DDR4 vs. DDR3: a RAM összehasonlító tesztelése. Új RAM szabvány - DDR4 RAM, jellemzők és jellemzők Különböző generációs RAM játékokban

Megnéztük, mit új DDR4 RAM modulok eltérnek a korábban használt DDR3 memóriamoduloktól, és mennyivel hatékonyabbak, mint az előző generációs berendezések.

Első DDR4 memória információ 2008-ban jelent meg. Akkor azt feltételezték, hogy öt éven belül a boltokba kerül, és nagyon hamar nagyobb népszerűségre tesz szert, mint a DDR3 memória.

Hamar kiderült azonban, hogy a használt memória nagyon nagy fejlesztési potenciállal rendelkezik, és az új szabványra való gyors átállásnak nincs értelme. Így bár több évvel ezelőtt a számítástechnikai cégek különféle kiállításokon mutatták be DDR4-es memória modelljeit, a támogató platformok hiánya miatt nem volt lehetőség a gyakorlati felhasználásra. Minden megváltozott az elmúlt évben. A DDR3 memória elérte a korlátot.

A DDR3 memória korszakának vége

Bár DDR-2400-as, DDR-2800-as és még gyorsabb frekvenciájú modulok is kaphatók a piacon, a további gyorsítás szinte lehetetlennek bizonyult. Igaz, néhány gyártónak sikerült magasabb órajelet elérni, de az ilyen memóriamodulok tömeges létrehozása veszteséges és gyakorlatilag lehetetlen volt.

A meglévő típusú RAM folyamatos gyorsítása nem praktikus - az energiafogyasztás jelentősen megnő, és a hibatűrés csökken. Ezekre a problémákra a megoldást a DDR4 memóriamodulok jelentették, amelyek sokkal több lehetőséget kínálnak a teljesítmény növelésére, miközben lényegesen kevesebb energiát fogyasztanak.

Szükségünk van új DDR4 memóriamodulokra?

Igen, és nem csak a sebesség miatt. Az új típusú első memóriamodellek nem teljesítenek nagyobb teljesítményt, mint az előző generációs modulok.

Amikor az egyik technológia eléri a határait, a másik pedig éppen belép a piacra, előfordulhat, hogy nem észlelünk sebességbeli különbséget közöttük. Ebben az esetben nem a teljesítmény a fontos, hanem az új technológia kilátásai. Ezért most a számítógép frissítésekor érdemes elgondolkodni azon, hogy az új típusú memóriával kompatibilis platformot válasszunk.

Amikor legközelebb komponenseket cserélünk, új generációs modulokat használhatunk majd. Ha egy idő után rájövünk, hogy a használt memória túl lassú vagy nem elég nagy kapacitású, akkor nem lesz gondunk nagyobb teljesítményű komponensek vásárlásával - ellenkező esetben a DDR3 memória esetében a helyzet, amely elérte a határt, és lassan elhagyja a piacot. .

Az egyik a DDR4 memória erősségei az energiahatékonysága. Jelenleg az eladott számítógépek túlnyomó többsége laptop, táblagép és átalakítható eszköz. Az ilyen berendezések legfontosabb jellemzője a teljesítmény és az újratöltés nélküli működési idő, ami viszont kifejezetten az energiafogyasztástól függ.

Érdemes DDR4-re cserélni a memóriát?

Egyelőre ilyen dilemma nem létezik, mert még nem áll rendelkezésre mindkét memóriatípust támogató platform. Ezért a memória cseréje a teljes platform cseréjét eredményezi. Arra kell azonban számítani, hogy hamarosan elérhetőek lesznek a mindkét memóriatípust támogató alaplapok.

Akkor megéri? cserélje ki a DDR3 memóriát DDR4-re? Ha új számítógépet választ a jövőbeni frissítések szem előtt tartásával, hasznos lesz megfontolni ezt a lehetőséget. Természetesen kezdetben többet fogunk költeni, de ez megkönnyíti a számítógép frissítését a jövőben.

Új típusú memóriamodulok

Kisebb változások történtek a memóriamodul megjelenésében. Igaz, a hossza és a vastagsága megegyezik a DDR3-mal, de tapasztalt szemnek feltűnik, hogy az új modulok egy milliméterrel magasabbak és 240 helyett 284 érintkezővel rendelkeznek.

Ezenkívül a modul középső részének érintkezői magasabbak, mint a széleken. Ennek köszönhetően a memória telepítése kevesebb erőfeszítést igényel. A modulban a behúzások helyzete is megváltozott. Ez az eljárás lehetetlenné teszi, hogy a memóriát egy nem megfelelő nyílásba helyezze, például egy DDR3 memóriamodulok telepítésére szolgáló nyílásba.

Nagy sebességű DDR4

Jelenleg elsősorban DDR3-as memóriákat találhatunk a piacon 1333 és 1600 M/s-os frekvencián (millió művelet másodpercenként), a rajongóknak szánt modulok pedig körülbelül 2400 vagy 2866 M/s-os frekvenciákat érnek el.

