So verstehen Sie RAS: Row Access Strobe und Row Access Select

Okay, moderne PCs sind wie hochentwickelte Maschinen – jede Komponente läuft mit einer Uhr, manchmal Milliarden Mal pro Sekunde. Aber ein Aspekt ist extrem wichtig und wird oft übersehen: der RAM. Seine Timings sind komplex, mit all den primären, sekundären und tertiären Einstellungen, die steuern, wie schnell er arbeiten kann. Diese Konfigurationen geben hauptsächlich an, wie schnell Dinge passieren, nicht ob sie korrekt passieren – eine Art Sache zwischen Leistung und Stabilität. Mittendrin taucht RAS (Row Access Strobe oder Row Access Select) als Schlüsselfaktor auf. Das ist schon etwas merkwürdig, denn zu Zeiten des asynchronen DRAM war RAS buchstäblich ein Strobe-Signal – wie ein Tick oder Tack –, heute, mit modernem synchronem DRAM, ist es eher ein Steuersignal. Trotzdem hat sich der Begriff gehalten.

RAS ist im Wesentlichen eine kleine elektrische Verbindung zwischen dem Speichercontroller und den RAM-Chips. Standardmäßig bleibt es auf High. Wenn der Controller RAS auf Low zieht, signalisiert dies dem RAM: „Hey, ich möchte mit dieser Datenzeile arbeiten.“ Der RAM startet dann den Prozess zum Öffnen dieser bestimmten Zeile. RAS muss während des Öffnens der Zeile auf Low bleiben und muss so lange auf Low bleiben, bis die Zeile geschlossen wird. Und das ist normalerweise der Fall, nachdem Daten aus dem Speicher gelesen oder in den Speicher geschrieben wurden.

Zeitangaben im Zusammenhang mit RAS

Es gibt eine Reihe von Timings, die mit der Funktionsweise von RAS zusammenhängen – das wohl meistdiskutierte ist t _RAS. Das gibt im Wesentlichen an, wie viele Taktzyklen RAS auf Low bleiben muss, um die Zeile offen zu halten. Normalerweise ist dies die letzte Zahl in einer Reihe von RAM-Timings, beispielsweise 16-18-18-36 – die mittlere Zahl ist in der Regel t _RAS. Dann gibt es noch t _RCD, die Verzögerung zwischen dem Low-Pegel von RAS und dem Low-Pegel von CAS (Column Access Strobe).Dies ist das Fenster, in dem Sie Ihre Zeilen- und Spaltenadressen festlegen. Stellen Sie es sich als Brücke zwischen dem Öffnen einer Zeile und dem Zugriff auf eine Spalte darin vor. Ohne eine korrekte Synchronisierung dieser Timings kann der Datenabruf chaotisch oder langsam werden.

Ein weiterer wichtiger Wert ist t _RC : die Zeilenzykluszeit. Sie gibt an, wie lange es dauert, bis nach dem Schließen einer Zeile eine neue geöffnet werden kann – im Grunde die Mindestzeit zwischen zwei Zeilenöffnungen. Dann gibt es noch t _RP : die RAS-Vorladezeit, die angibt, wie lange RAS hoch sein muss, bevor es wieder niedrig werden kann, um eine neue Zeile zu starten. Wenn diese Timings nicht stimmen oder Ihr RAM nicht richtig konfiguriert ist, kann es zu Stabilitätsproblemen oder Verzögerungen kommen. Ich bin mir nicht sicher, warum es manchmal funktioniert, aber bei manchen Setups kann eine Optimierung dieser Werte tatsächlich die Stabilität oder Leistung verbessern – natürlich mit Bedacht.

Was macht RAS eigentlich?

Fast jede RAM-Operation beinhaltet in irgendeiner Form RAS. Beim Lesen oder Schreiben muss angegeben werden, welche Zeile und Spalte die Daten enthalten soll. Die fallende Flanke von RAS signalisiert dem RAM: „Hey, öffne diese Zeile!“, und dieser Vorgang ist beim Lesen und Schreiben immer derselbe. Wenn RAS auf LOW geht, weist es die Speicherchips an, eine bestimmte Zeile zu öffnen, sofern diese nicht bereits geöffnet ist. Die Zeile bleibt geöffnet, solange RAS auf LOW bleibt, was für einen schnellen Zugriff notwendig ist.

