DDR4 frente a DDR3: pruebas comparativas de RAM. Nuevo estándar de RAM: RAM DDR4, características y funciones de RAM de diferentes generaciones en juegos

Comprobamos lo que nuevos módulos de RAM DDR4 se diferencian de los módulos de memoria DDR3 utilizados anteriormente y en cuánto más eficientes son que la generación anterior de equipos.

Primero Información de la memoria DDR4 apareció en 2008. Entonces se suponía que llegaría a las tiendas dentro de cinco años y muy rápidamente ganaría más popularidad que la memoria DDR3.

Sin embargo, pronto quedó claro que la memoria utilizada tenía un gran potencial de desarrollo y una transición rápida a un nuevo estándar no tenía sentido. Por tanto, aunque hace varios años las empresas de informática mostraron sus modelos de memoria DDR4 en diversas exposiciones, debido a la falta de plataformas de soporte no existía la posibilidad de su uso práctico. Todo ha cambiado durante el año pasado. La memoria DDR3 ha llegado a su límite.

El fin de la era de las memorias DDR3

Aunque en el mercado se encuentran disponibles módulos con DDR-2400, DDR-2800 e incluso frecuencias más rápidas, una mayor aceleración resultó ser casi imposible. Es cierto que algunos fabricantes lograron obtener velocidades de reloj más altas, pero crear tales módulos de memoria a gran escala no era rentable y era prácticamente imposible.

La aceleración constante del tipo de RAM existente no es práctica: el consumo de energía aumenta significativamente y la tolerancia a fallas disminuye. La solución a estos problemas fueron los módulos de memoria DDR4, que tienen muchas más oportunidades de aumentar el rendimiento y consumen mucha menos energía.

¿Necesitamos nuevos módulos de memoria DDR4?

Sí, y no sólo por la velocidad. Los primeros modelos de memoria del nuevo tipo no tienen mayor rendimiento que los módulos de la generación anterior.

Cuando una tecnología llega a sus límites y la otra recién está ingresando al mercado, es posible que no notemos una diferencia de velocidad entre ellas. En este caso, lo importante no es el rendimiento, sino las perspectivas de la nueva tecnología. Por eso, ahora, a la hora de actualizar tu ordenador, merece la pena pensar en elegir una plataforma compatible con el nuevo tipo de memoria.

La próxima vez que reemplacemos componentes, podremos utilizar módulos de nueva generación. Si después de un tiempo nos damos cuenta de que la memoria utilizada es demasiado lenta o no tiene suficiente capacidad, entonces no tendremos problemas para comprar componentes más potentes; de lo contrario, la situación es la de la memoria DDR3, que ha llegado a su límite y poco a poco abandonará el mercado. .

Uno de Puntos fuertes de la memoria DDR4 es su eficiencia energética. Actualmente, la gran mayoría de ordenadores que se venden son portátiles, tablets y dispositivos convertibles. La característica más importante de este tipo de equipos es su rendimiento y tiempo de funcionamiento sin recarga, que, a su vez, depende específicamente del consumo de energía.

¿Vale la pena cambiar la memoria a DDR4?

Por ahora, tal dilema no existe porque aún no está disponible una plataforma que admita ambos tipos de memoria. Por lo tanto, reemplazar la memoria dará como resultado el reemplazo de toda la plataforma. Sin embargo, se espera que pronto estén disponibles placas base que admitan ambos tipos de memoria.

¿Vale la pena entonces? cambiar la memoria DDR3 a DDR4? Si elige una computadora nueva pensando en futuras actualizaciones, será útil considerar esta posibilidad. Por supuesto, gastaremos más al principio, pero esto facilitará la actualización del ordenador en el futuro.

Nuevo tipo de módulos de memoria.

Se han producido cambios menores en la apariencia del módulo de memoria. Es cierto que su longitud y grosor son los mismos que en el caso de DDR3, pero un ojo experimentado notará que los nuevos módulos son un milímetro más altos y tienen 284 en lugar de 240 contactos.

Además, los contactos de la parte central del módulo son más altos que los de los bordes. Gracias a esto, instalar memoria requiere menos esfuerzo. La posición de las sangrías en el módulo también ha cambiado. Este procedimiento imposibilita colocar la memoria en una ranura no adecuada, como por ejemplo una destinada a instalar módulos de memoria DDR3.

DDR4 de alta velocidad

Actualmente, se pueden encontrar en el mercado principalmente memorias DDR3 a frecuencias de 1333 y 1600 M/s (millones de operaciones por segundo), y los módulos destinados a los entusiastas alcanzan frecuencias de alrededor de 2400 o 2866 M/s.

En el caso de DDR4, estos parámetros serán mejores y el funcionamiento a 2400 M/s se convertirá casi en un estándar. El estándar JEDEC actualmente supone la creación de memoria DDR4 a velocidades de 1600 a 3200 M/s, pero ya se han anunciado módulos en el nivel de 4166 M/s.