A DDR4 esetében ezek a paraméterek jobbak lesznek, és szinte szabványossá válik a 2400 M/s-os szintű működés. A JEDEC szabvány jelenleg 1600-3200 M/s sebességű DDR4 memória létrehozását feltételezi, de már bejelentettek 4166 M/s-os modulokat is.

Hosszú késések

A memóriasebesség növelése mindig növekvő késleltetéssel jár, időciklusokban kifejezve. Ezúttal is hasonló helyzet lesz. A JEDEC szabvány előírja, hogy a DDR4-2400 memória szabványos CAS késleltetése 15 ciklus (a DDR3-1600 esetében 10 ciklus volt).

Ne feledje azonban, hogy a késések valójában nem változnak. Ennek ellenőrzéséhez elegendő egy egyszerű számítást elvégezni. Az 1600 M/s-os memóriasebesség azt jelenti, hogy a tényleges órajele 00 MHz. Ez azt jelenti, hogy egy ciklus 1/800 000 0000 másodpercig tart. Ebben az esetben a késleltetés 10 ciklusban kifejezve 12,5 nanoszekundum. Egy 2400 M/s-os memóriára és 15 ciklusra vonatkozó megfelelő számítások elvégzése után azonos eredményt kapunk.

Nagy memóriakapacitás

A legnagyobb DDR3 modulok kapacitása 8 GB. A DDR4 memóriával 32 GB-os kapacitás könnyen elérhető. Feltételezve, hogy egy szabványos alaplapon négy memóriamodul is elfér, ez azt jelenti, hogy hamarosan valósággá válik egy 128 GB RAM-mal felszerelt számítógép.

Teljesítménybeli különbség

Még ha nagy különbség is van a két modul között az átviteli sebességben, a legtöbb programban nem, vagy minimális a teljesítményváltozás.

A gyorsabb memória használatának előnyei csak akkor lesznek láthatók, ha a legigényesebb alkalmazásokat és játékokat használja.

Kevesebb energiafogyasztás

A DDR3 1,5 V-ot igényel, míg a DDR4 csak 1,2 V-ot. A gyártók szerint ez a feszültségváltozás 30%-os energiamegtakarítást jelent. A gyakorlatban a megtakarítás valamivel alacsonyabb, azonban több újítás alkalmazásának köszönhetően sikerült elérni a kívánt padlót.

Némi segítség volt a jelzés típusának megváltoztatása és a DBI, azaz a memóriabusz-inverziós módszer használata. Ez abban rejlik, hogy ha egy adott adatsorban az információk nagy része nullákból áll, akkor azokat egyekkel helyettesítik, és a dedikált vezérlő az adatsort fejjel lefelé érzékeli.

Ennek köszönhetően a tranzisztorok ritkább ki- és bekapcsolása lehetséges, ami csökkenti az energiafogyasztást és javítja a jelstabilitást.

A RAM generációi közötti különbségek mindig jelentősek. A DDR4 szabvány tavalyi kiadása a szerverszegmenst és a nagy teljesítményű asztali gépeket némileg kiváltotta a megszokottól. Az Intel Atom szerverprocesszorok legutóbbi bejelentése magával hozta a SO-DIMM DDR4-et. Minden készen áll a piac elleni hatalmas támadásra, és nem csak a debütálásra. Tanuljunk egy kicsit elméletet és frissítsük fel tudásunkat? Az alábbiakban bemutatjuk a legfontosabb különbségeket a DDR3 és a DDR4 között.

Fizikai különbségek.

Természetesen a DDR3 és DDR4 memóriakártyák fizikailag nem kompatibilisek. A „harmadik” 240 tűje helyett a „negyedik” 288 érintkezővel rendelkezik. A kapcsolatok számának növelése azért történik, hogy a lehető legtöbb memória címzése legyen. Maximális változatában egy DDR4 memóriamodul 512 gigabájt kapacitású lehet. A modul minimális mérete 2 gigabájt.

A csatlakozó kulcsa közelebb van a középponthoz. A figyelmetlen felhasználók elleni védelem működik, a figyelmetlen, de nagyon erős felhasználók ellen nem létezik.

A referenciarúd magassága 31,25 mm, ami valamivel magasabb az elődjénél (30 mm). A sáv hossza megegyezik - 133,35 mm (emlékeztessen, mennyi ez hüvelykben?), Ez a paraméter nem változott a DDR RAM első generációjának megjelenése óta.

Elektromos különbségek.

A szabványos 1,5 V (1,35 V Haswell) tápfeszültség helyett 1,2 V (energiatakarékos rendszerek esetén 1,05 V) szabványos feszültséget kínálnak. Az előnyök nyilvánvalóak: kevesebb fűtés, kisebb energiafogyasztás, és ezt követően: hosszabb akkumulátor-élettartam.

Frekvencia különbségek.

Ha a DDR3 szabványok 1066 MHz-től kezdődnek, akkor a DDR4 2133 MHz-től. Formálisan a frekvencia megduplázódik, de a valóságban a teljesítmény nem duplázódik. A 3000 MHz-es frekvenciájú DDR4 modulok már hivatalosan is megjelentek, és vannak még ennél is magasabb számok, de mindegyik a rajongóknak és a túlhúzóknak szól.

Építészeti különbségek.

