Класификация
С развитието на компютърните технологии контролерите на паметта се разделят на два вида: традиционни и интегрирани.
Традиционен
В традиционните компютърни системи контролерът на паметта се намира вътре в чипа на северния мост на чипсета на дънната платка. Процесорът трябва да обменя данни с паметта чрез „CPU-- b>North Bridge--Memory--North Bridge--CPU“ 5 стъпки. В този режим данните се предават на няколко етапа и забавянето на данните е очевидно голямо, което се отразява на цялостната производителност на компютърната система;
Интегриран
Интегрираният контролер на паметта е вграден контролер на паметта в основата на процесора. Нека да говоря за това как работи системата без контролер на паметта. 26-те данни A~Z трябва да бъдат предадени на процесора. По това време процесорът издава инструкция към северния мост (тъй като контролерът на паметта е интегриран в северния мост, така че се казва, че преминава през северния мост), паметта получава инструкцията през контролера на паметта, тази инструкция е Данните A~Z на единица b в паметта се прехвърлят към процесора и паметта започва да извлича данните в този момент, което обикновено се нарича адресиране. Когато паметта намери тези данни и всяка от тези 26 данни е 500 MB, сумата от всички данни е около 12 GB. Ако приемем, че паметта е двуканален R2 800, скоростта на трансфер на данни е 800MHZ, умножено по 128BIT, разделено на 8 бита на байт. =12GB в секунда. Чрез анализ се смята, че предаването към процесора отнема само една секунда. Понастоящем данните се предават на северния мост само за една секунда. Контролерът на паметта е в северния мост. Как могат данните от северния мост да се предават на процесора? Това ще премине предната шина на FSB. Ако приемем, че честотата на FSB е 800MHZ, тогава скоростта на трансфер на данни е 800MHZ, умножена по 64BIT, разделена на 8 бита в секунда = 6,4GB в секунда. Отнема 2 секунди от северния мост до процесора, така че данните се предават на Общото време на процесора е 3 секунди. След това нека да разгледаме как работи системата, когато процесорът е интегриран с контролера на паметта. След прехвърляне на данните от паметта към контролера също е 1 секунда. Разликата е, че в този момент не е необходимо да се минава през него. Предната шина на Tun Tun е налична и процесорът може да чете данни директно от контролера на паметта, тъй като контролерът на паметта е на вратата на процесора. Например, когато даден предмет е на вратата ви, всеки може да го вземе директно. Това е то. Принцип, забравете, отнема само 1 секунда на процесора с интегриран контролер на паметта, за да прочете 12 GB данни, така че значително спестява компютърно време и дава пълна игра на производителността на процесора.
Накрая обобщете: когато процесорът няма контролер на паметта, данните се предават от контролера на паметта ---Northbridge----CPU; когато има контролер на паметта, данните се предават от контролера на паметта--- ---Прехвърляне чрез CPU, в една стъпка.
Принцип на работа
Предимството на интегрирания контролер на паметта в процесора е, че той може ефективно да контролира контролера на паметта да работи на същата честота като ядрото на процесора и поради разликата между паметта и обменът на данни на процесора не трябва да преминава през северния мост, което може ефективно да намали забавянето на предаването. Например, това е като преместване на склада за стоки директно до цеха за обработка, което значително намалява времето, необходимо за транспортиране на суровини и готови продукти между склада за стоки и цеха за обработка, и значително подобрява ефективността на производството. В резултат на това цялостната производителност на системата също е подобрена.
Честота на паметта
Подобно на процесора, паметта също има собствена работна честота. Честотата е в MHz. Колкото по-висока е честотата на паметта, толкова по-висока скорост може да постигне паметта. Бърз. Основната честота на паметта определя максималната честота, при която паметта може да работи нормално. Най-популярните типове памет са DDR3 и DDR4. Като заместител на DDR2, честотата на DDR3 паметта достигна 1600MHz, докато честотата на DDR4 паметта е 2133MHz.
