راهنمای جامع اورکلاک حافظه رم (بخش اول) | امروزه بیشتر کاربران رایانه

امروزه بیش‌تر کاربران رایانه با واژه‌ی اورکلاک آشنا هستند. اورکلاک (Overclock) در لغت به معنی افزایش سرعت کلاک یکی از اجزای سخت‌افزاری است. در بیش‌تر موارد صرفا درباره‌ی اورکلاک پردازنده‌ی اصلی (CPU) و پردازنده‌ی گرافیکی (GPU) صحبت می‌شود. با این حال می‌توان اجزای سخت‌افزاری دیگر را هم اورکلاک کرد. همراه زومیت باشید تا به ارائه‌ی راهنمایی جامع درباره‌ی اورکلاک حافظه‌ی رم بپردازیم.

خوشبختانه در حال حاضر با وجود پیشرفت‌های مختلف در حوزه‌ی فناوری اطلاعات و گسترش رسانه‌های فعال در این زمینه، بسیاری از کاربران با واژه‌ی اورکلاک آشنا بوده و می‌توانند با مراجعه به منابع مختلف که بیش‌تر آن‌ها خارجی هستند، اطلاعات جامعی درباره‌ی فرآیند اورکلاک گردآوری کنند.

اورکلاک (Overclock) در لغت به معنی افزایش سرعت کلاک یکی از اجزای سخت‌افزاری است. در بیش‌تر موارد صرفا مطالبی درباره‌ی اورکلاک پردازنده‌ی اصلی (CPU) و پردازنده‌ی گرافیکی (GPU) در اختیار کاربران علاقه‌مند قرار گرفته است. با این حال باید اعلام کنیم که امکان اورکلاک دیگر قطعات سخت‌افزاری رایانه هم وجود دارد. اگرچه، اورکلاک واحد پردازش مرکزی باعث افزایش سرعت رایانه می‌شود اما وجود حافظه‌ی رم (RAM) دارای سرعت دسترسی پایین، حتی در صورت عملکرد سخت‌افزار در تنظیمات کارخانه‌ای هم باعث افت کارایی سیستم خواهد شد. برای مثال، رایانه‌ی مجهز به پردازنده‌ی Core i7 مبتنی‌بر پلت‌فرم آیوی بریج (Ivy Bridge) که از حافظه‌ی رم بسیار خوبی بهره‌مند است، بهتر از یک سیستم دارای پردازنده‌ی Core i7 مبتنی‌بر پلت‌فرم هسول (Haswell) که از حافظه‌ی رم DDR3 با سرعت ۱۳۳۳ مگاهرتز استفاده می‌کند، خواهد بود.

معرفی

به خاطر داشته باشید که اگر سیستم، طبق اصول خاصی اورکلاک شود، سرعت آن افزایش می‌یابد اما رعایت نکردن اصول اورکلاکینگ، نتیجه‌ای به جز خرابی سخت‌افزار نخواهد داشت. در ادامه می‌توانید تصویری از حافظه‌ی رم XPG Z1 DDR4 شرکت Adata را که دارای پخش کننده‌ی حرارت بوده و مخصوص اورکلاک است، در کنار حافظه‌ی رم DDR4 پریمیِم شرکت Crucial برای مصارف عادی، مشاهده کنید.

غلبه بر سرعت پایین حافظه‌ی رم سیستم، می‌تواند برای دسترسی به پتانسیل بالقوه‌ی پردازنده‌ی رایانه ضروری باشد. بنابراین برای داشتن رایانه‌ای که دارای عملکرد سریع و متعادلی است، بهینه‌سازی حافظه‌ی رم امری اجتناب‌ناپذیر محسوب می‌شود.

این مقاله یک راهنمای سطح بالا در مورد اورکلاک رم محسوب می‌شود که شامل معرفی نکات و مفاهیم پیشرفته‌ی کاملا فنی در این زمینه است. تمرکز اصلی ما در این مقاله روی حافظه‌های رم DDR3 و DDR4 بوده و تا حد امکان از بحث کردن درباره‌ی مادربرد و پردازنده خودداری شده است. در این مقاله از کلمات رم، مموری و حافظه‌ی DRAM که همان حافظه با دسترسی تصادفی پویا (Dynamic Random Access Memory) است، به جای همدیگر استفاده شده که بیان کننده‌ی یک مفهوم هستند. به علاوه، هردو اصطلاح فنی IC (مدار مجتمع) و اصطلاح عامیانه‌ی چیپ حافظه اشاره‌ی مستقیمی به قطعات سیلیکونی لحیم شده به برد مدار چاپی حافظه‌ی رم برای ساخت یک ماژول حافظه‌ی دو خطی (DIMM) دارند.

