راهنمای جامع اورکلاک حافظه رم (بخش پایانی)

در بخش اول این مقاله به معرفی اجمالی اورکلاک حافظه‌ی رم پرداخته‌ایم و شرح کاملی از اصطلاحات فنی مربوط به این حوزه را به شکلی ساده و قابل فهم بیان کردیم. در بخش دوم و پایانی این مقاله به شیوه‌ی اورکلاک، خنک‌سازی و گارانتی حافظه‌ی رم خواهیم پرداخت. با زومیت همراه باشید.

هر زمان که موضوعی پیرامون افزایش عملکرد سخت‌افزار به میان بیاید، قطعا پای فرآیند اورکلاک (Overclock) هم در میان خواهد بود. اورکلاک در لغت به معنی افزایش سرعت کلاک یکی از اجزای سخت‌افزاری است. بخش اول این مقاله پیش نیاز بخش دوم و پایانی است؛ بنابراین حتما باید قبل از هر اقدامی، آن را به طور دقیق مطالعه کنید.

این مقاله یک راهنمای سطح بالا در مورد اورکلاک رم محسوب می‌شود که شامل معرفی نکات و مفاهیم پیشرفته‌ی کاملا فنی در این زمینه است. تمرکز اصلی ما در این مقاله روی حافظه‌های رم DDR3 و DDR4 بوده و تا حد امکان از بحث کردن درباره‌ی مادربرد و پردازنده خودداری شده است. در این مقاله از کلمات رم، مموری و حافظه‌ی DRAM که همان حافظه با دسترسی تصادفی پویا (Dynamic Random Access Memory) است، به جای همدیگر استفاده شده که بیان کننده‌ی یک مفهوم هستند. به علاوه، هر دو اصطلاح فنی IC (مدار مجتمع) و اصطلاح عامیانه‌ی چیپ حافظه اشاره‌ی مستقیمی به قطعات سیلیکونی لحیم شده به برد مدار چاپی حافظه‌ی رم برای ساخت یک ماژول حافظه‌ی دو خطی (DIMM) دارند.

همراه ما باشید تا در بخش پایانی این مقاله، راهنمایی جامع درباره‌ی شیوه‌ی اورکلاک، خنک‌سازی، گارانتی و ابزارهای نرم‌افزاری قابل دسترس در زمینه‌ی اورکلاک حافظه‌ی رم ارائه دهیم.

تنوع بسیار زیادی از چیپ‌ها‌ی حافظه‌ی رم به ویژه در نوع DDR4 نسبت به DDR3 وجود دارد. دو ماژول رم کاملا مشابهی که به وسیله‌ی یک شرکت ساخته شده است، احتمال دارد که قبل از رسیدن به حالت ناپایداری، توانایی بهره‌مندی از حداکثر ولتاژ بسیار متفاوتی فقط در اسلات‌های معین داشته باشند. با وجود این که فروشندگان اصلی عملکرد هر یک از مدارات مجتمع (IC) را آزمایش می‌کنند، اما یک چیپ حافظه فقط برای اجرا شدن در مشخصات تبلیغ شده ضمانت می‌شود. هنگام تلاش برای اورکلاک حافظه‌ی رم، تفاوت‌ها مشخص خواهند شد.

با توجه به ارزان‌تر شدن نسبی حافظه‌های رم، اورکلاک کننده‌های حرفه‌ای به طور معمول اقدام به خرید کیت‌های چندگانه کرده و پس از آزمایش هر ماژول رم، بهترین ماژول را انتخاب می‌کنند. روند آزمایش و انتخاب برای این بخش شامل قرار دادن به نوبت هر یک از ماژول‌های دارای پارامترهای یکسان در یک شکاف DIMM یکسان و یافتن ماژولی که به طور کاملا پایدار بنچمارک‌ها را با کم‌ترین ولتاژ DRAM ممکن اجرا می‌کند، است. پیشنهاد ما برای انجام این کار نرم‌افزار SuperPi 32m است. ماژول‌های رمی که کم‌ترین ولتاژ عبوری را دارند، از بهترین قطعه‌ی سیلیکونی ممکن بهره‌مند هستند.

