DDR4 vs. DDR3: usporedno testiranje RAM-a. Novi RAM standard - DDR4 RAM, karakteristike i karakteristike RAM-a različitih generacija u igrama

Provjerili smo što novi DDR4 RAM moduli razlikuju od prethodno korištenih DDR3 memorijskih modula i koliko su učinkovitiji od prethodne generacije opreme.

Prvi Informacije o DDR4 memoriji pojavio se 2008. Tada se pretpostavljalo da će se naći u trgovinama unutar pet godina i vrlo brzo steći veću popularnost od DDR3 memorije.

Ubrzo je, međutim, postalo jasno da korištena memorija ima vrlo velik razvojni potencijal i da brz prijelaz na novi standard nije imao smisla. Dakle, iako su računalne tvrtke prije nekoliko godina na raznim izložbama prikazivale svoje modele DDR4 memorije, zbog nedostatka pratećih platformi nije bilo mogućnosti njezine praktične primjene. Sve se promijenilo tijekom prošle godine. DDR3 memorija dosegla je svoju granicu.

Kraj ere DDR3 memorije

Iako su na tržištu dostupni moduli s DDR-2400, DDR-2800, pa čak i bržim frekvencijama, daljnje ubrzanje pokazalo se gotovo nemogućim. Istina, neki su proizvođači uspjeli postići veće brzine takta, ali stvaranje takvih memorijskih modula u masovnoj mjeri bilo je neisplativo i praktički nemoguće.

Konstantno ubrzanje postojećeg tipa RAM-a je nepraktično - potrošnja energije se značajno povećava, a otpornost na greške se smanjuje. Pokazalo se da su rješenje ovih problema DDR4 memorijski moduli, koji imaju puno više mogućnosti za povećanje performansi, a troše znatno manje energije.

Trebamo li nove DDR4 memorijske module?

Da, i ne samo zbog brzine. Prvi memorijski modeli novog tipa nemaju veće performanse od modula prethodne generacije.

Kada jedna tehnologija dosegne svoje granice, a druga tek ulazi na tržište, možda nećemo primijetiti razliku u brzini među njima. U ovom slučaju nije važna izvedba, već perspektiva nove tehnologije. Stoga, sada, kada nadograđujete svoje računalo, vrijedi razmisliti o odabiru platforme kompatibilne s novom vrstom memorije.

Kad sljedeći put zamijenimo komponente, moći ćemo koristiti module nove generacije. Ako nakon nekog vremena shvatimo da je korištena memorija prespora ili nedovoljno kapaciteta, tada nećemo imati problema s kupnjom snažnijih komponenti – inače je situacija u slučaju DDR3 memorije koja je dosegla svoj limit i polako će otići s tržišta .

Jedan od prednosti DDR4 memorije je njegova energetska učinkovitost. Trenutno, velika većina prodanih računala su prijenosna računala, tableti i konvertibilni uređaji. Najvažnija značajka takve opreme je njezina izvedba i vrijeme rada bez ponovnog punjenja, što zauzvrat ovisi posebno o potrošnji energije.

Isplati li se promijeniti memoriju u DDR4?

Za sada takva dilema ne postoji jer platforma koja podržava obje vrste memorije još nije dostupna. Stoga će zamjena memorije rezultirati zamjenom cijele platforme. Međutim, očekujte da će matične ploče koje podržavaju obje vrste memorije uskoro biti dostupne.

Isplati li se onda? promijeniti DDR3 memoriju u DDR4? Ako birate novo računalo s obzirom na buduće nadogradnje, bilo bi korisno razmotriti ovu mogućnost. Naravno, tada ćemo u početku potrošiti više, ali to će olakšati nadogradnju računala u budućnosti.

Nova vrsta memorijskih modula

Došlo je do manjih promjena u izgledu memorijskog modula. Istina, njegova duljina i debljina jednake su kao i kod DDR3, no iskusno oko primijetit će da su novi moduli milimetar viši i da imaju 284 umjesto 240 kontakata.

Osim toga, kontakti u središnjem dijelu modula viši su od onih na rubovima. Zahvaljujući tome, instaliranje memorije zahtijeva manje truda. Promijenjen je i položaj uvlaka u modulu. Ovaj postupak onemogućuje postavljanje memorije u neprikladni utor, poput onog namijenjenog za ugradnju DDR3 memorijskih modula.

DDR4 velike brzine

Trenutno se na tržištu uglavnom može naći DDR3 memorija na frekvencijama od 1333 i 1600 M/s (milijun operacija u sekundi), a moduli namijenjeni entuzijastima dosežu frekvencije od oko 2400 ili 2866 M/s.

U slučaju DDR4 ti će parametri biti bolji, a rad na razini 2400 M/s postat će gotovo standard. JEDEC standard trenutno pretpostavlja stvaranje DDR4 memorije na brzinama od 1600 do 3200 M/s, no već su najavljeni moduli na razini 4166 M/s.

