Ddr4 чему равно количество контактов. Какой оперативной памяти отдать предпочтение: DDR3 или DDR4

Все мы знаем, что совсем недавно стали выпускать новые процессоры Intel Skylake. Тогда многие производители ноутбуков стали выпускать новые модели, ориентированные под данную платформу. Например, компания Lenovo выпустила ноутбуки ThinkPad E560, отличающиеся своим необычным решением. Хоть ноутбуки данной серии и оснащаются процессором нового поколения, но имеют более старую память типа DDR3 , но существуют уже более совершенные типы памяти DDR4. Следует сказать, что внедрение данного типа памяти началось только после появления Skylake, так как, данные процессоры сможет в полной мере воспользоваться преимуществами DDR4. Но сегодня мы поговорим лишь о том, в чем отличие DDR3 от DDR4 и какие качества имеет более совершенная память.

Немного о типах памяти

Если кто-то следит за новостями высоких технологий, то они наверняка знают, что развивается более скромно, чем те же процессоры. Таким образом, тип DDR3 залежался на рынке на целых восемь лет.

Теперь, когда появилось новое, шестое поколение процессоров, DDR3 придется уйти на заслуженную пенсию и уступить место более совершенной технологии — DDR4. Преимущества данного класса в том, что он потребляет меньше энергии и имеет боле высокий диапазон частот. Например, у класса DDR3 существует несколько тактовых частот: 1333 Мгц, 1600 Мгц, 1866 Мгц, 2133 Мгц. Существуют и более старые типы памяти с частотой 800 и 1066 Мгц, правда память с такой частотой можно встретить в довольно старых компьютерах.

А вот DDR4 не имеет предела в частоте, ну или по крайней мере пока. Дело в том, что если один производитель выпустит оперативную память с рекордной частотой, то какой-нибудь другой конкурент предложит еще более совершенный тип памяти. В пример можно взять компанию G.Skill, которая показала память DDR4 32 GB с 4-мя модулями, у каждого из которых частота достигает 3000 Мгц. Хотя у них есть более ранняя версия модуля памяти с частотой 4266 Мгц.

Как я уже говорил выше, память DDR4 имеет повышенную энергоэффективность. Если память DDR3 по стандарту имеет диапазон напряжения от 1,5 до 2 Вольт, а более экономная версия DDR3L – 1,35 Вольт, то памяти DDR4 будет достаточно всего лишь 1,2 вольта. Более энергоэффективный вариант имеет 1,05 вольт.

Таким образом, память нового типа имеет более высокую скорость передачи данных, работая на более низких уровнях потребления энергии. Для мобильных устройств данный вариант незаменим, особенно, в случае разгона.

Кроме того, DDR4 имеет более высокую планку в отношении максимального объема памяти, который может быть установлен на . Например, если в DDR3 теоретически максимальный объем равен 128 Гб, то в DDR4 этот порог увеличивается до 512 Гб.

Конечно, на данный момент таких компьютеров еще не существует, за исключением серверов. В любом случае, в ближайшем будущем, для обычных компьютеров такой объем памяти будет весьма кстати. Например, для технологий виртуальной реальности или самообучающихся модулей Cortana и Siri. Стоит помнить, что раньше мы думали, что объемы памяти в 16 или 32 Гб, казались нам невозможными.

Что на практике

На практике, класс DDR4 распространен довольно узко. Например, он поддерживается процессорами поколения Skylake и семейством процессоров Haswell-E.

Также, по тестам стало известно, что многие программы современного типа не способны воспользоваться всеми возможностями DDR4. Например, тест, от сайта Anandtech показал, что при использовании одного и того же процессора, в нашем случае Skylake i7-6700K , разницы в кадрах в секунду почти не было. Максимальное отклонение составляло все 2-3 FPS.

А вот при архивировании огромного объема данных, память DDR4 превосходит DDR3, но не значительно.