Grandes retrasos

Aumentar la velocidad de la memoria siempre conlleva un aumento de la latencia, expresada en ciclos de tiempo. Esta vez ocurrirá una situación similar. El estándar JEDEC estipula que la latencia CAS estándar para la memoria DDR4-2400 será de 15 ciclos (para DDR3-1600 fue de 10 ciclos).

Sin embargo, tenga en cuenta que los retrasos en realidad no cambian. Para comprobarlo basta con hacer un sencillo cálculo. Una velocidad de memoria de 1600 M/s significa que su velocidad de reloj real es 00 MHz. Esto significa que un ciclo dura 1/800.000.0000 segundos. En este caso, el retraso expresado en 10 ciclos es de 12,5 nanosegundos. Después de realizar los cálculos correspondientes para una memoria de 2400 M/s y 15 ciclos, obtenemos un resultado idéntico.

Gran capacidad de memoria

Los módulos DDR3 más grandes tienen una capacidad de 8 GB. Con la memoria DDR4, se puede alcanzar fácilmente una capacidad de 32 GB. Suponiendo que una placa base estándar pueda acomodar cuatro módulos de memoria, esto significa que una computadora equipada con 128 GB de RAM pronto será una realidad.

Diferencia de rendimiento

Incluso si hay una gran diferencia en la velocidad de transferencia entre los dos módulos, en la mayoría de los programas el cambio en el rendimiento será mínimo o nulo.

Sólo será posible ver los beneficios de utilizar una memoria más rápida si utilizas las aplicaciones y juegos más exigentes.

Menos consumo de energía

DDR3 requiere 1,5 V, mientras que DDR4 solo requiere 1,2 V. Según los fabricantes, este cambio de voltaje debería proporcionar un ahorro energético del 30%. En la práctica, los ahorros son algo menores, sin embargo, gracias al uso de varias innovaciones, fue posible lograr el piso deseado.

Alguna ayuda incluyó cambiar el tipo de señalización y usar DBI, es decir, el método de inversión del bus de memoria. Consiste en el hecho de que si en una determinada línea de datos la mayor parte de la información consta de ceros, estos se reemplazan por unos y el controlador dedicado percibe la línea de datos al revés.

Gracias a esto, es posible apagar y encender los transistores con menos frecuencia, lo que reduce el consumo de energía y mejora la estabilidad de la señal.

Las diferencias entre generaciones de RAM son siempre bastante significativas. El lanzamiento del estándar DDR4 el año pasado hizo que el segmento de servidores y las computadoras de escritorio de alto rendimiento se salieran de lo común. El reciente anuncio de los procesadores Intel Atom para servidores trajo consigo SO-DIMM DDR4. Todo está preparado para un ataque masivo al mercado, y no sólo un debut. ¿Estudiemos un poco de teoría y refresquemos nuestros conocimientos? A continuación se detallan las diferencias clave entre DDR3 y DDR4.

Diferencias físicas.

Por supuesto, las tarjetas de memoria DDR3 y DDR4 son físicamente incompatibles. En lugar de 240 pines del "tercero", el "cuarto" tiene 288 contactos. El aumento del número de contactos se realiza para poder direccionar la mayor cantidad de memoria posible. En su versión máxima, un módulo de memoria DDR4 puede tener una capacidad de 512 gigas. El tamaño mínimo del módulo es de 2 gigabytes.

La clave del conector se desplaza más cerca del centro. La protección contra usuarios distraídos funciona, la protección contra usuarios distraídos pero muy poderosos no existe.

La altura de la barra de referencia es de 31,25 mm, ligeramente superior a la de su predecesora (30 mm). La longitud de la barra es la misma: 133,35 mm (¿recuérdenme cuánto es esto en pulgadas?). Este parámetro no ha cambiado desde la llegada de la primera generación de RAM DDR.

Diferencias eléctricas.

En lugar del voltaje de suministro estándar de 1,5 V (1,35 V para Haswell), se ofrece un voltaje estándar de 1,2 V (1,05 V para sistemas energéticamente eficientes). Las ventajas son obvias: menos calentamiento, menos consumo de energía y, por consiguiente, mayor duración de la batería.

Diferencias de frecuencia.

Si los estándares DDR3 comienzan con una frecuencia de 1066 MHz, entonces DDR4 comienza con 2133 MHz. Formalmente, la frecuencia se duplica, pero en realidad el rendimiento no se duplica. Los módulos DDR4 con una frecuencia de 3000 MHz ya se han lanzado oficialmente y hay cifras aún mayores, pero todos están dirigidos a entusiastas y overclockers.

Diferencias arquitectónicas.