همچنین، از پارامترهای مورد نیاز مربوط به ماژول رم می‌توان به نرخ کلاک و ولتاژ اشاره کرد. دو مورد وجود دارد که مرتبط با پارامترهای یاد شده هستند. مورد اول این که، اگر حافظه‌ی رم سطح بالایی (high end) خریداری کرده باشید، احتمال دارد که تنظیمات پیش‌فرض بوت آن عملکرد مبتنی‌بر اعداد و ارقام تبلیغ شده را ارائه ندهد. سازندگان حافظه‌ی رم مطابق با انجمن JEDEC که برای استانداردسازی RAM تلاش می‌کند، اطلاعات اولیه‌ای را در حافظه‌ی EEPROM یک ماژول رم ثبت می‌کنند که هنگام خودآزمایی در راه‌اندازی اولیه‌ی سیستم (POST) مطابق با اطلاعات یاد شده، صحت عملکرد حافظه‌ی رم را تایید می‌کند. دوم این که، اگر با استفاده از افزایش کلاک پایه (BCLK) درحال اورکلاک پردازنده‌ی رایانه‌ی خود هستید، حافظه‌ی رم سیستم هم به طور خودکار اورکلاک خواهد شد. بنابراین ممکن است به منظور بهره‌مندی از عملکرد بهتر و پایدارتر، مجبور به تغییر فرکانس و تایمینگ مموری شوید. در ادامه می‌توانید دو مدار مجتمع DDR4 هشت گیگابایتی ساخت شرکت Crucial را در یک بسته‌بندی مشاهده کنید.

حتی در صورت نادرست بودن هردو مورد، ممکن است باز هم خواستار اورکلاک حافظه‌ی RAM سیستم خود باشید. سیستم‌های دارای APU، به دلیل استفاده از مموری سیستمی مانند حافظه‌ی رم ویدیویی (VRAM) کارت‌های گرافیک مجزا، اغلب از عملکرد حافظه‌ی بهتری بهره‌مند هستند. APU سرنام عبارت Accelerated Processing Unit و به معنای واحد پردازش شتاب یافته است که از ترکیب اجزای مختلف یک CPU و GPU ساخته شده است. این کلمه‌ی مخفف به وسیله‌ی شرکت AMD معرفی شده است. انجام بازی‌های رایانه‌ای در رایانه‌ی مجهز به پردازنده‌ای که دارای موتور گرافیکی داخلی است، زمانی که آن را با سریع‌ترین حافظه‌ی زیرسیستم ممکن کامل کنید، سرعت عملکرد بسیار سریعی خواهد داشت. کارهایی که شامل ترتیب عناصر داده‌ای چندبعدی بزرگ مانند محاسبات علمی، اجرای ماشین مجازی، پایگاه‌های داده و نرم‌افزارهای طراحی گرافیکی هستند، اولین داوطلب‌های حافظه‌ی رم اورکلاک شده خواهند بود. حتی سیستم‌های مخصوص بازی رایانه‌ای که مجهز به کارت گرافیک مجزا هستند، برای انجام روان‌تر بازی‌هایی مانند GTA V نیازمند اورکلاک حافظه‌ی رم هستند.

در نهایت باید اظهار کنیم که اورکلاک حافظه‌ی رم، یکی از ارزان‌ترین و ساده‌ترین راهکارها برای بهره‌برداری از حداکثر عملکرد سیستم محسوب می‌شود. انجام این کار به ویژه اگر صرفا خواستار افزایش اندک عملکرد باشید، به طور معمول نیازی به خنک کننده‌ی اضافی نخواهد داشت. همچنین، برای اورکلاک حافظه‌ی DRAM مجبور به خرید منبع تغذیه‌ی (PSU) قدرتمند نخواهید بود.

اما شاید به دلیل ناتوانی کنترلر حافظه‌ی مجتمع (IMC) پردازنده در افزایش سرعت یا تحمل ولتاژ و مصرف برق زیاد خواستار انجام اورکلاک رم نباشید. در غیر این صورت، دلیلی برای عدم اورکلاک حافظه‌ی رم وجود ندارد. اطلاعات و مقادیر برنامه‌ریزی شده درون EEPROM چیپ حافظه به وسیله‌ی تامین کنندگان قطعه که قبلا به آن اشاره شد، به این معنی است که سیستم باید همیشه اقدام به بررسی رم کرده و قبل از به میان آمدن مقادیر تنظیم شده به وسیله‌ی کاربر، به درستی بوت شود. بنابراین ممکن است هنگام اورکلاک، چند تایید اولیه‌ی اطلاعات رم سخت باشد. منظور از خودآزمایی هنگام راه‌اندازی اولیه (POST)، همان آزمایش‌های پیش از راه‌اندازی یا بوت شدن رایانه است که نخستین مرحله از پردازش‌های عمومی رایانه محسوب شده و با یک صدای بوق کوتاه همراه است. از جمله اطلاعاتی که در EEPROM ذخیره می‌شود می‌توان به کارخانه‌ی سازنده، شماره سریال، سرعت استاندارد رم، پروفایل‌های ویژه‌ای به نام Extreme Memory Profile یا XMP و اطلاعات مفید دیگر اشاره کرد. توجه کنید که رم‌ها معمولاً با تبلیغ پروفایل XMP خود بسته‌بندی شده و به فروش می‌رسند؛ ولی مشکل اینجاست که کاربر باید این پروفایل را به صورت دستی فعال کند.

