ทำไมเวลาในการเข้าถึง RAM (ชนิดใด ๆ ) จึงลดลงอย่างช้า ๆ

นี้แสดงให้เห็นว่าบทความ DDR4 SDRAM มีประมาณ 8x เพิ่มเติมแบนด์วิดธ์ DDR1 SDRAM แต่เวลาจากการตั้งค่าที่อยู่คอลัมน์เป็นเมื่อข้อมูลพร้อมใช้งานลดลงเพียง 10% (13.5ns) การค้นหาอย่างรวดเร็วแสดงให้เห็นว่าเวลาในการเข้าถึงของ async ที่เร็วที่สุด SRAM (อายุ 18 ปี) อายุ 7 ปี ทำไมเวลาการเข้าถึง SDRAM จึงลดลงช้ามาก? เหตุผลทางเศรษฐกิจเทคโนโลยีหรือพื้นฐานหรือไม่

เป็นเพราะง่ายกว่าและถูกกว่าในการเพิ่มแบนด์วิดท์ของ DRAM มากกว่าเพื่อลดเวลาแฝง ในการรับข้อมูลจาก RAM แถวเปิดจำเป็นต้องมีจำนวนงานที่ไม่สำคัญ

ที่อยู่คอลัมน์จะต้องมีการถอดรหัส mux เลือกเส้นที่ต้องการเข้าถึงเพื่อขับเคลื่อนและข้อมูลต้องการย้ายข้ามชิปไปยังบัฟเฟอร์เอาต์พุต การทำเช่นนี้ใช้เวลาเล็กน้อยโดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากชิป SDRAM นั้นผลิตขึ้นในกระบวนการที่ปรับให้เหมาะกับความหนาแน่นของหน่วยความจำสูงและไม่ใช่ความเร็วเชิงตรรกะที่สูง ในการเพิ่มแบนด์วิดท์ให้พูดโดยใช้ DDR (1,2,3 หรือ 4) ตรรกะส่วนใหญ่สามารถขยายได้หรือไพพ์ไลน์และสามารถทำงานที่ความเร็วเดียวกันกับในรุ่นก่อนหน้า สิ่งเดียวที่จะต้องมีเร็วกว่าคือไดรเวอร์ I / O สำหรับพิน DDR

ในทางตรงกันข้ามเพื่อลดเวลาในการตอบสนองการดำเนินการทั้งหมดจะต้องเร่งซึ่งเป็นเรื่องที่ยากมาก เป็นไปได้ว่าส่วนของ ram จะต้องทำในกระบวนการที่คล้ายกับสำหรับ CPU ความเร็วสูงการเพิ่มค่าใช้จ่ายอย่างมีนัยสำคัญ (กระบวนการความเร็วสูงมีราคาแพงกว่ามาก

หากคุณเปรียบเทียบแคชของ CPU กับ RAM และฮาร์ดดิสก์ / SSD จะมีความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างที่เก็บข้อมูลมีขนาดใหญ่และที่จัดเก็บข้อมูลมีความรวดเร็ว L1 $ เร็วมาก แต่สามารถเก็บข้อมูลได้ระหว่าง 32 ถึง 256kB เท่านั้น เหตุผลมันเร็วมากเพราะมันเล็ก:

• สามารถวางไว้ใกล้กับซีพียูที่ใช้งานได้ซึ่งหมายถึงข้อมูลจะต้องเดินทางในระยะทางที่สั้นกว่าเพื่อเข้าถึง
• การเดินสายบนมันสามารถทำให้สั้นลงได้อีกครั้งซึ่งหมายความว่ามันใช้เวลาน้อยลงสำหรับข้อมูลที่จะเดินทางข้ามมัน
• ไม่ใช้พื้นที่มากหรือทรานซิสเตอร์จำนวนมากดังนั้นการใช้ความเร็วที่เหมาะสมและการใช้พลังงานจำนวนมากต่อบิตที่เก็บไว้นั้นไม่แพงเลย

