nejběžnějších paměti DDR400 (taktování 200MHz) trvá jeden cyklus (1T) 5ns.