Lo más importante que ocurrió durante la transición fue un cambio en la arquitectura de acceso a los módulos. Anteriormente, el bus Multi-Drop tenía solo dos canales, e incluso cuando se trabajaba con cuatro módulos de memoria, se colgaban en pares en un canal, lo que no siempre tenía un efecto positivo en el rendimiento.

El nuevo bus con el nombre original Punto a Punto conectará cada canal con un módulo de memoria. Es decir, si el procesador tiene un controlador de memoria de dos canales, habrá dos ranuras disponibles, y si hay uno de cuatro canales, habrá cuatro ranuras disponibles. Dime, ¿qué pasa con las placas con 8 ranuras de memoria? Para ellos, se utilizan conmutadores digitales, de significado similar a los que ramifican las líneas PCI Express. Por tanto, la RAM pasa a utilizar el acceso paralelo.

Otro punto importante es el cambio en la organización de los chips de memoria. Dado el mismo tamaño, un chip DDR4 tendrá el doble de bancos de memoria y líneas de memoria cuatro veces más cortas. Esto sugiere que el nuevo estándar cambiará entre bancos mucho más rápido que DDR3.

En resumen, estas son todas las diferencias clave entre las dos generaciones de RAM DDR3 y DDR4, ¿cómo se traduce esto en la práctica? Descubriremos en las siguientes publicaciones si existen diferencias notables en el rendimiento. Quédate con nosotros.

La evolución de la tecnología avanza rápidamente, dando paso a estándares más progresivos, en miniatura y que consumen menos recursos en la producción de procesadores, SSD y RAM. Los precios de las líneas de productos anteriores están cayendo rápidamente, ya que ya no pueden satisfacer los apetitos cada vez mayores del entorno de los usuarios.

En la segunda mitad de 2014, entró en producción en masa una línea de módulos RAM DDR4. Pasaron unos dos años hasta que la nueva tecnología ganó suficiente popularidad y los precios bajaron, y ahora estos chips están disponibles para su compra al precio óptimo y en la configuración óptima. En relación con este importante evento, decidimos prepararle una revisión del nuevo estándar de RAM y decirle qué es. RAM DDR4, en qué se diferencia de generaciones anteriores de RAM y en qué se diferencia de sus predecesoras.

Primero, unas palabras sobre qué es la RAM en general. Imaginemos por un segundo que eres un mando intermedio en una empresa y tienes un departamento de personal formado por varias personas bajo tu mando. Su empresa dispone de un portal corporativo donde se publican todas las novedades internas de la empresa. Usted, como todos los demás, publica nuevas tareas y requisitos para sus subordinados en este portal, y lo hace regularmente, todas las mañanas, y las tareas antiguas se eliminan para que no haya confusión debido a la acumulación de tareas. Cada mañana, sus compañeros abren la página correspondiente en el navegador y se familiarizan con sus tareas para el día siguiente, mientras que los requisitos del día anterior ya han sido eliminados. La RAM funciona exactamente de la misma manera. Básicamente, se trata de una especie de pila de información donde se escriben los datos operativos del sistema operativo. Cada vez que apaga su computadora, el contenido de la RAM se borra y se recarga a medida que se inician nuevas aplicaciones. La cantidad de RAM puede variar desde aproximadamente 1 a 2 GB a 16 a 32 GB para los sistemas de juegos modernos que requieren una gran cantidad de recursos del sistema. Hubo momentos en los que la cantidad de RAM era de apenas unos pocos MB, pero eso es historia.

La primera plataforma en la que fue posible la instalación de chips DDR4 fue la línea Intel Haswell-E y, en consecuencia, la plataforma X99 Express, lanzada en el tercer trimestre de 2014. Sobre esta base, se lanzó un nuevo procesador insignia de 8 núcleos, el Core i7-5960X, y la primera placa base que lo admitió fue la ASUS X99-DELUXE. Sin duda, vale la pena señalar que la característica principal de esta tecnología es la compatibilidad con el nuevo estándar de RAM: DDR4.

Ahora una pequeña referencia a hechos históricos. De hecho, el desarrollo de DDR4 lo inició la asociación JEDEC en 2005, pero los primeros dispositivos basados ​​en él no salieron a la venta hasta la primavera de 2014. Los ingenieros de JEDEC tuvieron la tarea de lograr mayores niveles de potencia y estabilidad en comparación con DDR3. Además, el objetivo era aumentar la eficiencia energética del próximo estándar. Sin embargo, escuchamos tales promesas literalmente en cada anuncio. ¿Cuánto progreso han logrado realmente los ingenieros?

Al igual que los modelos de chips anteriores, DDR4 logró adoptar la tecnología 2n-Prefetch (JEDEC la llama 8n-Prefetch en sus desarrollos). Cualquier chip de memoria nuevo puede acomodar dos o cuatro grupos discretos de bancos.

