تایمینگ رم چیست ؟ تشریح اعداد Timing رم RAM

تاریخ انتشار : 21 اسفند 1393

 

تایمینگ رم RAM یکی از مباحثیه که خیلی ها شاید حتی به گوششون هم نخورده باشه و البته برای خیلی از افراد هم مهم نیست ، مثل خیلی از ویژگی های تکنولوژی که برای مصرف کننده مهم نیست . اما برای بچه های الکترونیکی و مخصوصا کامپیوتر ، دونستن مفاهیم سخت افزاری مثل تایمینگ یا زمان بندی رم RAM می تونه فهم عمیق تری رو نسبت به سخت افزار و طراحی مدارهای دیجیتال بهشون بده . پس بریم ببینیم تایمینگ رم RAM چیه و چکار می کنه .

در مورد رم کامپیوتر مطلب زیاد نوشتم و توی اون مطالب هم در مورد تایمینگ توضیح دادم پیشنهاد میکنم اونا رو هم بخونید چون توی این پست تخصصی تر توضیح دادم .

تایمینگ Timing رم RAM چیست ؟

اگه روی ماژول رم کامپیوترتون رو نگاه کنید ، یه سری عدد پشت سرهم با یک خط فاصله می بینید . مثلا 24-9-9-9 یا 21-7-7-7 . اگه این اعداد هم نباشه ، قطعا یه عددی هست که با CL نوشته شده مثلا CL 5 و یا CL 7 . این اعداد رو در حالت کلی میگن تایمینگ رم RAM . اما این اعداد چی هستن و چکار می کنن و در ادامه میگم .

ببینید ، در هر قطعه الکترونیکی پیشرفته ، تمام دستورالعمل ها منطبق بر کلاک پالس تنظیم میشه ، یعنی با هر کلاک پالس یه اتفاقی میفته حالا این اتفاقه خیلی مهم نیست و از قبل برنامه ریزی شده . مثلا CPU فرمان میده که فلان دیتا بره توی حافظه رم RAM کامپیوتر بشینه . این اتفاق ممکنه چند تا کلاک پالس طول بکشه چون قطعات الکترونیکی ، جادوگر نیستن که ! و نمیشه همه چیز رو به صورت ایده ال درست کرد . ضمن اینکه در هر کلاک پالس فقط یک یا چند اتفاق ممکنه بیفته ( یعنی محدودیت پهنای باند و … داریم ) و بقیه اتفاقات باید در کلاک بعدی انجام بشه . کلاک رو مثل دربان پارکینگ ماشین در نظر بگیرید که تو هر بار بالا بردن میله ، اجازه ورود یک ماشین رو میده . حالا اگه 10 تا ماشین بخوان برن 10 بار باید اون میله بالا و پایین بره که خب زمان می بره . پس تا اینجا مفهوم تاخیر زمانی یا زمان بندی ( تایمینگ ) رو فهمیدید .

تایمینگ رم RAM هم یه همچین چیزیه ، یعنی مدت زمان و یا کلاک پالس هایی که طول می کشه تا مثلا یه دیتا توی حافظه رم بشینه یا فراخوانی بشه . هر چی تایمینگ رم RAM کمتر باشه ، سرعت پردازش بیشتر میشه . البته همیشه اینجوری نیست که دلیلش رو هم قبلا گفتم و هم امروز میگم .  

اعداد تایمینگ در رم RAM

اعداد تایمینگ رم RAM معرف چه چیزی هستن ؟

معمولا روی ماژول رم ها ، 4 تا عدد در کنار هم نوشته میشن . مثل 15-5-5-5 .

در واقع عدد بالا اینجوریه : CL – tRCD – tRP – tRAS – CMD که در 99 درصد موارد اون CMD رو نمی نویسن . پس عدد اولی از سمت چپ میشه CL و عدد اولی از سمت راست میشه tRAS .

CL : مخفف CAS Delay هست . مدت زمانی که طول می کشه تا حافظه رم به دستور CPU پاسخ بده . مثلا CPU یه خونه ای از حافظه رو فراخونی می کنه اما چند تا کلاک پالس طول می کشه تا رم اون خونه رو آماده کنه .

tRCD : مخف RAS to CAS Delay هست . مدت زمانی که سطر و ستون ماتریکس رم برای ذخیره اطلاعات هدر می دن .

tRP : مخفف RAS to Precharge هست . مدت زمانی که طول میکشه تا دسترسی از یک خط از خونه های حافظه به خط دیگه بره .

tRAS : مدت زمانی که رم منتظر می مونه تا دوباره بتونه خونه های خودش رو در اختیار دستورات خواندن یا نوشتن قرار بده .

CMD : مخفف Command Rate هست . مدت زمانی که چیپ ست رم ، خودش رو می شناسه تا اولین دستور رو بگیره .

حالا در ادامه تک تک این عبارات رو توضیح میدم .

CL یا CAS در تایمینگ رم RAM

این پارامتر مهمترین و معروف ترین پارامتر در تایمینگ رم RAM هست . در بعضی مواقع روی ماژول رم اصلا بقیه موارد رو نمی نویسن و فقط می زنن مثلا CL7 . این پارامتر نشون میده از موقعی که پردازنده می خواد ره رم دسترسی داشته باشه چند تا کلاک پالس طول میکشه تا رم بهش اجازه دسترسی بده . مثلا اگه CL7 باشه یعنی 7 تا کلاک پالس . یا CL11 یعنی 11 تا کلاک پالس . هر چی این عدد کمتر باشه بهتره . مثال می زنم  دو تا رم DDR3 1600 داریم که خب سرعت برابر دارن اما تایمینگ یکیشون 7 و یکی دیگه 9 هست . مسلما اونی که تایمینگ رم 7 داره سریع تره . اما خب در پست DDR چیست ، تفاوت DDR و DDR2 و DDR3 گفتم که سرعت کلاک پالس توی تاخیر زمانی تاثیر میذاره . یعنی شاید یه رم با تایمینگ CL11 از یه رم دیگه با تایمینگ CL9 سریع تر باشه چون کلاک پالس سریع تری داره . واسه فهمیدن این حرفم به پست DDR مراجعه کنید .