DDR4 — является аббревиатурой «синхронно динамическая память с двойной скоростью передачи данных четвертого поколения «, на 2014 год является последним вариантом вычислительной памяти. Память DDR4 достигает более высокой скорости и эффективности, благодаря увеличению скорости передачи и снижение напряжения.

Планки памяти на DDR3 по чуть-чуть подходят к своему максимуму. В прошлом, оперативная память DDR3, которая вышла в 2007 году, хотя разработчики начали работать над DDR4 еще в 2005 году. Samsung выпустила первую консоль с памятью DDR4 в 2011 году и эта технология, как и ожидалась, появилась на потребительском рынке в 2014 году. DDR4 чипы поддерживают скорость передачи от 1600 и до 3200 Мбит/с . Для сравнения, технология DDR3 поддерживает только от 800 и до 2133 Мбит/с . Это значительное повышение передачи оперативной памяти позволит разработчикам выпускать более мощными процессоры и производительные компьютеры. Новая память ДДР4, также использует меньше энергии — 1,2 вольт по сравнению с 1,65 Вольт в чипах DDR3. Пониженное энергопотребление должно привести к увеличению продолжительности работы портативных устройств от батареи, например в телефонах, планшетах и ноутбуках.

Какие преимущества у DDR4?

• Увеличена производительность на 50%
• Уменьшена потребляемая мощность на 35% ниже
• Более высокая скорость до 3200 Мбит/с
• Быстрый доступ
• Улучшена целостность сигнала
• Большие емкости подсистемы памяти, до 8 ячеек
• Раннее обнаружение неисправностей и повышение надежности системы за счет JTAG

DDR4, последнее поколение оперативной памяти, обеспечивает повышенную скорость и эффективность вычислительных устройств. Очень скоро DDR4 будет установлен в новых линейках смартфонов, планшетов, и стационарных компьютерах.

DDR4 достигает скорости передачи данных до 2 Гбит/с на контакт и при этом нуждается в меньшем количестве энергии, чем DDR3L (DDR3 с низким энергопотреблением). Новая память обладает кучей достоинств по сравнению с DDR3 и дает возможность сэкономить до 40% энергии .

Что такое разница между DDR2, DDR3 и DDR4?

Технология DDR4 имеет два предшественника: DDR3 и DDR2. Последнее обновление оперативной памяти продолжает традицию по добавлению вычислительных функций и ускорению производительности всех компьютерных систем.

Потребители заметят эти изменения в виде увеличения срока службы батареи для ноутбуков, планшетов и смартфонов. Основные производители аппаратного обеспечения начали интеграции памяти DDR4 в свои устройства.

Краткое описание технических характеристик

JEDEC Solid State Technology Association, ранее известная как Electron Devices Engineering Council (JEDEC), является независимой инженерной организацией, полупроводниковой торговли и органом по стандартизации.
На протяжении более 50 лет, JEDEC является мировым лидером в разработке открытых стандартов и публикаций для микроэлектронной промышленности.

Стандартизирующая организация JEDEC Solid State Technology Association представила официальную финальную версию спецификацию стандарта оперативной памяти Synchronous DDR4 (Double Data Rate 4).

Его введения является обеспечение нового уровня производительности оперативной памяти, её надёжности и сокращения уровня энергопотребления.

Память DDR4 включает в себя целый ряд современных достижений, которые позволят новому типу памяти получить широкое распространение в компьютерных устройствах - от бытовых приборов до серверов и еще более мощных компьютерных систем.

Уровень быстродействия на один разъём в DDR4 установлен на 1,6 миллиарда пересылок в секунду, с возможностью в будущем достичь максимального уровня 3,2 млрд/с.
Минимальная рабочая частота памяти DDR4 составляет 2133 МГц до 4266 МГц, что на 1000 МГц больше, чем у своей предшественницы (1333 МГц и 1666 МГц в стандарте прошлого поколения).

Для памяти с частотой 2133 МГц (наименьшая частота для памяти DDR4) максимальная пропускная способность составит 2133 x 8 = 17 064 МБайт/с.
Для памяти с частотой 4266 МГц (наибольшая частота, определенная в стандарте) максимальная пропускная способность составит 4266 x 8 = 34 128 МБайт/с.

