Настройка BIOS, оперативная память, тайминги оперативной памяти

Оперативная память работает по управляющим сигналам от контроллера памяти, который расположен в северном мосту чипсета (Intel) или непосредственно в про­цессоре (Athlon 64/FX/X2 и Phenom). Чтобы обратиться к определенной ячейке памяти, контроллер вырабатывает последовательность сигналов с некоторыми задержками между ними. Задержки необходимы, чтобымодуль памяти успел вы­полнить текущую команду и подготовиться к следующей. Эти задержки называют таймингами и обычно измеряют в тактах шины памяти.

Если тайминги будут слишком большими, то чип памяти выполнит все необходи­мые действия и будет некоторое время простаивать, ожидая следующую команду. В этом случае память работает медленнее, но стабильнее. Если тайминги излишне маленькие, модуль памяти не сможет корректно выполнить свои задачи, в резуль­тате чего произойдет сбой в работе программы или всей операционной системы. Иногда при таких таймингах компьютер может вообще не загрузиться, тогда при­дется обнулять с помощью перемычки на системной плате.

У каждого модуля памяти свои значения таймингов, при которых производитель гарантирует быструю и стабильную работу памяти. Эти значения записаны в спе­циальном чипе под названием SPD (Serial Presence Detect). Используя информа­цию SPD, BIOS может автоматически конфигурировать любой модуль памяти из числа тех, которые поддерживаются чипсетом системной платы.

Большинство версий BIOS позволяет отказаться от использования SPD и настроить память вручную. Можно попытаться снизить значения таймингов, чтобы ускорить работу памяти, но после этого следует тщательно протестировать систему.

Для современных модулей памяти SDRAM и DDR выделяют четыре основных тайминга и один параметр работы контроллера памяти. Для понимания их сути кратко рассмотрим работу контроллера памяти.

1. Цикл доступа к определенной ячейке памяти начинается с того, что контроллер устанавливает низкий уровень сигнала выборки строки RAS# (Row Address Strobe) и выставляет адрес строки на линиях адреса. При поступлении этой команды модуль памяти начинает процесс открытия строки, адрес которой был передан по адресным линиям.

2. Через определенный промежуток времени, необходимый, чтобы открыть вы­бранную строку, контроллер памяти устанавливает низкий уровень сигнала выборки столбца CAS# (Column Address Strobe). На линиях адреса уже будет установлен адрес столбца, который нужно открыть.

3. Через некоторое время после подачи сигнала CAS# модуль памяти начнет пе­редачу запрошенных данных.

4. Для закрытия строки контроллер памяти отключает сигналы RAS# и CAS#, установив на соответствующих выводах высокий уровень. После этого начина­ется подзарядка закры ваемой строки, но при этом может завершаться передача пакета с данными.

5. Если нужно прочитать данные из другой строки, новый сигнал выборки строки (RAS#) может быть подан только через некоторое время после закрытия пре­дыдущей строки, которое необходимо для подзарядки закрываемой строки.

В соответствии с приведенным выше упрощенным описанием выделяют следующие

Тайминги (в порядке их значимости):

■ tCL, или CAS# Latency — задержка между подачей сигнала выборки столбца CAS# и началом передачи данных, то есть между этапами 2 и 3;

■ tRCD, или RAS# to CAS# delay — задержка между сигналом выборки строки RAS# и сигналом выборки столбца CAS# (этапы 1 и 2);

■ tRP, или RAS# Precharge — задержка для подзарядки строки после ее закрытия (этапы 4 и 5);

■ tRAS, или Active to Precharge Delay — минимальное время между командами открытия строки и ее закрытия (этапы 1-4);

■ CR, или Command Rate — дополнительный параметр, указывающий количест­во тактов для передачи команды от контроллера к памяти. Оказывает сущест­венное влияние на производительность современных модулей памяти и может принимать значение 1 или 2 такта.

При указании характеристик модуля памяти тайминга обычно указывают по следую­щей схеме: tCL-tRCD-tRP-tRAS-CR, например модуль памяти Kingston, 1GB DDR2 РС2-5300 имеет тайминга в штатном режиме 4-4-4-12-1Т. Параметр Command Rate (CR) может не указываться, и тогда тайминги будут записываться последовательно­стью из четырех чисел (4-4-4-12). Если посчитать количество импульсов тактового генератора между основными этапами работы контроллера, то можно по­лучить схему таймингов 2-3-3-7, что характерно для памяти DDR.

ПРИМЕЧАНИЕ

Анализируя тайминги памяти стандартов DDR и DDR2, можно подумать, что память DDR2 работает медленнее, чем DDR. Однако это не так, поскольку DDR2 работает на вдвое большей частоте, а тайминги измеряются в тактах. Например, для выпол­нения двух тактов на частоте 200 МГц нужно столько же времени в наносекундах, что и для четырех тактов на частоте 400 МГц. Поэтому память DDR2 с таймингами 4-4-4-12 будет работать приблизительно с одинаковыми задержками, что и память таймингами 2-2-2-6. Аналогичные выводы можно сделать, сравнивая тайминги памяти DDR2 и DDR3.

Количество доступных параметров для настройки оперативной памяти может сильно отличаться для разных моделей системных плат, даже выполненных на одном и том же чипсете. По этому признаку системные платы можно разделить на три категории.

■ Платы с минимальными возможностями настройки. Данная ситуация характер­на длянедорогих плат, предназначенных для компьютеров начального уровня. Как правило, присутствует возможность установки частоты памяти и, возможно, одного-двух таймингов. Такие платы обладают ограниченными возможностями разгона.

■ Платы с возможностью настройки основных параметров. Имеется возможность настройки рабочей частоты и основных таймингов, которые были перечислены выше. Такой набор параметров характерен для большинства плат и позволяет выполнять разгон системы. Параметры памяти могут быть собраны в отдельном разделе или находиться непосредственно в разделе Advanced Chipset Features. В некоторых платах имеется специальный раздел для оптимизации и разгона, и параметры памяти могут находиться в нем.

■ Платы с расширенными возможностями. Выше был приведен алгоритм работы контроллера памяти в сильно упрощенном виде, но на самом деле контроллер памяти взаимодействует с модулем памяти по очень сложному алгоритму, ис­пользуя, кроме указанных выше, множество дополнительных таймингов. Иногда можно встретить системные платы с расширенным набором параметров, что позволяет выполнять более тонкую оптимизацию работы памяти и эффективно разгонять ее.