سه روش اصلی برای اورکلاک کردن حافظه‌ی RAM وجود دارد:

۱- افزایش کلاک پایه‌ی (BCLK) پلتفرم

۲- کنترل مستقیم افزایش نرخ کلاک حافظه‌ی رم یا ضریب رم (RAM Multiplier)

۳- تغییر پارامترهای تایمینگ یا زمان بازیابی (latency) رم

تعریف دقیق CAS Latency یا Column Address Strobe Latency فاصله‌ی زمانی بین ارسال درخواست دسترسی به یکی از ستون‌های حافظه‌ی ماژول رم به وسیله‌ی کنترلر حافظه‌ی موجود در پردازنده و دسترسی به داده‌های بخش یاد شده در خروجی ماژول بعد از مدت کوتاهی است. هر کدام از روش‌های یاد شده، ممکن است نیازمند افزایش ولتاژ تغذیه کننده‌ی کنترلر PCI Express مجتمع (VCCSA)، ولتاژ پین‌های ورودی و خروجی پردازنده به جز پین‌های مرتبط با حافظه‌ی رم (VCCIO یا VTT) به اضافه‌ی ولتاژ DDR مربوط به چیپ حافظه برای برقراری پایداری سیستم باشند. مانند اورکلاک پردازنده، مقادیری که دستکاری خواهید کرد وابسته به یکدیگر بوده و لزوما به صورت مکرر تنظیم خواهد شد. در ادامه‌ی مقاله به جزئیات بیش‌تری در این باره پرداخته، رهنمودهایی اضافی درباره‌ی انتخاب سخت‌افزار بیان کرده و برخی از ابزارهای نرم‌افزاری قابل دسترس را معرفی خواهیم کرد.

پیش‌نیاز

وقتی که صحبت از اورکلاک رم به میان می‌آید، بیش‌تر کاربران به یاد افزایش نرخ داده که نیازمند ارتقا فرکانس کاری حافظه‌ی رم است، می‌افتند. فرکانس کاری مضربی از نرخ کلاک پایه (BCLK) و ضریب حافظه است. تصویر زیر، نتیجه‌ی آزمون مقایسه‌ی بیشینه‌ی نرخ داده‌ی حافظه‌ی DRAM که به وسیله‌ی وب‌سایت Tom’s Hardware به دست آمده، نشان می‌دهد.

ضریب حافظه که قبلا تقسیم کننده‌ی حافظه نامیده می‌شد، نسبت بین سرعت کلاک رم و کلاک پایه است. به عنوان مثال، با کلاک پایه‌ی ۲۰۰ مگاهرتزی و سرعت کلاک ۱۶۰۰ میلیون انتقال بر ثانیه (MT/s) در حافظه‌ی رم DDR3، نسبت بین سرعت کلاک رم و کلاک پایه برابر با ۱:۴ (۱ به ۴) خواهد بود. توجه داشته باشید که نرخ رم DDR3 دو برابر است؛ به طوری که نرخ داده‌ی ۱۶۰۰ میلیون انتقال بر ثانیه در یک نرخ کلاک ۸۰۰ مگاهرتزی رخ می‌دهد.

به دلیل این که سرعت رم برابر با حاصل ضرب کلاک پایه در ضریب رم است، افزایش کلاک پایه برای اورکلاک پردازنده به طور خودکار فرکانس کاری حافظه‌ی رم را افزاش خواهد داد. اما علاوه‌بر نرخ کلاک پایه، تعدادی از پارامترهای دیگر مانند ولتاژ کاری، تاخیر، پیکربندی کانال یا رنک (rank) و غیره بر روی عملکرد حافظه‌ی رم و مقوله پایداری تاثیر می‌گذارند. در واقع می‌توان با بهینه‌سازی همه‌ی متغیرهای یاد شده، حافظه‌ی رم را اورکلاک کرد.

قبل از ورود به جزئیات مربوط به مقوله اورکلاک، باید با اصطلاحات مخصوص این حوزه، طبقه‌بندی حافظه و این که هر پارامتر اورکلاکینک نشان دهنده‌ی چه چیزی است، آشنا شوید.