Para ver un ejemplo real de módulo, echemos un vistazo más de cerca a un chip DDR4 de 8 GB equipado con un bus de datos de 4 bits. Esta placa tiene capacidad para 4 grupos de bancos con 4 bancos en un grupo individual. Cada banco contiene 131072 líneas con una capacidad de 512 bytes cada una. Para tener algo con qué comparar, echemos un vistazo más de cerca al módulo DDR3 correspondiente. Un chip de este tipo contiene sólo 8 bancos autónomos. Cada banco contiene 65536 líneas y cada línea contiene 2048 bytes de memoria. Como habrás notado, la longitud de cada línea de un módulo DDR4 es cuatro veces más corta que el ancho de una línea DDR3. Esto significa que la RAM DDR4 realiza revisiones del banco de memoria mucho más rápido que la DDR3. Además, los propios bancos de memoria cambian mucho más rápido. Cabe señalar aquí que para cada conjunto individual de bancos, se proporciona una selección de varias operaciones (restaurar, extraer, escribir o activar), lo que permite aumentar el nivel de apertura y eficiencia de la memoria.

Actuación

Una innovación significativa en el estándar DDR4 es el uso de una interfaz que utiliza una topología llamada “punto a punto”, cuando DDR3 usa el bus Multii-Drop. ¿Por qué es esto necesario? La estructura interna del bus Multi-Drop implica el funcionamiento de solo un par de canales que conectan los módulos con el controlador RAM. Cuando se habilitan cuatro puertos DIMM a la vez, el controlador se comunica con cada par de tarjetas RAM utilizando un solo canal. Esta situación tiene el impacto más negativo en la eficiencia del subsistema RAM.

Un diseño de bus que utiliza una apertura punto a punto proporciona un canal discreto para un zócalo DIMM individual, lo que significa que cada módulo individual se conectará directamente al controlador sin compartir ese canal con nadie más. Ya pudimos ver una solución innovadora similar durante la transición de las tarjetas de video del estándar PCI a PCI Express. Por supuesto, el enfoque presentado también tiene sus propias deficiencias. Así, por ejemplo, los sistemas de 4 canales estarán limitados a cuatro ranuras DIMM y los sistemas de 2 canales estarán limitados a dos. Sin embargo, si tenemos en cuenta la mayor capacidad de los módulos DDR4, esto no limitará en modo alguno a los usuarios. Hablaremos de esto con más detalle más adelante.

Cada módulo RAM DDR4 con conector DIMM tiene 288 pines. Se aumentó el número de pines para permitir direccionar la mayor cantidad posible de RAM. El mayor volumen de un módulo de RAM es de 128 GB (aquí nos referimos al uso de cristales con una capacidad de 8 GB y tecnología QPD, cuyo objetivo es colocar cuatro chips en un solo paquete). También es muy probable que se utilicen cristales de 16 GB con mayor capacidad, así como un embalaje más espacioso (hasta 8 cristales en una sola caja). En las condiciones indicadas, la capacidad de un módulo de RAM puede ser de 512 GB.

Por cierto, no sólo se aumentará la capacidad de los módulos de RAM, sino también su frecuencia. Dentro del estándar DDR4, la frecuencia real puede ser de 2133 MHz.

Eficiencia energética

Para reducir el consumo de energía y la generación de calor, el estándar DDR4 implica otra reducción del voltaje activo. Esta vez a 1,2 V. Además, se aumentó el voltaje en el propio chip, lo que permitió garantizar un acceso más rápido y, en condiciones similares, minimizar la corriente de fuga. A juzgar por las afirmaciones teóricas, el consumo total de energía de DDR4 será un 30% menor que el de DDR3. Lo más probable es que las empresas manufactureras utilicen la reserva resultante para aumentar la frecuencia de la RAM.

Fiabilidad

Los cambios restantes se refieren principalmente a la fiabilidad de los dispositivos. Por ejemplo, los chips de RAM DDR4 son capaces de detectar, identificar y corregir de forma independiente errores relacionados con la gestión de paridad de direcciones y comandos. Además, el estándar DDR4 admite una operación de verificación de conexión, por lo que el controlador principal tiene derecho a identificar errores sin utilizar las cadenas de inicialización de DRAM. Además, el registro de la memoria resultó estar pulido. A partir de ahora es posible configurarlo de tal forma que se bloqueen los comandos que contengan errores de paridad. El registro del estándar anterior, DDR3, no tenía una función similar y los comandos que combinaban errores de paridad llegaban ocasionalmente a los chips de RAM, lo que era una de las primeras causas de fallos de funcionamiento de los PC. Además de las características enumeradas anteriormente, la nueva memoria DDR4 incluye una serie de opciones auxiliares cuyo objetivo es mejorar la confiabilidad del subsistema de memoria. Uno de ellos es verificar los montos de los cheques antes de escribirlos en la memoria.