A legfontosabb dolog, ami az átállás során történt, az volt, hogy megváltozott a modulokhoz való hozzáférés architektúrája. Korábban a Multi-Drop busznak csak két csatornája volt, és négy memóriamodullal dolgozva is párban lógtak egy csatornán, ami nem mindig volt pozitív hatással a teljesítményre.

Az új, pont-pont nevű busz minden csatornát egy memóriamodullal fog összekötni. Vagyis, ha a processzor kétcsatornás memóriavezérlővel rendelkezik, akkor két, ha pedig négycsatornás, akkor négy slot lesz elérhető. Mondja, mi a helyzet a 8 memóriahelyes kártyákkal? Számukra digitális switcheket használnak - jelentésükben hasonlóak a PCI Express vonalakat leágazókhoz. Így a RAM párhuzamos hozzáférésre vált át.

Egy másik fontos pont a memóriachipek szervezetének változása. Ugyanazon méret mellett a DDR4 chipnek kétszer annyi memóriabankja és négyszer rövidebb memóriavonala lesz. Ez arra utal, hogy az új szabvány sokkal gyorsabban fog váltani a bankok között, mint a DDR3.

Röviden, ezek mind a legfontosabb különbségek a DDR3 és DDR4 RAM két generációja között, hogyan értelmezhető ez a gyakorlatban? A következő bejegyzésekből megtudjuk, hogy vannak-e észrevehető különbségek a teljesítményben. Maradj velünk.

A technológia fejlődése gyorsan halad előre, utat engedve a progresszívebb, miniatűrebb és kevésbé erőforrásigényes szabványoknak a processzorok, SSD-k és RAM gyártásában. A korábbi termékcsaládok árai rohamosan esnek, mivel már nem tudják kielégíteni a felhasználói környezet egyre növekvő étvágyát.

2014 második felében egy sor DDR4 RAM modul került tömeggyártásba. Körülbelül két évbe telt, míg az új technológia kellő népszerűségre tett szert, és az árak csökkentek, most pedig ezek a chipek az optimális áron és optimális konfigurációban megvásárolhatók. Ezzel a fontos eseménnyel kapcsolatban úgy döntöttünk, hogy elkészítjük Önnek az új RAM szabvány áttekintését, és elmondjuk, mi az DDR4 RAM, miben különbözik a RAM előző generációitól, és miben tűnik ki elődei közül.

Először is néhány szó arról, hogy mi a RAM általában. Képzeljük el egy pillanatra, hogy Ön egy cég középvezetője, és több fős osztálya van a parancsnoksága alatt. Cégének van egy vállalati portálja, ahol minden belső vállalati hír megjelenik. Ön, mint mindenki más, ezen a portálon tesz közzé új feladatokat és követelményeket beosztottjai számára, és ezt rendszeresen, minden reggel megteszi, és a régi feladatok törlődnek, hogy ne legyen kavarodás a feladatok halmából. Kollégái minden reggel megnyitják a böngészőben a megfelelő oldalt, és megismerkednek másnapi feladataikkal, miközben az előző napi követelményeket már törölték. A RAM pontosan ugyanígy működik. Lényegében ez egyfajta információs verem, amelybe az operációs rendszer operációs rendszerének adatait írják. Minden alkalommal, amikor kikapcsolja a számítógépet, a RAM tartalma törlődik, és új alkalmazások indulásakor újratöltődik. A RAM mennyisége megközelítőleg 1-2 GB-tól 16-32 GB-ig terjedhet a nagy mennyiségű rendszererőforrást igénylő modern játékrendszerek esetében. Voltak idők, amikor a RAM mennyisége csak néhány MB volt, de ez már történelem.

Az első platform, amelyen a DDR4 chipek telepítése lehetővé vált, az Intel Haswell-E vonal, és ennek megfelelően a 2014 harmadik negyedévében megjelent X99 Express platform volt. Ennek alapján megjelent egy új zászlóshajó, 8 magos Core i7-5960X processzor, az első ezt támogató alaplap pedig az ASUS X99-DELUXE volt. Mindenképpen érdemes megjegyezni, hogy ennek a technológiának a fő jellemzője az új RAM-szabvány - DDR4 - támogatása.

Most egy kis utalás a történelmi tényekre. Valójában a DDR4 fejlesztését még 2005-ben kezdte el a JEDEC egyesület, de az első erre épülő készülékek csak 2014 tavaszán kerültek forgalomba. A JEDEC mérnökeinek feladata a DDR3-hoz képest nagyobb teljesítmény és stabilitás elérése volt. Sőt, a cél a következő szabvány energiahatékonyságának növelése volt. Ilyen ígéreteket azonban szó szerint minden közleményben hallunk. Mennyi előrelépést értek el valójában a mérnökök?

A korábbi chipmodellekhez hasonlóan a DDR4-nek is sikerült átvennie a 2n-prefetch technológiát (a JEDEC ezt 8n-Prefetch-nek nevezi fejlesztéseikben). Bármely új memóriachip két vagy négy különálló bankcsoport befogadására képes.