Капацитет на паметта
Капацитетът на паметта е не само фактор, който влияе върху цената на паметта, но и фактор, който влияе върху производителността на цялата система. В предишната платформа на Windows XP 512M памет все още беше основната, а 1GB вече беше голям капацитет; 64-битовите системи започнаха да се разпространяват, Windows Vista, Windows 7 и Windows 10 бяха използвани от все повече хора. Без около 2 GB памет гладката работа може да не е гарантирана. Степен. Капацитетът на единична памет е основно 1GB, 2GB, 4GB, а най-високият е достигнал единична памет от 8GB и единична памет от 16GB.
Работно напрежение
Различните типове памет имат различни напрежения за нормална работа на паметта, но всяка има свои собствени спецификации. Превишаването на неговите спецификации може лесно да причини повреда на паметта. Работното напрежение на DDR2 паметта обикновено е около 1,8 V, докато DDR3 паметта е около 1,5 V или 1,35 V. За да се овърклокне паметта трябва да работи на напрежение по-високо от стандартното. За всяка марка и модел памет зависи от производителя. Докато се движи в рамките на допустимия диапазон, леко увеличение на напрежението на паметта е благоприятно за овърклок на паметта, но в същото време топлината се увеличава значително, така че има риск от повреда на хардуера.
Времеви параметри
tCL: CAS Latency Control(tCL)
Общо взето, когато търсим параметрите за синхронизиране на паметта, като например „За цифрови последователности като 8-8-8-24“, съответните параметри на гореспоменатите цифрови последователности са „CL-tRCD-tRP -tRAS". Първият "8" е първият параметър, параметърът CL.
CAS Latency Control (описван също като tCL, CL, CAS Latency Time, CAS Timing Delay), CAS латентността е „латентността на адресния контролер в предната част на операциите за четене и запис на паметта“. CAS контролира времето между получаването на инструкция и изпълнението на инструкцията. Тъй като CAS контролира главно шестнадесетичния адрес или адреса на колоната в матрицата на паметта, той е най-важният параметър и трябва да бъде зададен възможно най-ниско според предпоставката за стабилност.
Паметта се адресира според редове и колони. Когато заявката се задейства, тя първоначално е tRAS (активно за забавяне на предварителното зареждане). След предварително зареждане, паметта наистина започва да инициализира RAS. След като tRAS се активира, RAS (Row Address Strobe) започва да адресира необходимите данни. Първият е адресът на реда, след това tRCD се инициализира, цикълът завършва и след това точният шестнадесетичен адрес на необходимите данни се осъществява чрез CAS. Периодът от началото на CAS до края на CAS е забавянето на CAS. Така че CAS е последната стъпка за намиране на данни и също така е най-важният от параметрите на паметта.
Този параметър контролира колко тактови цикъла паметта чака след получаване на инструкция за четене на данни, преди действително да изпълни инструкцията. В същото време този параметър също така определя броя на тактовите цикли, необходими за завършване на първата част от прехвърлянето при пакетно прехвърляне на паметта. Колкото по-малък е параметърът, толкова по-висока е скоростта на паметта. Трябва да се отбележи, че част от паметта не може да работи с ниска латентност и данните могат да бъдат загубени. И увеличаването на латентността може да накара паметта да работи на по-висока честота, така че когато трябва да овърклокнете паметта, трябва да опитате да увеличите латентността на CAS.
Този параметър оказва най-голямо влияние върху производителността на паметта. Съгласно предпоставката за осигуряване на стабилност на системата, колкото по-ниска е стойността на CAS, толкова по-бързи са операциите за четене и запис на паметта.
tRCD: забавяне от RAS към CAS
Тази стойност е вторият параметър във времевите параметри на паметта "8-8-8-24", а именно второто "8". Закъснение от RAS към CAS (описвано също като: tRCD, RAS към CAS забавяне, активно към CMD), което означава „време на забавяне на адресирането на ред към колона“, колкото по-малка е стойността, толкова по-добра е производителността. Когато четете, записвате или опреснявате паметта, е необходимо да вмъкнете цикъл на закъснение между тези два импулсни сигнала. В спецификацията на JEDEC това е вторият параметър. Намаляването на това забавяне може да подобри производителността на системата. Ако производителността при овърклок на вашата памет не е добра, можете да зададете тази стойност на стойността по подразбиране на паметта или да опитате да увеличите стойността на tRCD.
