فرق بین سرعت و تاخیر رم (CAS Latency)

چرا تأخیر CAS معیار دقیقی برای عملکرد حافظه نیست؟ عملکرد حافظه DRAM کاملا به رابطه‌ی بین سرعت (speed) و تأخیر (latency) برمی‌گردد. در عین حال که این دو رابطه‌ی تنگاتنگی با یکدیگر دارند، به شیوه‌ای که شاید شما تصور کنید با هم در ارتباط نیستند. در اینجا چگونگی ارتباط بین سرعت و تاخیر رم را از نظر فنی بررسی می‌کنیم و به شما می‌گوییم که چگونه می‌توانید با استفاده از این اطلاعات عملکرد حافظه‌ی سیستم خود را بهبود ببخشید.

باور عمومی درباره‌ی تأخیر

• بسیاری از کاربران باور دارند که تأخیر CAS یک شاخص دقیق برای عملکرد تاخیر در کاربردهای واقعی است.
• همچنین بسیاری از کاربران بر این باورند که چون تاخیر CAS با افزایش سرعت، بیشتر می‌شود، برخی از افزایش سرعت‌ها عملا بی‌اثر می‌شوند.

حقیقت‌های مربوط به تأخیر (latency)

• مهندسانِ مواد نیمه‌هادی می‌دانند که تأخیرهای CAS یک شاخص نادرست برای تعیین عملکرد است.
• زمان تاخیر واقعی در مقیاس نانوثانیه بهتر اندازه‌گیری می‌شود
• با افزایش سرعت، در عمل تأخیرها کاهش می‌یابند و یا تقریبا ثابت باقی می‌مانند. پس یعنی سرعت‌های بیشتر عملکرد بهتری را ارائه می‌کنند

تفاوتی که بین باور عمومی و واقعیت‌های مربوط به تأخیر وجود دارد، ناشی از چگونگی تعریف و اندازه‌گیری تاخیر (latency) است.

تعریف واقعی تأخیر و معادله‌ی تأخیر

به بیان ساده، تاخیر رم یا همان latency به تأخیر زمانی بین زمان ورود و اجرای یک فرمان اشاره دارد. فاصله‌ای بین این دو کار وجود دارد  و تأخیر به همین فاصله یا گپ مربوط می‌شود. درک این نکته ضروری است که بفهمیم بعد از اینکه یک فرمان (command) صادر می‌شود، چه اتفاقی می‌افتد. وقتی کنترلر حافظه به رم (RAM) می‌گوید که به محل خاصی دسترسی پیدا کند، داده‌ها باید با چند چرخه‌ی کلاک از Column Address Strobe (CAS- تعیین‌کننده‌ی آدرس ستون) عبور کنند تا به مکان مورد نظر برسند و فرمان را «کامل» کنند. با در نظر گرفتن این موضوع، دو متغیر برای تعیین تأخیر ماژول رم وجود دارد:

• تعداد کل چرخه‌های کلاک که داده‌ها باید طی کنند (در دیتاشیت‌ها با عنوان  CAS Latency یا به اختصار CL نمایش داده  شده است)
• بازه‌ی زمانیِ هر چرخه‌ی کلاک (براساس نانوثانیه اندازه‌گیری شده است)

بیشتر بخوانید : به زبان ساده: منظور از تایمینگ و زمان تاخیر در رم چیست؟

ترکیب این دو متغیر، معادله‌ی تأخیر را به ما می‌دهد:

تاخیر (برحسب نانو ثانیه) = تعداد سیکل های ساعت * مدت زمان سیکل ساعت (برحسب نانو ثانیه)

true latency ^(ns) = clock cycle time ^(ns) × number of clock cycles ^(CL

پارادوکس تأخیر (latency)

تاخیر معمولا به درستی فهمیده نمی شود؛ چرا که در تبلیغات محصولات و در مقایسه‌ی مشخصات مدل‌ها، به عنوان CL ذکر شده است که فقط نیمی از معادله‌ی تأخیر را شامل می‌شود. از آنجایی که نرخ CL فقط تعداد کل چرخه‌های کلاک را مشخص می‌کند، هیچ ارتباطی با مدت زمان هر چرخه‌ی کلاک ندارد؛ بنابراین نباید به عنوان تنها شاخص برای تعیین عملکرد تأخیر قلمداد شود.