Hogy egy valós példát lássunk egy modulra, nézzünk meg közelebbről egy 8 GB-os DDR4 chipet, amely 4 bites adatbusszal van felszerelve. Ez a tábla 4 bankcsoportot foglal magába, és 4 bankot egy egyéni csoportban. Minden bank 131072 sort tartalmaz, egyenként 512 bájt kapacitással. Hogy legyen mihez hasonlítani, nézzük meg közelebbről a megfelelő DDR3 modult. Egy ilyen chip csak 8 autonóm bankot tartalmaz. Minden bank 65536 sort tartalmaz, és minden sor 2048 bájt memóriát tartalmaz. Amint azt már észrevetted, a DDR4 modulok sorainak hossza négyszer rövidebb, mint a DDR3 vonal szélessége. Ez azt jelenti, hogy a DDR4 RAM sokkal gyorsabban hajtja végre a memóriabank-revíziókat, mint a DDR3. Ráadásul maguk a memóriabankok is sokkal gyorsabban kapcsolnak. Itt meg kell jegyezni, hogy minden egyes bankkészlethez különféle műveletek közül választhat (visszaállítás, kibontás, írás vagy aktiválás), ami lehetővé teszi a rekesznyílás és a memória hatékonyságának növelését.

Teljesítmény

A DDR4 szabvány jelentős újítása egy olyan interfész használata, amely a „pont-pont” topológiát használja, amikor a DDR3 a Multii-Drop buszt használja. Miért van erre szükség? A Multi-Drop busz belső felépítése azt jelenti, hogy csak egy csatornapár működik, amely összeköti a modulokat a RAM vezérlővel. Ha négy DIMM-port egyszerre engedélyezve van, a vezérlő minden RAM-kártyával csak egyetlen csatornán kommunikál. Ez az állapot a legnegatívabb hatással van a RAM alrendszer hatékonyságára.

A pont-pont apertúrát használó busz kialakítása külön csatornát biztosít az egyes DIMM-aljzatokhoz, ami azt jelenti, hogy minden egyes modul közvetlenül csatlakozik a vezérlőhöz anélkül, hogy a csatornát megosztaná másokkal. Hasonló innovatív megoldást már láthattunk a videokártyák PCI szabványról PCI Expressre való átállása során. Természetesen a bemutatott megközelítésnek is megvannak a maga hiányosságai. Így például a 4 csatornás rendszerek négy DIMM bővítőhelyre, a 2 csatornás rendszerek pedig kettőre korlátozódnak. Ha azonban figyelembe vesszük a DDR4 modulok jelentősebb kapacitását, ez semmiképpen sem korlátozza a felhasználókat. Erről később részletesebben szólunk.

Minden DIMM csatlakozóval rendelkező DDR4 RAM modul 288 érintkezős. A tűk számát megnöveltük annak érdekében, hogy a lehető legtöbb RAM-ot lehessen kezelni. Egy-egy RAM modul legnagyobb térfogata 128 GB (itt a 8 GB kapacitású kristályok és a QPD technológia alkalmazását értjük, melynek célja négy chip egyetlen csomagban való elhelyezése). Az is elég valószínű, hogy 16 GB-os, nagyobb kapacitású kristályokat használnak majd, valamint tágasabb csomagolást (maximum 8 kristályt egy tokban). A jelzett feltételek mellett egy RAM modul kapacitása 512 GB lehet.

Egyébként nem csak a RAM-modulok kapacitását, hanem azok gyakoriságát is növelik. A DDR4 szabványon belül a tényleges frekvencia 2133 MHz lehet.

Energiahatékonyság

Az energiafogyasztás és a hőtermelés csökkentése érdekében a DDR4 szabvány az aktív feszültség további csökkentését vonja maga után. Ezúttal 1,2 V-ra. Ezen túlmenően maga a chip feszültsége is megemelkedett, ami lehetővé tette a gyorsabb hozzáférést, és hasonló feltételek mellett a szivárgási áram minimalizálását. Az elméleti kijelentésekből ítélve a DDR4 teljes energiafogyasztása 30%-kal lesz alacsonyabb, mint a DDR3-é. A gyártó cégek nagy valószínűséggel a keletkező tartalékot a RAM frekvenciájának növelésére használják fel.

Megbízhatóság

A fennmaradó változtatások elsősorban a készülékek megbízhatóságára vonatkoznak. Például a DDR4 RAM chipek képesek önállóan észlelni, azonosítani és kijavítani a parancs- és címparitáskezeléssel kapcsolatos hibákat. Ezenkívül a DDR4 szabvány támogatja a kapcsolat-ellenőrzési műveletet, amelynek köszönhetően a fő vezérlőnek joga van a hibákat a DRAM inicializálási láncok használata nélkül azonosítani. Ráadásul a memóriaregiszter is csiszoltnak bizonyult. Ezentúl lehetőség van úgy is beállítani, hogy a paritáshibákat tartalmazó parancsok blokkolva legyenek. A korábbi szabvány, a DDR3 regisztere nem rendelkezett hasonló funkcióval, és a paritáshibákat kombináló parancsok időnként eljutottak a RAM chipekhez, ami az egyik első oka volt a PC meghibásodásának. Az új DDR4 memória a korábban felsorolt ​​funkciókon túl számos kiegészítő opciót is tartalmaz, amelyek a memória alrendszer megbízhatóságának javítását célozzák. Az egyik a csekk összegének ellenőrzése a memóriába írás előtt.