Hoy en día, elegir RAM DDR4 se convierte en cualquier caso en una opción beneficiosa para todos. Los chips ya se han generalizado lo suficiente como para hacer planes para comprarlos. Esta es una base excelente para el rendimiento de las computadoras en el futuro y, dada la constante caída de los precios de los módulos de pequeño volumen, estos chips se están convirtiendo en un bocado sabroso. Para los chips DDR4, el precio varía desde 2400 rublos por un módulo de bajo consumo de 8 GB con una frecuencia de 2133 MHz hasta 5900 rublos por un conjunto de dos chips de 8 GB cada uno con una frecuencia de 2666 MHz. Es importante tener en cuenta que es mejor comprar dos módulos de bajo consumo que uno de alto rendimiento, ya que un par de módulos de la misma frecuencia con características similares operan en modo paralelo, lo que agrega otro 10-15% al ​​total. velocidad de la computadora.

Con esto concluye el repaso a las novedades que nos ha traído la RAM DDR4. Después de estudiar muchas descripciones y características técnicas del nuevo estándar, en teoría todo parece bastante prometedor. Además de las mejoras básicas (frecuencias más altas y voltaje más bajo), la tecnología comenzó a admitir un nuevo bus y una serie de innovaciones diseñadas para mejorar la confiabilidad del uso de RAM. La última habilidad de las mencionadas será especialmente útil en el ámbito del segmento de servidores, que ya supone un gran “plus” para realizar tareas corporativas.

Aquí vienen los procesadores Intel Haswell-E. El sitio ya ha probado el Core i7-5960X de 8 núcleos superior, así como la placa base ASUS X99-DELUXE. Y, quizás, la característica principal de la nueva plataforma es la compatibilidad con el estándar de RAM DDR4.

El comienzo de una nueva era, la era DDR4

Acerca del estándar SDRAM y los módulos de memoria

Los primeros módulos SDRAM aparecieron en 1993. Fueron lanzados por Samsung. Y en el año 2000, la memoria SDRAM, gracias a la capacidad de producción del gigante coreano, había desplazado por completo del mercado al estándar DRAM.

La abreviatura SDRAM significa memoria dinámica de acceso aleatorio síncrona. Esto se puede traducir literalmente como “memoria de acceso aleatorio dinámica síncrona”. Expliquemos el significado de cada característica. La memoria es dinámica porque, debido a la pequeña capacidad del condensador, requiere una actualización constante. Por cierto, además de la memoria dinámica, también existe la memoria estática, que no requiere una actualización constante de datos (SRAM). La SRAM, por ejemplo, es la base de la memoria caché. Además de ser dinámica, la memoria también es síncrona, a diferencia de la DRAM asíncrona. Sincronicidad significa que la memoria realiza cada operación durante un período de tiempo conocido (o ciclos de reloj). Por ejemplo, al solicitar cualquier dato, el controlador de memoria sabe exactamente cuánto tiempo le llevará llegar a él. La propiedad de sincronicidad le permite controlar el flujo de datos y ponerlos en cola. Bueno, unas palabras sobre la “memoria de acceso aleatorio” (RAM). Esto significa que podrás acceder simultáneamente a cualquier celda en su dirección para lectura o escritura, y siempre al mismo tiempo, independientemente de su ubicación.

módulo de memoria SDRAM

Si hablamos directamente del diseño de la memoria, entonces sus celdas son condensadores. Si hay carga en el condensador, entonces el procesador lo considera una unidad lógica. Si no hay cargo, como un cero lógico. Estas celdas de memoria tienen una estructura plana y la dirección de cada una de ellas se define como el número de fila y columna de la tabla.

Cada chip contiene varias matrices de memoria independientes, que son tablas. Se llaman bancos. Se puede trabajar con una sola celda en un banco por unidad de tiempo, pero es posible trabajar con varios bancos a la vez. La información que se registra no tiene que almacenarse en una sola matriz. A menudo se divide en varias partes y se escribe en diferentes bancos, y el procesador continúa considerando estos datos como un todo. Este método de grabación se llama entrelazado. En teoría, cuantos más bancos de este tipo haya en la memoria, mejor. En la práctica, los módulos con una densidad de hasta 64 Mbit tienen dos bancos. Con una densidad de 64 Mbit a 1 Gbit, cuatro, y con una densidad de 1 Gbit y superior, ya ocho.

¿Qué es un banco de memoria?

