I. Các thông số của một cặp RAM cơ bản

Khi nhìn thấy tên của một cặp RAM như: RAM ADATA XPG LANCER BLADE RGB WHITE (EXPO/ XMP 3.0)- 32GB (2x16GB) 6000MHz DDR5 | CL36, ở những thứ dài dòng và nhiều con số thế này chúng ta có những thông tin gì?

• RAM của hãng: ADATA, dòng XPG Lancer Blade RGB, màu trắng
• 2 profile ép xung: EXPO (AMD Extended Profiles for Overclocking) và XMP (Intel Extreme Memory Profile)
• RAM DDR5, Bus RAM 6000MHz: đây là 2 chi tiết chúng ta sẽ nói thêm ở phần sau
• CL36: là viết tắt cho cụm từ Column Address Strobe Latency (CAS Latency), có thể được hiểu nôm na là độ trễ của RAM

II. BUS RAM, tốc độ RAM là gì?

Một trong những điều khiến mọi người gây nhầm lẫn lớn đó chính là thuật ngữ tốc độ RAM: Megahezt (MHz) và Megatransfers mỗi giây (MT/s), vậy chúng ta nên hiểu như nào cho đúng?

• Tốc độ xung nhịp (Clock speed – MHz): Thể hiện chu kỳ xung nhịp của RAM thực hiện trong một giây với Megahezt là đơn vị đo tần số. Một MHz tương đương với một triệu chu kỳ mỗi giây. Khi một thanh ram có tốc độ 5200MHz, tức là nó có thể thực hiện được 5,2 tỷ chu kỳ xử lý trong một giây.
• Tốc độ truyền dữ liệu: Data rate – MT/s là viết tắt của MegaTransfer per second - Hàng triệu lần truyền tải dữ liệu mỗi giây. Chúng ta đều biết, DDR là viết tắt của Double Data Rate (tốc độ dữ liệu kép), công nghệ này cho phép RAM có thể truyền dữ liệu trên cả hai sườn lên/xuống của đồ thị trong cùng một chu kỳ (xem giải thích ở hình dưới). Chính vì khả năng truyền dữ liệu double này, việc chỉ dùng MHz để mô tả về hiệu năng của RAM trở nên không chính xác. Lúc này, tốc độ truyền dữ liệu hiệu dụng trên một giây luôn gấp đôi tốc độ xung nhịp thực tế và MT/s chính là đơn vị đo lường chính xác cho tốc độ này.

• Một thanh Ram được quảng cáo với tốc độ 6000 MHz, thực chất người ta đang nói tới tốc độ truyền dữ liệu của nó đạt 6000 MT/s. Tốc độ xung nhịp thực của nó chỉ là 3000MHz.
• Nhờ công nghệ DDR, thanh RAM đã thực hiện hai lượt truyền tải dữ liệu trong cùng một chu kỳ: 3000 MHz x 2 = 6000 MT/s.
• Vậy thì, thông số chính xác mô tả tốc độ của nó phải là: 6000MT/s. Nó không đo chu kỳ xung nhịp (MHz) mà nó thể hiện số lượt truyền dữ liệu trong một giây.

III. CAS Latency và Timing là gì?

Khi mà thông số MT/s cho ta biết RAM có thể truyền dữ liệu nhanh như nào, thì độ trễ (latency) cho biết nó phản hồi các lệnh nhanh ra sao (nó cho biết độ trễ giữa thời điểm CPU ra lệnh và thời điểm RAM phản hồi). Liên quan đến độ trễ, ngoài CL ra ta còn có một số thông số timing khác về độ trễ của RAM như: tRCD-tRP-tRAS, tuy nhiên, trong khuôn khổ bài viết này thì mình sẽ chỉ nói về CL – thông số quan trọng và cũng là dễ hiểu nhất với anh em người dùng. Vậy thì, kit RAM DDR4 3200 MT/s CL18 sẽ có độ trễ thấp hơn RAM DDR5 6000 MT/s CL30 có đúng không?