برترین ماژول‌های رم انتخاب شده، بر روی دیگر شکاف DIMM موجود بر روی مادربرد قرار گرفته و به منظور یافتن ماژول ویژه‌ای که در موقعیت جدید دارای بهترین عملکرد است، دوباره مورد آزمایش قرار می‌گیرند. آخرین آزمایش حتی باید برای پیکربندی که محدود به یک نوع کیت رم از قبل خریداری شده است هم اجرا شود. در این حالت، هر حافظه‌ی رم به منظور تشخیص شکاف DIMM که متعلق به آن است، باید به صورت فیزیکی با کاغذ خود چسب برچسب بخورد. در صورتی که احتمال آسیب رسانی در طولانی مدت وجود داشته باشد، نگه داشتن اطلاعات مربوط به کم‌ترین ولتاژ هر رم و پارامترهای استفاده شده برای این آزمایش بسیار مفید خواهد بود.

پارامترهای مربوط به اورکلاک حافظه‌ی رم می‌توانند به وسیله‌ی فرم‌ور (firmware) مادربرد یا نرم‌افزار عرضه شده به وسیله‌ی فروشنده‌ی اصلی رم تغییر داده شوند. بسیاری از سازندگان مادربرد، ابزارهای تیونینگی که ترکیبی از آزمون‌های استرس و قابلیت دستکاری پارامترها هستند ارائه می‌دهند. همچنین، ابزارهای نرم‌افزاری رایگانی هم مانند CPU-Z وجود دارد که قادر به فراهم‌سازی گزارش سریع درباره‌ی سیستم بوده و می‌تواند به صورت بلادرنگ فرکانس کاری هر یک از اجزا تشکیل دهنده‌ی سیستم را اندازه‌گیری کند. در ادامه می‌توانید تصویری از نرم‌افزار CPU-Z را که شامل اطلاعات حافظه‌ی رم شرکت Corsair است مشاهده کنید.

شرکت اینتل پروفایلی تحت عنوان XMP که سرنام عبارت Extreme Memory Profiles است، ارائه می‌دهد. این پروفایل شامل تنظیمات اورکلاکینگ از پیش تعریف شده و کاملا معتبری است که می‌تواند از طریق فرم‌ور مادربرد یا ابزارهای میزان‌سازی (tuning) شرکت‌های سازنده‌ی حافظه‌ی رم بارگذاری شود. پروفایل XMP امکان پیکربندی خودکار ولتاژ DRAM و تاخیرها را به وسیله‌ی فرم‌ور یا ابزار سازنده‌ی رم فراهم می‌کند. با این اوصاف، قطعا برای کاربرانی که قصد کار کردن با متغیرهای از پیش بهینه شده را دارند، گزینه‌ی فوق‌العاده‌ای خواهد بود. تصویر زیر مقیاس گذاری SuperPi هشت میلیون حافظه‌ی رم و تایمینگ آن را نشان می‌دهد.

برای تست فشار (stress testing) ابزارهای نرم‌افزاری SuperPi و +Memtest86 به ترتیب مورد علاقه‌ی جامعه‌ی اورکلاکینگ هستند. هر دو ابزار یاد شده، دارای گزینه‌های پیکربندی گسترده‌ای برای اجرای آزمایش‌ها هستند. بنچمارک کردن نهایی سیستم باید با نرم‌افزاری اجرا شود که به طور دقیقی نرم‌افزارهای سیستم را تقلید کرده و بر پایه‌ی آن‌ها طراحی شده باشد. از این نرم‌افزارها می‌توان به 3DMark برای نرم‌افزارهای گرافیکی و رندرینگ، نرم‌افزار WinRAR، نرم‌افزار عملکرد ماشین مجازی، نرم‌افزار memtest برای شبیه‌سازی عملکرد MATLAB و غیره اشاره کرد.