Manapság a DDR4 RAM kiválasztása minden esetben mindenki számára előnyös megoldássá válik. A chipek már elég széles körben elterjedtek ahhoz, hogy tervezzék megvásárlásukat. Ez kiváló alapot jelent a számítógép jövőbeli teljesítményéhez, és a kis térfogatú modulok árának folyamatos csökkenését tekintve az ilyen chipek finom falattá válnak. A DDR4 chipek ára 2400 rubeltől egy 8 GB-os, 2133 MHz-es frekvenciájú kis teljesítményű modulra 5900 rubelre változik egy két darab 8 GB-os, 2666 MHz-es frekvenciájú chip esetén. Fontos megjegyezni, hogy jobb két kis teljesítményű modult vásárolni, mint egy nagy teljesítményűt, mivel egy pár azonos frekvenciájú, hasonló jellemzőkkel rendelkező modul párhuzamos üzemmódban működik, ami további 10-15%-kal növeli az összteljesítményt. a PC sebessége.

Ezzel véget is ért a DDR4 RAM által hozott újítások áttekintése. Az új szabvány számos leírását és műszaki jellemzőit tanulmányozva elméletileg minden meglehetősen ígéretesnek tűnik. Az alapvető fejlesztések (magasabb frekvenciák és alacsonyabb feszültség) mellett a technológia elkezdett támogatni egy új buszt és számos olyan innovációt, amelyek a RAM használatának megbízhatóságát hivatottak javítani. Az említettek utolsó képessége különösen a szerverszegmens területén lesz hasznos, ami már a vállalati feladatok ellátásához is óriási „plusz”.

Jöjjenek az Intel Haswell-E processzorok. Az oldalon már tesztelték a legjobb 8 magos Core i7-5960X-et, valamint az ASUS X99-DELUXE alaplapot. És talán az új platform fő jellemzője a DDR4 RAM szabvány támogatása.

Egy új korszak kezdete, a DDR4 korszak

Az SDRAM szabványról és a memóriamodulokról

Az első SDRAM modulok 1993-ban jelentek meg. Ezeket a Samsung adta ki. 2000-re pedig az SDRAM memória a koreai óriás gyártási kapacitása miatt teljesen kiszorította a piacról a DRAM szabványt.

Az SDRAM rövidítés a Synchronous Dynamic Random Access Memory-t jelenti. Ez szó szerint „szinkron dinamikus véletlen elérésű memória”-ként fordítható. Magyarázzuk meg az egyes jellemzők jelentését. A memória dinamikus, mert a kondenzátorok kis kapacitása miatt folyamatosan frissítést igényel. Egyébként a dinamikus memória mellett van statikus memória is, ami nem igényel folyamatos adatfrissítést (SRAM). Az SRAM például a cache memória alapja. Amellett, hogy dinamikus, a memória szinkron is, ellentétben az aszinkron DRAM-mal. A szinkronitás azt jelenti, hogy a memória minden műveletet ismert ideig (vagy óraciklusokon) hajt végre. Például bármilyen adat lekérésekor a memóriavezérlő pontosan tudja, hogy mennyi idő alatt jut el hozzájuk. A szinkronitás tulajdonság lehetővé teszi az adatfolyam szabályozását és sorba állítását. Nos, néhány szó a „véletlen hozzáférésű memóriáról” (RAM). Ez azt jelenti, hogy egyidejűleg elérheti bármelyik cellát a címén olvasás vagy írás céljából, és mindig egy időben, helytől függetlenül.

SDRAM memória modul

Ha közvetlenül a memória kialakításáról beszélünk, akkor cellái kondenzátorok. Ha töltés van a kondenzátorban, akkor azt a processzor logikai egységnek tekinti. Ha nincs töltés - logikai nullaként. Az ilyen memóriacellák lapos szerkezetűek, és mindegyik címét a táblázat sor- és oszlopszámaként határozzuk meg.

Minden chip több független memóriatömböt tartalmaz, amelyek táblázatok. Bankoknak hívják őket. Egy bankban időegységenként csak egy cellával dolgozhat, de egyszerre több bankkal is dolgozhat. A rögzítendő információt nem kell egyetlen tömbben tárolni. Gyakran több részre osztják, és különböző bankokhoz írják, és a processzor továbbra is egységes egésznek tekinti ezeket az adatokat. Ezt a rögzítési módot interleavingnek nevezik. Elméletileg minél több ilyen bank van a memóriában, annál jobb. A gyakorlatban a 64 Mbit-ig terjedő sűrűségű moduloknak két bankja van. 64 Mbit és 1 Gbit közötti sűrűséggel - négy, 1 Gbit vagy annál nagyobb sűrűséggel - már nyolc.

