MEMORIAS DDR, DDR2 y DDR3
Las memorias se clasifican de acuerdo a la velocidad máxima a la que pueden trabajar en DDR, DDR2, DDR3, así como sus "timings" o latencias. Las latencias son esos números como 3-4-4-8, 5-5-5-15, 7-7-7-21 o 9-9-9-24, éstos números en cuanto más bajos mejor. En este tutorial vamos a explicar exactamente lo que cada uno de estos números significan. Las memorias DDR, DDR2, DDR3, siguen la clasificación DDRxxx / PCyyyy. El primer número, xxx, indica la velocidad máxima (clock speed) que los chips de memoria soportan. Por ejemplo, las memorias DDR-400 trabajan a 400 MHz como máximo, las DDR2-800 pueden trabajar hasta 800 MHz y las DDR3-1333 pueden trabajar hasta 1333 MHz. Es importante señalar que esta no es la velocidad de reloj real de la memoria. El reloj real de la DDR, DDR2, DDR3 es la mitad de la velocidad de reloj que muestra la etiqueta. Por lo tanto la DDR400 trabaja a 200 MHz, la memoria DDR2-800 trabaja a 400 MHz, y la memoria DDR3-1333 trabajar a 666 MHz. El segundo número indica la velocidad de transferencia máxima que alcanza la memoria, en MB/s. Entonces, la DDR400 tiene una tasa de transferencia de datos de 3200 MB/s en la mayor parte y, por lo tanto, se etiquetan como PC3200; las Memorias DDR2-800 una transferencia de datos a 6400 MB/s y están etiquetadas como PC2-6400. Y las memorias DDR3-1333 pueden transferir datos a 10664 MB/s y están etiquetadas como PC3-10600. Como se puede ver, se utiliza el número "2" ó "3" después de "DDR" o "PC" para indicar que estamos hablando de una memoria DDR2 o DDR3, y no de una DDR. La primera clasificación, DDRxxx, es el estándar utilizado para clasificar los chips de memoria, mientras que la segunda clasificación, PCyyyy, es el estándar utilizado para clasificar a los módulos de memoria: En la Figura 1, se puede ver un módulo de memoria PC3-10666, que utiliza chips de memoria DDR3-1333. Si se presta atención vemos (7-7-7-18) que son las latencias y el voltaje (1,5 V).
FIGURA 1
La tasa de transferencia máxima de un módulo de memoria se calcula mediante la siguiente fórmula:
Tasa de transferencia máxima teórica = reloj x número de bits / 8
Ya que sabemos que la transferencia de los módulos DIMM es de 64 bits a la vez, "el número de bits" será de 64. Como 64/8 es igual a 8, podemos simplificar esta fórmula de la siguiente manera:
Tasa de transferencia máxima teórica = clock x 8
Si el módulo de memoria está instalado en un sistema donde el bus de memoria está funcionando a una velocidad de reloj más baja, la tasa máxima de transferencia del módulo de memoria logrará será más baja que su tasa de transferencia máxima teórica. En realidad, se trata de un error muy común. Por ejemplo, digamos que usted compró un par de memorias catalogadas como DDR3-2133/PC3-17000. A pesar de que hayan sido etiquetadas como DDR3-2133, no se ejecutarán a 2133 MHz de forma automática en su sistema. Esta es la velocidad máxima de reloj que soportan, y no la velocidad de reloj a la que se va a correr. Si se instalan en un sistema regular donde la PC soporta memorias DDR3, probablemente funcionarán a 1333 MHz (DDR3-1333) - Como la mayor velocidad estándar DDR3 -, alcanzando una tasa de transferencia máxima de 10664 MB/s (o 21328 MB/s si se están ejecutando en el modo de dual channel). Por lo tanto, no se ejecutarán automáticamente en 2133 MHz de forma automática, ni alcanzarán los 17000 MB/s de velocidad estimada de transferencia. Así que: ¿Por qué alguien querría comprar estos módulosde memoria?. Alguien los compraría solo en el caso de practicar overclock. Dado que el fabricante garantiza que estos módulos se ejecutarán a 2133 MHz, esto permitirá aumentar aun más el reloj del bus de memoria de unos 1066 MHz para conseguir un mayor rendimiento del sistema. Sin embargo, la placa madre debe ser compatible con este tipo de overclock. Así, la compra de un módulo de memoria con una velocidad de reloj más alta que lo que etiqueta su sistema (placa madre, procesador) no sirve para nada si no se va a practicar overclock.