Câu trả lời là KHÔNG. Ngoài độ trễ ra, một kit RAM tuy có CL cao nhưng chạy ở tốc độ xung nhịp cao hơn thì hoàn toàn sẽ có độ trễ tuyệt đối thấp hơn so với một kit RAM có độ trễ thấp, chạy ở tốc độ xung nhịp thấp. Chúng ta có một thuật ngữ cần biết, độ trễ thực (ns), nó được tính theo công thức như sau:

Ở đây ta có hằng số 2000 được tính từ việc nhân 2 (DDR) và 1000 là chuyển đổi từ MT/s sang ns.

Quay lại với ví dụ trên ta dễ dàng thấy kit RAM 6000MT/s CL30 có độ trễ thực thấp hơn:

• Độ trễ thực của kit RAM DDR4 3200 MT/s CL18 = 11,25 ns
• Độ trễ thực của kit RAM DDR5 6000 MT/s CL30 = 10 ns

IV. Vậy con số 6000 MT/s có liên quan gì tới CPU AMD?

Đến đây, chúng ta cần phải hiểu thêm về một số thuật ngữ và thông số quan trọng trong kiến trúc Zen của AMD (Hình minh họa)

• FCLK (Infinity Fabric Clock): hiểu đơn giản là một con đường kết nối dữ liệu bên trong CPU để liên kết các nhân xử lý (CCD) với nhau và với các I/O die (IOD), nơi điều khiển các bộ điều khiển ngoại vi và bộ điều khiển bộ nhớ. Vậy thì, tốc độ của FCLK rõ ràng sẽ ảnh hưởng đến giao tiếp nội bộ của CPU
• MCLK (Memory Clock): là xung nhịp hoạt động thực của các chip nhớ RAM, với thanh RAM DDR4 3200 MT/s thì MCLK là 1600MHz. 
• UCLK (Unified Memory Controller Clock): là xung nhịp của bộ điều khiển bộ nhớ - Memory controller. Nó sẽ kiểm soát tốc độ chuyển tiếp dữ liệu giữa Infinity Fabric và các chip nhớ trên RAM.

Do đặc thù trong kiến trúc AMD, hiệu suất tối ưu sẽ đạt được khi có sự đồng bộ giữa bộ điều khiển bộ nhớ và chính bộ nhớ, tỉ lệ 1:1. Tức là, muốn đạt được độ trễ thấp nhất, thì Bộ điều khiển bộ nhớ (UCLK) và xung nhịp bộ nhớ (MCLK) phải chạy cùng ở một tốc độ. Khi đó, chúng được đồng bộ hóa và dữ liệu sẽ được chuyển liền mạch giữa CPU và RAM mà không phải đi qua bộ đệm, giúp giảm độ trễ. Điều này cũng lại nảy sinh một vấn đề, nếu có sự mất đồng bộ bất kỳ nào xảy ra, độ trễ sẽ lớn hơn và có thể gây những ảnh hưởng tới hiệu năng.

Vậy tại sao lại là 6000 MT/s?

