CASレイテンシ

列アドレスストローブレイテンシ( CASレイテンシまたはCLとも呼ばれる)は、READコマンドからデータが利用可能になるまでのクロックサイクル単位の遅延です。[1] [2]非同期DRAMでは、この間隔はナノ秒(絶対時間)で指定されます。[3]同期DRAM では、この間隔はクロックサイクル単位で指定されます。レイテンシは絶対時間ではなくクロックティック数に依存するため、クロックレートが異なる場合、 SDRAMモジュールがCASイベントに応答するまでの実際の時間は、同じモジュールであっても使用状況によって異なる場合があります

RAM操作の背景

ダイナミックRAMは長方形のアレイ状に配置されています。各行は水平方向のワード線によって選択されます。特定の行に論理ハイ信号を送ると、その行にあるMOSFETがオンになり、各ストレージコンデンサが対応する垂直方向のビット線に接続されます。各ビット線はセンスアンプに接続されており、センスアンプはストレージコンデンサによって生成される小さな電圧変化を増幅します。この増幅された信号はDRAMチップから出力されると同時に、ビット線を逆方向に駆動して行をリフレッシュします。

ワード線がアクティブでない場合、アレイはアイドル状態となり、ビット線はプリチャージ[4]状態(ハイとローの中間の電圧)に保持されます。この不確定信号は、行がアクティブになると、ストレージコンデンサによってハイまたはローに反転されます。

メモリにアクセスするには、まず行を選択し、センスアンプにロードする必要があります。その後、この行がアクティブになり、列にアクセスして読み取りまたは書き込みが可能になります。

CASレイテンシとは、列アドレスと列アドレスストローブ信号がメモリモジュールに提示されてから、対応するデータがメモリモジュールから利用可能になるまでの遅延です。必要な行が既にアクティブになっている必要があります。アクティブでない場合は、追加の時間が必要になります。

例えば、典型的な1GiB SDRAM メモリモジュールには、それぞれ128MiBの記憶容量を持つ、1GiBのDRAMチップが8個搭載されている場合があります各チップは内部的に2 27 =128MiBの8つのバンクに分割されておりそれぞれ独立たDRAMアレイを構成しています。各バンクには、2 14 =16384行(それぞれ2 13 =8192ビット)が含まれます。1バイトのメモリ(各チップから、DIMM全体では合計64ビット)は、3ビットのバンク番号、14ビットの行アドレス、および13ビットの列アドレスを指定することによってアクセスされます。[要出典]

メモリアクセス速度への影響

非同期DRAMでは、メモリへのアクセスはクロックではなく設定されたタイミングに基づいてメモリバス上のメモリコントローラによって行われ、システムバスとは分離されていました。 [3]一方、 同期DRAMでは、クロックレートに依存するCASレイテンシがあります。したがって、 SDRAMメモリモジュールのCASレイテンシは、絶対時間ではなくクロックティックで指定されます。[要出典]

メモリ モジュールには複数の内部バンクがあり、あるバンクからのデータをアクセス中に別のバンクから出力できるため、パイプライン処理によって CAS レイテンシに関係なく出力ピンを 100% ビジー状態にすることができます。達成可能な最大帯域幅はクロック速度によってのみ決まります。残念ながら、この最大帯域幅は、読み取るデータのアドレスが事前に十分わかっている場合にのみ達成できます。アクセスするデータのアドレスが予測できない場合は、パイプラインの停止が発生し、帯域幅が失われることがあります。完全に未知のメモリ アクセス (ランダム アクセスとも呼ばれます) の場合、関連するレイテンシは、開いている行を閉じるのに要する時間と、目的の行を開くのに要する時間の合計であり、その後にそこからデータを読み取る CAS レイテンシが続きます。ただし、空間的局所性のため、同じ行の複数のワードにアクセスすることがよくあります。この場合、CAS レイテンシだけで経過時間が決まります。

