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Análisis: Optimizando el acceso a la memoria
Enviado el 07/08/03 a las 02:00 por Noticias

Agalisa

La velocidad de acceso a la memoria es uno de los elementos clave en el rendimiento de un procesador, por lo que optimizarla puede permitir aumentar de forma notable la velocidad de nuestro sistema.

El estándar oficial en memoria hoy en día es, sin duda, DDR400, también conocida como PC3200. Sin embargo, esta memoria aún hoy da algunos problemas, aunque no tantos como los que solían dar los módulos comercializados antes de que se estableciese el estándar. Por eso es importante ajustar los valores de acceso en la BIOS.

Por otra parte, aunque muchos sistemas antiguos no pueden aprovechar al máximo la velocidad de la DDR400, sí pueden sacar partido si se retocan los valores en la BIOS, mejorando el rendimiento. Es más, retocar los valores del retardo RAS-to-CAS o de la latencia de CAS se pueden conseguir mayores velocidades que las que se obtendrían simplemente aumentando la velocidad del bus.

El presente artículo, original de la página Tom's Hardware, explica los conceptos que hay detrás de la memoria RAM, e incluye algunos trucos de optimización, los cuales también funcionan con otros estándares de memoria, como DDR333 y DDR266.

Forzando módulos

La primera opción consiste en usar módulos que van más allá del estándar DDR400, y que ofrecen opciones especialmente altas para velocidades de reloj y temporizaciones. Estos módulos los fabrican Corsair, Geil, Kingston, Mushkin y otros, y los denominan PC3500 o PC37000. Aunque no existe ningún estándar con esos nombres, éstos indican hasta qué punto se pueden forzar dichos módulos.

Pero la memoria DDR no abre realmente sus alas hasta que se instala en una placa dotada de sistema dual-channel, el cual suma el ancho de banda de dos módulos DDR. Esto, sin embargo, tiene un inconveniente: es necesario usar dos módulos de memoria.

Normalmente la BIOS asigna unas temporizaciones conservadoras para garantizar la estabilidad del sistema, y es aquí en donde se pueden hacer las optimizaciones. De hecho, los fabricantes de RAM como Corsair y Geil incluso venden pares de módulos de memoria que han sido comprobados (y, por tanto, garantizados) para su uso en sistemas dual-channel.

Forzando la RAM

La tentación inherente a los módulos RAM más rápidos es la de aumentar la velocidad de bus si se tiene un sistema antiguo. Por ejemplo, se puede instalar memoria DDR400 en una placa madre con un chipset VIA KT333 o KT400. Aunque el chipset no admite, oficialmente, el nuevo estándar, es posible que haya en la BIOS la opción de aumentar la velocidad de reloj desde los niveles de la DDR333 hasta los de la DDR400.

Si el sistema se vuelve inestable con la memoria a 400MHz, entonces puedes olvidarte de intentar un ajuste fino de la frecuencia. El reloj de la memoria se mueve paralelamente al reloj principal, y solo se puede ajustar en grandes saltos (desde DDR333 hasta DDR400). El ajuste se hace normalmente especificando la relación entre dicha velocidad y la del bus principal; así, 3/· se corresponde con DDR333 con el bus principal a 333MHz, mientras que 4/3 se refiere a DDR400 (también con el bus principal a 333MHz).

Las ventajas de aumentar la velocidad de reloj de la memoria en un sistema Athlon XP, por su parte, son pocas. De hecho, el poner el bus de memoria a 400MHz y el bus principal a 333MHz puede incluso reducir el rendimiento. Se consiguen mejores resultados si se optimizan los parámetros de acceso a la RAM en la BIOS.

Temporizaciones de la RAM

Los valores de las temporizaciones tienen tanto impacto en el rendimiento como la velocidad del bus memoria. A fin de cuentas, el bus de datos sólo puede sacar partido de su gran ancho de banda si los datos leídos en la RAM están disponibles a una velocidad adecuada. Y cuando los datos son buscados en distintas zonas de memoria, hay una gran cantidad de factores que retrasan el flujo de datos. Las temporizaciones indican la velocidad a la que se deben realizar cada uno de los pasos implicados en un acceso a la memoria.

A la hora de cambiar las temporizaciones, el primer paso consiste en desactivar la configuración automática de la RAM. Cuando está activa, la placa madre lee el chip SPD (Serial Presence Detect) del módulo de memoria para así obtener información acerca de las temporizaciones y velocidad de reloj, y poder ajustar los valores adecuadamente. Sin embargo, los valores almacenados en dicho chip son bastante conservadores, para así poder garantizar la estabilidad en la mayor cantidad posible de sistemas. Con una configuración manual, puedes personalizar los valores para tu sistema concreto. Es más, en muchos casos, los módulos permanecerán estables incluso con valores superiores a los recomendados por el fabricante.