Рабочее напряжение понижено: 1,1 В - 1,2 В против 1,5 В в DDR3.
Предполагаемый техпроцесс - 32 и 36 нм.

Архитектура DDR4 позволяет осуществлять предварительную выборку 8 бит данных за один такт (8n prefetch) с двумя или четырьмя выбираемыми группами блоков памяти.
Это позволяет устройствам проводить независимые друг от друга операции по активации, чтению, записи и обновлению посредством отдельных блоков памяти.

Все перечисленные возможности, а также еще целый ряд более мелких изменений и нововведений позволили существенно повысить эффективность памяти DDR4.

DDR4 модуль имеет 284 контактов, в то время как у стандартных модулей DDR3 есть только 240 контактов.
В SO-DIMM версии будут представлены 256 контактов, а DDR3 SO-DIMM имеют только 204 контакта.

В спецификациях DDR4 впервые появилось описание работы с памятью в многокристальной упаковке.
Стандартом допускается столбик (стек) из восьми кристаллов.
Причём все кристаллы «вешаются» на общие сигнальные линии.
Сделано это не потому, что так лучше (хотя это действительно упрощает действия по расширению пространства памяти), а по тем причинам, что в целом идеология работы памяти DDR4 - это соединение модулей с контроллерами по схеме «точка-точка».

Каналов будет много, а не два-четыре, поэтому каждому из них необходимо обеспечить максимально возможную производительность, не перегружая при этом механизмы обмена.
В том же ключе надо рассматривать возможность независимой одновременной работы двух или четырёх банков памяти.
Для каждой группы банков архитектурно разрешены одновременно все основные операции, такие как чтение, запись и регенерация.

По прогнозу iSuppli, к 2014 году уровень проникновения на рынок памяти DDR4 составит 12%, к 2015 - 56%.
Однако, производители могут и поторопиться с началом внедрения нового стандарта, побуждаемые желанием поднять цены на свои продукты, которые сейчас находятся на крайне низком уровне.

Micron, например, ещё в мае анонсировала разработку первого полнофункционального модуля и планы по началу их массового производства в конце нынешнего года.
Samsung уже продемонстрировал 284-контактную память PC4-17000 (2133 Мгц).
Остаётся только дождаться их поддержки от Intel и AMD.

Intel планирует начать поддержку DDR4 в начале 2014 года в высокопроизводительных 4-сокетных серверных системах на процессорах Haswell-EX, обычным же пользователям придётся, вероятно, подождать 2015 года, так как ни в 22 нм процессорах Haswell, ни в следующих за ними 14 нм Broadwell поддержка DDR4 не предусмотрена.

Стандарт DDR4 является всего лишь одним из первых шагов на пути к повсеместному внедрению памяти следующего поколения.

В числе областей применения памяти DDR4 названы серверы, ноутбуки, настольные ПК и изделия потребительской электроники.
Вначале DDR4 появится в серверных системах и уже после этого стартует массовое производство такой памяти для потребительских компьютеров.

DDR4 является последним поколением памяти на данный момент. При этом подавляющее большинство компьютеров работают на DDR3. С аппаратной точки зрения, понятно, что они отличаются, и должны отличатся, а иначе какой смысл делать новое поколение. Мы рассмотрим с точки зрения функциональных изменений.

Если посмотреть на рыночный сегмент DDR4, то он предназначен только для чипсета Intel X99. Данная платформа предназначена, только для очень производительный рабочих станций, и стоимость DDR4 (на момент написания статьи) почти в два раза больше чем DDR3.

Напряжение и энергопотребление

Память DDR3 работает на 1,5 В (1.35 В в энергосберегающем режиме), а память ddr4 работает на 1.2 В. Это означает, что RAM стандарта ddr4 будет использовать намного меньше энергии по сравнению с памятью DDR3. Только при использовании одной или двух модулей, особой разницы не заметите, но когда речь идет о сервере ( рассматривали, что сервера отличаются большими объемами оперативной памяти, до 500 и выше Гб), или о сотни серверов под управлением того же оборудования, модернизация оперативной памяти до ddr4 сделает весомый вклад в энергосбережение.