Y unas palabras sobre la estructura del módulo de memoria. El módulo de memoria en sí es una placa de circuito impreso con chips soldados. Como regla general, puede encontrar dispositivos a la venta fabricados en factores de forma DIMM (módulo de memoria dual en línea) o SO-DIMM (módulo de memoria dual en línea de contorno pequeño). El primero está diseñado para su uso en computadoras de escritorio completas y el segundo para su instalación en computadoras portátiles. A pesar del mismo factor de forma, los módulos de memoria de diferentes generaciones difieren en el número de contactos. Por ejemplo, una solución SDRAM tiene 144 pines para conectarse a la placa base, DDR - 184, DDR2 - 214 pines, DDR3 - 240 y DDR4 - ya 288 piezas. Por supuesto, en este caso hablamos de módulos DIMM. Los dispositivos fabricados con el factor de forma SO-DIMM naturalmente tienen una menor cantidad de contactos debido a su tamaño más pequeño. Por ejemplo, un módulo de memoria DDR4 SO-DIMM se conecta a la placa base mediante 256 pines.

El módulo DDR (abajo) tiene más pines que la SDRAM (arriba)

También es bastante obvio que el volumen de cada módulo de memoria se calcula como la suma de las capacidades de cada chip soldado. Los chips de memoria, por supuesto, pueden diferir en su densidad (o, más simplemente, en su volumen). Por ejemplo, la primavera pasada Samsung lanzó la producción en masa de chips con una densidad de 4 Gbit. Además, en un futuro próximo está previsto lanzar memoria con una densidad de 8 Gbit. Los módulos de memoria también tienen su propio bus. El ancho mínimo del bus es de 64 bits. Esto significa que por ciclo de reloj se transmiten 8 bytes de información. Cabe destacar que también existen módulos de memoria de 72 bits en los que los 8 bits “extra” están reservados para la tecnología de corrección de errores ECC (Error Checking & Correction). Por cierto, el ancho del bus de un módulo de memoria es también la suma de los anchos del bus de cada chip de memoria individual. Es decir, si el bus del módulo de memoria es de 64 bits y hay ocho chips soldados en la tira, entonces el ancho del bus de memoria de cada chip es 64/8 = 8 bits.

Para calcular el ancho de banda teórico de un módulo de memoria, puede utilizar la siguiente fórmula: A*64/8=PS, donde “A” es la velocidad de transferencia de datos y “PS” es el ancho de banda requerido. Como ejemplo, podemos tomar un módulo de memoria DDR3 con una frecuencia de 2400 MHz. En este caso, el rendimiento será 2400*64/8=19200 MB/s. Este es el número al que se refiere el marcado del módulo PC3-19200.

¿Cómo se produce la información leída directamente de la memoria? Primero, la señal de dirección se envía a la fila correspondiente (Fila), y solo entonces se lee la información de la columna deseada (Columna). La información se lee en los llamados amplificadores de detección, un mecanismo para recargar condensadores. En la mayoría de los casos, el controlador de memoria lee un paquete completo de datos (Burst) de cada bit del bus a la vez. En consecuencia, al grabar, cada 64 bits (8 bytes) se dividen en varias partes. Por cierto, existe la longitud del paquete de datos (longitud de ráfaga). Si esta longitud es 8, entonces se transmiten 8*64=512 bits a la vez.

Los módulos y chips de memoria también tienen características como geometría u organización (organización de la memoria). La geometría del módulo muestra su ancho y profundidad. Por ejemplo, un chip con una densidad de 512 Mbit y una profundidad de bits (ancho) de 4 tiene una profundidad de chip de 512/4 = 128 M. A su vez, 128M=32M*4 bancos. 32M es una matriz que contiene 16000 filas y 2000 columnas. Puede almacenar 32 Mbit de datos. En cuanto al módulo de memoria en sí, su capacidad casi siempre es de 64 bits. La profundidad se calcula fácilmente mediante la siguiente fórmula: el volumen del módulo se multiplica por 8 para convertir de bytes a bits y luego se divide por la profundidad de bits.

Puede encontrar fácilmente los valores de sincronización en las marcas.

Es necesario decir algunas palabras sobre características de los módulos de memoria como los tiempos. Al principio del artículo, dijimos que el estándar SDRAM proporciona tal punto que el controlador de memoria siempre sabe cuánto tiempo lleva completar una operación en particular. Los tiempos indican con precisión el tiempo necesario para ejecutar un comando específico. Este tiempo se mide en relojes del bus de memoria. Cuanto más corto sea este tiempo, mejor. Los retrasos más importantes son:

• TRCD (RAS to CAS Delay): el tiempo necesario para activar la línea bancaria. Tiempo mínimo entre el comando de activación y el comando de lectura/escritura;
• CL (latencia CAS): tiempo entre la emisión de un comando de lectura y el inicio de la transferencia de datos;
• TRAS (Activo a Precarga): tiempo de actividad de la línea. El tiempo mínimo entre la activación de una línea y el comando para cerrar la línea;
• TRP (Precarga de fila): tiempo necesario para cerrar una fila;
• TRC (Tiempo de ciclo de fila, tiempo de activación para activar/actualizar): tiempo entre activación de filas del mismo banco;
• TRPD (Banco activo A a Banco activo B): tiempo entre comandos de activación para diferentes bancos;
• TWR (tiempo de recuperación de escritura): tiempo entre el final de la escritura y el comando para cerrar la línea bancaria;
• TWTR (Retraso interno del comando de escritura para lectura): tiempo entre el final del comando de escritura y lectura.