Hasta aquí se explicó lo que concierne al usuario promedio, es decir todo lo que necesita saber acerca de los módulos de memoria DDR, DDR2, DDR3. Ahora para el usuario avanzado, no hay otra característica mas buscada que: la latencia de la memoria, o "timmings. Vamos a hablar de ello de ahora en adelante.
LATENCIAS
Debido a las latencias, dos módulos de memoria con la misma tasa de transferencia máxima teórica pueden alcanzar diferentes niveles de rendimiento. ¿Cómo es esto posible si ambos están funcionando a la misma velocidad de reloj?. La latencia mide el tiempo de retraso de los chips de memoria cuando "hacen algo" internamente. He aquí un claro ejemplo de ello: Tengan en cuenta el parámetro más conocido que se llama CAS Latency (o CL, "tiempo de acceso" que nos dice cuántos ciclos de reloj demora un módulo de memoria en la devolución de los datos solicitados por la CPU. Un módulo de memoria con CL 9 demorará nueve ciclos de reloj para entregar los datos solicitados, mientras que un módulo de memoria con CL 7 se demorará siete ciclos de reloj para entregarlos. Mientras que ambos módulos pueden funcionar a la misma velocidad de reloj, el segundo será más rápido, ya que entregará los datos antes que el primero. Esto se conoce como "Latencia". (Véase la Figura 1). El módulo retratado tiene CL 7. Los tiempos de la memoria se dan a través de una serie de números: 4-4-4-8, 5-5-5-15, 7-7-7-21 o 9-9-9-24 son algunos ejemplos. Estos números indican la cantidad de ciclos de reloj que toma la memoria para realizar una operación determinada. Cuanto menor sea el número, más rápida será la memoria. El módulo de memoria representado en la figura 1 tiene 7-7-7-18, mientras que el módulo de memoria representado en la figura 2 tiene 8-8-8-24.
FIGURA 2
Las operaciones que estos números indican son las siguientes: CL - tRCD - TRP - TRAS - CMD. Para entender, hay que tener en cuenta que la memoria está organizada internamente como una matriz, donde los datos se almacenan en una intersección de las líneas con las columnas.
CL = Latencia CAS (CAS Latency). Es el tiempo que pasa cuando un comando "llama" a la memoria y cuando ésta comienza a responder a éste primero. Es el tiempo que pasa cuando el procesador pide algunos datos a la memoria y luego les son devueltos.
tRCD = demora RAS hacia CAS (RAS to CAS delay). Es el tiempo que tarda entre la activación de la línea (RAS) y la columna (CAS) donde los datos se almacenan en la matriz.
PRT = precarga de RAS (RAS Precharge). Es el tiempo que tarda entre deshabilitar el acceso a una línea de datos y el comienzo del acceso a otra línea de datos.
TRAS = Retardo de activación a precarga (Active to Precharge Delay). Será el tiempo que le tomará a la memoria esperar hasta que el siguiente acceso a memoria pueda ser iniciado.
CMD: Tasa de comandos (Command Rate). Es el tiempo que pasa desde la activación del chip de memoria hasta que pueda ser enviado el primer comando a memoria. A veces, este valor no es anunciado(*).
(*) Por lo general, es anunciado como T1 (1 ciclo de reloj) o T2 (2 ciclos de reloj).