Скорость и пропускная способность

Типичный DDR3 характеризуются частотой от 800 МГц до 2133 МГц. 800 МГц означает, что ОЗУ обрабатывает 800 миллионов операций в секунду. У DDR4 частота начинается с 1600 МГц и до 3200 МГц. Увеличение частоты предполагает увеличение пропускной способности оперативной памяти.

Стоит отметить, что некоторые модели (энтузиасты) DDR3 могут разгонятся до 2400 или 2866 Мгц, это наверное предел возможностей. В свою очередь четвертое поколение предусматривает создание модулей с частотой до 4166.

Это что касается самих цифр. Даст или нет прироста производительности повышенная частота зависит от многого, от материнской платы, процессора и характера выполняемых операций. Этот прирост точно не имеет линейного значения, т.е. увеличив в два раза частоту, вы не получите двукратного увеличения производительности. В целом при грамотном подходе улучшение есть.
При упоминании частоты нельзя не сказать о таймингах (задержках между подачей сигнала и непосредственно выдачей данных) оперативной памяти. Эти задержки измеряются в наносекундах, в характеристиках указываются в количествах тактов. Обозначается как CL. Известно, что при увеличении частоты возрастают тайминги.
Например, имеем типичные параметры, в соответствии со стандартом JEDEC с одной стороны — 1600 Мгц и тайминг 10 тактов (CL10). С другой стороны, память DDR4 — 2400 с задержкой 15 тактовых циклов (CL15). Может показаться, что все же задержка то больше. На самом деле, давайте посчитаем.
Память DDR3 — 1600 имеет реальную частоту шины 800 МГц. А все потому, что DDR (double-data-rate) – это удвоенная скорость передачи данных. То есть получается при реальной частоте шины 800 МГц – рабочая скорость в два раза выше 1600.

Вычисляем длину такта 1/800 000 000 = 1,25 нс (наносекунд)
Вычисляем длительность задержки 1,25 * 10 = 12,5 нс

Теперь тоже самое для 2400
1/1 200 000 000 = 0,83333 нс (наносекунд)
0,83333 * 15 = 12,499 нс

Получили такую же величину. В итоге хоть и в количествах тактовых циклов возрастает значение тайминга, реально в абсолютном выражении задержка DDR3 и 4 не меняются (только для этого случая)

Емкость и обработка ошибок

На одном модуле DDR4 может вместить минимум 2 Гб и теоретический максимум 512 гб. У третьего поколения — это 128 Гб. Получается при меньшем количестве слотов, можем организовать больший объем памяти, или при таком же количестве, намного больше. Выгода очевидна.
В дополнение к огромной емкости, памяти DDR4 способен гораздо лучше обнаруживать ошибки и способность к их коррекции. Обработка ошибок становится очень важным, при использовании большого объема памяти в система, которая контролирует операции в режиме реального времени, такие как спутники, транспортные систем и т.д.

Конструктивные отличия

Физическая конструкция DDR4 немного отличается по сравнению с памятью DDR3.
На миллиметр больше высота, расположение выемки на модуле после 284-ого контакта вместо 240 — ого. Очень интересной новинкой является разные по высоте контакты, по краям они меньше и увеличиваются смещаясь к центру. Благодаря этому нововведению установка памяти требует использования меньшего давления.

Вывод

На мой взгляд, если у вас уже есть оборудование с DDR3, не стоит специально менять материнскую плату и процессор, для того чтобы просто воткнуть последнее поколение ОЗУ. На данный момент, вы можете иметь такую же производительность и с DDR3. Через годик другой, когда задумаете купить новый девайс, DDR4 будет уже повсеместно распространен, и просто не будет вопроса стоять в выборе

Вот и вышли процессоры Intel Haswell-E. сайт уже успела протестировать топовый 8-ядерник Core i7-5960X , а также материнскую плату ASUS X99-DELUXE . И, пожалуй, главной «фишкой» новой платформы стала поддержка стандарта оперативной памяти DDR4.