اورکلاکینگ حافظه‌ی رم مانند اورکلاک کردن پردازنده نیازمند میزان سازی مکرر و صبر زیادی است که روند عمومی این کار شامل مراحل زیر است:

۱- بهره‌مندی از ابزارهای نرم‌افزاری Memtest86+ ،SuperPi 32M ،Extreme Memory tool اینتل یا مجموعه‌ی نرم‌افزاری مخصوص مادربرد یا تولید کننده‌ی حافظه‌ی رم به منظور تایید پایداری سیستم

۲- یادداشت کردن پارامترهای پیش فرض که می‌توانند در صورت بروز مشکل دوباره مورد استفاده قرار بگیرند.

۳- تثبیت فرکانس حافظه‌ی رم، تایمینگ یا تاخیر و مقادیر ولتاژ تبلیغ شده به وسیله‌ی فروشنده‌ی اصلی رم، از طریق فرم‌ور یا مجموعه‌ی نرم‌افزاری ارائه شده. در صورت اعمال هرگونه تغییر، مرحله‌ی ۱ باید تکرار شود.

۴- تنظیم ضریب حافظه (memory multiplier) در حالت حداکثر مقدار مجاز و سپس تکرار مرحله‌ی ۱

۵- افزایش تدریجی فرکانس کلاک پایه (BCLK) به میزان اندکی مانند ۱۰ هرتز یا بیشتر و تکرار کردن مرحله‌ی ۱. در این مرحله اگر فرکانس کلاک پایه‌ی استفاده شده با مراعات اورکلاک پردازنده تعیین و تنظیم شده، از بهینه‌سازی دوباره‌ی فرکانس حافظه صرف نظر کنید. اگر در این مرحله حافظه‌ی رم با حداکثر ضریب حافظه ناپایدار بود، همیشه می‌توانید با کاهش فرکانس کلاک پایه، ضریب CPU و کاهش ضریب حافظه یا هر ترکیبی از این پارامترها سیستم خود را به حالت پایدار برسانید. شما باید به طور مکرر و پشت سر هم ولتاژ کنترلر مجتمع حافظه (VTT) را همراه با فرکانس کلاک پایه تنظیم کنید.

۶- در صورت بروز مشکلات یا صرفا برای مشاهده‌ی اثر افزایش ولتاژ DRAM، آن را به میزان بسیار اندکی مانند ۰.۰۱ ولت افزایش داده و مرحله‌ی ۱ را تکرار کنید.

۷- در این مرحله، CMD یا نرخ فرمان (Command Rate) باید بر روی ۱ تنظیم شود. این مورد در فرم‌ور مادربوردهای مختلف با نام‌های CR1/CR2 یا T1/T2 شناخته می‌شود.

۸- تایمینگ‌های اولیه‌ی حافظه‌ی رم را کاهش داده و مرحله‌ی ۱ را تکرار کنید. در حالت مطلوب برای داشتن عملکرد بهتر، تایمینگ کاهش داده خواهد شد اما قبل از این که آن را به صورت ناگهانی افزایش دهید باید به وسیله‌ی افزایش اندک زمان‌های تاخیر از تاب آوردن سیستم با فرکانس کلاک پایه‌ی بالاتر یا ضریب پردازنده‌ی بیش‌تر اطمینان حاصل کنید. کاهش تایمینگ حافظه‌ی رم با تنظیم تایمینگ‌های اولیه آغاز می‌شود که باید پس از اعمال هر تغییر جزئی، یک آزمایش benchmark یا تست استرس در سیستم اجرا شود. این فرآیند باید به طور مکرر با کاهش دادن هر عدد در تایمینگ‌های اولیه پیش برود. دومین و سومین نوع از تایمینگ‌ها اثر بسیار اندکی در عملکرد کلی سیستم دارند اما باز هم می‌توانند با همان روش یاد شده تنظیم شوند. در تصویر زیر می‌توانید مقایسه‌ای از زمان تاخیر حافظه‌ی رم با تست SuperPi را در یک مدار مجتمع (IC) حافظه‌ی تک‌گانه در فرکانس‌های مختلف مشاهده کنید.