Sin embargo, no siempre se puede asegurar esto en el caso de memoria barata. Los distribuidores "sin marca" son famosos por recortar gastos durante la fabricación y por grabar valores incorrectos en los chips SPD. Muchos infelices compradores tienen que sufrir bajos rendimientos o fallos de sistema sin saber realmente por qué.

¿Qué son esos valores?

Los valores de temporización más importantes de la RAM son la latencia CAS (CL), el retardo RAS-to-CAS (Trcd) y el tiempo de carga de RAS (Trp). Muchos módulos tienen especificaciones del tipo PC2700-2.0-2-2.0 o PC3200-3.0-3-3.0. El primero de esos aparentemente inescrutables valores indica el tipo de memoria, y los otros tres son las mencionadas temporizaciones. Otros fabricantes tan solo muestran la latencia CAS como CL 2.0 o CL 3.0. Aunque es la característica más importante, el no mostrar las otras es una gran desventaja para el comprador, pues las tres tienen un impacto similar en el rendimiento. Pese a todo, siempre queda la posibilidad de consultar dichos valores en las hojas de características del fabricante, las cuales suelen estar disponibles en su página web.

Para entender mejor las temporizaciones, es necesario conocer todos los pasos implicados en un acceso a memoria. Un acceso de lectura comienza con la selección de un chip de memoria por parte del chipset, el cual contiene el dato que buscamos. El controlador direcciona el chip correspondiente en el módulo, así como los datos que contiene. Las celdas de memoria del chip están organizadas en una matriz o rejilla, y son direccionadas mediante la dirección de fila y columna. Cada intersección de la rejilla contiene un bit.

Dentro de la matriz

El controlador de memoria envía primero la fila de la celda a la que quiere acceder. Después de un cierto tiempo (Trcd, retardo RAS-to-CAS), el módulo consigue almacenar dicho valor en un registro interno. En la memoria actual, este proceso necesita de dos a tres ciclos de reloj. Hasta es posible que sean fracciones, como 2.5 ciclos de reloj (CL 2.5), pues la memoria DDR puede enviar señales de datos y de control tanto en el flanco ascendente como en el descendente de la señal de reloj.

Una vez que el número de fila ha sido almacenado en el interior del chip, el controlador envía la señal CAS, junto con el número de columna de la celda. Es necesario un tiempo (Tcl, latencia CAS) hasta que el contenido del bit de la posición direccionada por dicha columna y por la fila previamente almacenada llega hasta el registro de salida del chip de memoria.

Se puede ajustar desde la BIOS el número de ciclos de reloj para Trcd y Tcl. Cuanto más bajos sean dichos valores, mayor será el rendimiento. Sin embargo, valores de 2.0 o incluso 1.5 sólo funcionan en los módulos más rápidos.

Si se están leyendo datos adyacentes en la misma fila, el único factor determinante es CL, pues el controlador y el chip ya conocen el valor de dicha fila, y no es preciso enviarlo de nuevo. Sin embargo, cada vez que el controlador ha de acceder a una nueva fila, es preciso que deje pasar un tiempo Tras (row active time) antes de enviar un nuevo valor. A ese valor se le suma el Trp (RAS precharge time), que es necesario para asegurar que los voltajes en las líneas se han estabilizado. Todo esto significa que hasta los módulos más rápidos necesitan al menos siete ciclos de reloj para todo el proceso.

Los chips DDR modernos están subdivididos a su vez en cuatro segmentos (bancos), cada uno de los cuales representa una zona de memoria independiente. Esto permite acceder simultáneamente a varias zonas del mismo chip, aumentando así la velocidad. Mientras se está leyendo un dato de uno de los bancos, se puede estar direccionando otro banco. Se puede especificar en la BIOS cuantos bancos son accesibles simultáneamente. El valor que da mayor velocidad es "cuatro".

Máximo rendimiento con 1 GB o más de memoria RAM

Otro factor importante para el rendimiento es la cantidad de memoria instalada. Los programas de tratamiento de vídeo o de retoque fotográfico necesitan una gran cantidad de memoria. Diversas pruebas hechas con el test Content Creation Winstone demuestran que Windows 2000 y XP no despegan realmente hasta que tienen 1GB o más de memoria, lo que indica cuan dependiente es el rendimiento de la cantidad de memoria. De hecho, 512MB es el mínimo para un sistema con Windows XP. Lejos quedan los días de Windows 98 y Me, cuando 512MB era lo máximo que podía necesitar un sistema.