現代のDRAMモジュールのCASレイテンシは時間ではなくクロックティックで規定されているため、異なるクロック速度でのレイテンシを比較する場合、公平な比較を行うためには、レイテンシを絶対時間に変換する必要があります。クロック速度が速い場合、数値的に高いCASレイテンシでも実際には短い時間になる可能性があります。同様に、クロックがアンダークロックされているメモリモジュールでは、CASレイテンシのサイクル数を減らすことで、同じCASレイテンシ時間を維持できる可能性があります。 [要出典]

ダブルデータレート(DDR)RAMはクロックサイクルごとに2回の転送を実行し、通常はこの転送速度で表されます。CASレイテンシは転送回数(クロックの立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの両方で発生)ではなくクロックサイクルで指定されるため、CASレイテンシを計算する際には、クロックレート(転送速度の半分)を使用することが重要です。[要出典]

もう一つの複雑な要因は、バースト転送の使用です。現代のマイクロプロセッサのキャッシュラインサイズは64バイトで、64ビット幅(8バイト)のメモリから8回の転送でデータを埋める必要があります。CASレイテンシはメモリの最初のワードを転送する時間を正確に測定することしかできません。8ワードすべてを転送する時間は、データ転送速度にも依存します。幸いなことに、プロセッサは通常、8ワードすべてを待つ必要はありません。バーストは通常​​、クリティカルワードを優先して送信され、最初のクリティカルワードはマイクロプロセッサによってすぐに使用できます。

以下の表では、データ レートは 1 秒あたりの百万転送 (メガ転送とも呼ばれます) (MT/s) で示され、クロック レートは 1 秒あたりの百万サイクル (MHz) で示されます。