با توجه به تعداد متغیرها و تغییرات لحظه‌ای که می‌توانند تاثیرات بزرگی بر روی سیستم داشته باشند، توقف بهینه‌سازی متغییرهای یاد شده می‌تواند به دلایل زیر صورت بگیرد:

۱- رسیدن به حداکثر ولتاژ ایمن DRAM

۲- رسیدن به حداکثر فرکانس کلاک پایه یا فرکانس کلاک پایه‌ی فزاینده‌ای که با وجود بهینه بودن همه‌ی پارامترهای دیگر، در حالت ناپایدار قرار دارد.

۳- دستیابی به حداکثر فرکانس حافظه‌های رم DDR3 (هنوز سقفی برای فرکانس حافظه‌های رم DDR4 وجود ندارد)

۴- سر باز زدن مدارات مجتمع (IC) حافظه از بوت شدن به دلیل آسیب دیدگی بر اثر افزایش حرارت یا اعمال ولتاژ بیش از حد

به علاوه می‌توان در جهت عکس حالت قبلی هم عمل کرد. به این صورت که می‌توان برای بهبود بخشیدن به مصرف انرژی و صرفه جویی در آن، حافظه‌ی رم را آندرکلاک (underclock) کرد. ولتاژ کم‌تر، مصرف برق را به میزان اندکی کاهش خواهد داد. با این حال، کاهش یافتن نرخ کلاک تاثیر به مراتب بیش‌تری در کاهش مصرف انرژی خواهد داشت.

اورکلاک پیشرفته با توجه به پیکربندی زمان تاخیر واقعی حافظه‌ی رم آغاز می‌شود. مقادیر RTL و IOL می‌توانند به عنوان امتیازاتی برای بهینه‌سازی عملکرد حافظه‌ی رم استفاده شوند؛ به گونه‌ای که هر قدر اعداد مربوط به مقادیر یاد شده کوچک‌تر باشند، نشان دهنده‌ی عملکرد بهتر حافظه‌ی رم خواهد بود. به علاوه، این ارقام به صورت چرخه‌های کلاک فرض شده‌اند اما برای داشتن تصوری بهتر از تاخیر حقیقی، در واقع باید به مقادیر واقعی زمان تبدیل شوند؛ به طوری که فرکانس‌های کلاک ممکن است تغییر کنند.

IOL یا تاخیر ورودی و خروجی (Input Output Latency) که در برخی موارد به صورت I/O Latency هم بیان می‌شود، مدت زمان لازم برای ارسال یک پاسخ به وسیله‌ی تراشه پس از دریافت یک سوال است.

RTL یا تاخیر رفت و برگشت (Round Trip Latency)، به مدت زمانی که برای ارسال یک سیگنال به حافظه‌ی رم و تصدیق سیگنال دریافت شده به وسیله‌ی حافظه‌ی رم طول می‌کشد، اشاره دارد. به طور ساده‌تر، کل زمانی که برای انتقال یک سیگنال از نقطه‌ی A به نقطه‌ی B و بازگشت آن به نقطه‌ی A طول می‌کشد، بیانگر RTL است. مقادیر RTL همیشه به طور مستقیم یا به صورت دستی قابل دسترس نیستند اما مقادیر یاد شده تابعی از tCL، فرکانس کنترلر حافظه‌ی مجتمع (IMC) و انحراف کلاک یا همان عدم تطابق میان فرکانس کلاک IMC و DRAM هستند. وب‌سایت Anandtech فرمولی برای تخمین صحیح مقادیر RTL به دست آورده که می‌توانید از آن استفاده کنید. البته این فرمول نیازمند انجام اصلاحاتی برای برخی از مادربوردهای خاص است که به طور عمده بر پایه‌ی طرح‌بندی برد مدار چاپی و به طور ویژه فاصله‌ی اسلات‌های DIMM تا CPU تعیین می‌شود.