tRP: Време за предварително зареждане на ред (tRP)
Тази стойност е третият параметър във времевите параметри на паметта "8-8-8-24", което е третото "8". Време за предварително зареждане на ред (описвано още като: tRP, RAS Precharge, Precharge to active), което означава "време за предварително зареждане на контролера на реда на паметта", колкото по-малък е параметърът за предварително зареждане, толкова по-бърза е скоростта на четене и запис на паметта. tRP се използва за задаване на времето за зареждане, необходимо от RAS, преди да може да се активира друг ред.
tRAS: Минимално RAS активно време
Тази стойност е последният параметър във времевите параметри на паметта "8-8-8-24", което е "24". Минимално активно време за RAS (описвано също като: tRAS, закъснение от активен до предварително зареждане, активно време за ред, състояние на изчакване на предварително зареждане, активно закъснение на ред, закъснение за предварително зареждане на ред, активно време за RAS), което означава „най-краткият период от линията на паметта, валидна за предварително зареждане“ , Регулирането на този параметър трябва да се определи според конкретната ситуация. Като цяло, най-добре е да го настроите между 24 и 30. Този параметър трябва да се определя според действителната ситуация, а не колкото по-голям или по-малък, толкова по-добре.
Ако tRAS цикълът е твърде дълъг, системата ще влоши производителността поради ненужно чакане. Намаляването на tRAS цикъла ще накара активирания адрес на ред да влезе в неактивно състояние по-рано. Ако периодът на tRAS е твърде кратък, пакетното предаване на данни може да не бъде завършено поради липса на достатъчно време, което може да причини загуба или повреда на данни. Тази стойност обикновено е зададена на CAS латентност + tRCD + 2 тактови цикъла.
За повечето хора паметта е малка част от хардуера, която има добър капацитет и честота и след това се включва в дънната платка, за да я използва. Те изобщо не се интересуват от многото му малки параметри. Следователно производителите в индустрията също ще осигурят по-глупав начин за четене на информацията за параметрите на SPD чипа на паметта, автоматично задаване на различни малки параметри, лесни и лесни за използване; по-прости настройки за овърклок - XMP технология, така че обикновените потребители да могат просто да се насладят на забавлението от овърклок и добавяне на стойност.
Процес на развитие
Посока на развитие
Интегрирането на контролера на паметта в процесора очевидно е бъдещата посока на развитие и неговата технология трябва да става все по-съвършена.
CPU от серията K8 на AMD и по-нови продукти (включително различни процесори с интерфейси като Socket 754/939/940), вътрешността на CPU интегрира контролер на паметта, между CPU и паметта Процесът на обмен на данни е опростен до три стъпки от "CPU-Memory-CPU", като две стъпки са пропуснати. В сравнение с традиционното решение за контролер на паметта, то очевидно има по-ниско забавяне на данните, което спомага за подобряване на цялостната производителност на компютърната система. .
В най-новите процесори от сериите Core i5 и Core i7, Intel също представи решение за интегриране на контролери на паметта.
История на развитието
Intel стартира нова микроархитектура след 45-нанометровата серия Penryn, с кодово име Nehalem, и дотогава ще види редица нови технологии, сред които интегрираният контролер на паметта несъмнено много привлекателен. AMD винаги е интегрирала контролер на паметта в собствения си процесор, което е постигнало добра производителност на паметта, но също така е довело до необходимостта от актуализиране на интерфейса на процесора всеки път, когато спецификацията на паметта е надстроена; напротив, Intel настоява да постави контролера на паметта в чипа на северния мост. В същото време настройката на самия процесор зависи повече от увеличаването или намаляването на капацитета на кеша. Въпреки че Intel цитира редица причини, казвайки, че има много ползи от липсата на интегриране на контролер на паметта, но тъй като ситуацията се променя, Intel естествено няма да отиде чак до черното, към следващото поколение нова архитектура. Контролерът на паметта ще влезе в процесора на Intel заедно с графичното ядро. Очевидно Intel прави нещо повече от проста интеграция. Естествен под архитектурата NehalemЧетириядрен процесорBloomfield ще имаТри каналаDDR3 памет контролер, Поддържа DDR3 -1600 спецификации и може да осигури огромна честотна лента от 38,4 GB/s, което е почти двойно в сравнение с двуканалните 20 GB/s или така. В същото време може да се използва и вграденото графично ядро. Получете по-добра производителност, особено в 3D игри. Въпреки това, двуядрените процесори под Nehalem ще бъдат оборудвани само с двуканални контролери на паметта, за да разширят пазарната празнина.