メモリタイミングの例

メモリタイミングの例 (CAS レイテンシのみ) [引用が必要] [独自の研究? ]
世代タイプデータレート乗り換え時間[a]コマンドレート[b]サイクルタイム[c]CASレイテンシ最初の単語[d]4番目の単語[d]8番目の単語[d]
SDRAMPC100100 MT/秒10.000ナノ秒100MHz10.000ナノ秒220.00ナノ秒50.00ナノ秒90.00ナノ秒
PC133133 MT/s7.500ナノ秒133MHz7.500ナノ秒322.50ナノ秒45.00ナノ秒75.00ナノ秒
DDR SDRAMDDR-333333 MT/s3.000ナノ秒166MHz6.000ナノ秒2.515.00ナノ秒24.00ナノ秒36.00ナノ秒
DDR-400400 MT/秒2.500ナノ秒200MHz5.000ナノ秒315.00ナノ秒22.50ナノ秒32.50ナノ秒
2.512.50ナノ秒20.00ナノ秒30.00ナノ秒
210.00ナノ秒17.50ナノ秒27.50ナノ秒
DDR2 SDRAMDDR2-400400 MT/秒2.500ナノ秒200MHz5.000ナノ秒420.00ナノ秒27.50ナノ秒37.50ナノ秒
315.00ナノ秒22.50ナノ秒32.50ナノ秒
DDR2-533533 MT/s1.875ナノ秒266MHz3.750ナノ秒415.00ナノ秒20.63ナノ秒28.13ナノ秒
311.25ナノ秒16.88ナノ秒24.38ナノ秒
DDR2-667667 MT/s1.500ナノ秒333 MHz3.000ナノ秒515.00ナノ秒19.50ナノ秒25.50ナノ秒
412.00ナノ秒16.50ナノ秒22.50ナノ秒
DDR2-800800 MT/秒1.250ナノ秒400MHz2.500ナノ秒615.00ナノ秒18.75ナノ秒23.75ナノ秒
512.50ナノ秒16.25ナノ秒21.25ナノ秒
4.511.25ナノ秒15.00ナノ秒20.00ナノ秒
410.00ナノ秒13.75ナノ秒18.75ナノ秒
DDR2-10661066 MT/秒0.938ナノ秒533 MHz1.875ナノ秒713.13ナノ秒15.94ナノ秒19.69ナノ秒
611.25ナノ秒14.06ナノ秒17.81ナノ秒
59.38ナノ秒12.19ナノ秒15.94ナノ秒
4.58.44ナノ秒11.25ナノ秒15.00ナノ秒
47.50ナノ秒10.31ナノ秒14.06ナノ秒
DDR3 SDRAMDDR3-10661066 MT/秒0.938ナノ秒533 MHz1.875ナノ秒713.13ナノ秒15.94ナノ秒19.69ナノ秒
DDR3-13331333 MT/s0.750ナノ秒666MHz1.500ナノ秒913.50ナノ秒15.75ナノ秒18.75ナノ秒
812.00ナノ秒14.25ナノ秒17.25ナノ秒
710.50ナノ秒12.75ナノ秒15.75ナノ秒
69.00ナノ秒11.25ナノ秒14.25ナノ秒
DDR3-13751375 MT/s0.727ナノ秒687 MHz1.455ナノ秒57.27ナノ秒9.45ナノ秒12.36ナノ秒
DDR3-16001600 MT/秒0.625ナノ秒800MHz1.250ナノ秒1113.75ナノ秒15.63ナノ秒18.13ナノ秒
1012.50ナノ秒14.38ナノ秒16.88ナノ秒
911.25ナノ秒13.13ナノ秒15.63ナノ秒
810.00ナノ秒11.88ナノ秒14.38ナノ秒
78.75ナノ秒10.63ナノ秒13.13ナノ秒
67.50ナノ秒9.38ナノ秒11.88ナノ秒
DDR3-18661866 MT/s0.536ナノ秒933MHz1.071ナノ秒1010.71ナノ秒12.32ナノ秒14.46ナノ秒
99.64ナノ秒11.25ナノ秒13.39ナノ秒
88.57ナノ秒10.18ナノ秒12.32ナノ秒
DDR3-20002000 MT/秒0.500ナノ秒1000MHz1.000ナノ秒99.00ナノ秒10.50ナノ秒12.50ナノ秒
DDR3-21332133 MT/s0.469ナノ秒1066MHz0.938ナノ秒1211.25ナノ秒12.66ナノ秒14.53ナノ秒
1110.31ナノ秒11.72ナノ秒13.59ナノ秒