نام‌گذاری و طبقه‌بندی حافظه‌ی رم

طیف گسترده‌ای از حافظه‌ی رم شامل استانداردهای SDRAM ،EDO SDRAM ،RDRAM و DDR SDRAM وجود دارد که در این مقاله روی طیف حافظه‌ی DDR3 و DDR4 تمرکز خواهیم کرد.

هر حافظه‌ی DRAM به طور معمول از طریق ۴ عدد شامل ظرفیت کلی حافظه‌ی رم (برای مثال: ۸ گیگابایت)، نرخ داده (مانند ۱۳۳۳ میلیون انتقال بر ثانیه)، پهنای باند (مانند ۳۲۰۰ مگابایت بر ثانیه) و رده‌بندی تایمینگ (مانند پیکربندی 7-7-7-21) به علاوه‌ی کارخانه‌ی سازنده و نوع حافظه از جمله: DDR3 ،DDR2 ،DDR و DDR4 قابل شناسایی است.

تصویر زیر نشان دهنده‌ی فهرست‌ علایم‌ و اختصارات‌ شماره‌گذاری مدار مجتمع (IC) حافظه‌ی رم شرکت هاینیکس (Hynix) است. نام چیپ یا شماره سریال حافظه‌ی رم، شامل اطلاعات اضافی بیش‌تری از پارامترهای یاد شده بوده و همه‌ی آن‌ها مختص به فروشندگان اصلی چیپ است. فروشندگان اصلی و سازندگان این قطعات الکترونیکی، راهنمایی برای اصول نام‌گذاری و اختصارات‌ مربوطه مانند آنچه که مشاهده می‌کنید، فراهم می‌کنند.

حافظه‌ی DRAM یا حافظه با دسترسی تصادفی پویا (Dynamic Random Access Memory)، یک مدار مجتمع با یک شبکه‌ی دو بعدی از سلول‌های حافظه است. هر سلول نشان دهنده‌ی یک بیت است که ستون‌های آن خطوط بیت (bitline) و ردیف‌های آن خطوط کلمه (wordline) نامیده می‌شود. شماره‌ی ردیف یا ستون یک سلول نمایان‌گر آدرس حافظه است. تعداد سلول‌ها ظرفیت کلی چیپ DRAM را تعیین می‌کند. در این‌جا می‌توانید شماره‌گذاری قراردادی ماژول‌های رم DDR3 شرکت هاینیکس را مشاهده کنید. ارائه‌ی این اطلاعات، در صورتی که فروشندگان مدار مجتمع و سازنده‌ی ماژول متفاوت باشد، بسیار مفید خواهد بود. یک کاربر نیاز دارد که اطلاعات ویژه‌ی ماژول رم را بررسی کند.

از لحاظ فیزیکی، یک سلول حافظه از یک جفت ترانزیستور و خازن ساخته شده است. خازن یاد شده، بار الکتریکی را به صورت اعداد باینری ذخیره می‌کند؛ به طوری که اگر میزان بار الکتریکی کمتر از ۵۰ درصد باشد با 0 و اگر بیش‌تر از ۵۰ درصد باشد با 1 مشخص می‌شود. ترانزیستور هم به عنوان یک جابه‌جا کننده (switch) برای بارهای الکتریکی ورودی و خروجی از خازن عمل می‌کند. اما یک خازن قادر به ذخیره‌ی بار الکتریکی برای مدت زمان طولانی نبوده و پس از مدتی آن را از دست خواهد داد. بنابراین این بار الکتریکی باید تجدید شود. این چرخه‌ی تجدید چیزی است که باعث به وجود آمدن حافظه‌ی رم پویا می‌شود. کنترلر حافظه که در بیش‌تر سیستم‌های پیشرفته با واحد پردازش مرکزی یکپارچه شده، عملیات خواندن و نوشتن داده‌های حافظه‌ی رم را انجام می‌دهد. فرکانس دستگاه نوسان‌سازی که چرخه‌ی شارژ و دشارژ (خواندن و نوشتن) را کنترل می‌کند، فرکانس کلاک رم بوده و به صورت تعداد چرخه بر ثانیه که معمولا به صورت مگاهرتز بیان می‌شود، سنجیده می‌شود.

نرخ کلاک نباید با سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات اشتباه گرفته شود. نرخ داده به صورت میلیون انتقال بر ثانیه (MT/s) اندازه‌گیری و تعیین می‌شود. هر نسل از فناوری حافظه شامل DDR3 ،DDR2 ،DDR و DDR4 در مواردی مانند حداکثر فرکانس قابل ارائه، پهنای باند، تاخیر و مصرف برق چیپ‌ها بهبود یافته‌اند. نرخ داده‌ی دوبرابری رم، به ازای هر چرخه دوبار منتقل می‌شود؛ به طوری که با سرعت کلاک ۶۰۰ مگاهرتزی، یک حافظه‌ی رم DDR با اوج توان عملیاتی ۹۶۰۰ مگابایت بر ثانیه‌ای حاصل خواهد شد. اوج توان عملیاتی به صورت ۶۰۰ مگاهرتز ضرب در ۸ بایت ضرب در ۲ محاسبه می‌شود.