Операция
Вземете процесора на AMD като пример: директното разделяне на честотата на процесора и множителя в ерата на Socket 939 е честотата на паметта, поддържана от контролера на паметта на процесора.
В процесора AM2 от ерата на DDR2, въпреки че основният аспект също има вграден контролер на DDR2 паметта, той е различен от предишния интерфейс Socket 939 по това, че честотата на паметта, която поддържа, е актуализирана до нивото на DDR2 -800. Основната честота на процесора вече не може да се дели директно на множителя на процесора, а на цяло число, разделено на половината от множителя (не може да се дели, като се вземе цялата част и се добави 1). Вземете 4600+ и 4800+ процесори като примери:
Тоест работна честота на паметта=(честота на процесора ÷множител/2)×2
X2 4800+, основната честота е 2,5 GHz, а множителят е 12,5. Така че честотният делител на паметта е 7. В този момент честотата на операцията на паметта = (2500M÷7)×2=714M
X2 4600+ Основната честота е 2,4 GHz, а множителят е 12. Така че честотният делител на паметта В този момент честотата на работа на паметта е = (2400M÷6)×2=800M
4600+перфектна поддръжка за DDR2-800
С прости думи, ако основната честота на процесора не се дели на 400, това означава, че процесорът AM2 не може да работи в режим DDR2-800 на честотата по подразбиране.
Контролер
Предимствата на интегрирания контролер на паметта на процесора Има много предимства на интегрирания контролер на паметта на процесора. Открояват се три точки:
Интегриран контролер на паметта в първия процесор
Контролерът на паметта на традиционната компютърна система се намира вътре в чипа на северния мост на чипсета на дънната платка и процесорът трябва да обменя данни с паметта. Трябва да премине през петте стъпки на „CPU-North Bridge-Memory -Северен мост-CPU". В този режим данните се предават през множество етапи и забавянето на данните е очевидно голямо, което се отразява на цялостната производителност на компютърната система; и процесорите от серията K8 на AMD (включително различни процесори с интерфейси като Socket754/939/940) интегрират вътре контролери на паметта и процесът на обмен на данни между процесора и паметта е опростен в трите стъпки на "CPU-памет-CPU", пропуснати Две стъпки, очевидно имат по-малко забавяне на данните в сравнение с традиционното решение за контролер на паметта, което помага за подобряване на цялостната производителност на компютърната система.
Вторият контролер на паметта работи на същата честота като честотата на процесора
Вътрешният контролер на паметта, интегриран в процесора, може да накара контролера на паметта да работи на същата честота като честотата на процесора (работната честота на процесора обикновено е над 2G), а контролерът на паметта на северния мост обикновено е много по-нисък от процесора работна честота, а системното забавяне е още по-малко.
Интегриран контролер на паметта в третия CPU
Интегриран контролер на паметта в процесора, тъй като данните от паметта не преминават през северния мост, той ефективно намалява работното налягане на северния мост, за да намали достъпността на северния мост.
Вътрешният интегриран контролер на паметта на процесора е K8, основен дизайн на процесора. Въпреки че Core Duo далеч надхвърля K8 като цялостна производителност, Core Duo все още е далеч зад K8 по отношение на производителността на паметта.
Характеристики на интегрирания контролер на паметта
Предимството на интегрирания контролер на паметта в процесора е, че той може ефективно да контролира контролера на паметта да работи по същия начин като ядрото на процесора По отношение на честотата и тъй като обменът на данни между паметта и процесора не трябва да преминете през северния мост, това може ефективно да намали забавянето на предаването. Например, това е като да преместите склада за стоки директно до цеха за преработка, което значително намалява времето, необходимо за транспортиране на суровини и готови продукти между склада за стоки и цеха за обработка, и значително подобрява ефективността на производството. В резултат на това цялостната производителност на системата също е подобрена.
