Verständnis von DRAM-Internas: Wie Kanäle, Banken und DRAM-Zugriffsmuster die Leistung beeinflussen

Die Leistung von Software hängt von effizientem Speicherzugriff ab, was die Bedeutung von Roh-CPU-Geschwindigkeit übertrifft. Die DRAM-Architektur hat einen signifikanten Einfluss auf den Zugriffsgeschwindigkeit, wobei sequentieller Zugriff schneller als zufälliger Zugriff ist. Zwei Schlüsselfaktoren bestimmen die Speicherleistung: Zugriffszeit pro Abruf und die Anzahl der Zugriffe. Diese Analyse konzentriert sich auf die Latenzzeit des DRAM-Zugriffs und seine internen Funktionsweisen. DRAM besteht aus Kanälen, Rängen, Banken, Zeilen, Spalten und einem Zeilenpuffer; jedes Element spielt eine entscheidende Rolle bei der Datenabruf. Die Zugriffszeit variiert je nach Zeilenpuffer-Treffer, -Fehlschlag oder -Konflikt, was zu Latenzunterschieden führt. Ein gemeinsamer Datenbus schafft ein Engpass, insbesondere während burstiger zufälliger Zugriffe, bei denen Verzögerungen durch Konkurrenz vergrößert werden. Die serielle Zugriff auf Banken trägt weiterhin zu langsamerem zufälligem Zugriff bei, aufgrund von Zeilenschalterverzögerungen. Sequentieller Zugriff profitiert von Zwischenspeichern und Vorabrufen, minimiert DRAM-Zugriffe und Latenz. Umgekehrt leidet zufälliger Zugriff unter erhöhter Latenz aufgrund unvorhersehbarer Zugriffsmuster und der Unfähigkeit, Hardware-Optimierungen effektiv zu nutzen. Letztendlich kann zufälliger Zugriff langsamer sein, aber effiziente Datenstrukturen können den Einfluss auf die Gesamtleistung mildern.