Начало новой эпохи, эпохи DDR4

О стандарте SDRAM и модулях памяти

Первые модули SDRAM появились еще в 1993 году. Их выпустила компания Samsung. А уже к 2000 году память SDRAM за счет производственных мощностей корейского гиганта полностью вытеснила с рынка стандарт DRAM.

Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronous Dynamic Random Access Memory. Дословно это можно перевести как «синхронная динамическая память с произвольным доступом». Поясним значение каждой характеристики. Динамической память является потому, что в силу малой емкости конденсаторов она постоянно требует обновления. К слову, кроме динамической, также существует и статическая память, которая не требует постоянного обновления данных (SRAM). SRAM, например, лежит в основе кэш-памяти. Помимо динамической, память также является синхронной, в отличие от асинхронной DRAM. Синхронность заключается в том, что память выполняет каждую операцию известное число времени (или тактов). Например, при запросе каких-либо данных контроллер памяти точно знает, сколько времени они будут до него добираться. Свойство синхронности позволяет управлять потоком данных и выстраивать их в очередь. Ну и пару слов о «памяти с произвольным доступом» (RAM). Это означает, что единовременно можно получить доступ к любой ячейке по ее адресу на чтение или запись, причем всегда за одно и то же время вне зависимости от расположения.

Модуль памяти SDRAM

Если говорить непосредственно о конструкции памяти, то ее ячейками являются конденсаторы. Если заряд в конденсаторе есть, то процессор расценивает его как логическую единицу. Если заряда нет - как логический ноль. Такие ячейки памяти имеют плоскую структуру, а адрес каждой из них определяется как номер строки и столбца таблицы.

В каждом чипе находится несколько независимых массивов памяти, которые представляют собой таблицы. Их называют банками. В единицу времени можно работать только с одной ячейкой в банке, однако существует возможность работы сразу с несколькими банками. Записываемая информация необязательно должна храниться в одном массиве. Зачастую она разбивается на несколько частей и записывается в разные банки, причем процессор продолжает считать эти данные единым целым. Такой способ записи называется interleaving. В теории, чем больше в памяти таких банков, тем лучше. На практике модули с плотностью до 64 Мбит имеют два банка. С плотностью от 64 Мбит до 1 Гбит - четыре, а с плотностью 1 Гбит и выше - уже восемь.

Что такое банк памяти

И несколько слов о строении модуля памяти. Сам по себе модуль памяти представляет собой печатную плату с распаянными на ней чипами. Как правило, в продаже можно встретить устройства, выполненные в форм-факторах DIMM (Dual In-line Memory Module) или SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module). Первый предназначается для использования в полноценных настольных компьютерах, а второй - для установки в ноутбуки. Несмотря на один и тот же форм-фактор, модули памяти разных поколений отличаются количеством контактов. Например, решение SDRAM имеет 144 пина для подключения к материнской плате, DDR - 184, DDR2 - 214 пинов, DDR3 - 240, а DDR4 - уже 288 штук. Конечно, речь в данном случае идет о DIMM-модулях. Устройства, выполненные в форм-факторе SO-DIMM, само собой имеют меньшее число контактов в силу своих меньших размеров. Например, модуль памяти DDR4 SO-DIMM подключается к «материнке» за счет 256 пинов.