Duga kašnjenja

Povećanje brzine memorije uvijek povlači povećanje latencije, izraženo u vremenskim ciklusima. Slična situacija dogodit će se i ovoga puta. JEDEC standard propisuje da će standardna CAS latencija za DDR4-2400 memoriju biti 15 ciklusa (za DDR3-1600 je bilo 10 ciklusa).

Međutim, imajte na umu da se kašnjenja zapravo ne mijenjaju. Da biste to provjerili, dovoljno je napraviti jednostavan izračun. Brzina memorije od 1600 M/s znači da je njezin stvarni radni takt 00 MHz. To znači da jedan ciklus traje 1/800 000 0000 sekunde. U ovom slučaju kašnjenje izraženo u 10 ciklusa je 12,5 nanosekundi. Nakon izvođenja odgovarajućih izračuna za memoriju od 2400 M/s i 15 ciklusa, dobivamo identičan rezultat.

Veliki kapacitet memorije

Najveći DDR3 moduli imaju kapacitet od 8 GB. S DDR4 memorijom lako se može postići kapacitet od 32 GB. Pod pretpostavkom da standardna matična ploča može primiti četiri memorijska modula, to znači da će računalo opremljeno sa 128 GB RAM-a uskoro biti stvarnost.

Razlika u izvedbi

Čak i ako postoji velika razlika u brzini prijenosa između dva modula, u većini programa neće biti nikakve ili minimalne promjene u izvedbi.

Prednosti korištenja brže memorije moći ćete vidjeti tek ako koristite najzahtjevnije aplikacije i igre.

Manja potrošnja energije

DDR3 zahtijeva 1,5 V, dok DDR4 zahtijeva samo 1,2 V. Prema proizvođačima, ova promjena napona trebala bi osigurati uštedu energije od 30%. U praksi su uštede nešto manje, no zahvaljujući primjeni nekoliko inovacija uspjelo se postići željeni pod.

Neka pomoć uključivala je promjenu vrste signalizacije i korištenje DBI-a, odnosno metode inverzije memorijske sabirnice. Ono leži u činjenici da ako se u određenoj podatkovnoj liniji većina informacija sastoji od nula, one se zamjenjuju jedinicama, a namjenski upravljač percipira podatkovnu liniju kao naopako.

Zahvaljujući tome, moguće je rjeđe gasiti i paliti tranzistore, čime se smanjuje potrošnja energije i poboljšava stabilnost signala.

Razlike između generacija RAM-a uvijek su prilično značajne. Prošlogodišnje izdanje standarda DDR4 učinilo je segment poslužitelja i stolno računalo visokih performansi donekle neobičnim. Nedavna najava poslužiteljskih procesora Intel Atom donijela je sa sobom SO-DIMM DDR4. Sve je spremno za masovni napad na tržište, a ne samo debi. Proučimo malo teoriju i obnovimo znanje? Ispod su ključne razlike između DDR3 i DDR4.

Fizičke razlike.

Naravno, DDR3 i DDR4 memorijski ključevi fizički su nekompatibilni. Umjesto 240 pinova za "treći", "četvrti" ima 288 kontakata. Povećanje broja kontakata je napravljeno kako bi se moglo adresirati što više memorije. U svojoj maksimalnoj verziji DDR4 memorijski modul može imati kapacitet od 512 gigabajta. Minimalna veličina modula je 2 gigabajta.

Ključ konektora pomaknut je bliže sredini. Zaštita od nepažljivih korisnika radi, zaštita od nepažljivih ali vrlo moćnih korisnika ne postoji.

Visina referentne šipke je 31,25 mm, što je nešto više od one kod prethodnika (30 mm). Duljina šipke je ista - 133,35 mm (podsjetite me koliko je to u inčima?), Ovaj se parametar nije promijenio od pojave prve generacije DDR RAM-a.

Električne razlike.

Umjesto standardnog napona napajanja od 1,5 V (1,35 V za Haswell), nudi se standardni napon od 1,2 V (1,05 V za energetski učinkovite sustave). Prednosti su očite: manje zagrijavanja, manja potrošnja energije i posljedično: dulji vijek trajanja baterije.

Frekvencijske razlike.

Ako DDR3 standardi počinju na 1066 MHz, onda DDR4 počinje na 2133 MHz. Formalno, frekvencija je udvostručena, ali u stvarnosti se učinak ne udvostručuje. DDR4 moduli s frekvencijom od 3000 MHz već su službeno objavljeni, a ima i većih brojki, ali svi su namijenjeni entuzijastima i overklokerima.

Arhitektonske razlike.

Najvažnija stvar koja se dogodila tijekom tranzicije bila je promjena u arhitekturi pristupa modulima. Ranije je Multi-Drop sabirnica imala samo dva kanala, pa čak i kada su radili s četiri memorijska modula, oni su visjeli u parovima na jednom kanalu, što nije uvijek imalo pozitivan učinak na performanse.