109.38ナノ秒10.78ナノ秒12.66ナノ秒
98.44ナノ秒9.84ナノ秒11.72ナノ秒
87.50ナノ秒8.91ナノ秒10.78ナノ秒
76.56ナノ秒7.97ナノ秒9.84ナノ秒
DDR3-22002200 MT/秒0.455ナノ秒1100MHz0.909ナノ秒76.36ナノ秒7.73ナノ秒9.55ナノ秒
DDR3-24002400 MT/秒0.417ナノ秒1200MHz0.833ナノ秒1310.83ナノ秒12.08ナノ秒13.75ナノ秒
1210.00ナノ秒11.25ナノ秒12.92ナノ秒
119.17ナノ秒10.42ナノ秒12.08ナノ秒
108.33ナノ秒9.58ナノ秒11.25ナノ秒
97.50ナノ秒8.75ナノ秒10.42ナノ秒
DDR3-26002600 MT/秒0.385ナノ秒1300MHz0.769ナノ秒118.46ナノ秒9.62ナノ秒11.15ナノ秒
DDR3-26662666 MT/秒0.375ナノ秒1333 MHz0.750ナノ秒1511.25ナノ秒12.38ナノ秒13.88ナノ秒
139.75ナノ秒10.88ナノ秒12.38ナノ秒
129.00ナノ秒10.13ナノ秒11.63ナノ秒
118.25ナノ秒9.38ナノ秒10.88ナノ秒
DDR3-28002800 MT/秒0.357ナノ秒1400MHz0.714ナノ秒1611.43ナノ秒12.50ナノ秒13.93ナノ秒
128.57ナノ秒9.64ナノ秒11.07ナノ秒
117.86ナノ秒8.93ナノ秒10.36ナノ秒
DDR3-29332933 MT/s0.341ナノ秒1466MHz0.682ナノ秒128.18ナノ秒9.20ナノ秒10.57ナノ秒
DDR3-30003000 MT/秒0.333ナノ秒1500MHz0.667ナノ秒128.00ナノ秒9.00ナノ秒10.33ナノ秒
DDR3-31003100 MT/秒0.323ナノ秒1550MHz0.645ナノ秒127.74ナノ秒8.71ナノ秒10.00ナノ秒
DDR3-32003200 MT/秒0.313ナノ秒1600MHz0.625ナノ秒1610.00ナノ秒10.94ナノ秒12.19ナノ秒
DDR3-33003300 MT/秒0.303ナノ秒1650MHz0.606ナノ秒169.70ナノ秒10.61ナノ秒11.82ナノ秒
DDR4 SDRAM
DDR4-16001600 MT/秒0.625ナノ秒800MHz1.250ナノ秒1215.00ナノ秒16.88ナノ秒19.38ナノ秒
1113.75ナノ秒15.63ナノ秒18.13ナノ秒
1012.50ナノ秒14.38ナノ秒16.88ナノ秒
DDR4-18661866 MT/s0.536ナノ秒933MHz1.071ナノ秒1415.00ナノ秒16.61ナノ秒18.75ナノ秒
1313.93ナノ秒15.54ナノ秒17.68ナノ秒
1212.86ナノ秒14.46ナノ秒16.61ナノ秒
DDR4-21332133 MT/s0.469ナノ秒1066MHz0.938ナノ秒1615.00ナノ秒16.41ナノ秒18.28ナノ秒
1514.06ナノ秒15.47ナノ秒17.34ナノ秒
1413.13ナノ秒14.53ナノ秒16.41ナノ秒
DDR4-24002400 MT/秒0.417ナノ秒1200MHz0.833ナノ秒1714.17ナノ秒15.42ナノ秒17.08ナノ秒
1613.33ナノ秒14.58ナノ秒16.25ナノ秒
1512.50ナノ秒13.75ナノ秒15.42ナノ秒
DDR4-26662666 MT/秒0.375ナノ秒1333 MHz0.750ナノ秒1914.25ナノ秒15.38ナノ秒16.88ナノ秒
1712.75ナノ秒13.88ナノ秒15.38ナノ秒
1612.00ナノ秒13.13ナノ秒14.63ナノ秒
1511.25ナノ秒12.38ナノ秒13.88ナノ秒
139.75ナノ秒10.88ナノ秒12.38ナノ秒
DDR4-28002800 MT/秒0.357ナノ秒1400MHz0.714ナノ秒1712.14ナノ秒13.21ナノ秒14.64ナノ秒
1611.43ナノ秒12.50ナノ秒13.93ナノ秒
1510.71ナノ秒11.79ナノ秒13.21ナノ秒