البته ابهامات اندکی هم درباره‌ی نام‌گذاری فناوری حافظه وجود دارد. برای مثال، حافظه‌ی رم DDR3-1333 دارای فرکانس کلاک ۱۳۳۳ مگاهرتزی نبوده و نیمی از این میزان را دارا است.

آخرین موردی که باعث ایجاد تمایز در چیپ‌های رم می‌شود، مربوط به پیکربندی تایمینگ است که بیان کننده‌ی میزان تاخیر چرخه‌ی کلاک بین رویدادهای معین است. بنابراین، اگر یک چیپ خیالی را با پیکربندی تایمینگ 1-1-1-1 که فارغ از معماری و محدودیت‌های فیزیکی ابتدایی است تصور کنید، به این معنی خواهد بود که این چیپ بازگردانی داده و هر نوع وظیفه‌ی داخلی را یک‌بار به ازای هر چرخه‌ی کلاک انجام خواهد داد. هدف ما داشتن حافظه‌ی رمی است که دارای کمترین عدد ممکن در پیکربندی تایمینگ باشد.

پیکربندی و نوع حافظه‌ی رم: مقایسه‌ی DDR3 با DDR4

تفاوت در مشخصات اصلی حافظه‌ی رم DDR3 و DDR4، از علاقه‌مندی‌های اورکلاک کننده‌ها است. در حالت کلی، هر یک از نسل‌های بعدی حافظه‌ی رم همراه با بهبودهای فراوانی معرفی می‌شوند. در این مورد، بهبودهایی که با گذار از حافظه‌ی رم DDR3 به DDR4 حاصل شده شامل مصرف برق کمتر، کاهش تاخیر رم و طیف بزرگ‌تری از فرکانس کاری رم است. در تصویر زیر می‌توانید خلاصه‌ای از تفاوت‌های مهم نسل‌های مختلف فناوری DDR را مشاهده کنید.

حداکثر نرخ داده برای ماژول رم DDR3 استاندارد، برابر با ۲۱۳۳ میلیون انتقال بر ثانیه (MT/s) است. با این وجود، در حال حاضر چیپ‌های با کیفیت عالی (high end) مختلف به سادگی می‌توانند فراتر از محدودیت نرخ داده‌ی استاندارد عمل کنند. استاندارد یاد شده، به وسیله‌ی انجمن مشترک مهندسی دستگاه الکترونی (JEDEC) که انجمنی مستقل برای استاندارد‌های نیمه رسانا است، تعریف می‌شود. همچنین، رم‌های DDR4 هم دارای بیشینه‌ی نرخ داده هستند اما هنوز میزان این بیشینه مشخص نیست. هر از چند گاهی تامین کنندگان چیپ‌های حافظه‌ی رم، حد ممکن نرخ داده‌ی رم DDR4 را کرک می‌کنند. در حال حاضر حافظه‌ی رم DDR4 با نرخ داده‌ی ۳۰۰۰ میلیون انتقال بر واحد ثانیه هم به فروش می‌رسد.

حافظه‌ی رم DDR4 نسبت به DDR3 که به طور پیش فرض با ۱.۵ ولت کار می‌کند، مصرف برق کمتری دارد. بسیاری از تنظیمات اورکلاک ولتاژ کاری بین ۱.۶۵ تا ۲.۰ ولت را نشان می‌دهند. در حالی که رم DDR4 به طور معمول با پهنای باند بالا دارای ولتاژ کاری ۱.۲ ولتی است. طبق گزارش‌ها، ماژول‌های رم DDR4 اورکلاک شده در هر حالت دارای ولتاژ کاری در بازه‌ی ۱.۴ تا ۱.۸ ولتی هستند. داشتن نرخ داده‌ی بالاتر یا مشابه در ولتاژ کاری پایین، باعث درصد آسیب دیدگی دائمی کمتر، نیاز کمتر به خنک کننده و به وجود آمدن فضای بیش‌تر برای اورکلاکینگ خواهد شد. در حقیقت موارد یاد شده، شرایطی ایده‌آل برای اورکلاک رم فراهم می‌کنند.

از تفاوت‌های اصلی دیگر میان DDR3 و DDR4 می‌توان به حداکثر ظرفیت اشاره کرد. اما این مورد بستگی به اهداف اورکلاکینگ دارد. یک اورکلاک کننده که از نسل قبلی پردازنده‌ی اصلی استفاده می‌کند، قادر به استفاده از رم DDR4 نخواهد بود. سری اسکای‌لیک (Skylake) اینتل برترین گزینه برای استفاده از حافظه‌ی رم DDR4 است که از کنترلر مجتمع حافظه بهره‌مند است. با این حال، پردازنده‌ی هَسوِل ای (Haswell E) هم از حافظه‌ی رم DDR4 پشتیبانی می‌کند.