Mi az a memóriabank

És néhány szó a memóriamodul felépítéséről. Maga a memóriamodul egy nyomtatott áramköri lap, amelyre forrasztott chipek vannak. Általában DIMM (Dual In-line Memory Module) vagy SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module) formájú eszközöket találhatunk az értékesítésben. Az elsőt teljes értékű asztali számítógépekben való használatra szánják, a másodikat pedig laptopokba való telepítésre. Az azonos formai tényező ellenére a különböző generációk memóriamoduljai különböznek az érintkezők számában. Például egy SDRAM megoldásban 144 tű van az alaplaphoz való csatlakozáshoz, DDR - 184, DDR2 - 214 tű, DDR3 - 240, DDR4 pedig már 288 darab. Természetesen ebben az esetben DIMM modulokról beszélünk. A SO-DIMM formátumban készült eszközök kisebb méretük miatt természetesen kevesebb érintkezővel rendelkeznek. Például egy DDR4 SO-DIMM memóriamodul 256 tűvel csatlakozik az alaplaphoz.

A DDR modulnak (alul) több érintkezője van, mint az SDRAM-nak (felül)

Az is teljesen nyilvánvaló, hogy az egyes memóriamodulok térfogatát az egyes forrasztott chipek kapacitásának összegeként számítják ki. A memória chipek természetesen eltérőek lehetnek a sűrűségükben (vagy egyszerűbben a térfogatukban). Például tavaly tavasszal a Samsung elindította a 4 Gbit-es sűrűségű chipek tömeggyártását. Sőt, a belátható jövőben 8 Gbit-es sűrűségű memória felszabadítását tervezik. A memóriamoduloknak saját buszuk is van. A minimális buszszélesség 64 bit. Ez azt jelenti, hogy órajelenként 8 bájtnyi információ kerül továbbításra. Megjegyzendő, hogy vannak olyan 72 bites memóriamodulok is, amelyekben az „extra” 8 bit az ECC (Error Checking & Correction) hibajavító technológia számára van fenntartva. Egyébként egy memóriamodul buszszélessége egyben az egyes memóriachipek buszszélességeinek összege is. Vagyis ha a memóriamodul busz 64 bites és nyolc chip van a szalagon forrasztva, akkor az egyes chipek memóriabusz szélessége 64/8 = 8 bit.

A memóriamodul elméleti sávszélességének kiszámításához a következő képletet használhatja: A*64/8=PS, ahol „A” az adatátviteli sebesség, a „PS” pedig a szükséges sávszélesség. Példaként vehetünk egy 2400 MHz frekvenciájú DDR3 memóriamodult. Ebben az esetben az átviteli sebesség 2400*64/8=19200 MB/s lesz. Erre a számra utal a PC3-19200 modul jelölése.

Hogyan keletkezik a memóriából közvetlenül kiolvasott információ? Először a címjelet küldjük a megfelelő sorba (Row), majd csak ezután olvassuk ki az információt a kívánt oszlopból (Column). Az információt az úgynevezett Sense Amplifierbe olvassák be - a kondenzátorok újratöltésére szolgáló mechanizmusba. A legtöbb esetben a memóriavezérlő egy teljes adatcsomagot (Burst) olvas ki a busz minden bitjéből egyszerre. Ennek megfelelően rögzítéskor minden 64 bit (8 bájt) több részre oszlik. Egyébként van olyan, hogy adatcsomag hossza (Burst Length). Ha ez a hossz 8, akkor egyszerre 8*64=512 bit kerül átvitelre.

A memóriamodulok és chipek olyan jellemzőkkel is rendelkeznek, mint a geometria vagy szervezettség (Memory Organization). A modul geometriája mutatja a szélességét és mélységét. Például egy 512 Mbit sűrűségű és 4 bitmélységű (szélességű) lapka chipmélysége 512/4 = 128M. Viszont 128M=32M*4 bank. A 32M egy 16000 sorból és 2000 oszlopból álló mátrix. 32 Mbit adat tárolására képes. Ami magát a memóriamodult illeti, a szélessége szinte mindig 64 bit. A mélység könnyen kiszámítható a következő képlettel: a modul térfogatát megszorozzuk 8-cal, hogy bájtokból bitekre konvertáljunk, majd elosztjuk a bitmélységgel.

Az időzítési értékeket könnyen megtalálhatja a jelöléseken

Néhány szót kell ejteni a memóriamodulok olyan jellemzőiről, mint az időzítés. A cikk elején elmondtuk, hogy az SDRAM szabvány előír egy olyan pontot, hogy a memóriavezérlő mindig tudja, hogy egy adott művelet mennyi ideig tart. Az időzítések pontosan jelzik egy adott parancs végrehajtásához szükséges időt. Ezt az időt a memóriabusz óráiban mérik. Minél rövidebb ez az idő, annál jobb. A legfontosabb késések a következők:

• TRCD (RAS-CAS késleltetés) - a bankvonal aktiválásához szükséges idő. Minimális idő az aktiválási parancs és az olvasási/írási parancs között;
• CL (CAS Latency) - az olvasási parancs kiadása és az adatátvitel megkezdése közötti idő;
• TRAS (Active to Precharge) – vonali tevékenység ideje. A minimális idő a vonal aktiválása és a sor bezárására irányuló parancs között;
• TRP (Row Precharge) - egy sor bezárásához szükséges idő;
• TRC (Row Cycle time, Activate to Activate/Refresh time) - ugyanazon bank sorainak aktiválása között eltelt idő;
• TRPD (Aktív A banktól Aktív B bankig) - a különböző bankok aktiválási parancsai közötti idő;
• TWR (Write Recovery time) – az írás vége és a banki vonal bezárásának parancsa közötti idő;
• TWTR (Internal Write to Read Command Delay) – az írás vége és az olvasási parancs közötti idő.