Модуль DDR (внизу) имеет больше пинов, чем SDRAM (вверху)

Вполне очевидно и то, что объем каждого модуля памяти высчитывается как сумма емкостей каждого распаянного чипа. Чипы памяти, конечно, могут отличаться своей плотностью (или, проще говоря, объемом). К примеру, прошедшей весной компания Samsung наладила серийное производство чипов с плотностью 4 Гбит. Причем в обозримом будущем планируется выпуск памяти с плотностью 8 Гбит. Также модули памяти имеют свою шину. Минимальная ширина шины составляет 64 бит. Это означает, что за такт передается 8 байт информации. При этом нужно отметить, что также существуют 72-битные модули памяти, в которых «лишние» 8 бит отведены для технологии коррекции ошибок ECC (Error Checking & Correction). Кстати, ширина шины модуля памяти также является суммой ширин шин каждого отдельно взятого чипа памяти. То есть, если шина модуля памяти является 64-битной и на планке распаяно восемь чипов, то ширина шины памяти каждого чипа равна 64/8=8 бит.

Чтобы рассчитать теоретическую пропускную способность модуля памяти, можно воспользоваться следующей формулой: A*64/8=ПС, где «А» - это скорость передачи данных, а «ПС» - искомая пропускная способность. В качестве примера можно взять модуль памяти типа DDR3 с частотой 2400 МГц. В таком случае пропускная способность будет равняться 2400*64/8=19200 Мбайт/с. Именно это число имеется в виду в маркировке модуля PC3-19200.

Как же происходит непосредственно чтение информации из памяти? Сначала подается адресный сигнал в соответствующую строку (Row), а уже затем считывается информация из нужного столбца (Column). Информация считывается в так называемый усилитель (Sense Amplifiers) - механизм подзарядки конденсаторов. В большинстве случаев контроллер памяти считывает сразу целый пакет данных (Burst) с каждого бита шины. Соответственно, при записи каждые 64 бита (8 байт) делятся на несколько частей. К слову, существует такое понятие как длина пакета данных (Burst Length). Если эта длина равна 8, то за один раз передается сразу 8*64=512 бит.

Модули и чипы памяти также имеют такую характеристику, как геометрия, или организация (Memory Organization). Геометрия модуля показывает его ширину и глубину. Например, чип с плотностью 512 Мбит и разрядностью (шириной) 4 имеет глубину чипа 512/4=128М. В свою очередь, 128М=32М*4 банка. 32М - это матрица, содержащая 16000 строк и 2000 столбцов. Она может хранить 32 Мбит данных. Что касается самого модуля памяти, то почти всегда его разрядность составляет 64 бита. Глубина же легко высчитывается по следующей формуле: объем модуля умножается на 8 для перевода из байтов в биты, а затем делится на разрядность.

На маркировке без труда можно найти значения таймингов

Необходимо сказать несколько слов и о такой характеристике модулей памяти, как тайминги (задержки). В самом начале статьи мы говорили о том, что стандарт SDRAM предусматривает такой момент, что контроллер памяти всегда знает, сколько времени выполняется та или иная операция. Тайминги как раз и указывают время, требующееся на исполнение определенной команды. Это время измеряется в тактах шины памяти. Чем меньше это время, тем лучше. Самыми важными являются следующие задержки:

• TRCD (RAS to CAS Delay) - время, которое необходимо для активации строки банка. Минимальное время между командой активации и командой чтения/записи;
• CL (CAS Latency) - время между подачей команды чтения и началом передачи данных;
• TRAS (Active to Precharge) - время активности строки. Минимальное время между активацией строки и командой закрытия строки;
• TRP (Row Precharge) - время, необходимое для закрытия строки;
• TRC (Row Cycle time, Activate to Activate/Refresh time) - время между активацией строк одного и того же банка;
• TRPD (Active bank A to Active bank B) - время между командами активации для разных банков;
• TWR (Write Recovery time) - время между окончанием записи и подачей команды закрытия строки банка;
• TWTR (Internal Write to Read Command Delay) - время между окончанием записи и командой чтения.

Конечно, это далеко не все существующие в модулях памяти задержки. Можно перечислить еще добрый десяток всевозможных таймингов, но лишь указанные выше параметры существенно влияют на производительность памяти. Кстати, в маркировке модулей памяти и вовсе указываются только четыре задержки. Например, при параметрах 11-13-13-31 тайминг CL равен 11, TRCD и TRP - 13, а TRAS - 31 такту.

