Warum gibt es im RAM unterschiedliche Taktraten und Timings?

Ich betrachte mich nicht als Anfänger, wenn es darum geht, Computer oder Computerhardware im Allgemeinen zu bauen, aber ich habe mir nie die Zeit genommen, RAM vollständig zu verstehen.

Kann mir jemand sagen, warum beim RAM unterschiedliche Taktraten erforderlich sind?
Und wofür sind die Timings gut?

Vielen Dank

Es gibt eine sehr einfache Möglichkeit, das Timing des Gedächtnisses in sehr praktischen Begriffen zu demonstrieren, die jeder verstehen wird. Die Megahertz- und Gigahertz-Takt- und Busgeschwindigkeiten können etwas undurchsichtig erscheinen, wenn Sie keinen elektronischen Hintergrund haben.

Das erste, was zu berücksichtigen ist, ist die tatsächliche Taktrate. Die Taktrate ist effektiv die Anzahl der Male pro Sekunde, die der Computer eine Operation ausführen kann. Die Operationen werden normalerweise im Falle eines Speichers gelesen oder geschrieben. Die Taktrate und die Synchronisation sind erforderlich, damit alle elektronischen Komponenten wissen, wann sie auf das elektrische Signal warten müssen, das eine 1 oder eine 0 darstellt. Wenn eine Seite früh oder später spricht oder hört, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass ein Fehler die korrekter Zustand des Bits im Speicher.

Zweitens lassen Sie uns dies abstrahieren, als wäre es ein Anruf. Stellen Sie sich vor, wir sind beide an einem Telefon, das direkt miteinander verbunden ist. Wir haben ein Metronom, das alle fünf Sekunden einmal klickt und jedes Mal, wenn es klickt, sprechen wir abwechselnd. Wir tauschen Informationen hin und her. Wir drücken die Informationen auf eine vorgegebene Weise aus, die über die Linie schreien soll, wenn das Metronom klickt, um eine 1 im Speicher darzustellen, und die Stille, um eine Null darzustellen.

Nachdem das Beispiel angelegt ist, kann ich damit einige Dinge über die Funktionsweise von RAM demonstrieren. Das Protokoll in diesem Beispiel ist, dass wir uns jedes Mal abwechseln, wenn das Metronom klickt. Wenn einer von uns einen der Klicks des Metronoms verpasst, sind wir nicht mehr synchron. Synchronisationsfehler werden effektiv ausgedrückt, wenn wir beide nicht im richtigen Moment sprechen und zuhören. Wenn Sie nur eine Millisekunde nach dem Aufhören zu schreien anfangen zu hören, würden Sie dies fälschlicherweise als 0-Zustand interpretieren. Sie nennen das Jitter. Je schlechter die beiden Seiten nicht mehr synchron sind, desto ausgeprägter tritt die Anzahl der Zustandsbestimmungsfehler auf.

Die Taktrate wird benötigt, damit das Motherboard und der Speicher Statusinformationen korrekt miteinander austauschen können. Die Taktrate des Speichers ist mehr oder weniger gleich der Geschwindigkeit, mit der er Daten in den RAM lesen / schreiben kann.

Der Grund für die Variation der Geschwindigkeit von Speichermodulen liegt darin, dass die Materialwissenschaft in den letzten Jahren einen Speicher mit geringerer Leistung entwickelt hat, der in der Lage ist, eine größere Anzahl zuverlässiger Zustandsabfragepunkte pro Sekunde aufrechtzuerhalten, wodurch der Speicher effektiv schneller wird. Die Zeit, die das elektrische Signal in der Leitung benötigt, um von einer vollständigen 0 zu einer vollständigen 1 zu gelangen, wird als Übergangszeit bezeichnet (auch als niedrige und hohe Zustände bezeichnet). Beim Lesen / Schreiben des Speichers ist das Lesen / Schreiben umso näher an der Uhr Synchronisationsimpuls, je wahrscheinlicher das Lesen / Schreiben erfolgreich ist. Je näher es am Mittelpunkt zwischen den Taktimpulsen liegt, desto wahrscheinlicher ist es, dass das Lesen / Schreiben nicht erfolgreich ist.