Természetesen ezek nem mind a memóriamodulokban előforduló késések. Felsorolhat még egy tucat különböző időzítést, de csak a fenti paraméterek befolyásolják jelentősen a memória teljesítményét. Egyébként csak négy késleltetés van feltüntetve a memóriamodulok címkéjén. Például a 11-13-13-31 paraméterekkel a CL időzítése 11, a TRCD és a TRP 13, a TRAS pedig 31 órajel.

Idővel az SDRAM lehetőségei elérték a plafont, és a gyártók szembesültek a RAM teljesítményének növelésének problémájával. Így született meg a DDR.1 szabvány

A DDR eljövetele

A DDR (Double Data Rate) szabvány fejlesztése még 1996-ban kezdődött és 2000 júniusában a hivatalos bemutatóval zárult. A DDR megjelenésével az SDRAM memória a múlté lett, és egyszerűen SDR-nek hívták. Miben különbözik a DDR szabvány az SDR-től?

Miután az összes SDR-erőforrás kimerült, a memóriagyártóknak több lehetőségük is volt a teljesítmény javításának problémájának megoldására. Egyszerűen meg lehetne növelni a memóriachipek számát, növelve ezzel a teljes modul kapacitását. Ez azonban negatív hatással lenne az ilyen megoldások költségeire – ez az ötlet nagyon drága volt. Ezért a JEDEC Gyártók Szövetsége más utat választott. Úgy döntöttek, hogy megduplázzák a chip belsejében lévő buszt, és kétszeres frekvencián továbbítják az adatokat. Ezen túlmenően a DDR az órajel mindkét szélén, azaz órajelenként kétszeri információtovábbítást biztosított. Innen származik a DDR – Double Data Rate – rövidítés.

Kingston DDR memória modul

A DDR szabvány megjelenésével olyan fogalmak jelentek meg, mint a valós és effektív memóriafrekvencia. Például sok DDR memóriamodul 200 MHz-en futott. Ezt a frekvenciát valósnak nevezzük. De mivel az adatátvitelt az órajel mindkét szélén végezték, a gyártók marketing célból ezt a számot 2-vel megszorozták, és állítólagosan 400 MHz-es effektív frekvenciát kaptak, amelyet a címkén jeleztek (ebben az esetben , DDR-400). Ugyanakkor a JEDEC specifikációi azt jelzik, hogy a „megahertz” kifejezés használata a memória teljesítményének jellemzésére teljesen helytelen! Ehelyett a „másodpercenkénti adatkimenetenkénti átvitel millióit” kell használni. A marketing azonban komoly ügy, és kevesen érdeklődtek a JEDEC szabványban meghatározott ajánlások iránt. Ezért az új kifejezés soha nem honosodott meg.

A DDR szabványban is először jelent meg a kétcsatornás memóriamód. Akkor használható, ha páros számú memóriamodul van a rendszerben. Lényege egy virtuális 128 bites busz létrehozása modulok interleavelésével. Ebben az esetben 256 bit mintavételezése történt egyszerre. Papíron a kétcsatornás mód megduplázhatja a memória alrendszer teljesítményét, de a gyakorlatban a sebességnövekedés minimális és nem mindig észrevehető. Ez nem csak a RAM-modelltől függ, hanem az időzítéstől, a chipkészlettől, a memóriavezérlőtől és a frekvenciától is.

Négy memóriamodul működik kétcsatornás módban

A DDR másik újítása a QDS jel jelenléte volt. A nyomtatott áramköri lapon található az adatvonalakkal együtt. A QDS két vagy több memóriamodul használatakor volt hasznos. Ebben az esetben a memóriavezérlőhöz az adatok enyhe időbeli eltéréssel érkeznek a hozzájuk való eltérő távolság miatt. Ez problémákat okoz az órajel kiválasztásakor az adatok olvasásához, amit a QDS sikeresen megold.

Mint fentebb említettük, a DDR memóriamodulok DIMM és SO-DIMM formátumban készültek. A DIMM-eknél a tűk száma 184 darab volt. Annak érdekében, hogy a DDR és SDRAM modulok fizikailag inkompatibilisek legyenek, a DDR megoldásoknál a kulcs (a vágás a pad területén) más helyre került. Ezenkívül a DDR memóriamodulok 2,5 V-os feszültséggel, míg az SDRAM-eszközök 3,3 V-os feszültséggel működtek. Ennek megfelelően a DDR fogyasztása és hőleadása alacsonyabb volt elődjéhez képest. A DDR-modulok maximális frekvenciája 350 MHz (DDR-700) volt, bár a JEDEC specifikációi csak 200 MHz-es frekvenciát írtak elő (DDR-400).