Nova sabirnica izvornog naziva Point-to-Point povezivat će svaki kanal s jednim memorijskim modulom. Odnosno, ako procesor ima dvokanalni memorijski kontroler, bit će dostupna dva utora, a ako postoji četverokanalni, bit će dostupna četiri utora. Ti mi reci što je s pločama s 8 memorijskih utora? Za njih se koriste digitalni preklopnici - po značenju slični onima koji granaju PCI Express linije. Stoga se RAM prebacuje na korištenje paralelnog pristupa.

Druga važna točka je promjena u organizaciji memorijskih čipova. S obzirom na istu veličinu, DDR4 čip će imati dvostruko više memorijskih banaka i četiri puta kraće memorijske linije. Ovo sugerira da će se novi standard prebacivati ​​između banaka mnogo brže od DDR3.

Ukratko, ovo su sve ključne razlike između dviju generacija DDR3 i DDR4 RAM-a, kako se to prevodi u praksi? Ima li primjetnih razlika u performansama saznat ćemo u sljedećim objavama. Ostani s nama.

Evolucija tehnologije brzo napreduje, ustupajući mjesto progresivnijim, minijaturnijim i manje resursno intenzivnim standardima u proizvodnji procesora, SSD-ova i RAM-a. Cijene dosadašnjih linija proizvoda rapidno padaju jer više nisu u stanju zadovoljiti sve veće apetite korisničkog okruženja.

U drugoj polovici 2014. linija DDR4 RAM modula krenula je u masovnu proizvodnju. Trebalo je oko dvije godine dok nova tehnologija nije stekla dovoljno popularnost i cijene su pale, a sada su ovi čipovi postali dostupni za kupnju po optimalnoj cijeni iu optimalnoj konfiguraciji. U vezi s ovim važnim događajem, odlučili smo pripremiti za vas pregled novog RAM standarda i reći vam što je to DDR4 RAM, po čemu se razlikuje od prethodnih generacija RAM-a i po čemu se izdvaja od svojih prethodnika.

Prvo, nekoliko riječi o tome što je RAM općenito. Zamislimo na trenutak da ste srednji menadžer u poduzeću i da pod svojim zapovjedništvom imate osoblje odjela od nekoliko ljudi. Vaša tvrtka ima korporativni portal na kojem se objavljuju sve interne vijesti tvrtke. Vi, kao i svi drugi, na ovom portalu objavljujete nove zadatke i zahtjeve za svoje podređene i to redovito, svako jutro, a stari zadaci se brišu kako ne bi bilo zabune od gomilanja zadataka. Svako jutro vaši kolege otvaraju odgovarajuću stranicu u pregledniku i upoznaju se sa svojim zadacima za sljedeći dan, dok su zahtjevi za prethodni dan već izbrisani. RAM radi na potpuno isti način. U biti, ovo je neka vrsta informacijskog steka gdje su zapisani operativni podaci operativnog sustava. Svaki put kada isključite računalo, sadržaj RAM-a se briše i ponovno puni kako se pokreću nove aplikacije. Količina RAM-a može varirati od otprilike 1-2 GB do 16-32 GB za moderne sustave za igranje koji zahtijevaju veliku količinu sistemskih resursa. Nekada je količina RAM-a bila samo nekoliko MB, ali to je povijest.

Prva platforma na kojoj je postala moguća ugradnja DDR4 čipova bila je linija Intel Haswell-E i, sukladno tome, platforma X99 Express, objavljena u trećem kvartalu 2014. Na temelju njega izdan je novi vodeći 8-jezgreni procesor Core i7-5960X, a prva matična ploča koja ga podržava bila je ASUS X99-DELUXE. Svakako vrijedi napomenuti da je glavna značajka ove tehnologije podrška za novi RAM standard - DDR4.

Sada malo pozivanja na povijesne činjenice. Naime, razvoj DDR4 započeo je još 2005. godine od strane udruge JEDEC, no prvi uređaji koji se temelje na njemu pojavili su se u prodaji tek u proljeće 2014. godine. JEDEC inženjeri su imali zadatak postići veće razine snage i stabilnosti u usporedbi s DDR3. Štoviše, cilj je bio povećati energetsku učinkovitost sljedećeg standarda. No, takva obećanja slušamo doslovno u svakoj objavi. Koliki su napredak inženjeri zapravo postigli?

Kao i raniji modeli čipova, DDR4 je uspio usvojiti 2n-prefetch tehnologiju (JEDEC je u svom razvoju naziva 8n-Prefetch). Svaki novi memorijski čip može primiti dvije ili četiri diskretne grupe banaka.