Por supuesto, estos no son todos los retrasos que existen en los módulos de memoria. Puede enumerar una docena de tiempos diferentes más, pero solo los parámetros anteriores afectan significativamente el rendimiento de la memoria. Por cierto, en el etiquetado de los módulos de memoria solo se indican cuatro retrasos. Por ejemplo, con los parámetros 11-13-13-31, el tiempo CL es 11, TRCD y TRP son 13 y TRAS es 31 ciclos de reloj.

Con el tiempo, el potencial de la SDRAM alcanzó su límite y los fabricantes se enfrentaron al problema de aumentar la velocidad de la RAM. Así nació el estándar DDR.1

La llegada de la DDR

El desarrollo del estándar DDR (Double Data Rate) comenzó en 1996 y finalizó con su presentación oficial en junio de 2000. Con la llegada de DDR, la memoria SDRAM pasó a ser cosa del pasado y pasó a denominarse simplemente SDR. ¿En qué se diferencia el estándar DDR del SDR?

Una vez agotados todos los recursos SDR, los fabricantes de memoria tenían varias opciones para resolver el problema de mejorar el rendimiento. Sería posible simplemente aumentar el número de chips de memoria, aumentando así la capacidad de todo el módulo. Sin embargo, esto tendría un impacto negativo en el coste de tales soluciones: esta idea era muy cara. Por lo tanto, la asociación de fabricantes JEDEC tomó un camino diferente. Se decidió duplicar el bus dentro del chip y también transmitir datos al doble de frecuencia. Además, DDR preveía la transmisión de información en ambos bordes de la señal del reloj, es decir, dos veces por reloj. De aquí proviene la abreviatura DDR (Double Data Rate).

Módulo de memoria DDR de Kingston

Con la llegada del estándar DDR, aparecieron conceptos como frecuencia de memoria real y efectiva. Por ejemplo, muchos módulos de memoria DDR funcionaban a 200 MHz. Esta frecuencia se llama real. Pero debido a que la transferencia de datos se realizó en ambos extremos de la señal del reloj, los fabricantes, con fines de marketing, multiplicaron esta cifra por 2 y obtuvieron una frecuencia supuestamente efectiva de 400 MHz, que se indicaba en la etiqueta (en este caso , DDR-400). Al mismo tiempo, las especificaciones JEDEC indican que utilizar el término "megahercios" para caracterizar el nivel de rendimiento de la memoria es completamente incorrecto. En su lugar, deberían utilizarse "millones de transferencias por segundo por salida de datos". Sin embargo, el marketing es un asunto serio y pocas personas estaban interesadas en las recomendaciones especificadas en el estándar JEDEC. Por lo tanto, el nuevo término nunca echó raíces.

También en el estándar DDR apareció por primera vez un modo de memoria de doble canal. Podría usarse si hubiera un número par de módulos de memoria en el sistema. Su esencia es crear un bus virtual de 128 bits entrelazando módulos. En este caso, se muestrearon 256 bits a la vez. Sobre el papel, un modo de doble canal puede duplicar el rendimiento del subsistema de memoria, pero en la práctica el aumento de velocidad es mínimo y no siempre se nota. Depende no sólo del modelo de RAM, sino también de los tiempos, el chipset, el controlador de memoria y la frecuencia.

Cuatro módulos de memoria funcionan en modo de doble canal

Otra innovación en DDR fue la presencia de una señal QDS. Está ubicado en la placa de circuito impreso junto con las líneas de datos. QDS fue útil cuando se usaban dos o más módulos de memoria. En este caso, los datos llegan al controlador de memoria con una ligera diferencia de tiempo debido a las diferentes distancias a ellos. Esto crea problemas a la hora de elegir una señal de reloj para leer datos, que QDS resuelve con éxito.

Como se mencionó anteriormente, los módulos de memoria DDR se fabricaron en factores de forma DIMM y SO-DIMM. En el caso de los DIMM, el número de pines era de 184 piezas. Para que los módulos DDR y SDRAM fueran físicamente incompatibles, para las soluciones DDR la llave (el corte en el área del pad) estaba ubicada en una ubicación diferente. Además, los módulos de memoria DDR funcionaban con un voltaje de 2,5 V, mientras que los dispositivos SDRAM utilizaban un voltaje de 3,3 V. En consecuencia, DDR tenía un menor consumo de energía y disipación de calor en comparación con su predecesor. La frecuencia máxima de los módulos DDR era de 350 MHz (DDR-700), aunque las especificaciones JEDEC sólo preveían una frecuencia de 200 MHz (DDR-400).