1410.00ナノ秒11.07ナノ秒12.50ナノ秒
DDR4-30003000 MT/秒0.333ナノ秒1500MHz0.667ナノ秒1711.33ナノ秒12.33ナノ秒13.67ナノ秒
1610.67ナノ秒11.67ナノ秒13.00ナノ秒
1510.00ナノ秒11.00ナノ秒12.33ナノ秒
149.33ナノ秒10.33ナノ秒11.67ナノ秒
DDR4-32003200 MT/秒0.313ナノ秒1600MHz0.625ナノ秒1610.00ナノ秒10.94ナノ秒12.19ナノ秒
159.38ナノ秒10.31ナノ秒11.56ナノ秒
148.75ナノ秒9.69ナノ秒10.94ナノ秒
DDR4-33003300 MT/秒0.303ナノ秒1650MHz0.606ナノ秒169.70ナノ秒10.61ナノ秒11.82ナノ秒
DDR4-33333333 MT/s0.300ナノ秒1666MHz0.600ナノ秒169.60ナノ秒10.50ナノ秒11.70ナノ秒
DDR4-34003400 MT/秒0.294ナノ秒1700MHz0.588ナノ秒169.41ナノ秒10.29ナノ秒11.47ナノ秒
148.24ナノ秒9.12ナノ秒10.29ナノ秒
DDR4-34663466 MT/s0.288ナノ秒1733 MHz0.577ナノ秒1810.38ナノ秒11.25ナノ秒12.40ナノ秒
179.81ナノ秒10.67ナノ秒11.83ナノ秒
169.23ナノ秒10.10ナノ秒11.25ナノ秒
DDR4-35333533 MT/s0.283ナノ秒1766MHz0.566ナノ秒169.06ナノ秒9.91ナノ秒11.04ナノ秒
158.49ナノ秒9.34ナノ秒10.47ナノ秒
DDR4-36003600 MT/秒0.278ナノ秒1800MHz0.556ナノ秒1910.56ナノ秒11.39ナノ秒12.50ナノ秒
1810.00ナノ秒10.83ナノ秒11.94ナノ秒
179.44ナノ秒10.28ナノ秒11.39ナノ秒
168.89ナノ秒9.72ナノ秒10.83ナノ秒
158.33ナノ秒9.17ナノ秒10.28ナノ秒
147.78ナノ秒8.61ナノ秒9.72ナノ秒
DDR4-37333733 MT/s0.268ナノ秒1866MHz0.536ナノ秒179.11ナノ秒9.91ナノ秒10.98ナノ秒
DDR4-38663866 MT/s0.259ナノ秒1933 MHz0.517ナノ秒189.31ナノ秒10.09ナノ秒11.12ナノ秒
DDR4-40004000 MT/秒0.250ナノ秒2000MHz0.500ナノ秒199.50ナノ秒10.25ナノ秒11.25ナノ秒
189.00ナノ秒9.75ナノ秒10.75ナノ秒
178.50ナノ秒9.25ナノ秒10.25ナノ秒
168.00ナノ秒8.75ナノ秒9.75ナノ秒
DDR4-41334133 MT/s0.242ナノ秒2066MHz0.484ナノ秒199.19ナノ秒9.92ナノ秒10.89ナノ秒
DDR4-42004200 MT/秒0.238ナノ秒2100MHz0.476ナノ秒199.05ナノ秒9.76ナノ秒10.71ナノ秒
DDR4-42664266 MT/s0.234ナノ秒2133MHz0.469ナノ秒198.91ナノ秒9.61ナノ秒10.55ナノ秒
188.44ナノ秒9.14ナノ秒10.08ナノ秒
177.97ナノ秒8.67ナノ秒9.61ナノ秒
167.50ナノ秒8.20ナノ秒9.14ナノ秒
DDR4-44004400 MT/秒0.227ナノ秒2200MHz0.454ナノ秒198.64ナノ秒9.32ナノ秒10.23ナノ秒
188.18ナノ秒8.86ナノ秒9.77ナノ秒
177.73ナノ秒8.41ナノ秒9.32ナノ秒
DDR4-46004600 MT/秒0.217ナノ秒2300MHz0.435ナノ秒198.26ナノ秒8.91ナノ秒9.78ナノ秒
187.82ナノ秒8.48ナノ秒9.35ナノ秒
DDR4-48004800 MT/秒0.208ナノ秒2400MHz0.417ナノ秒208.33ナノ秒8.96ナノ秒9.79ナノ秒
197.92ナノ秒8.54ナノ秒9.38ナノ秒
DDR5 SDRAM