Kako bismo pogledali pravi primjer modula, pogledajmo pobliže 8 GB DDR4 čip opremljen 4-bitnom podatkovnom sabirnicom. Ova ploča prima 4 grupe banaka s 4 banke u pojedinačnoj grupi. Svaka banka sadrži 131072 linije kapaciteta 512 bajtova. Da bismo imali s čime usporediti, pogledajmo pobliže odgovarajući DDR3 modul. Takav čip sadrži samo 8 autonomnih banaka. Svaka banka sadrži 65536 redaka, a svaki redak sadrži 2048 bajtova memorije. Kao što ste mogli primijetiti, duljina svake linije DDR4 modula je četiri puta kraća od širine DDR3 linije. To znači da DDR4 RAM obavlja revizije memorijskih banaka puno brže od DDR3. Štoviše, same se memorijske banke mijenjaju mnogo brže. Ovdje treba napomenuti da je za svaki pojedinačni skup banaka omogućen izbor različitih operacija (vraćanje, izdvajanje, pisanje ili aktiviranje), što omogućuje povećanje razine otvora blende i učinkovitosti memorije.

Izvođenje

Značajna inovacija u DDR4 standardu je korištenje sučelja koje koristi topologiju nazvanu "point-to-point", kada DDR3 koristi Multii-Drop sabirnicu. Zašto je to potrebno? Unutarnja struktura Multi-Drop sabirnice podrazumijeva rad samo jednog para kanala koji povezuju module s RAM kontrolerom. Kada su četiri DIMM porta omogućena odjednom, kontroler komunicira sa svakim parom RAM kartica koristeći samo jedan kanal. Ovo stanje ima najnegativniji utjecaj na učinkovitost RAM podsustava.

Dizajn sabirnice koji koristi otvor blende od točke do točke pruža diskretni kanal za pojedinačnu DIMM utičnicu, što znači da će se svaki pojedinačni modul spojiti izravno na kontroler bez dijeljenja tog kanala s bilo kim drugim. Slično inovativno rješenje već smo mogli vidjeti prilikom prelaska video kartica s PCI standarda na PCI Express. Naravno, prikazani pristup ima i svoje nedostatke. Tako će, na primjer, 4-kanalni sustavi biti ograničeni na četiri DIMM utora, a 2-kanalni sustavi bit će ograničeni na dva. No, ako uzmemo u obzir značajniji kapacitet DDR4 modula, to ni na koji način neće ograničiti korisnike. O tome ćemo detaljnije govoriti kasnije.

Svaki DDR4 RAM modul s DIMM konektorom ima 288 pinova. Broj pinova je povećan kako bi se omogućilo adresiranje najveće moguće količine RAM-a. Najveći volumen jednog RAM modula je 128 GB (ovdje mislimo na korištenje kristala kapaciteta 8 GB i QPD tehnologiju čija je namjena smjestiti četiri čipa u jedno pakiranje). Također je vrlo vjerojatno da će se koristiti kristali od 16 GB većeg kapaciteta, kao i veća pakiranja (do 8 kristala u jednom kućištu). Pod navedenim uvjetima, kapacitet jednog RAM modula može biti jednak 512 GB.

Usput, neće se povećati samo kapacitet RAM modula, već i njihova učestalost. Unutar DDR4 standarda, stvarna frekvencija može biti 2133 MHz.

Energetska učinkovitost

Kako bi se smanjila potrošnja energije i stvaranje topline, DDR4 standard podrazumijeva još jedno smanjenje aktivnog napona. Ovaj put na 1,2 V. Uz to, napon u samom čipu je zauzvrat povećan, što je omogućilo jamčenje bržeg pristupa i, pod sličnim uvjetima, minimiziranje struje curenja. Sudeći prema teorijskim izjavama, ukupna potrošnja energije DDR4 bit će 30% manja od DDR3. Proizvodne tvrtke će najvjerojatnije iskoristiti dobivenu rezervu za povećanje frekvencije RAM-a.

Pouzdanost

Preostale promjene odnose se prvenstveno na pouzdanost uređaja. Na primjer, DDR4 RAM čipovi sposobni su samostalno otkrivati, identificirati i ispravljati pogreške koje se odnose na upravljanje paritetom naredbi i adrese. Osim toga, standard DDR4 podržava operaciju provjere veze, zbog čega glavni kontroler ima pravo identificirati pogreške bez korištenja DRAM inicijalizacijskih lanaca. Osim toga, memorijski registar se pokazao uglađenim. Od sada ga je moguće konfigurirati na način da se naredbe koje sadrže paritetne pogreške blokiraju. Registar u prethodnom standardu, DDR3, nije imao sličnu funkciju, a naredbe koje kombiniraju paritetne pogreške povremeno su se probijale do RAM čipova, što je bio jedan od prvih uzroka kvarova računala. Uz prethodno navedene značajke, nova DDR4 memorija uključuje niz pomoćnih opcija koje su usmjerene na poboljšanje pouzdanosti memorijskog podsustava. Jedan od njih je provjera iznosa čeka prije zapisivanja u memoriju.