Memoria DDR2 y DDR3

Los primeros módulos DDR2 salieron a la venta en el segundo trimestre de 2003. En comparación con DDR, la RAM de segunda generación no ha recibido cambios significativos. DDR2 utilizó la misma arquitectura de captación previa 2n. Si antes el bus de datos interno era dos veces más grande que el externo, ahora es cuatro veces más ancho. Al mismo tiempo, el mayor rendimiento del chip comenzó a transmitirse a través de un bus externo al doble de frecuencia. Precisamente frecuencia, pero no doble velocidad de transmisión. Como resultado, descubrimos que si el chip DDR-400 funcionaba a una frecuencia real de 200 MHz, en el caso del DDR2-400 funcionaba a una velocidad de 100 MHz, pero con el doble de bus interno.

Además, los módulos DDR2 recibieron una mayor cantidad de contactos para conectarse a la placa base y la clave se movió a otra ubicación por incompatibilidad física con las memorias SDRAM y DDR. La tensión de funcionamiento se ha vuelto a reducir. Mientras que los módulos DDR funcionaban con un voltaje de 2,5 V, las soluciones DDR2 funcionaban con una diferencia de potencial de 1,8 V.

En general, aquí terminan todas las diferencias entre DDR2 y DDR. Al principio, los módulos DDR2 se caracterizaban por altas latencias, lo que los hacía inferiores en rendimiento a los módulos DDR con la misma frecuencia. Sin embargo, la situación pronto volvió a la normalidad: los fabricantes redujeron las latencias y lanzaron conjuntos de RAM más rápidos. La frecuencia máxima DDR2 alcanzó unos 1300 MHz efectivos.

Diferentes posiciones clave para módulos DDR, DDR2 y DDR3

La transición de DDR2 a DDR3 siguió el mismo enfoque que la transición de DDR a DDR2. Por supuesto, se conserva la transmisión de datos en ambos extremos de la señal del reloj y se duplica el rendimiento teórico. Los módulos DDR3 conservaron la arquitectura de captación previa 2n y recibieron captación previa de 8 bits (DDR2 tenía 4 bits). Al mismo tiempo, el neumático interior se volvió ocho veces más grande que el exterior. Por eso, una vez más, con el cambio de generaciones de memoria, sus tiempos aumentaron. El voltaje de funcionamiento nominal para DDR3 se ha reducido a 1,5 V, lo que hace que los módulos sean más eficientes energéticamente. Destacar que, además de DDR3, existe la memoria DDR3L (la letra L significa Baja), que funciona con un voltaje reducido a 1,35 V. También vale la pena señalar que los módulos DDR3 resultaron no ser ni física ni eléctricamente compatibles con ninguna de las generaciones anteriores de memoria.

Por supuesto, los chips DDR3 han recibido soporte para algunas tecnologías nuevas: por ejemplo, calibración automática de señal y terminación dinámica de señal. Sin embargo, en general, todos los cambios son predominantemente cuantitativos.

DDR4: otra evolución

Finalmente llegamos a la nueva memoria DDR4. La Asociación JEDEC comenzó a desarrollar el estándar en 2005, pero recién en la primavera de este año salieron a la venta los primeros dispositivos. Como se indica en un comunicado de prensa de JEDEC, durante el desarrollo, los ingenieros intentaron lograr el mayor rendimiento y confiabilidad, al tiempo que aumentaban la eficiencia energética de los nuevos módulos. Bueno, escuchamos esto todo el tiempo. Veamos qué cambios específicos ha recibido la memoria DDR4 en comparación con DDR3.

En esta imagen puedes seguir la evolución de la tecnología DDR: cómo cambiaron los indicadores de voltaje, frecuencia y capacitancia.

Uno de los primeros prototipos DDR4. Curiosamente, estos son módulos para portátiles.

Como ejemplo, considere un chip DDR4 de 8 GB con un bus de datos de 4 bits de ancho. Un dispositivo de este tipo contiene 4 grupos de bancos, 4 bancos cada uno. Dentro de cada banco hay 131.072 (2 17) filas con una capacidad de 512 bytes cada una. A modo de comparación, puede dar las características de una solución DDR3 similar. Este chip contiene 8 bancos independientes. Cada banco contiene 65 536 (2 16) filas y cada fila contiene 2048 bytes. Como puede ver, la longitud de cada línea de un chip DDR4 es cuatro veces menor que la longitud de una línea DDR3. Esto significa que DDR4 escanea bancos más rápido que DDR3. Al mismo tiempo, el cambio entre los propios bancos también se produce mucho más rápido. Observemos de inmediato que para cada grupo de bancos existe una elección independiente de operaciones (activación, lectura, escritura o regeneración), lo que permite aumentar la eficiencia y el ancho de banda de la memoria.

Las principales ventajas de DDR4: bajo consumo de energía, alta frecuencia, gran capacidad de módulos de memoria