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RAM速度とCASレイテンシーの違い

速度とレイテンシーの関係性は、メモリ(DRAM)性能によって決定づけられます。両者は密接に関係していますが、一般的に考えられているような形のつながりではありません。ここでは、技術的なレベルで速度とレイテンシーがどのように関係しているか、また、この情報をメモリ性能の最適化にどのように活かせるかについて説明します。

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レイテンシーに対する認識と事実

認識

  • 多くのユーザーは、CASレイテンシーが実環境のレイテンシー性能を正確に示す指標であると考えています。
  • また、多くのユーザーは、速度を上げるとCASレイテンシーが増加するため、その分速度が相殺されるとも考えています。

事実

  • 半導体技術者は、CASレイテンシーが性能を正確に示す指標ではないと考えています。
  • レイテンシーは、速度とCASの待ち時間を組み合わせたもので、ナノ秒単位で測定するのが最適です。
  • システムの性能が向上すると速度は増加し、レイテンシーは低下します。
     
    • 例:DDR4-2400 CL17とDDR4-2666 CL1 のナノ秒単位で測定したレイテンシーはほぼ同じであるため、より高速のDDR4-2666ランダムアクセスメモリのほうがより高い性能を発揮します。
    • 例:標準的なモジュールとゲーム用モジュールの速度が同じで(例:DDR4-2666) CASレイテンシーが異なる(例:CL16とCL19)場合は、CASレイテンシーが低いほうがより高い性能を発揮します。

レイテンシーに対する見解と事実のギャップは、レイテンシーがどのように定義され測定されるかという点がベースとなっています。

メモリ速度とCASレイテンシーを表す2台のレーシングカー

レイテンシーの矛盾

製品広告や仕様比較などでは、レイテンシー方程式を構成する半分の要素に過ぎないCLレイテンシー(CL)が取り上げられるため、レイテンシーについての誤解が生じがちです。CL値は、クロックサイクルの合計数を表すに過ぎず、各クロックサイクル時間とは無関係です。このため、CL値をレイテンシー性能を示す唯一の指標として用いるのは誤りです。

ナノ秒単位のモジュールのレイテンシーを確認することで、あるモジュールと別モジュールの応答性の優劣を的確に判断することができます。モジュールのレイテンシーは、クロックサイクル時間にクロックサイクルの合計数を乗じることことで計算します。モジュールのデータシートに公式な技術記録として示されるのは、これらの値です。次の表に計算結果を示します。

テクノロジー
モジュール速度(MT/s)
クロックサイクル時間(ns)
CASレイテンシー
レイテンシー(ns)
SDR 100 8.00 3 24.00
SDR 133 7.50 3 22.50
DDR 333 6.00 2.5 15.00
DDR 400 5.00 3 15.00
DDR2 667 3.00 5 15.00
DDR2 800 2.50 6 15.00
DDR3 1333 1.50 9 13.50
DDR3 1600 1.25 11 13.75
DDR4 1866 1.07 13 13.93
DDR4 2133 0.94 15 14.06
DDR4 2400 0.83 17 14.17
DDR4 2666 0.75 19 14.25
DDR4 2933 0.68 21 14.32
DDR4 3200 0.62 22 13.75
DDR5 4800 0.42 40 16.67

レイテンシーおよびレイテンシー方程式とは?

基本的にレイテンシーは、コマンドが入力されてからデータが使用できるようになるまでの遅延時間を指します。レイテンシーは、これらの2つのイベントが発生する時間差です。メモリコントローラーがメモリに特定の場所にアクセスするように命令すると、データは列アドレスストローブ(CAS)の幾つかのクロックサイクルを経て、目的の場所にアクセスしてコマンドを完了します。このことを考慮すると、モジュールのレイテンシーの決定要素には2つの変数があります。

  • データが通る必要のあるクロックサイクルの合計数(データシートではCASレイテンシー、あるいはCLとして測定)
  • 各クロックサイクルの時間(ナノ秒単位で測定)

これら2つの変数を組み合わせることでレイテンシー方程式が得られます。

レイテンシー(ns) = クロックサイクル時間(ns)× クロックサイクル数

メモリテクノロジーの歴史においては速度が増加する(クロックサイクルタイムが低下する)につれ、CASレイテンシーの値も増加してきました。しかしながら、クロックサイクルがより速くなった為、ナノ秒で測定した実際のレイテンシーはほぼ同程度にとどまっています。予算内で、最高速度のプロセッサーと最もレイテンシーが低いメモリを最適に組み合わせることによって、より新しく、より高速で、より効率性の高い性能を達成できます。

速度とレイテンシー、どちらが重要ですか?

Crucial Performance Labで実施された詳細な技術分析と包括的なテストによると、この典型的な質問の答えは、速度とレイテンシーの両方ということになります。速度とレイテンシーの両方がシステムの性能において決定的に重要な役割を果たします。そこでアップグレードにおいては以下の点を考慮するようお勧めします。

  • 手順1:プロセッサーとマザーボードがサポートする最高メモリ速度を確認する(オーバークロックプロファイルを含む)。
  • 手順2:その速度に合った予算内で入手できるレイテンシーの最も低いメモリを選択します。つまり低いレイテンシーは、優れたシステム性能を意味することを忘れないでください。

 


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