Danas odabir DDR4 RAM-a u svakom slučaju postaje win-win opcija. Čipovi su već postali dovoljno rašireni da se planira njihova kupnja. Ovo je odličan temelj za performanse računala za budućnost, a s obzirom na stalni pad cijena modula malog volumena, takvi čipovi postaju slastan zalogaj. Za DDR4 čipove cijena varira od 2400 rubalja za jedan modul male snage od 8 GB s frekvencijom od 2133 MHz do 5900 rubalja za set od dva čipa od po 8 GB s frekvencijom od 2666 MHz. Važno je napomenuti da je bolje kupiti dva modula male snage nego jedan visokoučinkoviti, budući da par modula iste frekvencije sa sličnim karakteristikama radi u paralelnom načinu rada, što dodaje dodatnih 10-15% ukupnom brzina računala.

Ovime završavamo pregled inovacija koje nam je DDR4 RAM donio. Proučavajući mnoge opise i tehničke karakteristike novog standarda, u teoriji sve izgleda prilično obećavajuće. Uz osnovna poboljšanja (više frekvencije i niži napon), tehnologija je počela podržavati novu sabirnicu i niz inovacija osmišljenih za poboljšanje pouzdanosti korištenja RAM-a. Posljednja mogućnost od spomenutih posebno će biti korisna na polju serverskog segmenta, što je već veliki “plus” za obavljanje korporativnih zadataka.

Evo Intel Haswell-E procesora. Stranica je već testirala vrhunski 8-jezgreni Core i7-5960X, kao i matičnu ploču ASUS X99-DELUXE. I, možda, glavna značajka nove platforme je podrška za DDR4 RAM standard.

Početak nove ere, DDR4 ere

O SDRAM standardu i memorijskim modulima

Prvi SDRAM moduli pojavili su se davne 1993. godine. Izdao ih je Samsung. A do 2000. SDRAM memorija je, zbog proizvodnih kapaciteta korejskog diva, potpuno istisnula DRAM standard s tržišta.

Kratica SDRAM označava sinkronu dinamičku memoriju s izravnim pristupom. To se doslovno može prevesti kao "sinkrona dinamička memorija s izravnim pristupom". Objasnimo značenje svake karakteristike. Memorija je dinamična jer zbog malog kapaciteta kondenzatora stalno zahtijeva ažuriranje. Usput, uz dinamičku memoriju, postoji i statička memorija, koja ne zahtijeva stalno ažuriranje podataka (SRAM). SRAM je, na primjer, temelj predmemorije. Osim što je dinamička, memorija je i sinkrona, za razliku od asinkronog DRAM-a. Sinkronicitet znači da memorija izvodi svaku operaciju za poznato vrijeme (ili taktove). Na primjer, kada traži bilo koji podatak, memorijski kontroler točno zna koliko će vremena trebati da dođe do njega. Svojstvo sinkroniciteta omogućuje vam kontrolu protoka podataka i njihovo stavljanje u red čekanja. Pa, nekoliko riječi o "memorij s izravnim pristupom" (RAM). To znači da možete istovremeno pristupiti bilo kojoj ćeliji na njenoj adresi za čitanje ili pisanje, i to uvijek u isto vrijeme, bez obzira na lokaciju.

SDRAM memorijski modul

Ako govorimo izravno o dizajnu memorije, onda su njegove ćelije kondenzatori. Ako postoji naboj u kondenzatoru, tada ga procesor smatra logičkom jedinicom. Ako nema naboja - kao logična nula. Takve memorijske ćelije imaju ravnu strukturu, a adresa svake od njih definirana je kao broj retka i stupca tablice.

Svaki čip sadrži nekoliko neovisnih memorijskih nizova, koji su tablice. Zovu se banke. Možete raditi samo s jednom ćelijom u banci u jedinici vremena, ali je moguće raditi s više banaka odjednom. Podaci koji se bilježe ne moraju biti pohranjeni u jednom nizu. Često se dijeli na nekoliko dijelova i zapisuje u različite banke, a procesor te podatke nastavlja smatrati jedinstvenom cjelinom. Ova metoda snimanja naziva se interleaving. U teoriji, što više takvih banaka u memoriji, to bolje. U praksi moduli gustoće do 64 Mbita imaju dvije banke. S gustoćom od 64 Mbit do 1 Gbit - četiri, a s gustoćom od 1 Gbit i više - već osam.

Što je memorijska banka

I nekoliko riječi o strukturi memorijskog modula. Sam memorijski modul je tiskana pločica na koju su zalemljeni čipovi. U pravilu, u prodaji možete pronaći uređaje napravljene u faktorima oblika DIMM (Dual In-line Memory Module) ili SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module). Prvi je namijenjen za upotrebu u punopravnim stolnim računalima, a drugi je za ugradnju u prijenosna računala. Unatoč istom faktoru oblika, memorijski moduli različitih generacija razlikuju se u broju kontakata. Na primjer, SDRAM rješenje ima 144 pina za spajanje na matičnu ploču, DDR - 184, DDR2 - 214 pina, DDR3 - 240, a DDR4 - već 288 komada. Naravno, u ovom slučaju govorimo o DIMM modulima. Uređaji izrađeni u formatu SO-DIMM prirodno imaju manji broj kontakata zbog svoje manje veličine. Na primjer, DDR4 SO-DIMM memorijski modul povezan je s matičnom pločom pomoću 256 pinova.