Por lo general, se tienen dos opciones:
Configurar la PC para utilizar los tiempos estándar de la memoria que por lo general se establecen configurando la memoria en "Auto" desde la Bios (configuración de la placa base)
Configurar la PC manualmente para utilizar menores tiempos de respuesta, que puedan aumentar el rendimiento del sistema. Hay que tener en cuenta que no todas las placas madres permiten cambiar los tiempos de la memoria. Además, algunas placas base no pueden ser capaces de operar con tiempos muy bajos. Por lo que, debido a esto, los módulos de memoria se tendrán que configurar para ejecutarse en unos tiempos más altos.
FIGURA 3
Cuando practicamos overclock a la memoria, puede ser necesario aumentar los tiempos de memoria con el fin de hacer que el sistema funcione de una manera estable. Aquí es donde sucede algo muy interesante. Debido al aumento en los tiempos, la memoria tiene un rendimiento más bajo, a pesar de que ahora esté configurada para funcionar a una velocidad de reloj más alta debido a la latencia que se introdujo. Esta es otra ventaja de los módulos de memoria que se venden específicamente para el overclocking: El fabricante, además de garantizar que el módulo de memoria alcanzará la velocidad de reloj marcada, también garantiza que será capaz de mantener los tiempos etiquetados a esa velocidad de reloj. Por ejemplo, a pesar de que se pueden lograr 1600MHz (800 MHz x2) con los módulos de memoria DDR3-1333/PC3-10600, también será necesario aumentar los tiempos de memoria, mientras que en las DDR3 -1600/PC3-12800 el fabricante garantiza que será capaz de alcanzar los 1600 MHz manteniendo los tiempos marcados en la etiqueta. Ahora bien, vamos un paso más alla, vamos a explicar en detalle cada uno de los parámetros de temporización de la memoria.
CAS LATENCY
Como se mencionó anteriormente, la Latencia CAS (CL) es el mejor conocido de los parámetros de memoria. Éste nos dice cuántos ciclos de reloj de la memoria se demora para devolver los datos solicitados. Una memoria con CL = 7 se retrasará siete ciclos de reloj para entregar datos, mientras que una memoria con CL = 9 se retrasará nueve ciclos de reloj para realizar la misma operación. Entonces, si tenemos dos módulos de memoria que funcionan a la misma velocidad de reloj, será más rápido aquel con menor Cas Latency.
La velocidad de reloj es la tasa de reloj en tiempo real en la que un módulo de memoria se está ejecutando, es decir, la mitad de la frecuencia del reloj nominal. Como ya vimos que las memorias DDR, DDR2 y DDR3 pueden entregar dos datos por ciclo de reloj, éstas se clasifican con el doble de su velocidad de reloj real. En la Figura 4 se puede ver cómo funciona la CL. Tenemos dos ejemplos en los que se nos da un módulo de memoria con CL = 7 y un módulo de memoria con CL = 9. El comando en azul sería una "lectura" de comandos.
FIGURA 4
Un módulo con CL7 proporcionará una mejora del 22,2% en latencia de memoria que uno con CL = 9, considerando que ambas se están ejecutando a la misma velocidad de reloj. Se puede incluso calcular el tiempo de los retrasos en la memoria hasta que se inicia la entrega de datos. El período de cada ciclo de reloj se puede calcular fácilmente mediante la siguiente fórmula:
T = 1 / f
Por lo tanto, el período de cada ciclo de reloj de la memoria DDR3-1333 funcionando a 1333 MHz (666.66 Mhz) sería de 1,5ns (ns = nanosegundo = 1ns = 0,000000001s). Hay que tener en cuenta que es necesario utilizar la velocidad de reloj real, que es la mitad de la velocidad del reloj marcado. Por lo tanto, esta memoria DDR3-1333 retrasaría 10,5ns para iniciar la entrega de datos si tuviera una CL7, o 13,5ns si tuviera CL9 por ejemplo.