Und hier kommen die Aktualisierungszyklen ins Spiel. RAM-Chips verlieren mit der Zeit Ladung und müssen daher regelmäßig aktualisiert werden, um die Datensicherheit zu gewährleisten. Dazu müssen Zeilen in regelmäßigen Abständen geöffnet und geschlossen werden – ähnlich wie beim Umblättern in einem Buch, um alles am Leben zu erhalten. Regelmäßige Lese- oder Schreibzyklen aktualisieren die Zeilen ebenfalls. Da die Aktualisierungen jedoch automatisch und im Hintergrund erfolgen, benötigt der RAM spezielle Aktualisierungsvorgänge, um sicherzustellen, dass nichts verloren geht. Gerät der Aktualisierungszeitpunkt aus dem Gleichgewicht, kann es zu Beschädigungen kommen – glauben Sie mir, ich kenne das.

Verschiedene Aktualisierungsstrategien

Es gibt grundsätzlich zwei Methoden, RAM mit RAS zu aktualisieren. Erstens gibt es RAS Only Refresh oder ROR. Ziemlich unkompliziert – keine zusätzlichen Tricks. Der RAM hält die Zeile einfach so lange geöffnet, wie sie aktualisiert werden muss, und schließt sie dann. Das Wichtigste dabei ist, dass es einfach ist, aber vielleicht nicht die energieeffizienteste Methode, da die Zeile länger geöffnet bleibt.

Die zweite Methode ist CAS Before RAS (CBR).Diese ist etwas raffinierter: Sie zieht zuerst CAS und dann RAS auf Low, gibt aber keine Zeilenadresse an. Stattdessen nutzt der RAM einen internen Zähler, um zu verfolgen, welche Zeile aktualisiert werden muss. Diese Zeile wird geöffnet und der Zähler für den nächsten Aktualisierungszyklus hochgezählt. Der Vorteil? Weniger Stromverbrauch, da nicht jedes Mal Adresssignale gesendet werden. Allerdings bleibt dadurch möglicherweise weniger Raum für eine Feinabstimmung des Ladungsabfalls, was derzeit normalerweise keine große Rolle spielt. Trotzdem ist es, wenn man darüber nachdenkt, ein etwas seltsamer Workaround.

Auf manchen Systemen kann CBR tatsächlich etwas Strom sparen, da keine Adressdekodierung erforderlich ist. Insgesamt geht es bei beiden Methoden jedoch darum, den RAM langfristig funktionsfähig zu halten, ohne dass es zu Abstürzen oder Datenverlust kommt. Manchmal kann die Anpassung von Aktualisierungszeiten oder Modusregistern helfen, die Situation zu stabilisieren, wenn der Speicher nicht richtig funktioniert.

Einpacken

Im Grunde geht es bei RAS darum, dem RAM zu sagen: „Hey, öffne diese Zeile!“, und das ist entscheidend für den ordnungsgemäßen Betrieb. Bei falscher RAS-Konfiguration oder falschen Timings kann der Datenabruf langsamer oder schlimmer noch fehlerhaft werden. Timings wie t _RAS und t _RP beeinflussen, wie lange die Zeile geöffnet bleibt und wie schnell das System zu anderen Aufgaben übergehen kann. Das Verständnis dieser Timings hilft beim Übertakten oder bei der Behebung von Stabilitätsproblemen, insbesondere beim Herumspielen in den BIOS-Einstellungen oder bei der Verwendung von Tools wie Thaiphoon Burner oder MemTest86.

Oftmals kann schon das Herumspielen mit den RAM-Timings oder die korrekte Einstellung des BIOS Ihres Motherboards auf Ihre RAM-Spezifikationen den Unterschied zwischen einem flotten, stabilen System und einem System mit hoffnungslosen Problemen ausmachen. Nehmen Sie sich also Zeit, überprüfen Sie Ihre RAM-Spezifikationen und scheuen Sie sich nicht, ein wenig zu experimentieren – übertreiben Sie es aber nicht ohne Backup. RAM-Timing-Anpassungen können eine Art schwarze Kunst sein, aber sobald Sie den Dreh raus haben, läuft alles in der Regel reibungsloser.