DDR modul (dolje) ima više pinova nego SDRAM (gore)

Također je sasvim očito da se volumen svakog memorijskog modula izračunava kao zbroj kapaciteta svakog zalemljenog čipa. Memorijski čipovi se, naravno, mogu razlikovati po svojoj gustoći (ili, jednostavnije, po volumenu). Na primjer, prošlog proljeća Samsung je pokrenuo masovnu proizvodnju čipova s ​​gustoćom od 4 Gbita. Štoviše, u doglednoj budućnosti planira se izdati memorija s gustoćom od 8 Gbit. Memorijski moduli također imaju svoju sabirnicu. Minimalna širina sabirnice je 64 bita. To znači da se 8 bajtova informacija prenosi po taktu. Valja napomenuti da postoje i 72-bitni memorijski moduli u kojima je “dodatnih” 8 bita rezervirano za ECC (Error Checking & Correction) tehnologiju ispravljanja grešaka. Usput, širina sabirnice memorijskog modula također je zbroj širina sabirnice svakog pojedinačnog memorijskog čipa. To jest, ako je sabirnica memorijskog modula 64-bitna i na traci je zalemljeno osam čipova, tada je širina memorijske sabirnice svakog čipa 64/8 = 8 bita.

Za izračun teorijske propusnosti memorijskog modula, možete koristiti sljedeću formulu: A*64/8=PS, gdje je "A" brzina prijenosa podataka, a "PS" je potrebna propusnost. Kao primjer možemo uzeti DDR3 memorijski modul s frekvencijom od 2400 MHz. U ovom slučaju, protok će biti 2400*64/8=19200 MB/s. Ovo je broj na koji se odnosi oznaka PC3-19200 modula.

Kako dolazi do informacija koje se izravno čitaju iz memorije? Prvo se adresni signal šalje odgovarajućem retku (Row), a tek potom se informacija očitava iz željenog stupca (Column). Informacija se očitava u tzv. Sense Amplifiers – mehanizam za ponovno punjenje kondenzatora. U većini slučajeva, memorijski kontroler čita cijeli paket podataka (Burst) iz svakog bita sabirnice odjednom. Sukladno tome, prilikom snimanja svaka 64 bita (8 bajtova) se dijele na nekoliko dijelova. Usput, postoji takva stvar kao duljina paketa podataka (Burst Length). Ako je ova duljina 8, tada se 8*64=512 bita prenosi odjednom.

Memorijski moduli i čipovi također imaju takvu karakteristiku kao što je geometrija, odnosno organizacija (Organizacija memorije). Geometrija modula pokazuje njegovu širinu i dubinu. Na primjer, čip s gustoćom od 512 Mbita i dubinom bita (širinom) od 4 ima dubinu čipa od 512/4 = 128M. Zauzvrat, 128M=32M*4 banke. 32M je matrica koja sadrži 16000 redaka i 2000 stupaca. Može pohraniti 32 Mbit podataka. Što se tiče samog memorijskog modula, njegov kapacitet je gotovo uvijek 64 bita. Dubina se lako izračunava pomoću sljedeće formule: volumen modula množi se s 8 za pretvorbu iz bajtova u bitove, a zatim se dijeli s dubinom bita.

Možete lako pronaći vremenske vrijednosti na oznakama

Potrebno je reći nekoliko riječi o takvim karakteristikama memorijskih modula kao što su vremena. Na samom početku članka rekli smo da standard SDRAM predviđa takvu točku da memorijski kontroler uvijek zna koliko je potrebno da se određena operacija završi. Tajmingi točno označavaju vrijeme potrebno za izvršenje određene naredbe. Ovo vrijeme se mjeri u satovima memorijske sabirnice. Što kraće ovo vrijeme, to bolje. Najvažnija kašnjenja su:

• TRCD (RAS to CAS Delay) - vrijeme potrebno za aktiviranje bankovne linije. Minimalno vrijeme između naredbe za aktivaciju i naredbe za čitanje/pisanje;
• CL (CAS Latency) - vrijeme između izdavanja naredbe za čitanje i početka prijenosa podataka;
• TRAS (Active to Precharge) - vrijeme aktivnosti na liniji. Minimalno vrijeme između aktiviranja linije i naredbe za zatvaranje linije;
• TRP (Row Precharge) - vrijeme potrebno za zatvaranje reda;
• TRC (Row Cycle time, Activate to Activate/Refresh time) - vrijeme između aktivacije redaka iste banke;
• TRPD (Active bank A to Active bank B) - vrijeme između aktivacijskih naredbi za različite banke;
• TWR (Write Recovery time) - vrijeme između završetka pisanja i naredbe za zatvaranje bankovne linije;
• TWTR (Internal Write to Read Command Delay) - vrijeme između kraja pisanja i čitanja naredbe.