• Do một số giới hạn về vật lý của silicon, UCLK trên phần lớn các dòng CPU Ryzen 7000 và 9000 series sẽ chỉ hoạt động ổn định ở mức xung nhịp 3000 – 3200MHz (Cá biệt, như chia sẻ của a Lê Duy Thanh thì có một số MB MSI (MSI B850 EDGE TI WIFI) có thể khiển RAM 24GB x 4 đạt tỉ lệ 1:1 ở tốc độ 3300MHz tức là đạt 6600MT/s khi chạy với Ryzen 9 9950X.) Tuy nhiên, điều này sẽ không phù hợp lắm với người dùng phổ thông. 
• Do tỉ lệ vàng của UCLK:MCLK là 1:1 nên cặp RAM lý tưởng cho CPU AMD kiến trúc Zen 4/5 sẽ là tốc độ 6000 MT/s và CL30.
• Điều gì xảy ra nếu chúng ta vẫn muốn sử dụng những kit RAM có tốc độ cao hơn 6000 MT/s? Khi phát hiện ra tốc độ bộ nhớ yêu cầu MCLK cao hơn mức mà UCLK có thể xử lý được (lớn hơn 3200 MHz) thì BIOS của MB sẽ tự động chuyển bộ điều khiển bộ nhớ sang tỉ lệ 1:2, tức là UCLK sẽ chạy với tốc độ chỉ bằng một nửa so với MCLK. Ví dụ cụ thể: Kit RAM DDR5 – 7800MT/s, MCLK = 3900 MHz, tuy nhiên UCLK sẽ không chạy được ổn định ở mức 3900MHz, do đó BIOS sẽ đẩy nó xuống hoạt động ở mức 1950MHz (=3900/2). Việc này chắc chắn sẽ làm tăng tổng độ trễ của hệ thống và khiến mức băng thông cao (7800MT/s) bị lãng phí
• Công nghệ AMD EXPO (Extended Profiles for Overclocking) được thiết kế xoay quanh chính giới hạn của kiến trúc này. Lấy ví dụ với hãng Gskill, phần lớn các cặp RAM NEO được chứng nhận EXPO thường có tốc độ 6000MT/s, nhằm đạt được hiệu suất cao nhất trong giới hạn tỉ lệ 1:1 của kiến trúc Zen 4/5.

V. DRAM nào sẽ được sử dụng trong những cặp RAM DDR5 6000 MT/s CL30?

Trên thế giới, có ba công ty lớn nhất sản xuất các chip nhớ: SK Hynix, Samsung và Micron. Các thương hiệu RAM như: G.skill, Corsair, Kingston ..v..v.. thường sẽ mua IC từ ba NSX này sau đó lắp ráp lên các PCB của họ rồi hoàn thiện sản phẩm theo từng mục đích. Câu chuyện về silicon là không phải chip nhớ nào đều có chất lượng như nhau. Chúng ta cần tới quy trình binning để lựa ra nhưng chịp đạt độ ổn định ở các mức xung nhịp, timing và điện áp cụ thể. Ví dụ: kiểm tra 6000 MT/s CL30 tại 1.35V.

Những con Chip đạt chất lượng sẽ được chọn lọc cho những kit RAM hiệu năng cao, những con chip không đạt sẽ được hạ mức kiểm tra và lắp đặt vào những kit RAM phổ thông hơn. Nhờ quá trình binning này, NSX sẽ tìm ra được những con chip ổn định chạy tốt được với các profile ép xung XMP và EXPO. 

Trên thực tế, từ quá trình binning thì khả năng ép xung các loại chip của ba NSX được xếp hạng từ cao tới thấp như sau: SK Hynix > Samsung > Micron, điều này cho thấy chất lượng silicon vượt trội của SK Hynix.

SK Hynix có 2 loại die tốt nhất A-die (16Gbit), được sử dụng trong các module 16GB/ 32GB (kit 32/64GB) & M-die (24Gbit), được sử dụng trong các module 24GB/48GB (kit 48/96GB). Với người dùng phổ thông, cách dễ để lựa một kit RAM sử dụng A-die/ M-die thượng hạng của SK Hynix chính là chọn những cặp RAM có thông số 6000 MT/s CL30.

VI. Kết luận

Cuối cùng, lý do những cặp RAM 6000 MT/s CL30 đắt hơn và tại sao nó được kỹ sư hãng khuyến cáo nên chạy với hệ thống AMD 7000/9000 Series:

• Độ trễ tối ưu nhất: 10ns, thấp ngang các kit RAM DDR4 nhưng có băng thông lớn hơn hẳn
• Hoạt động tốt ở cơ chế 1:1, đạt hiệu suất cao nhất
• Được ép xung sẵn profile EXPO, mang lại trải nghiệm tối ưu cho người dùng
• Sử dụng những tấm silicon tốt nhất (A-die & M-die), được lựa chọn kỹ càng từ SK Hynix. 

Do một số lý do trên nên các kit RAM này thường sẽ có giá nhỉnh hơn hẳn các mã có CL thấp hơn.