Най-големият недостатък на интегрирания контролер на паметта в процесора е, че той има слаба адаптивност и гъвкавост на паметта. Може да използва само определени типове памет и има ограничения за капацитета и скоростта на паметта и трябва да се поддържат нови типове. Например процесорите от серията K8 на AMD могат да поддържат само DDR и не могат да поддържат DDR2 с по-висока скорост. Традиционният контролер на паметта се намира вътре в чипа на северния мост на чипсета на дънната платка, така че няма такъв проблем. Трябва само да смените дънната платка. Можете да използвате различни типове памет, без да сменяте дънната платка, като IntelPentium 4 серия CPU. Ако това е дънна платка, която не поддържа DDR2, можете да използвате DDR2, стига да смените дънна платка, която поддържа DDR2. Ако имате дънна платка, която поддържа както DDR, така и DDR2, можете да използвате DDR2 директно, без да сменяте дънната платка.
Обикновено за цялата компютърна система сме склонни да се фокусираме само върху основната честота на процесора, честотата на предната шина на системата, работната честота на паметта и честотната лента на шината между тях, но забавянето на паметта влияе върху системата. Въздействието върху производителността също е значително.
И така, какво е латентност на паметта? Най-общо казано, когато системата трябва да работи с определени данни, процесорът ще издаде инструкции и данните, съхранени в твърдия диск, ще бъдат прехвърлени в паметта и след това прехвърлени от паметта към процесора. Въпреки това, контролерът на паметта обикновено е интегриран в чипа на северния мост на чипсета на дънната платка и данните се предават през множество нива, което често причинява известно забавяне. Следователно процесорът не може да получи данните навреме след издаване на инструкцията и да ги обработи. Забавянето на паметта има важно влияние върху производителността на системата. Общата латентност на системата с памет е около 120-150 ns. През това време всичко, което процесорът може да направи, е да чака. Следователно намаляването на латентността на паметта доколкото е възможно несъмнено е от голяма полза за подобряване на производителността на системата. За да обменят данни с паметта, традиционните процесори трябва да преминат през "CPU-North Bridge-DIMM-North Bridge-CPU". И ядрото на процесора интегрира контролера на паметта, процесът ще бъде опростен до "CPU-DIMM-CPU", като се пропускат две стъпки.
Това вероятно е една от основните причини, поради които AMD 64-битовите процесори могат да показват висока производителност в 32-битови приложения. Предимството на интегрирания контролер на паметта вътре в процесора е, че той може ефективно да контролира контролера на паметта да работи на същата честота като ядрото на процесора и тъй като предаването на данни между паметта и процесора не трябва да преминава през северния мост , може ефективно да намали забавянето на предаването. Например, това е като преместване на склада за стоки директно до цеха за обработка, което значително намалява времето, необходимо за транспортиране на суровини/готови продукти между склада за стоки и цеха за обработка, и значително подобрява ефективността на производството. В резултат на това цялостната производителност на системата също е подобрена. В реалния тест тактовият цикъл на Athlon 64 в очакване на данни от паметта е намален с 30-40% в сравнение с Athlon XP, а цялостната производителност на системата е подобрена с 25-30%.
Въпреки че интегрираният контролер на паметта може да постигне висока честотна лента и ниска латентност, надграждането му не се ли превръща в голям проблем? Като цяло, ако се въведе нов стандарт за памет, производителят на чипсета може директно да разработи чипсет, който поддържа новата памет, за да го поддържа. Интегрирането на контролера на паметта в ядрото на процесора затруднява надграждането, тъй като промяната на спецификациите, които поддържат памет, изисква промяна на ядрото. Но що се отнася до ситуацията, това съмнение изглежда е разсеяно.
Посока на развитие:
Интегрирането на контролера на паметта в процесора очевидно е бъдещата посока на развитие и неговата технология ще става все по-съвършена. В бъдеще Intel също ще пусне продукти с интегрирани процесори за контролери на паметта.