Naravno, ovo nisu sva kašnjenja koja postoje u memorijskim modulima. Možete navesti još desetak različitih vremena, ali samo gornji parametri značajno utječu na rad memorije. Usput, samo četiri odgode su naznačene u označavanju memorijskih modula. Na primjer, s parametrima 11-13-13-31, CL vrijeme je 11, TRCD i TRP su 13, a TRAS je 31 ciklus takta.

S vremenom je potencijal SDRAM-a dosegnuo svoju gornju granicu, a proizvođači su se suočili s problemom povećanja brzine RAM-a. Tako je rođen standard DDR.1

Dolazak DDR-a

Razvoj DDR (Double Data Rate) standarda započeo je davne 1996. godine i završio službenim predstavljanjem u lipnju 2000. godine. Pojavom DDR-a, SDRAM memorija je postala stvar prošlosti i jednostavno se zvala SDR. Kako se DDR standard razlikuje od SDR-a?

Nakon što su svi SDR resursi bili iscrpljeni, proizvođači memorije imali su nekoliko opcija za rješavanje problema poboljšanja performansi. Bilo bi moguće jednostavno povećati broj memorijskih čipova, čime bi se povećao kapacitet cijelog modula. Međutim, to bi imalo negativan utjecaj na cijenu takvih rješenja - ova je ideja bila vrlo skupa. Stoga je udruženje proizvođača JEDEC krenulo drugim putem. Odlučeno je udvostručiti sabirnicu unutar čipa, a također prenositi podatke dvostruko većom frekvencijom. Osim toga, DDR je omogućio prijenos informacija na oba ruba signala takta, odnosno dva puta po taktu. Odatle dolazi kratica DDR – Double Data Rate.

Kingston DDR memorijski modul

Pojavom DDR standarda pojavili su se pojmovi kao stvarna i efektivna frekvencija memorije. Na primjer, mnogi DDR memorijski moduli radili su na 200 MHz. Ova se frekvencija naziva stvarnom. Ali zbog činjenice da se prijenos podataka odvijao na oba ruba signala sata, proizvođači su u marketinške svrhe ovu brojku pomnožili s 2 i dobili navodno efektivnu frekvenciju od 400 MHz, što je naznačeno u oznaci (u ovom slučaju , DDR-400). U isto vrijeme, JEDEC specifikacije pokazuju da je korištenje izraza "megaherc" za karakterizaciju razine performansi memorije potpuno netočno! Umjesto toga, trebalo bi koristiti "milijune prijenosa u sekundi po izlazu podataka". No, marketing je ozbiljna stvar i malo koga su zanimale preporuke navedene u JEDEC standardu. Stoga novi termin nikad nije zaživio.

Također u DDR standardu, prvi put se pojavio dvokanalni način rada memorije. Može se koristiti ako u sustavu postoji paran broj memorijskih modula. Njegova bit je stvaranje virtualne 128-bitne sabirnice ispreplitanjem modula. U ovom slučaju, 256 bita je uzorkovano odjednom. Na papiru, dvokanalni način rada može udvostručiti performanse memorijskog podsustava, ali u praksi je povećanje brzine minimalno i nije uvijek vidljivo. Ovisi ne samo o modelu RAM-a, već i o vremenima, čipsetu, memorijskom kontroleru i frekvenciji.

Četiri memorijska modula rade u dvokanalnom načinu rada

Još jedna inovacija u DDR-u bila je prisutnost QDS signala. Nalazi se na tiskanoj ploči zajedno s podatkovnim vodovima. QDS je bio koristan kada su se koristila dva ili više memorijskih modula. U tom slučaju podaci do memorijskog kontrolera stižu s malom vremenskom razlikom zbog različite udaljenosti do njih. To stvara probleme kod odabira taktnog signala za očitavanje podataka, što QDS uspješno rješava.

Kao što je gore spomenuto, DDR memorijski moduli izrađeni su u DIMM i SO-DIMM formatu. U slučaju DIMM-ova, broj pinova bio je 184 komada. Kako bi DDR i SDRAM moduli bili fizički nekompatibilni, za DDR rješenja ključ (usjek u području jastučića) nalazio se na drugom mjestu. Osim toga, DDR memorijski moduli radili su na naponu od 2,5 V, dok su SDRAM uređaji koristili napon od 3,3 V. Sukladno tome, DDR je imao manju potrošnju energije i rasipanje topline u usporedbi s prethodnikom. Maksimalna frekvencija DDR modula bila je 350 MHz (DDR-700), iako je JEDEC specifikacija predviđala samo frekvenciju od 200 MHz (DDR-400).