DDR5-48004800 MT/秒0.208ナノ秒2400MHz0.417ナノ秒4016.67ナノ秒17.29ナノ秒18.13ナノ秒
3815.83ナノ秒16.46ナノ秒17.29ナノ秒
3615.00ナノ秒15.63ナノ秒16.46ナノ秒
3414.17ナノ秒14.79ナノ秒15.63ナノ秒
DDR5-52005200 MT/秒0.192ナノ秒2600MHz0.385ナノ秒4015.38ナノ秒15.96ナノ秒16.73ナノ秒
3814.62ナノ秒15.19ナノ秒15.96ナノ秒
3613.85ナノ秒14.42ナノ秒15.19ナノ秒
3413.08ナノ秒13.65ナノ秒14.42ナノ秒
DDR5-56005600 MT/秒0.179ナノ秒2800MHz0.357ナノ秒4014.29ナノ秒14.82ナノ秒15.54ナノ秒
3813.57ナノ秒14.11ナノ秒14.82ナノ秒
3612.86ナノ秒13.39ナノ秒14.11ナノ秒
3412.14ナノ秒12.68ナノ秒13.39ナノ秒
3010.71ナノ秒11.25ナノ秒11.96ナノ秒
2810.00ナノ秒10.54ナノ秒11.25ナノ秒
DDR5-60006000 MT/秒0.167ナノ秒3000MHz0.333ナノ秒4013.33ナノ秒13.83ナノ秒14.50ナノ秒
3812.67ナノ秒13.17ナノ秒13.83ナノ秒
3612.00ナノ秒12.50ナノ秒13.17ナノ秒
3210.67ナノ秒11.17ナノ秒11.83ナノ秒
3010.00ナノ秒10.50ナノ秒11.17ナノ秒
DDR5-62006200 MT/秒0.161ナノ秒3100MHz0.323ナノ秒4012.90ナノ秒13.39ナノ秒14.03ナノ秒
3812.26ナノ秒12.74ナノ秒13.39ナノ秒
3611.61ナノ秒12.10ナノ秒12.74ナノ秒
DDR5-64006400 MT/秒0.156ナノ秒3200MHz0.313ナノ秒4012.50ナノ秒12.97ナノ秒13.59ナノ秒
3811.88ナノ秒12.34ナノ秒12.97ナノ秒
3611.25ナノ秒11.72ナノ秒12.34ナノ秒
3410.63ナノ秒11.09ナノ秒11.72ナノ秒
3210.00ナノ秒10.47ナノ秒11.09ナノ秒
DDR5-66006600 MT/秒0.152ナノ秒3300MHz0.303ナノ秒3410.30ナノ秒10.76ナノ秒11.36ナノ秒
DDR5-68006800 MT/秒0.147ナノ秒3400MHz0.294ナノ秒3410.00ナノ秒10.44ナノ秒11.03ナノ秒
DDR5-72007200 MT/秒0.139ナノ秒3600MHz0.278ナノ秒3610.00ナノ秒10.42ナノ秒10.97ナノ秒
349.44ナノ秒9.86ナノ秒10.42ナノ秒
DDR5-76007600 MT/秒0.132ナノ秒3800MHz0.263ナノ秒3810.00ナノ秒10.39ナノ秒10.92ナノ秒
世代タイプデータレート乗り換え時間コマンドレートサイクルタイムCASレイテンシ最初の単語4番目の単語8番目の単語

注記

  1. ^ 転送時間 = 1 / データレート。
  2. ^ ダブル データ レート (DDR) の場合、コマンド レート = データ レート / 2、シングル データ レート (SDR) の場合、コマンド レート = データ レート。
  3. ^ サイクルタイム = 1 / コマンドレート = 2 × 転送時間。
  4. ^ abc N番目のワード = [(2 × CASレイテンシ) + (N − 1)] × 転送時間。

参照

参考文献

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  • Google スプレッドシート: ユーザー入力によるメモリタイミングの比較とメモリタイミングの例 (CAS レイテンシのみ)
  • Google スプレッドシート: DDR4 RAM の実際のタイミングの完全比較グリッド
  • PCSTATS: メモリ帯域幅とレイテンシタイミング
  • メモリアクセスの仕組み
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