در شکل زیر دو تا رم با دو تایمینگ مختلف رو نشون دادم . همونطور که می بینید در سرعت یکسان ، هر رمی که تاخیر کمتری داره سریع تر کار رو انجام میده . در شکل زیر ، پردازنده فرمان Read رو صادر کرده . تا زمانی که رم اون دستور رو پاسخ میده بهش میگن CAS یا CL .

مفهوم CL یا CAS در تایمینگ رم RAM

حالا ما می تونیم با استفاده از فرمول معروف کلاک پالس و فرکانس ، مدت زمان دقیق تایمینگ رم رو بدست بیاریم . ما می خوایم زمان تناوب رو بدست بیاریم . فرکانس رم رو که داریم مثلا فکر کنید فرکانس 1333 مگاهرتز هست . قبلا گفتم که فرکانس اصلی و واقعی رم های DDR نصف اون مقداری هست که روی ماژول می نویسن . دلیلش رو در پست DDR گفتم . پس اگه فرکانس ما 1333 باشه تقسیم بر 2 میشه 666 مگاهرتز . حالا

زمان تناوب = 1 یک تقسیم بر فرکانس . پس 1 تقسیم بر 666 مگاهرتز میشه 1.5 نانوثانیه . حالا چون 7 تا کلاک طول میکشه ما این رو ضرب در 7 میکنیم میشه 10.5 نانوثانیه . پس دستور Read از CPU اگه به یه رم با فرکانس 1333 و تایمینگ CL7 ارسال بشه ، 10.5 نانوثانیه طول میکشه تا رم بهش پاسخ بده .

tRCD در تایمینگ رم RAM

در پست ” چرا حافظه RAM بعد از قطع برق اطلاعاتش از بین می رود ؟ ” گفتم که حافظه رم RAM از سطر و ستون های مختلفی تشکیل شده . هر بیت از رم توسط یک خازن به صورت صفر و یک ذخیره میشه حالا دقیق ترش رو توی پستی که گفتم بخونید .

این سطر و ستون ها توسط دو سیگنال Row Access Strobe برای سطرها و Column Access Strobe برای ستون ها کنترل میشه . قانون اینه که اول باید سطر اون خونه فعال و سپس ستون اون خونه فعال بشه . فاصله زمانی بین فعال شدن سطر و فعال شدن ستون رو tRCD میگن . یعنی اول سطر فعال میشه یه مقدار بعدش ستون فعال میشه . اون فاصله زمانی بین فعال شدن ها رو tRCD میگن . در شکل زیر یک رم با tRCD برابر با 3 رو مشاهده می کنید . یعنی 3 تا کلاک پالس طول میکشه .

 

tRCD در تایمینگ رم RAM

همونجوری که در شکل بالا می بینید ، tRCD ، فاصله زمانی بین حالت Active و Read هست . یعنی لحظه ای که فرمان فعال شدن به رم داده میشه تا زمانی که رم خونده میشه .

tRP در تایمینگ رم RAM

خب در قسمت بالایی گفتم که یه سطر فعال میشه بعدش ستون فعال میشه تا یه خونه مشخصی از رم در اختیار قرار بگیره . حالا اگه یه خونه دیگه از رم فراخونی بشه که در یک سطر دیگه باشه ، اون سطر قبلی باید غیر فعال بشه و اون سطر جدید فعال . واسه همین یه سیگنال با عنوان Precharge به سطر اعمال میشه تا غیرفعال بشه و دستور Active مجددا به خونه بعدی اعمال بشه . مدت زمان بین دستور Precharge و Active رو tRP میگن .

tRP در تایمینگ رم RAM

 

tRAS و CMD در تایمینگ رم RAM

دستور Precharge نمی تونه تا زمان اتمام فراخوانی خونه رم ، اعمال بشه ، مدت زمان بین دستور Active تا Precharge رو با tRAS نشون میدن . یعنی وقتی دستور Precharge اعمال میشه ، بعد از یه تاخیر زمانی رم به حالت Active میره و مجددا وقتی کارش تموم میشه منتظر دستور Precharge می مونه . اون مدت زمانی که رم از حالت Active منتظر دریافت Precharge هست رو tRAS میگن .

CMD هم مدت زمانی که رم به اصطلاح خودش رو می شناسه و آماده دریافت دستور از پردازنده میشه رو نشون میده . یعنی رم پین های خودش رو آماده می کنه ، ماژول مشخص میشه ، چیپ داخلی تعیین میشه .

این پارامتر رو با حرف T نشون میدن و اینجوری می نویسن : 1T و یا 2T یعنی 1 کلاک پالس و یا 2 کلاک پالس .

توصیه میکنم تنظیمات رم رو دستکاری نکنید . این تنظیمات بیشتر برای اورکلاک هست . توی بایوس بعضی مادربوردها شما می تونید تایمینگ رم رو تنظیم کنید اما میگم که اگه وارد نیستید اصلا دست نزنید .

تنظیمات تایمینگ رم در بایوس