Со временем потенциал SDRAM достигла своего потолка, и производители столкнулись с проблемой повышения быстродействия оперативной памяти. Так на свет появился стандарт DDR.1

Пришествие DDR

Разработка стандарта DDR (Double Data Rate) началась еще в 1996 году и закончилась официальной презентацией в июне 2000 года. С приходом DDR уходящую в прошлое память SDRAM стали называть попросту SDR. Чем же стандарт DDR отличается от SDR?

После того как все ресурсы SDR были исчерпаны, у производителей памяти было несколько путей решения проблемы повышения производительности. Можно было бы просто наращивать число чипов памяти, тем самым увеличивая разрядность всего модуля. Однако это отрицательно сказалось бы на стоимости таких решений - уж очень дорого обходилась эта затея. Поэтому в ассоциации производителей JEDEC пошли иным путем. Было решено вдвое увеличить шину внутри чипа, а передачу данных осуществлять также на вдвое повышенной частоте. Кроме этого, в DDR предусматривалась передача информации по обоим фронтам тактового сигнала, то есть два раза за такт. Отсюда и берет свое начало аббревиатура DDR - Double Data Rate.

Модуль памяти DDR производства Kingston

С приходом стандарта DDR появились такие понятия, как реальная и эффективная частота памяти. К примеру, многие модули памяти DDR работали на скорости 200 МГц. Эта частота называется реальной. Но из-за того, что передача данных осуществлялась по обоим фронтам тактового сигнала, производители в маркетинговых целях умножали эту цифру на 2 и получали якобы эффективную частоту 400 МГц, которую и указывали в маркировке (в данном случае - DDR-400). При этом в спецификациях JEDEC указано, что использовать термин «мегагерц» для характеристики уровня производительности памяти и вовсе некорректно! Вместо него необходимо использовать «миллионы передач в секунду через один выход данных». Однако маркетинг - дело серьезное, указанные в стандарте JEDEC рекомендации мало кому были интересны. Поэтому новый термин так и не прижился.

Также в стандарте DDR впервые появился двухканальный режим работы памяти. Использовать его можно было при наличии четного числа модулей памяти в системе. Его суть заключается в создании виртуальной 128-битной шины за счет чередования модулей. В таком случае происходила выборка сразу 256 бит. На бумаге двухканальный режим может поднять производительность подсистемы памяти в два раза, однако на практике прирост скорости оказывается минимален и далеко не всегда заметен. Он зависит не только от модели оперативной памяти, но и от таймингов, чипсета, контроллера памяти и частоты.

Четыре модуля памяти работают в двухканальном режиме

Еще одним нововведением в DDR стало наличие сигнала QDS. Он располагается на печатной плате вместе с линиями данных. QDS был полезен при использовании двух и более модулей памяти. В таком случае данные приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей во времени из-за разного расстояния до них. Это создает проблемы при выборе синхросигнала для считывания данных, которые успешно решает как раз QDS.

Как уже говорилось выше, модули памяти DDR выполнялись в форм-факторах DIMM и SO-DIMM. В случае DIMM количество пинов составляло 184 штуки. Для того чтобы модули DDR и SDRAM были физически несовместимы, у решений DDR ключ (разрез в области контактной площадки) располагался в ином месте. Кроме этого, модули памяти DDR работали с напряжением 2,5 В, тогда как устройства SDRAM использовали напряжение 3,3 В. Соответственно, DDR обладала меньшим энергопотреблением и тепловыделением в сравнении с предшественником. Максимальная частота модулей DDR составляла 350 МГц (DDR-700), хотя спецификациями JEDEC предусматривалась лишь частота 200 МГц (DDR-400).

Память DDR2 и DDR3

Первые модули типа DDR2 появились в продаже во втором квартале 2003 года. В сравнении с DDR, оперативная память второго поколения не получила существенных изменений. DDR2 использовала всю ту же архитектуру 2 n -prefetch. Если раньше внутренняя шина данных была вдвое больше, чем внешняя, то теперь она стала шире в четыре раза. При этом возросшую производительность чипа стали передавать по внешней шине с удвоенной частотой. Именно частотой, но не удвоенной скоростью передачи. В итоге мы получили, что если у DDR-400 чип работал на реальной частоте 200 МГц, то в случае DDR2-400 он функционировал со скоростью 100 МГц, но с вдвое большей внутренней шиной.