با نگاه کردن به تأخیر ماژول از نظر نانوثانیه، می‌توانید بهترین قضاوت را درباره‌ی سرعت پاسخگویی یک ماژول نسبت به دیگر مدل‌ها داشته باشید. برای محاسبه‌ی تأخیر واقعی یک ماژول، مدت زمان چرخه‌ی کلاک را در تعداد کل چرخه‌های کلاک ضرب کنید.این ارقام در مستندات فنی رسمی دیتاشیت ماژول ذکر شده است.در اینجا مواردی که برای این محاسبات نیاز به در نظر گرفتن دارید لیست شده است.

در تاریخ تکنولوژی مموری، با افزایش سرعت رم، مدت زمان چرخه‌ی کلاک کاهش یافته است. در نتیجه، همزمان با پیشرفت تکنولوژی، تأخیرهای واقعی هم کمتر شده است، حتی اگر چرخه‌های کلاکِ بیشتری برای کامل کردن وجود داشته باشد. علاوه بر این، از آنجایی که سرعت رم در حال افزایش است و تأخیرهای واقعی تقریبا ثابت باقی مانده‌اند، شما می‌توانید با استفاده از حافظه‌های جدیدتر، سریع‌تر و با مصرف برق بهینه‌تر، به سطوح بالاتری از عملکرد دست پیدا کنید.

در اینجا لازم می‌دانیم نکته‌ای را یادآوری کنیم که وقتی می‌گوییم «تأخیرهای واقعی تقریبا ثابت باقی مانده‌اند»، منظورمان از تکنولوژی DDR3-1333 تا DDR4-2666 است (محدوده‌ی مموری‌های مدرن و جدید). در این بازه، تأخیرهای واقعی از 13.5 نانوثانیه شروع می‌شوند و در نهایت به همین 13.5 نانوثانیه برمی‌گردند. اگرچه در این بازه، نمونه‌هایی دیده می‌شود که تأخیر واقعی در آن‌ها افزایش داشته است، اما این تفاوت، در حد کسری از نانوثانیه است. در همین محدوده، سرعت ماژول‌ها بیش از 1,300MT/s افزایش یافته است و همین موضوع، تأثیر افزایش تأخیر را به طور قابل ملاحظه‌ای خنثی می‌کند.

کدام یک مهم‌تر است: سرعت یا تأخیر رم؟

براساس آنالیز دقیق مهندسی و آزمایش‌های گسترده در آزمایشگاه‌های بررسی عملکرد، پاسخ این پرسشِ همیشگی برای انتخاب بین سرعت و تاخیر رم؛ «سرعت» است. به طور کلی، با افزایش سرعت، تاخیرهای واقعی تقریبا ثابت باقی مانده‌اند که به معنای دسترسی به درجه‌ی بالاتری از عملکرد به لطف سرعت بیشتر است. تأخیرهای واقعی به جز CAS Latency لزوما افزایش پیدا نکرده‌اند و نرخ CL یک شاخص نادرست و غالبا گمراه‌کننده برای تعیین تأخیر واقعی و همچنین عملکرد حافظه است.

• حداکثر سرعت حافظه ای که توسط هر دوی مادربرد و پردازنده (از جمله پروفیل های اورکلاک) پشتیبانی می شود را انتخاب کنید.
• حافظه ای که دارای کمترین تاخیر است و مناسب بودجه شما است را انتخاب کنید و به یاد داشته باشید که تاخیر پایین تر به معنای عملکرد بهتر سیستم است.