کانال، رَنک و سَمت

حافظه‌ی تک کانال یا حافظه‌ی دارای کانال چندگانه، یک حالت سمتِ پردازنده است. کنترلر مجتمع حافظه (IMC) می‌تواند از کانال‌های موازی چندگانه برای دسترسی به حافظه با پهنای باند نظری دوبرابری استفاده کند. با این حال، دستاوردهای واقعی کمتر از میزان ایده‌آل یاد شده هستند. هم‌اکنون پردازنده‌های اصلی سطح بالای (high end) استفاده شده به وسیله‌ی اورکلاک کننده‌ها از معماری چهار کاناله هم پشتیبانی می‌کند اما برای بهره‌مندی از آن، مادربرد هم باید از این معماری پشتیبانی کند. در ادامه، تصویری از پیکربندی رم تک کاناله در ۳ شکاف DIMM قابل مشاهده است.

هر رنک در حافظه‌ی رم، یک مجموعه‌ی سطح پایینی از تراشه‌های حافظه‌ی انفرادی در یک ماژول رم تک‌گانه است که می‌توانند به صورت هم‌زمان در دسترس باشند. ماژول رم تک‌گانه، بلوک داده‌ای است که دارای گذرگاهی (Bus) با پهنای ۶۴ بیتی است. البته حافظه‌های رم ECC برگرفته از عبارت Error Checking & Correction که قادر به تشخیص آسیب دیدگی داده و رفع آن هستند، دارای گذرگاهی با پهنای ۷۲ بیتی خواهند بود. این نوع حافظه‌ها در رایانه‌هایی که برای پردازش‌های علمی و مالی مورد استفاده قرار می‌گیرد، کاربرد دارند. رنک تک‌گانه (Single rank) به این معنی است که ماژول‌های رم دارای یک بلوک قابل آدرس دهی هستند. رنک دوگانه (Dual rank) هم به این معنی است که تراشه‌های حافظه‌ی روی ماژول رم به دو گروه تقسیم شده و دارای دو بلوک آدرس دهی هستند. به عبارت دیگر، رنک تک‌گانه فقط دارای یک بلوک داده با گذرگاه ۶۴ بیتی یا ۷۲ بیتی است؛ اما رنک دوگانه دارای دو بلوک داده با گذرگاه ۶۴ بیتی یا ۷۲ بیتی است. رنک به تعداد تراشه‌های فیزیکی حافظه‌ی موجود در ماژول رم بستگی نداشته و برای مثال ممکن است رنک تک‌گانه، مربوط به ۸ عدد تراشه یا ۱۶ عدد تراشه‌ی حافظه در یک مموری باشد. با مشاهده‌ی عکس زیر می‌توانید تصور بهتری از رنک داشته باشید.

بسته به پیکربندی کنترلر حافظه‌ی مجتمع پردازنده‌ی اصلی، بیشینه‌ی تعداد رنک‌های پشتیبانی شده به ازای هر کانال، محدود است. با وجود این که افزایش تعداد رنک‌ها در پیکربندی باعث بهبود عملکرد می‌شود اما داشتن رنک مازاد هم اثر منفی شدیدی بر روی سرعت کلی حافظه‌ی رم می‌گذارد. این مورد به طور عمومی فقط برای سرورها، رایانه‌های دارای قدرت پردازشی بالا (workstation) و دیگر پیکربندی‌های دارای ظرفیت حافظه‌ی بالا است.

حافظه‌ی رم یک طرفه یا یک سمتی در برابر حافظه‌ی رم دو طرفه، به موضوع تراکم رم اشاره دارد. در حافظه‌ی رم تک طرفه، همه‌ی مدارهای مجتمع (IC) حافظه در یک پیکربندی با تراکم بالا فقط در یک سمت از ماژول فیزیکی قرار دارند؛ در حالی که حافظه‌های رم دو طرفه در هر دو سمت خود دارای مدارهای مجتمع حافظه هستند. این دو نوع می‌توانند دارای یک، دو، سه یا چهار رنک باشند. بحث‌های زیادی حول پیرامون فرکانس بالا و تراکم بالای حافظه‌های رم تک طرفه و دوطرفه وجود دارد. ماژول رم تک طرفه که اغلب دارای رنک تک‌گانه است، کاهش قابل توجهی را در رتبه‌های بنچمارک در مقایسه با حافظه‌ی رم دو طرفه‌ی دارای رنک دوگانه با نرخ کلاک پایین نشان می‌دهد.