Также DDR2-модули получили большее количество контактов для присоединения к материнской плате, а ключ был перенесен в другое место для физической несовместимости с планками SDRAM и DDR. Вновь было снижено рабочее напряжение. Если модули DDR работали при напряжении 2,5 В, то решения DDR2 функционировали при разности потенциалов 1,8 В.

По большому счету, на этом все отличия DDR2 от DDR заканчиваются. Первое время модули DDR2 в отрицательную сторону отличались высокими задержками, из-за чего проигрывали в производительности планкам DDR с одинаковой частотой. Однако вскоре ситуация вернулась на круги своя: производители снижали задержки и выпускали более быстрые наборы оперативной памяти. Максимальная частота DDR2 достигала отметки эффективных 1300 МГц.

Различное положение ключа у модулей DDR, DDR2 и DDR3

При переходе от стандарта DDR2 к DDR3 использовался тот же самый подход, что и при переходе от DDR к DDR2. Само собой, сохранилась передача данных по обоим концам тактового сигнала, а теоретическая пропускная способность выросла в два раза. Модули DDR3 сохранили архитектуру 2 n -prefetch и получили 8-битную предвыборку (у DDR2 она была 4-битной). При этом внутренняя шина стала в восемь раз больше, чем внешняя. Из-за этого в очередной раз при смене поколений памяти увеличились ее тайминги. Номинальное рабочее напряжение для DDR3 было снижено до 1,5 В, что позволило сделать модули более энергоэффективными. Заметим, что, кроме DDR3, существует память типа DDR3L (буква L означает Low), которая работает с пониженным до 1,35 В напряжением. Также стоит отметить, что модули DDR3 оказались ни физически, ни электрически несовместимы с любым из предыдущих поколений памяти.

Конечно, чипы DDR3 получили поддержку некоторых новых технологий: например, автоматическую калибровку сигнала и динамическое терминирование сигналов. Однако в целом все изменения носят преимущественно количественный характер.

DDR4 - очередная эволюция

Наконец, мы добрались до совершенно новой памяти типа DDR4. Ассоциация JEDEC начала разработку стандарта еще в 2005 году, однако лишь весной этого года первые устройства появились в продаже. Как говорится в пресс-релизе JEDEC, при разработке инженеры пытались достичь наибольшей производительности и надежности, увеличив при этом энергоэффективность новых модулей. Что ж, такое мы слышим каждый раз. Давайте посмотрим, какие конкретно изменения получила память DDR4 в сравнении с DDR3.

На этой картинке можно проследить эволюцию технологии DDR: как менялись показатели напряжения, частоты и емкости

Один из первых прототипов DDR4. Как ни странно, это ноутбучные модули

В качестве примера рассмотрим 8-гигабайтный DDR4-чип с шиной данных шириной 4 бита. Такой девайс содержит 4 группы банков по 4 банка в каждой. Внутри каждого банка находятся 131 072 (2 17) строки емкостью 512 байт каждая. Для сравнения можно привести характеристики аналогичного DDR3-решения. Такой чип содержит 8 независимых банков. В каждом из банков находятся 65 536 (2 16) строк, а в каждой строке - 2048 байт. Как видите, длина каждой строки чипа DDR4 в четыре раза меньше длины строки DDR3. Это означает, что DDR4 осуществляет «просмотр» банков быстрее, нежели DDR3. При этом переключение между самими банками также происходит гораздо быстрее. Тут же отметим, что для каждой группы банков предусмотрен независимый выбор операций (активация, чтение, запись или регенерация), что позволяет повысить эффективность и пропускную способность памяти.

Основные преимущества DDR4: низкое энергопотребление, высокая частота, большой объем модулей памяти