این مقادیر ممکن است به طور مستقیم در برخی از مادربوردها قابل دسترسی باشند؛ در این صورت تنظیم و تعیین آن‌ها به صورت یک مقدار مناسب و ایستا به منظور کمینه (minimize) کردن مشکلات ناپایداری، معقول خواهد بود. این مقدار پتانسیل افزایش بیش‌تری را از پارامترهای دیگر (علاوه‌بر فرکانس کلاک پایه، ضریب و تایمینگ‌های اولیه) که تنظیم شده هستند، دارد. در جایی که مقدار اولیه‌ی RTL و مبدا تاخیر ورودی و خروجی (IOL) به صورت دستی قابل دسترسی هستند، ساده‌ترین راه برای کاهش اعداد RTL یا IOL، تنظیم مقدار اولیه‌ی RTL در کم‌ترین عددی است که اجازه‌ی POST شدن حافظه‌ی رم را می‌دهد؛ بعد از این که سیستم به طور موفقیت آمیزی بوت شد، باید اقدام به تنظیم مقدار مبدا تاخیر ورودی و خروجی به یک شماره‌ی چرخه‌ی بالاتر در یک زمان و به صورت مکرر کرد، تا این که کم‌ترین مقادیر RTL و IOL پس از یک بوت موفقیت آمیز به دست بیاید.

قبلا در مورد آسیب مدارات مجتمع و انتقال جرم در اثر حرکت یون‌ها و جریان الکتریکی در زمینه‌ی اورکلاک کردن بحث شد. همچنین به مقادیر پیش‌فرض تبلیغ شده به وسیله‌ی فروشندگان اصلی برای عملکرد حافظه‌ی رم اشاره کردیم.

فروشندگان اصلی رم زیادی وجود دارند اما تولیدات مدار مجتمع (IC) همه‌ی آن‌ها برای ساخت ماژول‌های رم استفاده نمی‌شود. فقط تعداد انگشت شماری از کارخانه‌های سازنده‌ی حافظه‌ی رم شامل سامسونگ و اس‌کی هاینیکس (SK hynix) هستند که تراشه‌های حافظه‌ی ماژول‌های رم را تولید کرده و به سایر کارخانه‌های سازنده‌ی ماژول رم می‌فروشند. تولید کنندگان کیت‌های رم، آی‌سی‌های حافظه را خریداری کرده و آن را بر روی بردهای مدار چاپی (PCB) لحیم می‌کنند. تولید‌کنندگان مختلف ممکن است با استفاده از تراشه‌های حافظه‌ی یکسان، مقادیر متفاوتی از ولتاژ و زمان‌های تاخیر را در ماژول رم خود به کار بگیرند.

تولید‌کنندگان رم هر یک از تراشه‌ها را به منظور برنامه‌ریزی EEPROM که سرنام عبارت Electrically Erasable Programmable Read Only Memo است، روی برد ماژول با ولتاٰژ و زمان تاخیر (زمان بازیابی) تست می‌کنند. EEPROM یک کنترلر مجتمع حافظه بوده و پارامترهای آن از طریق فرم‌ور مادربوردی که ولتاژ نهایی حافظه‌ی رم و تایمینگ آن را در سیستم کنترل می‌کند، تعیین می‌شود. بنابراین زمانی که برق رسانی قطع شود، هیچ راهی برای بررسی پارامترها یا ولتاژ کاری حافظه‌ی رمی که باعث آسیب دیدگی فیزیکی واقعی رم شده وجود نخواهد داشت. در تصویر زیر می‌توانید مدارات مجتمع حافظه‌ی رم مختلفی را از سازندگان متفاوت مشاهده کنید.

اطلاعات مربوط به مقدار ولتاژ گمراه کننده‌ی یاد شده در بخش اول این مقاله (۱.۵، ۱.۶۵ یا حتی ۱.۸ ولت) یا افزایش تایمینگ حافظه‌ی رم، اجازه‌ی اثر گذاری مستقیم بر روی تراشه‌های حافظه را ندارد. در حقیقت تنگنا و کنترل کننده‌ی ولتاژ حافظه، کنترلر مجتمع حافظه‌ی (IMC) موجود در واحد پردازش مرکزی است. برای مثال کنترلر یاد شده ولتاژ ۱.۵۵ ولتی را برای پردازنده‌های سری سندی بریج اینتل ارائه می‌کند.