ในขณะที่คุณเลื่อนลำดับชั้นของตัวเลือกการจัดเก็บแต่ละตัวจะมีความจุมากขึ้น แต่ก็มีขนาดใหญ่กว่าในพื้นที่และไกลออกไปจากอุปกรณ์ที่ใช้มันหมายความว่าอุปกรณ์จะต้องช้าลง

C_Elegansให้คำตอบหนึ่งส่วน - ยากที่จะลดเวลาแฝงโดยรวมของวงจรหน่วยความจำ

อีกส่วนหนึ่งของคำตอบก็คือว่าในปัจจุบันระบบหน่วยความจำแบบลำดับชั้น (หลายระดับของแคช), หน่วยความจำแบนด์วิดธ์มีอิทธิพลที่แข็งแกร่งมากในการทำงานของระบบโดยรวมกว่าหน่วยความจำแฝงและเพื่อให้ว่าที่ทั้งหมดของความพยายามพัฒนาล่าสุดได้รับการเน้น

สิ่งนี้เป็นจริงทั้งในการคำนวณทั่วไปที่กระบวนการ / เธรดจำนวนมากกำลังทำงานแบบขนานเช่นเดียวกับระบบฝังตัว ตัวอย่างเช่นในงานวิดีโอ HD ที่ฉันทำฉันไม่สนใจเวลาแฝงตามลำดับมิลลิวินาที แต่ฉันต้องการแบนด์วิดท์หลายกิกะไบต์ / วินาที

ฉันไม่มีข้อมูลเชิงลึกมากนัก แต่ฉันคาดหวังว่ามันจะเป็นเรื่องเล็กน้อย

ด้านเศรษฐกิจ

สำหรับคอมพิวเตอร์ / โทรศัพท์ส่วนใหญ่ความเร็วนั้นเพียงพอแล้ว เพื่อการจัดเก็บข้อมูลที่รวดเร็วยิ่งขึ้น SSD ได้รับการพัฒนา ผู้คนสามารถใช้วิดีโอ / เพลงและงานเร่งความเร็วอื่น ๆ แบบเรียลไทม์ (เกือบ) ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้ความเร็วมากนัก (ยกเว้นสำหรับแอพพลิเคชั่นเฉพาะเช่นพยากรณ์อากาศเป็นต้น)

อีกเหตุผลหนึ่งคือการประมวลผลความเร็ว RAM สูงมากจำเป็นต้องใช้ CPU ซึ่งเร็ว และสิ่งนี้มาพร้อมกับการใช้พลังงานจำนวนมาก เนื่องจากแนวโน้มของการใช้ในอุปกรณ์แบตเตอรี่ (เช่นโทรศัพท์มือถือ) ป้องกันการใช้ RAM ที่รวดเร็วมาก (และซีพียู) จึงทำให้ไม่มีประโยชน์ในเชิงเศรษฐศาสตร์ที่จะทำให้พวกเขา

วิชาการ

ด้วยขนาดที่ลดลงของชิป / ไอซี (ระดับ nm ตอนนี้) ความเร็วเพิ่มขึ้น แต่ไม่มากนัก มันมักจะใช้สำหรับการเพิ่มปริมาณของ RAM ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นมากขึ้น (เช่นเหตุผลทางเศรษฐกิจ)

พื้นฐาน

ตัวอย่าง (ทั้งสองวงจร): วิธีที่ง่ายที่สุดในการรับความเร็ว (ใช้โดย SSD) คือการกระจายโหลดไปยังหลาย ๆ องค์ประกอบวิธีนี้ความเร็วของ 'การประมวลผล' ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน เปรียบเทียบโดยใช้ USB 8 แท่งอ่านจากในเวลาเดียวกันและรวมผลลัพธ์แทนการอ่านข้อมูลจากแท่ง USB 1 อันต่อกัน (ใช้เวลานาน 8 ครั้ง)