DDR2 i DDR3 memorija

Prvi DDR2 moduli krenuli su u prodaju u drugom kvartalu 2003. godine. U usporedbi s DDR-om, druga generacija RAM-a nije doživjela značajne promjene. DDR2 je koristio istu 2n-prefetch arhitekturu. Ako je prije interna sabirnica podataka bila dvostruko veća od vanjske, sada je postala četiri puta šira. Istodobno, povećane performanse čipa počele su se prenositi putem vanjske sabirnice na dvostrukoj frekvenciji. Točno frekvencija, ali ne dvostruka brzina prijenosa. Kao rezultat, otkrili smo da ako je DDR-400 čip radio na stvarnoj frekvenciji od 200 MHz, tada je u slučaju DDR2-400 radio na brzini od 100 MHz, ali s dvostruko većom internom sabirnicom.

Također, DDR2 moduli dobili su veći broj kontakata za spajanje na matičnu ploču, a ključ je premješten na drugu lokaciju zbog fizičke nekompatibilnosti sa SDRAM i DDR stickovima. Radni napon je ponovno smanjen. Dok su DDR moduli radili na naponu od 2,5 V, DDR2 rješenja radila su na razlici potencijala od 1,8 V.

Uglavnom, tu završavaju sve razlike između DDR2 i DDR. U početku su DDR2 module karakterizirale visoke latencije, što ih je činilo inferiornijim u izvedbi u odnosu na DDR module s istom frekvencijom. Međutim, situacija se ubrzo vratila u normalu: proizvođači su smanjili latencije i izdali brže skupove RAM-a. Maksimalna DDR2 frekvencija dosegnula je efektivnih 1300 MHz.

Različite pozicije tipki za DDR, DDR2 i DDR3 module

Prijelaz s DDR2 na DDR3 slijedio je isti pristup kao i prijelaz s DDR na DDR2. Naravno, sačuvan je prijenos podataka na oba kraja signala takta, a teoretska propusnost je udvostručena. DDR3 moduli zadržali su 2n-prefetch arhitekturu i primili 8-bitni prefetch (DDR2 je imao 4-bit). Istovremeno je unutarnja guma postala osam puta veća od vanjske. Zbog toga su se, još jednom, smjenom memorijskih generacija, njegova vremena povećala. Nazivni radni napon za DDR3 smanjen je na 1,5 V, čime su moduli energetski učinkovitiji. Napominjemo da osim DDR3 postoji DDR3L memorija (slovo L znači Low), koja radi s naponom smanjenim na 1,35 V. Također je vrijedno napomenuti da se pokazalo da DDR3 moduli nisu ni fizički ni električni kompatibilni ni s jednom od prethodnih generacija memorije.

Naravno, DDR3 čipovi su dobili podršku za neke nove tehnologije: na primjer, automatsku kalibraciju signala i dinamičko prekidanje signala. Međutim, općenito su sve promjene pretežno kvantitativne.

DDR4 - još jedna evolucija

Konačno, dolazimo i do potpuno nove DDR4 memorije. Udruga JEDEC počela je razvijati standard još 2005. godine, no tek u proljeće ove godine prvi uređaji su se pojavili u prodaji. Kao što je navedeno u priopćenju za javnost JEDEC-a, tijekom razvoja inženjeri su pokušali postići najviše performanse i pouzdanost, dok su povećavali energetsku učinkovitost novih modula. Pa, ovo čujemo svaki put. Pogledajmo koje su specifične promjene DDR4 memorija dobila u usporedbi s DDR3.

Na ovoj slici možete pratiti evoluciju DDR tehnologije: kako su se mijenjali indikatori napona, frekvencije i kapaciteta

Jedan od prvih DDR4 prototipova. Čudno, ovo su moduli prijenosnih računala

Kao primjer, razmotrite 8GB DDR4 čip s 4-bitnom podatkovnom sabirnicom. Takav uređaj sadrži 4 grupe banaka, po 4 banke. Unutar svake banke nalazi se 131 072 (2 17) reda s kapacitetom od 512 bajtova svaki. Za usporedbu, možete dati karakteristike sličnog DDR3 rješenja. Ovaj čip sadrži 8 neovisnih banaka. Svaka banka sadrži 65 536 (2 16) redaka, a svaki redak sadrži 2048 bajtova. Kao što vidite, duljina svake linije DDR4 čipa je četiri puta manja od duljine DDR3 linije. To znači da DDR4 skenira banke brže od DDR3. U isto vrijeme, prebacivanje između samih banaka također se događa mnogo brže. Odmah napomenimo da za svaku grupu banaka postoji neovisni izbor operacija (aktivacija, čitanje, pisanje ili regeneracija), što omogućuje povećanje učinkovitosti i propusnosti memorije.

Glavne prednosti DDR4: mala potrošnja energije, visoka frekvencija, veliki kapacitet memorijskih modula