Tempo de RAM: CAS, RAS, tRCD, tRP, tRAS explicado

A RAM é, na verdade, um dos componentes mais cruciais de um computador, mas raramente recebe a mesma quantidade de pensamento e esforço que os outros componentes quando se trata da decisão de compra. Normalmente, a capacidade é a única coisa com a qual os consumidores em geral parecem se preocupar e, embora essa seja uma abordagem justificada, a RAM é mais do que apenas o tamanho da memória que ela contém. Vários fatores importantes podem ditar o desempenho e a eficiência da RAM e provavelmente dois dos mais importantes entre eles são a frequência e os tempos.

O GSkill TridentZ RGB é um fantástico kit de RAM para sistemas Ryzen - Imagem: GSkill

A frequência da RAM é um número bastante simples que descreve a velocidade de clock em que a RAM está classificada para funcionar. É claramente mencionado nas páginas do produto e segue a regra simples de “quanto mais alto, melhor”. É comum ver kits de RAM classificados para 3200 Mhz, 3600 Mhz, 4000 Mhz ou até mais hoje em dia. A outra parte mais complicada da história é a latência ou os “tempos” da RAM. Eles são muito mais complicados de entender e podem não ser fáceis de entender à primeira vista. Vamos mergulhar no que realmente são os tempos de RAM.

O que são tempos de RAM?

Embora a frequência seja um dos números mais anunciados, os intervalos da RAM também têm um grande papel a desempenhar no desempenho geral e na estabilidade da RAM. Os tempos medem a latência entre as várias operações comuns em um chip de RAM. Como a latência é o atraso que ocorre entre as operações, ela pode ter um sério impacto no desempenho da RAM se aumentar além de um determinado limite. As temporizações da RAM são uma representação da latência inerente que pode ser experimentada pela RAM durante a execução de suas várias operações.

O tempo da RAM é medido em ciclos de clock. Você pode ter visto uma sequência de números separados por travessões na página do produto de um kit de RAM que se parece com algo como 16-18-18-38. Esses números são conhecidos como temporizações do kit RAM. Inerentemente, visto que representam a latência, quanto menor, melhor quando se trata de temporizações. Esses quatro números representam o que é conhecido como “Temporização primária” e têm o impacto mais significativo na latência. Existem outros tempos secundários também, mas, por enquanto, discutiremos apenas os tempos principais.

Os 4 tempos de RAM primários são representados assim - Imagem: Tipsmake

Horários primários

Em qualquer lista de produtos ou na embalagem real, os tempos estão listados no formato tCL-tRCD-tRP-tRAS que correspondem aos 4 tempos principais. Este conjunto tem o maior impacto na latência real do kit RAM e também é um ponto de foco durante o overclock. Portanto, a ordem do número na string 16-18-18-38 nos diz qual tempo primário tem qual valor à primeira vista.

Latência CAS (tCL / CL / tCAS)

Latência CAS - Imagem: MakeTechEasier

A latência CAS é o tempo primário mais proeminente e é definida como o número de ciclos entre o envio de um endereço de coluna para a memória e o início dos dados em resposta. Este é o momento mais amplamente comparado e anunciado. Este é o número de ciclos necessários para ler o primeiro bit de memória de uma DRAM com a linha correta já aberta. A latência CAS é um número exato, ao contrário de outros números que representam mínimos. Este número deve ser acordado entre a memória e também o controlador de memória.

Essencialmente, a latência do CAS é o tempo que a memória leva para responder à CPU. Há outro fator que precisamos considerar ao discutir CAS porque CL não pode ser considerado por si só. Temos que usar uma fórmula que converte a classificação CL em tempo real denotado em nanossegundos, que é baseado na taxa de transferência da RAM. A fórmula é (CL / Taxa de transferência) x 2000. Usando esta fórmula, podemos determinar que um kit de RAM rodando a 3200Mhz com CL16 terá uma latência real de 10ns. Isso agora pode ser comparado entre kits com diferentes frequências e tempos.

Atraso RAS para CAS (tRCD)

Atraso de RAS para CAS - Imagem: MakeTechEasier

RAS para CAS é um atraso potencial nas operações de leitura / gravação. Como os módulos de RAM usam um design baseado em grade para endereçamento, a interseção de linhas e números de coluna indica um endereço de memória específico. tRCD é o número mínimo de ciclos de clock necessários para abrir uma linha e acessar uma coluna. O tempo para ler o primeiro bit de memória de uma DRAM sem nenhuma linha ativa introduzirá atrasos adicionais na forma de tRCD + CL.

tRCD pode ser considerado o tempo mínimo que leva para a RAM chegar ao novo endereço.