DDR2 és DDR3 memória

Az első DDR2 modulok 2003 második negyedévében kerültek értékesítésre. A DDR-hez képest a második generációs RAM nem kapott jelentős változást. A DDR2 ugyanazt a 2n-prefetch architektúrát használta. Ha korábban a belső adatbusz kétszer akkora volt, mint a külső, most négyszer szélesebb lett. Ezzel egyidejűleg a chip megnövekedett teljesítményét külső buszon keresztül, kétszeres frekvencián kezdték továbbítani. Pontosan frekvencia, de nem dupla átviteli sebesség. Ennek eredményeként azt találtuk, hogy ha a DDR-400 chip valós 200 MHz-es frekvencián működött, akkor a DDR2-400 esetében 100 MHz-es sebességgel, de kétszeres belső busszal.

Ezenkívül a DDR2 modulok nagyobb számú érintkezőt kaptak az alaplaphoz való csatlakozáshoz, és a kulcsot egy másik helyre helyezték át az SDRAM-mal és a DDR-kártyákkal való fizikai inkompatibilitás miatt. Az üzemi feszültség ismét csökkent. Ha a DDR modulok 2,5 V feszültséggel működtek, akkor a DDR2 megoldások 1,8 V potenciálkülönbséggel működtek.

Nagyjából itt ér véget a DDR2 és a DDR közötti különbség. Eleinte a DDR2 modulokat magas késleltetés jellemezte, ami teljesítményükben gyengébb volt, mint az azonos frekvenciájú DDR modulok. A helyzet azonban hamarosan normalizálódott: a gyártók csökkentették a késleltetést, és gyorsabb RAM-készleteket adtak ki. A maximális DDR2 frekvencia elérte az effektív 1300 MHz-et.

Különböző kulcspozíciók a DDR, DDR2 és DDR3 modulokhoz

A DDR2-ről DDR3-ra való áttérés ugyanazt a megközelítést követte, mint a DDR-ről a DDR2-re való áttérés. Természetesen az órajel mindkét végén megmaradt az adatátvitel, és megduplázódott az elméleti áteresztőképesség. A DDR3 modulok megtartották a 2n-prefetch architektúrát, és 8 bites előzetes letöltést kaptak (a DDR2-nek 4 bites volt). Ugyanakkor a belső gumiabroncs nyolcszor nagyobb lett, mint a külső. Emiatt a memóriagenerációk változásával ismét megnőtt az időzítése. A DDR3 névleges üzemi feszültsége 1,5 V-ra csökkent, így a modulok energiahatékonyabbak lettek. Vegye figyelembe, hogy a DDR3 mellett DDR3L memória (az L betű alacsony értéket jelent), amely 1,35 V-ra csökkentett feszültséggel működik. Azt is érdemes megjegyezni, hogy a DDR3 modulokról kiderült, hogy sem fizikailag, sem elektromosan nem kompatibilisek a korábbi memóriagenerációk egyikével sem.

Természetesen a DDR3 chipek támogatást kaptak néhány új technológiához: például az automatikus jelkalibrációhoz és a dinamikus jellezáráshoz. Általában azonban minden változás túlnyomórészt mennyiségi jellegű.

DDR4 – egy újabb evolúció

Végül elérkeztünk a vadonatúj DDR4 memóriához. A JEDEC Egyesület már 2005-ben megkezdte a szabvány fejlesztését, de csak ez év tavaszán kerültek forgalomba az első készülékek. A JEDEC sajtóközleményében olvasható, hogy a fejlesztés során a mérnökök igyekeztek a legmagasabb teljesítményt és megbízhatóságot elérni, miközben növelték az új modulok energiahatékonyságát. Nos, ezt minden alkalommal halljuk. Nézzük meg, milyen konkrét változásokat ért el a DDR4 memória a DDR3-hoz képest.

Ezen a képen nyomon követheti a DDR technológia fejlődését: hogyan változtak a feszültség-, frekvencia- és kapacitásjelzők

Az egyik első DDR4 prototípus. Furcsa módon ezek laptop modulok

Példaként vegyünk egy 8 GB-os DDR4 chipet 4 bit széles adatbusszal. Egy ilyen eszköz 4 bankcsoportot tartalmaz, mindegyik 4 bankot. Minden bankon belül 131 072 (2 17) sor található, egyenként 512 bájt kapacitással. Összehasonlításképpen megadhatja egy hasonló DDR3-as megoldás jellemzőit. Ez a chip 8 független bankot tartalmaz. Minden bank 65 536 (2 16) sort tartalmaz, és minden sor 2048 bájtot tartalmaz. Amint láthatja, a DDR4 chip minden sorának hossza négyszer kisebb, mint a DDR3 soré. Ez azt jelenti, hogy a DDR4 gyorsabban vizsgálja a bankokat, mint a DDR3. Ugyanakkor maguk a bankok közötti váltás is sokkal gyorsabban megy végbe. Rögtön megjegyezzük, hogy minden bankcsoporthoz önállóan választható műveletek (aktiválás, olvasás, írás vagy regenerálás), ami lehetővé teszi a hatékonyság és a memória sávszélességének növelését.

A DDR4 fő előnyei: alacsony fogyasztás, magas frekvencia, nagy kapacitású memóriamodulok