عرض نطاق الذاكرة

عرض نطاق الذاكرة هو معدل قراءة البيانات من ذاكرة أشباه الموصلات أو تخزينها فيها بواسطة المعالج . يُقاس عرض نطاق الذاكرة عادةً بوحدة بايت/ثانية ، مع العلم أن هذا قد يختلف في الأنظمة ذات أحجام البيانات الطبيعية التي لا تُعدّ من مضاعفات البايتات الثمانية الشائعة الاستخدام.

عادةً ما يُمثل عرض النطاق الترددي للذاكرة المُعلن عنه لنظام أو ذاكرة مُعينة الحد الأقصى النظري. عمليًا، يكون عرض النطاق الترددي الفعلي أقل من (ومضمون عدم تجاوزه) عرض النطاق الترددي المُعلن عنه. تتوفر العديد من معايير الأداء الحاسوبية لقياس عرض النطاق الترددي المُستدام للذاكرة باستخدام أنماط وصول مُتنوعة. تهدف هذه المعايير إلى توفير فهم أفضل لعرض النطاق الترددي الذي يجب أن يدعمه النظام في مختلف فئات التطبيقات العملية.

هناك ثلاث اصطلاحات مختلفة لتحديد كمية البيانات المنقولة في بسط "بايت/ثانية":

1. تعتمد خوارزمية bcopy على حساب كمية البيانات المنسوخة من موقع في الذاكرة إلى موقع آخر في وحدة زمنية. على سبيل المثال، يُحسب نسخ مليون بايت من موقع في الذاكرة إلى موقع آخر في الذاكرة خلال ثانية واحدة على أنه مليون بايت في الثانية. تتميز خوارزمية bcopy باتساقها الذاتي، ولكن يصعب توسيعها لتشمل حالات ذات أنماط وصول أكثر تعقيدًا، مثل ثلاث عمليات قراءة وعملية كتابة واحدة.
2. اتفاقية التدفق : تجمع كمية البيانات التي يقرأها كود التطبيق صراحةً مع كمية البيانات التي يكتبها صراحةً. ^{[ 1 ]} باستخدام مثال النسخ السابق لمليون بايت، يُحسب عرض نطاق التدفق على أنه مليون بايت مقروءة بالإضافة إلى مليون بايت مكتوبة في ثانية واحدة، أي ما مجموعه مليوني بايت في الثانية. ترتبط اتفاقية التدفق ارتباطًا وثيقًا بكود المستخدم، ولكنها قد لا تشمل جميع حركة البيانات التي يتطلبها الجهاز فعليًا.
3. يُحسب معيار الأجهزة كمية البيانات الفعلية التي يقرأها أو يكتبها الجهاز، سواءً طلب المستخدم نقل البيانات صراحةً أم لا. باستخدام مثال نسخ مليون بايت، فإن عرض نطاق الأجهزة في أنظمة الحاسوب التي تعتمد سياسة تخصيص الكتابة في ذاكرة التخزين المؤقت سيشمل مليون بايت إضافية من البيانات، لأن الجهاز يقرأ مصفوفة البيانات المستهدفة من الذاكرة إلى ذاكرة التخزين المؤقت قبل تنفيذ عمليات الكتابة. وهذا يُعطي إجمالي 3 ملايين بايت في الثانية يتم نقلها فعليًا بواسطة الجهاز. يرتبط معيار الأجهزة ارتباطًا وثيقًا بالأجهزة، ولكنه قد لا يُمثل الحد الأدنى من حجم البيانات اللازمة لتنفيذ كود المستخدم.

على سبيل المثال، تتمتع بعض أنظمة الكمبيوتر بالقدرة على تجنب حركة مرور الكتابة المخصصة باستخدام تعليمات خاصة، مما يؤدي إلى إمكانية إجراء مقارنات مضللة لعرض النطاق الترددي بناءً على كميات مختلفة من حركة مرور البيانات التي يتم تنفيذها.