با توجه به عوامل بالا، دو مجموعه‌ی اصلی از مقادیری که باید قبل از اورکلاک تراشه‌ی حافظه بررسی شوند، وجود دارند که شامل موارد زیر است:

• حداکثر سرعت رم، نرخ کلاک و ولتاژ مجازی که به وسیله‌ی پردازنده‌ی اصلی یا IMC تعیین می‌شود. این مقادیر می‌توانند بیش از حد مجاز باشند اما این کار بستگی به قطعات سیلیکونی داشته و احتمال آسیب دیدگی فیزیکی تراشه در این حالت بسیار بالا خواهد بود.
• حداکثر ولتاژ و سرعت برای ماژول‌های حافظه‌ی خاص (نه مقادیری که به وسیله‌ی فروشندگان اصلی تبلیغ می‌شود). برای این کار باید نگاهی اجمالی به برگه‌ی اصلی ماژول حافظه‌ی رم تولید کننده که حاوی اطلاعات مرتبط است، بکنید.

اختلاف نظرهایی درباره‌ی میزان فواید خنک‌سازی فعال حافظه‌ی رم در جامعه‌ی اورکلاکینگ وجود دارد. حافظه‌ی رم در دماهای خنک‌تر به طور چشمگیری بهتر عمل نمی‌کند اما اورکلاکینگ سخت هنوز حرارت تراشه‌ی حافظه را افزایش می‌دهد که قطعا نیازمند یک خنک کننده خواهد بود. در کل، جز این که یک سیستم برای بنچمارک‌ها یا آزمایش‌های شدید طراحی شده باشد، خنک‌سازی تراشه‌های حافظه به طور منفعل (به وسیله‌ی عامل خارجی) کافی خواهد بود. به هر حال داشتن یک فن دمنده‌ی هوای اضافی در محیط قطعا آزار دهنده نخواهد بود. تصویر زیر حافظه‌ی رم Arctic RC را که دارای پخش کننده‌ی فلزی گرما است، نشان می‌دهد. گاهی اوقات خرید این نوع از رم‌ها نسبت به حافظه‌های رم بدون هیت‌سینک و تهیه‌ی جداگانه‌ی هیت‌سینک برای آن صرفه‌ی اقتصادی بیش‌تری برای کاربر دارد.

در صورتی که از خنک کننده‌ی مایع برای پردازنده‌ی سیستم استفاده می‌کنید، قرار دادن یک بلاک آب برای حافظه‌ی رم نسبتا آسان است. متناوبا، فروشندگان اصلی بسته‌های رمی مانند سری HyperX H2O شرکت کینگستون (Kingston) ارائه می‌دهند که مجهز به خنک کننده‌ی مایع آماده است.

در بیش‌تر موارد استفاده از پخش کننده‌های حرارت فلزی در گذشته تقریبا جنبه‌ی زیبایی شناختی داشته است. همچنین طبق گزارش‌ها، در گذشته برخی از کنندگان اصلی معینی از چسب پخش کننده‌ی حرارت برای مخفی کردن کیفیت ماژول‌های رم و آی‌سی‌ها استفاده می‌کرده‌اند. اما نسل‌های جدید پخش کننده‌های حرارت ساخت تولید کنندگان مشهور در دمای کاریِ دو ماژول رم که یکی با پخش کننده‌ی حرارت فلزی بوده و دیگری فاقد آن است، تفاوت ایجاد می‌کند. در حال حاظر استفاده از این هیت سینک‌ها مفهومی فنی را دنبال می‌کنند.

آیا حاضر به اورکلاک کردن حافظه‌ی رم رایانه‌ی خود هستید؟ لطفا تجربیات خود را در بخش دیدگاه وب‌سایت به اشتراک بگذارید.