جایگذاری (Interleaving) فرآیندی از تقسیم بلوک‌های داده به طوری که اهداف چندگانه قادر به آدرس دهی پیوسته باشند، است. جایگذاری کانال باعث افزایش بالقوه‌ی پهنای باند خواندن سیستم می‌شود. جایگذاری رنک هم به این معنی است که، در حالی که دیگر رنک‌های رم مربوط به پیکربندی چند رنکی در حال نوسازی داده هستند، یک رنک از حافظه‌ی رم می‌تواند قابل آدرس دهی باشد؛ در این حالت تاخیر کلی تراشه‌ی رم کاهش خواهد یافت. برای به حداکثر رساندن کارایی حافظه‌ی رم، پارامترهای جایگذاری کانال و رنک باید به بالاترین حالت ممکن که به وسیله‌ی مادربرد پشتیبانی می‌شود، تنظیم شوند.

تایمینگ اولیه‌ی حافظه‌ی رم

تایمینگ ماژول رم به صورت مجموعه‌ی ۴ عددی مانند 24-7-8-7 نشان داده می‌شود. هر یک از این چهار عدد، بیانگر زمان تاخیر مربوط به یک نوع وظیفه یا کار داخلی بوده و ترتیب این اعداد همیشه به صورت CL-tRCD-tRP-tRAS است.

به منظور خواندن و نوشتن داده‌ها به یک آدرس خاصی از حافظه (سلول)، ابتدا ردیف مربوط به سلول و سپس ستون مربوط به آن فعال می‌شود. هر فرآیند فعال‌سازی، وظیفه‌ی مجزایی بوده و دارای تایمینگ یا تاخیر در چرخه‌ی کلاک مختلفِ وابسته به آن است.

• CL یا CAS Latency، نشان دهنده‌ی زمان بازیابی ستون آدرس است. در حقیقت، CAS Latency اشاره‌ی مستقیمی به تاخیر بین ارسال یک ستون آدرس به کنترلر حافظه و دریافت یک نتیجه دارد. به طور مسلم، CAS Latency تاثیرگذارترین پارامتر بر روی تاخیر و عملکرد حافظه‌ی رم است.
• tRCD با عنوان RAS to CAS delay یا تاخیر بین RAS تا CAS هم شناخته می‌شود. RAS اشاره به ردیف آدرس دارد. tRCD، تعداد چرخه‌های کلاکی است که برای فعال کردن یک ستون از داده (CAS) بعد از ردیف فعال شده‌ی قبلی (RAS) طول می‌کشد.
• tRP که به صورت تاخیر RAS Precharge هم شناخته می‌شود، تاخیر بین دوره‌ی زمانی عدم امکان دسترسی به خواندن یا نوشتن یک ردیف از داده و باز شدن دسترسی به یک ردیف داده‌ی متفاوت را نشان می‌دهد.
• tRAS یا زمان فعال ردیف، تعداد چرخه‌های مورد نیاز برای بازیابی موفقیت آمیز داده‌ی ذخیره شده در یک ردیف است که می‌تواند به عنوان انتظار یا تاخیر در تعدادی از چرخه‌های کلاک، قبل از آغاز یک درخواست جدید برای دسترسی به سلول حافظه، در نظر گرفته شود. حافظه‌ی رم موجود در تصویر پایینی، دارای تایمینگ 24-7-8-7 است.

همچنین، پنجمین دسته‌بندی تایمینگی هم تحت عنوان CMD یا نرخ فرمان (Command Rate) وجود دارد اما اغلب اشاره‌ای به آن نمی‌شود. CMD زمان تاخیر بین فعال‌سازی حافظه و دریافت فرمان‌ها است که به طور معمول یک یا دو چرخه خواهد بود. به علاوه، گروه‌های دوم و سومی هم از تایمینگ وجود دارند. کاربران می‌توانند با بهینه‌سازی آن‌ها، بهبود عملکرد رم را افزایش دهند. با این حال، بهبود عملکرد به دست آمده از تایمینگ‌های یاد شده، مانند بهینه‌سازی تایمینگ‌های اولیه قابل توجه نخواهد بود.

تایمینگ‌های اشاره شده به یکدیگر بستگی دارند. برای مثال، مقدار زمانی که برای دسترسی به سلول حافظه‌ی جدید بعد از دسترسی قبلی طول می‌کشد، tRAS (برای یک بازیابی موفق داده در سلول قبلی) + tRP (برای جابه‌جایی یا switch به ردیف متفاوت) + tRCD (زمان تاخیر دسترسی به ستون) + tCL (نتیجه‌ی بازگشته از خود سلول) خواهد بود. همچنین، زمان tRAS به منظور بزرگ‌تر بودن از مجموع tCL ،tRCD و tRP از قبل پیکربندی شده است. با این حال، برخی از اورکلاک کننده‌ها پیکربندی‌های بنچمارکی را منتشر کرده‌اند که خلاف این قانون را نشان می‌دهد.