Las SDRAM DDR, DDR2 y DDR3 aplican el modo de ráfaga, donde los datos almacenados en las siguientes direcciones pueden salir de la memoria en un solo ciclo de reloj. Así, mientras que los primeros datos podrían retrasar los ciclos de reloj CL para salir de la memoria, los siguientes datos serían entregados inmediatamente después de los datos anteriores que acaban de salir de la memoria, y no tener que esperar a otro ciclo de CL. Además las DDR, DDR2 y DDR3 ofrecen dos datos por ciclo de reloj, y es por eso que se etiquetan con el doble de su velocidad de reloj real.
RAS TO CAS DELAY (tRCD)
Cada chip de memoria está organizado internamente como una matriz. En la intersección de cada fila con cada columna tenemos un pequeño "condensador" que se encarga de almacenar un "0" o un "1" (Datos). Dentro de la memoria, el proceso de acceso a los datos almacenados se logra mediante la activación de la primera fila y columna donde se encuentra. Esta activación se realiza mediante dos señales de control llamadas RAS (Row Adress Strobe = Dirección de fila estroboscópica) y CAS (Column Adress Strobe = Dirección de columna estroboscópica). Cuanto menos tiempo haya entre estas dos señales mejor, ya que los datos se leen más rápido. La demora RAS hacia CAS o tRCD mide este lapso de tiempo. En la Figura 5 se ilustra esto, mostrando una memoria con tRCD = 3.
FIGURA 5
Como podemos apreciar, RAS to CAS Delay representa también el número de ciclos de reloj tomado entre el y comando "activo" y el comando de "lectura" o "escritura".Al igual que con la latencia CAS, RAS to CAS Delay funciona con el reloj de la memoria real (que es la mitad del reloj que se detalla en la etiqueta). Cuanto menor sea este parámetro, más rápida será la memoria, ya que comenzará a leer o escribir datos más rápido.
RAS PRECHARGE (tRP)
Después de que se recopilan los datos de la memoria, se emite un comando llamado precarga: que cierra la fila de la memoria que estaba siendo utilizada permitiendo así activar una nueva fila. El tiempo de precarga de RAS (tRP) es el tiempo que tarda entre el comando de precarga y la emisión del próximo comando activo. Como hemos aprendido de la página anterior, el comando activo inicia un ciclo de lectura o escritura.
FIGURA 6
En la Figura 6, estamos dando un ejemplo de una memoria con el tRP = 3. Al igual que con los otros parámetros de precarga de RAS, éste funciona con el reloj de la memoria real (que es la mitad del reloj etiquetado por el fabricante). Cuanto menor sea este parámetro, más rápida será la memoria, ya que emitirá el comando activo antes. Si añadimos todo lo que hemos visto, el tiempo transcurrido entre la emisión del comando de precarga y la obtención de los datos en realidad será tRP + tRCD + CL.
OTROS PARÁMETROS
Vamos a tomar una mejor visión de los otros dos parámetros, al Active Precharge Delay (tRAS) y a la Tasa de comandos (CMD). Al igual que con los otros parámetros que vimos, estos dos parámetros trabajan con el reloj real de la memoria (que es la mitad del reloj etiquetado por el fabricante). A menor número de estos parámetros, más rápida será la memoria.
El Active Precharge Delay (tRAS): sucede después de que un comando activo se emite y otro comando de precarga no puede ser emitido hasta que haya transcurrido el tRAS. Por lo tanto, este parámetro "dice" a la memoria cuando se puede empezar a leer (o a escribir) en una fila diferente.
La tasa de comandos (CMD), es el tiempo que tarda el chip de memoria en activarse (a través de su CS - chip Select - pines) y es entonces cuando un comando puede emitirse a la memoria. Este parámetro lleva la letra "T". Los valores posibles son 1T o 2T, es decir, un ciclo de reloj o dos ciclos de reloj, respectivamente.
Hasta a mi me costo entender esto, muy complicado, la cuestión es que no se hablo en ningún momento del overclock de las memorias, ni de los voltajes sugeridos ni nada. Eso lo dejare para otro tema más adelante, mientras tanto esto es lo que hay.
SALUDOS.
FUENTE
josesitojosefo.