Tempo de pré-carga da linha (tRP)

Tempo de pré-carga da linha - Imagem: MakeTechEasier

No caso de abertura de uma linha errada (chamada de perda de página), a linha precisa ser fechada (conhecido como pré-carregamento) e a próxima precisa ser aberta. É somente após essa pré-carga que a coluna da próxima linha pode ser acessada. Portanto, o tempo total é aumentado para tRP + tRCD + CL.

Tecnicamente, ele mede a latência entre emitir o comando de pré-carga para inativar ou fechar uma linha e ativar o comando para abrir uma linha diferente. tRP é idêntico ao segundo número tRCD porque os mesmos fatores afetam a latência em ambas as operações.

Tempo de linha ativa (tRAS)

Tempo de linha ativa - Imagem: MakeTechEasier

Também conhecido como “Atraso de ativação para pré-carga” ou “Tempo ativo mínimo de RAS”, o tRAS é o número mínimo de ciclos de clock necessários entre um comando de linha ativa e a emissão do comando de pré-carga. Isso se sobrepõe ao tRCD e é simples tRCD + CL nos módulos SDRAM. Em outros casos, é aproximadamente tRCD + 2xCL.

tRAS mede a quantidade mínima de ciclos que uma linha deve permanecer aberta para gravar dados corretamente.

Taxa de comando (CR / CMD / CPC / tCPD)

Há também um certo sufixo –T que pode ser visto freqüentemente durante o overclock e que indica a Taxa de Comando. A AMD define a Taxa de Comando como a quantidade de tempo, em ciclos, entre quando um chip DRAM é selecionado e um comando é executado. É 1T ou 2T, onde 2T CR pode ser muito benéfico para estabilidade com clocks de memória mais altos ou para configurações 4-DIMM.

CR às vezes também é chamado de período de comando. Enquanto 1T é mais rápido, 2T pode ser mais estável em certos cenários. Também é medido em ciclos de clock como outras temporizações de memória, apesar da notação –T exclusiva. A diferença de desempenho entre os dois é insignificante.

Impacto de tempos de memória mais baixos

Uma vez que as temporizações geralmente correspondem à latência do kit RAM, temporizações mais baixas são melhores, pois isso significa um menor atraso entre as diferentes operações da RAM. Como ocorre com a frequência, existe um ponto de diminuição dos retornos em que as melhorias no tempo de resposta serão em grande parte prejudicadas pelas velocidades de outros componentes, como a CPU ou a velocidade geral do clock da própria memória. Sem mencionar que reduzir os tempos de um determinado modelo de RAM pode exigir binning extra por parte do fabricante, levando a rendimentos mais baixos e também a um custo mais alto.

Embora dentro do razoável, tempos de RAM mais baixos geralmente melhoram o desempenho da RAM. Como podemos ver nos seguintes benchmarks, os tempos gerais mais baixos (e especificamente a Latência CAS) levam a uma melhoria, pelo menos em termos de números em um gráfico. Se a melhoria pode ou não ser percebida pelo usuário médio durante o jogo ou durante a renderização de uma cena no Blender é uma história completamente diferente.

Impacto de vários tempos de RAM e frequências nos tempos de renderização no Corona Benchmark - Imagem: TechSpot

Um ponto de retornos decrescentes é rapidamente estabelecido, especialmente se formos em CL15. Neste ponto, geralmente, os intervalos e a latência não são os fatores que estão impedindo o desempenho da RAM. Outros fatores como a frequência, a configuração da RAM, os recursos de RAM da placa-mãe e até mesmo a voltagem da RAM podem estar envolvidos na determinação do desempenho da RAM se a latência atingir este ponto de retornos decrescentes.

Timings vs. Frequency

A frequência e as temporizações da RAM estão interconectadas. Simplesmente não é possível obter o melhor dos dois mundos nos kits de memória RAM produzidos em massa. Geralmente, conforme a frequência nominal do kit de RAM aumenta, as temporizações ficam mais frouxas (as temporizações aumentam) para compensar um pouco isso. A frequência geralmente compensa um pouco o impacto dos timings, mas há casos em que pagar a mais por um kit de RAM de alta frequência simplesmente não faria sentido, já que os timings ficam mais fracos e o desempenho geral é prejudicado.