Die meisten durchschnittlichen Benutzer kommen nicht auf die Details wie diese ein, aber wenn Sie mutig sind und Entwürfe haben, einen Computer zu übertakten oder die Busgeschwindigkeit zu erhöhen, dann interessiert Sie diese Art von Dingen wahrscheinlich viel mehr. Oft kann die Elektronik schneller werden, aber der Nebeneffekt ist mehr Hitze und mehr Fehler. Die Wärme ist eine Funktion der Zunahme der Anzahl der stattfindenden Operationen, und die Fehler stehen normalerweise in direktem Zusammenhang mit den besonderen Leistungsmerkmalen des Halbleitermaterials im Speicher. Die Geschwindigkeitsbewertung des Speichers ist mehr oder weniger nur eine Leistungsmetrik, die der Speicher mit einer akzeptablen Anzahl von Lese- / Schreibfehlern erreichen soll.

Ich hoffe das beantwortet deine Frage ....

Ihre Frage scheint zu fragen, warum unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen des Speichers verfügbar sind. Warum sollte es nicht nur eine Geschwindigkeit geben -> die schnellste? Vielleicht hängt auch damit zusammen, warum die schnelleren Geschwindigkeitsstufen mehr kosten, weil ich die langsameren Sachen übertakten kann und es wirklich der gleiche Chip ist, oder?

Eine der anderen Antworten bezeichnete die Gründe dafür als streng "Marketing". Dies ist vielleicht ein Teil davon, aber es gibt auch solide technische / physikalische Gründe dafür.

Hier der Deal : Wenn Halbleiterbauelemente hergestellt werden, gibt es tatsächlich eine enorme Variabilität im gesamten Prozess. Das heißt, obwohl der gesamte Prozess für jeden Waferlauf von Geräten gleich ist, kommt jedes einzelne Teil etwas anders heraus. Einige arbeiten nicht nur und einige funktionieren nicht, sondern einige arbeiten letztendlich auf unterschiedlichen Leistungsniveaus, basierend auf Spannung, Temperatur, Stromverbrauch, Taktrate usw.

Nachdem einige Waferläufe eines bestimmten Teiletyps durchgeführt wurden, hat der Halbleiterhersteller eine Vorstellung davon, wie seine Fließkurve für verschiedene Sätze von Testbedingungen aussieht. Anschließend verwenden sie eine statistische Analyse, um eine Reihe von Leistungsbereichen zu definieren, denen jedes einzelne Teil entspricht ..... in der Tat die langsamen und schnelleren Geschwindigkeitsbereiche. Für Teile, die in großen Mengen hergestellt werden, gibt es normalerweise mehrere verschiedene mögliche Behälter und viele mögliche Kombinationen von Testbedingungen, für die die Chips gekennzeichnet sind.

Für Speicherteile kann ein bestimmtes Gerät unter allen Testbedingungen bei 600 MHz, jedoch nicht bei 700 MHz, den Anforderungen entsprechen, sodass das Teil in den 600-MHz-Behälter gelangt. Ein Teil, das bei 700 MHz, aber nicht bei 800 MHz alles erfüllt, wird in den 700-MHz-Behälter usw. verschoben.

Dies alles entspricht einer Verteilungskurve, und Sie können feststellen, dass bei Behältern mit immer höheren Geschwindigkeiten immer weniger Teile den strengeren Spezifikationen der höheren Geschwindigkeiten entsprechen. Tatsächlich sind die Teile mit höherer Geschwindigkeit seltener, daher können sie für die Leute, die sie wirklich wollen, einen höheren Preis erzielen. Umgekehrt können Sie sehen, dass sie langsamere Teile zu geringeren Kosten verkaufen können, da sie praktisch einfacher herzustellen sind.

Zusammenfassend : Letztendlich kommt es auf die Variabilität des Herstellungsprozesses, der Statistik und einiger grundlegender Ökonomien von Angebot und Nachfrage an.

Hier ist ein guter Artikel zum RAM-Timing und eine gute Anleitung zur Speicherleistung .

Marketing.

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