ولتاژ موثر بر حافظه‌ی رم

ولتاژ‌های مختلفی برای اورکلاک پردازنده مورد استفاده قرار می‌گیرند. اما برخی از ولتاژهای سمتِ پردازنده و مادربرد مربوط به اورکلاک حافظه‌ی رم هستند. پردازنده‌های اصلی شرکت‌های اینتل (Intel) و ای‌ام‌دی (AMD) دارای کنترلرهای مجتمع حافظه بوده و هر یک از نسل‌های چیپ‌ست‌ها یا پردازنده‌ها از ولتاژهای مختلفی برای اورکلاک حافظه‌ی رم پشتیبانی می‌کنند.

بدیهی است که مهم‌ترین ولتاژ مربوط به حافظه‌ی رم، ولتاژ حافظه (memory voltage) است. ولتاژ حافظه بسته به فرم‌ور (firmware) مادربرد و چیپست، نام‌های مختلفی شامل VDDQ، ولتاژ SSTL یا Stub Series Termination Logic، ولتاژ DIMM، ولتاژ DRAM ،VDIMM Select و غیره به خود می‌گیرد. به طور پیش فرض، ولتاژ حافظه‌ی ۱.۵ ولتی معمولا برای رم‌های DDR3 و ولتاژ حافظه‌ی ۱.۲ ولتی برای رم‌های DDR4 مورد استفاده قرار می‌گیرد.

ولتاژ VTT یا ولتاژ پایانی هم دارای نام‌های زیادی است. ولتاژ VTT می‌تواند همان ولتاژ کنترلر مجتمع حافظه، ولتاژ QPI/VTT یا موارد دیگر باشد؛ اما VTT ولتاژی است که کنترلر مجتمع حافظه روی برد (on board) پردازنده را تغذیه می‌کند. در این‌جا تفاوت‌هایی میان اصطلاحات‌ فنی مربوط به پردازنده‌های قبل از سری سندی بریج (Sandy Bridge)، بعد از سندی بریج و AMD وجود دارد. ولتاژ VTT در پردازنده‌های پیشرفته‌ی اینتل و بعد از سری سندی بریج تحت عنوان VCCSA یا ولتاژ نماینده‌ی سیستم و در پردازنده‌های AMD با عنوان VDDNB شناخته می‌شود. این ولتاژ می‌تواند در صورت وجود تغییرات در پایداری کلاک پایه، بهینه‌سازی شود.

به علاوه، ولتاژ مرجع هم با نام‌های VREFDQ ،DRAM Ctrl Ref Voltage یا DDR_VREF_CA_A و غیره شناخته می‌شود. تعیین آستانه برای یک سطح ولتاژ، با یک صفر یا ۱ سنجیده می‌شود.

VDDNB ولتاژ تغذیه کننده‌ی کنترلر مجتمع حافظه است اما بخش NB موجود در این کلمه‌ی مخفف، به پل شمالی اشاره دارد. همچنین ممکن است ولتاژهای دیگری هم مشابه با این مورد وجود داشته باشند. برای همین بهتر است قبل از تغییر مقادیر این ولتاژها، به تعریف دقیق اصطلاح مخصوص چیپست و مادربرد مراجعه کنید.

ولتاژ DRAM و شاید ولتاژ تغذیه کننده‌ی کنترلر مجتمع حافظه (هر متغیری که در یک پیکربندی ویژه‌ی پردازنده یا مادربرد سیستم، نام‌گذاری شده است)، تنها مقادیری هستند که در مراحل آغازین اورکلاک رم لمس خواهند شد.

در بخش اول این مقاله سعی ما بر این بود که یک معرفی اجمالی از اورکلاک حافظه‌ی رم و تشریح کامل اصطلاحات فنی مربوط به این حوزه را به شکلی ساده و قابل فهم بیان کنیم. با این حال، ممکن است به خاطر تخصصی بودن این مقاله با یک‌بار مطالعه، قادر به درک کامل مقوله‌ی اورکلاک و اصطلاحات فنی پیرامون آن نباشید. بخش اول این مقاله، پیش نیاز بخش بعدی است. بنابراین حتما باید این مقاله را قبل از پرداختن به مقوله‌ی اورکلاک رم، به طور دقیق مطالعه و درک کنید. در بخش دوم این مقاله، به شیوه‌ی اورکلاک، خنک‌سازی، گارانتی و معرفی برخی از ابزارهای نرم‌افزاری قابل دسترس در زمینه‌ی اورکلاک خواهیم پرداخت. لطفا منتظر بخش دوم و جذاب این مقاله باشید.

نظر شما در رابطه با اورکلاک رم چیست؟ لطفا نظرات خود را در بخش دیدگاه وب‌سایت به اشتراک بگذارید.