Um bom exemplo disso é o debate entre a RAM DDR4 3200Mhz CL16 e a RAM DDR4 3600Mhz CL18. À primeira vista, pode parecer que o kit 3600Mhz é mais rápido e os tempos não são muito piores. No entanto, se aplicarmos a mesma fórmula que discutimos ao explicar a latência do CAS, a história toma um rumo diferente. Colocando os valores na fórmula: (CL / Taxa de transferência) x 2000, para ambos os kits de RAM resulta que ambos os kits de RAM têm a mesma latência real de 10ns. Embora sim, outras diferenças também existem nos subtimings e na forma como a RAM é configurada, mas a velocidade geral semelhante torna o kit 3600Mhz um valor pior devido ao seu preço mais alto.

Resultados de referência de várias frequências e latências - Imagem: GamersNexus

Como acontece com os tempos, atingimos um ponto de retornos decrescentes logo com a frequência também. Geralmente, para plataformas AMD Ryzen, DDR4 3600Mhz CL16 é considerado o ponto ideal em termos de tempo e frequência. Se formos com uma frequência mais alta, como 4000 MHz, não apenas as temporizações terão que piorar, como até o suporte da placa-mãe pode ser um problema para chipsets de médio porte como o B450. Além disso, no Ryzen, o Infinity Fabric Clock e o Memory Controller Clock devem ser sincronizados com a frequência DRAM em uma proporção de 1: 1: 1 para os melhores resultados possíveis, e ir além de 3600Mhz quebra essa sincronização. Isso leva ao aumento da latência, instabilidade geral e frequência ineficaz que torna esses kits de RAM um valor global ruim para o dinheiro. Como os tempos, um ponto ideal deve ser estabelecido e é melhor ficar com frequências razoáveis ​​como 3200 MHz ou 3600 MHz em tempos mais apertados, como CL16 ou CL15.

Overclocking

Overclocking de RAM é um dos processos mais frustrantes e temperamentais quando se trata de mexer no seu PC. Os entusiastas têm investigado esse processo não apenas para extrair até a última gota de desempenho de seu sistema, mas também para o desafio que o processo traz. A regra básica de overclocking da RAM é simples. Você tem que atingir a frequência mais alta possível, mantendo as temporizações iguais ou até mesmo apertando as temporizações para obter o melhor dos dois mundos.

RAM é um dos componentes mais sensíveis do sistema e geralmente não aceita ajustes manuais. Portanto, os fabricantes de RAM incluem um overclock pré-carregado conhecido como “XMP” ou “DOCP” dependendo da plataforma. Supõe-se que seja um overclock pré-testado e validado que o usuário pode habilitar via BIOS e, na maioria das vezes, é o nível de desempenho ideal de que o usuário precisa.

A calculadora DRAM para Ryzen criada por “1usmus” é uma ferramenta fantástica para overclocking manual em plataformas AMD

Se você quiser enfrentar o desafio do overclocking manual da RAM, nosso guia abrangente de overclocking de RAM pode ser uma grande ajuda. O teste de estabilidade do overclock é facilmente a parte mais difícil do overclock da RAM, pois pode levar muito tempo e muitos travamentos para acertar. Ainda assim, todo o desafio pode ser uma boa experiência para entusiastas e pode levar a alguns ganhos de desempenho interessantes também.

Palavras Finais

A RAM é certamente um dos componentes menos avaliados do sistema e pode ter um impacto significativo no desempenho e na capacidade de resposta geral do sistema. As temporizações da RAM desempenham um grande papel determinando a latência que está presente entre as diferentes operações de RAM. Timings mais apertados certamente levam a um desempenho melhorado, mas há um ponto de diminuição dos retornos que torna um pouco incômodo fazer overclock manualmente e apertar os timings para ganhos mínimos de desempenho.

Encontrar um equilíbrio perfeito entre a frequência da RAM e as temporizações ao mesmo tempo em que mantém o valor da RAM sob controle é a melhor maneira de fazer uma decisão de compra. Nossas escolhas para os melhores kits DDR4 RAM em 2020 pode ser útil para tomar uma decisão informada sobre sua escolha de RAM.