Sin embargo, en los sistemas x86 de 32 bits, la máxima cantidad de memoria soportada son 3'5 GBytes, sin importar cuanta memoria se haya instalado. La razón es, simplemente, que la CPU no puede direccionar más. El resto hasta la barrera de los 4GB está reservada para controlar la circuitería PCI. Sin embargo, en sistemas de 64 bits como los AMD Opteron o el futuro Athlon64, el límite es mucho mayor, gracias a la mayor cantidad de líneas de direccionamiento que incorporan estos sistemas.

Es recomendable instalar el menor número posible de módulos, pues también aumenta el rendimiento y la estabilidad. Esto se debe a que la cantidad de módulos afecta negativamente al número de comandos por unidad de tiempo que se le pueden enviar a la memoria. Si se llenan todos los bancos de memoria, probablemente sea necesario aumentar la temporización de uno a dos ciclos para mantener el sistema estable, lo que implicará una reducción de, aproximadamente, el 3% en el rendimiento.

Optimizando la RAM desde la BIOS

La BIOS de las placas madre suelen ofrecer numerosas opciones para optimizar la memoria. Estas opciones modifican diversas funciones de la RAM, las cuales suelen recibir numerosos nombres. Explicaremos brevemente cada una de éstas opciones. Los valores más comunes aparecen entre paréntesis, y el valor ideal, subrayado. También incluimos ejemplos de otros posibles nombres usados en diversas BIOS. Es importante recalcar que no todas las BIOS ofrecen todas estas opciones.

Automatic Configuration (On/ Off) (DRAM Auto, Timing Selectable, Timing Configuring) Si quieres configurar manualmente las temporizaciones de la memoria, es imprescindible desactivar la configuración automática.

Bank Interleaving (Off/ 2/ 4) (Bank Interleave) los chips DDR RAM están constituidos por cuatros bancos independientes. Acceder a los cuatro mediante la técnica del interfoliado permite maximizar el rendimiento.

Burst Length (4/ 8) Este parámetro especifica cuantos bloques de datos se envían en cada ciclo. Idealmente, una transmisión debería llenar una fila de la caché L2. Esto es igual a 64 bytes, u ocho paquetes de datos.

CAS Latency Tcl (1.5/ 2.0/ 2.5/ 3.0) (CAS Latency Time, CAS Timing Delay) El número de ciclos de reloj que se debe esperar desde que se direcciona la columna hasta que los datos llegan al registro de salida. El fabricante suele indicar los mejores valores.

Command Rate CMD (1/ 2) (Command Rate, MA 1T/2T Select) Es el número de ciclos de reloj necesarios para direccionar el módulo de memoria y el chip correspondiente que contienen la zona de datos deseada. Si todos los bancos de memoria están llenos, suele ser necesario subir este valor hasta 2, lo que implica un bajón considerable de rendimiento.

RAS Precharge Time Trp (2/ 3) (RAS Precharge, Precharge to active) Número de ciclos de reloj necesarios para almacenar internamente el valor de RAS.

RAS-to-CAS Delay Trcd (2/ 3/ 4/ 5) (RAS to CAS Delay, Active to CMD) Número de ciclos de reloj que deben transcurrir desde que se almacenó el valor de RAS hasta que se envía el valor de CAS. El poner este valor a 2 ciclos puede aumentar el rendimiento hasta un 4%.

Row Active Time tRAS (5/ 6/ 7) (Active to Precharge Delay, Precharge Wait State, Row Active Delay, Row Precharge Delay) Retardo necesario cuando se direccionan dos filas distintas en un mismo chip de memoria.

Memory Clock (100/ 133/ 166/ 200 MHz) (DRAM Clock) Indica la velocidad del bus de memoria. Este valor suele ser relativo al valor del bus principal. La tecnología DDR (double-data rate) duplica la velocidad indicada para el bus. Así, 200MHz de bus implica el doble si se usa DDR.

Fabricantes de RAM

Fabricante Página Web
Corsair www.corsairmemory.com
Crucial www.crucial.com
Dataram www.dataram.com
Geil www.geil.com.tw
Infineon www.infineon.com
Kingmax www.kingmax.com.tw
Kingston www.kingston.com
Micron www.micron.com
Mushkin www.mushkin.com
Samsung www.samsungsemi.com
Transcend www.transcendusa.com
Twinmos www.twinmos.com
OCZ Technology www.ocztechnology.com

Fuente: Tom's Hardware (en inglés).


 
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