تختلف المصطلحات باختلاف تقنيات الذاكرة، ولكن بالنسبة لذاكرة DDR SDRAM و DDR2 SDRAM و DDR3 SDRAM التجارية ، فإن عرض النطاق الترددي الإجمالي هو ناتج ما يلي:

• تردد ساعة ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية الأساسية
• عدد عمليات نقل البيانات لكل دورة ساعة : اثنان، في حالة ذاكرة "معدل البيانات المزدوج" (DDR، DDR2، DDR3، DDR4).
• عرض ناقل الذاكرة (الواجهة) : يبلغ عرض كل واجهة ذاكرة DDR أو DDR2 أو DDR3 64 بت. ويشار إلى هذه البتات الـ 64 أحيانًا باسم "خط".
• عدد المنافذ : تستخدم أجهزة الكمبيوتر الشخصية الحديثة عادةً منفذي ذاكرة ( وضع القناة المزدوجة ) لعرض ناقل فعال يبلغ 128 بت.

على سبيل المثال، سيكون لجهاز كمبيوتر مزود بذاكرة ثنائية القناة ووحدة DDR2-800 واحدة لكل قناة تعمل بتردد 400 ميجاهرتز ، عرض نطاق ترددي نظري أقصى للذاكرة يبلغ: 

400,000,000 دورة ساعة في الثانية × خطين لكل دورة ساعة × 64 بت لكل خط × واجهتين =

102,400,000,000 (102.4 مليار) بت في الثانية (بالبايت، 12,800  ميجابايت/ثانية أو 12.8  جيجابايت/ثانية)

يُشار إلى الحد الأقصى النظري لعرض نطاق الذاكرة باسم "معدل الاندفاع"، والذي قد لا يكون مستدامًا.

يُحدد نظام تسمية وحدات DDR وDDR2 وDDR3 إما سرعة قصوى (مثل DDR2-800) أو عرض نطاق ترددي أقصى (مثل PC2-6400). لا تُشير السرعة المُحددة (800) إلى أقصى سرعة ساعة، بل إلى ضعفها (بسبب مضاعفة معدل نقل البيانات). أما عرض النطاق الترددي المُحدد (6400) فهو الحد الأقصى للميغابايتات المنقولة في الثانية باستخدام عرض نطاق 64 بت. في وضع القناة المزدوجة، يُصبح هذا فعليًا عرض نطاق 128 بت. وبالتالي، يُمكن تبسيط تكوين الذاكرة في المثال إلى: وحدتي DDR2-800 تعملان في وضع القناة المزدوجة.

يُعدّ وجود واجهتي ذاكرة لكل وحدة تكوينًا شائعًا لذاكرة أنظمة الحواسيب الشخصية، بينما يشيع استخدام التكوينات أحادية القناة في الأجهزة القديمة أو منخفضة المواصفات أو منخفضة الطاقة. تستخدم بعض الحواسيب الشخصية ومعظم بطاقات الرسومات الحديثة أكثر من واجهتي ذاكرة (على سبيل المثال، أربع واجهات لمنصة LGA 2011 من إنتل وبطاقة NVIDIA GeForce GTX 980). يمكن لبطاقات الرسومات عالية الأداء التي تُشغّل العديد من الواجهات بالتوازي أن تصل إلى عرض ناقل ذاكرة إجمالي عالٍ جدًا (على سبيل المثال، 384 بت في بطاقة NVIDIA GeForce GTX TITAN و512 بت في بطاقة AMD Radeon R9 290X باستخدام ست وثماني واجهات 64 بت على التوالي).

في الأنظمة المزودة بذاكرة تصحيح الأخطاء (ECC)، لا يُحتسب العرض الإضافي للواجهات (عادةً 72 بت بدلاً من 64 بت) ضمن مواصفات عرض النطاق الترددي، لأن البتات الإضافية غير متاحة لتخزين بيانات المستخدم. من الأفضل اعتبار بتات تصحيح الأخطاء جزءًا من مكونات الذاكرة المادية، وليس معلومات مخزنة في تلك المكونات.

• زمن استجابة CAS
• ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية
• قائمة نطاقات تردد الأجهزة
• زمن استجابة الذاكرة
• توقيتات الذاكرة
• ذاكرة الوصول العشوائي

• معيار ستريم