Предимства и недостатъци
Предимства
1. Предимството на интегрирането на контролера на паметта вътре в процесора е, че той може ефективно да контролира контролера на паметта да работи на същата честота като ядрото на процесора и тъй като обменът на данни между паметта и процесора не трябва да преминава през северния мост , може ефективно да намали забавянето на предаването. Това е като преместване на склада за стоки директно до цеха за обработка, което значително намалява времето, необходимо за транспортиране на суровини и готови продукти между склада за стоки и цеха за обработка, и значително подобрява ефективността на производството. В резултат на това цялостната производителност на системата също е подобрена.
2. Намалете натоварването на чипа North Bridge. Тъй като обемът на обмен на данни между процесора и паметта представлява голяма част от целия обмен на компютърни данни, натоварването на чипа North Bridge е значително намалено след интеграцията и той може да се използва за SATA, PCI-E, и т.н. Каналът за обмен на данни осигурява по-ефективна поддръжка.
Недостатъци
Най-големият недостатък на интегрирания контролер на паметта в процесора е слабата му адаптивност към паметта и слабата гъвкавост. Той може да използва само определени видове памет и е Капацитетът и скоростта на процесора също са ограничени. За да поддържа нови видове памет, вътрешният интегриран контролер на паметта на процесора трябва да бъде актуализиран, което означава, че трябва да се смени нов процесор; например процесорите от серията K8 на AMD могат да поддържат само DDR, но не могат да поддържат по-високи скорости. DDR2. Традиционният контролер на паметта се намира вътре в чипа на северния мост на чипсета на дънната платка, така че няма такъв проблем. Трябва само да смените дънната платка. Можете да използвате различни типове памет, без да сменяте дънната платка, като процесор от серия Intel Pentium4. Ако дънната платка не поддържа DDR2, можете да използвате DDR2, стига да смените дънна платка, която поддържа DDR2. Ако имате дънна платка, която поддържа както DDR, така и DDR2, можете да използвате DDR2 директно, без да сменяте дънната платка.
Резюме
Много приложения имат по-сложни модели на четене (почти произволни, особено когато попаденията в кеша са непредвидими) и не използват ефективно честотната лента. Типично приложение от този тип е софтуерът за бизнес обработка. Дори и при функции на процесора, като например неправилно изпълнение, това ще бъде ограничено от латентността на паметта. По този начин процесорът трябва да изчака, докато данните, необходими за операцията, бъдат заредени от дивидента, преди да може да изпълни инструкцията (независимо дали данните идват от кеша на процесора или от системата с основна памет). Латентността на паметта на текущата система от нисък клас е около 120-150ns, а скоростта на процесора е достигнала повече от 3GHz, една заявка за памет може да загуби 200-300 цикъла на процесора. Дори при процент на попадения в кеша от 99%, процесорът може да прекара 50% от времето в чакане на края на заявката за памет - например поради забавяне на паметта.
Можете да видите вградения контролер на паметта на Opteron. Неговата латентност е много по-ниска от латентността на чипсета, поддържащ двуканални DDR контролери на паметта. Intel също така интегрира контролера на паметта вътре в процесора, както е планирано, което ще накара чипа Northbridge да стане по-малко важен. Въпреки това начинът, по който процесорът осъществява достъп до основната памет, се променя, което помага за увеличаване на честотната лента, намаляване на латентността на паметта и подобряване на производителността на процесора.
В традиционната компютърна система контролерът на паметта се намира вътре в чипа на северния мост на чипсета на дънната платка. Процесорът трябва да обменя данни с паметта чрез "CPU-North Bridge-Memory-North Bridge-CPU" пет В този режим данните се предават през множество етапи и забавянето на данните очевидно е сравнително голямо, което се отразява на цялостната производителност на компютърната система; докато процесорите от серията K8 на AMD (включително различни процесори с интерфейси като Socket 754/939/940) Интегрирането на контролера на паметта, процесът на обмен на данни между процесора и паметта е опростен до трите стъпки на "CPU-памет-CPU", пропускане на две стъпки, което очевидно е по-ниско от традиционното решение за контролер на паметта. Данните се забавят, което спомага за подобряване на цялостната производителност на компютърната система.