Все мы знаем, что совсем недавно стали выпускать новые процессоры Intel Skylake. Тогда многие производители ноутбуков стали выпускать новые модели, ориентированные под данную платформу. Например, компания Lenovo выпустила ноутбуки ThinkPad E560, отличающиеся своим необычным решением. Хоть ноутбуки данной серии и оснащаются процессором нового поколения, но имеют более старую память типа DDR3 , но существуют уже более совершенные типы памяти DDR 4. Следует сказать, что внедрение данного типа памяти началось только после появления Skylake, так как, данные процессоры сможет в полной мере воспользоваться преимуществами DDR4. Но сегодня мы поговорим лишь о том, в чем отличие DDR3 от DDR4 и какие качества имеет более совершенная память.
Немного о типах памяти
Если кто-то следит за новостями высоких технологий, то они наверняка знают, что развивается более скромно, чем те же процессоры. Таким образом, тип DDR3 залежался на рынке на целых восемь лет.
Теперь, когда появилось новое, шестое поколение процессоров, DDR3 придется уйти на заслуженную пенсию и уступить место более совершенной технологии — DDR4. Преимущества данного класса в том, что он потребляет меньше энергии и имеет боле высокий диапазон частот. Например, у класса DDR3 существует несколько тактовых частот: 1333 Мгц, 1600 Мгц, 1866 Мгц, 2133 Мгц. Существуют и более старые типы памяти с частотой 800 и 1066 Мгц, правда память с такой частотой можно встретить в довольно старых компьютерах.
А вот DDR4 не имеет предела в частоте, ну или по крайней мере пока. Дело в том, что если один производитель выпустит оперативную память с рекордной частотой, то какой-нибудь другой конкурент предложит еще более совершенный тип памяти. В пример можно взять компанию G.Skill, которая показала память DDR4 32 GB с 4-мя модулями, у каждого из которых частота достигает 3000 Мгц. Хотя у них есть более ранняя версия модуля памяти с частотой 4266 Мгц.
Как я уже говорил выше, память DDR4 имеет повышенную энергоэффективность. Если память DDR3 по стандарту имеет диапазон напряжения от 1,5 до 2 Вольт, а более экономная версия DDR3L – 1,35 Вольт, то памяти DDR4 будет достаточно всего лишь 1,2 вольта. Более энергоэффективный вариант имеет 1,05 вольт.
Таким образом, память нового типа имеет более высокую скорость передачи данных, работая на более низких уровнях потребления энергии. Для мобильных устройств данный вариант незаменим, особенно, в случае разгона.
Кроме того, DDR4 имеет более высокую планку в отношении максимального объема памяти, который может быть установлен на . Например, если в DDR3 теоретически максимальный объем равен 128 Гб, то в DDR4 этот порог увеличивается до 512 Гб.
Конечно, на данный момент таких компьютеров еще не существует, за исключением серверов. В любом случае, в ближайшем будущем, для обычных компьютеров такой объем памяти будет весьма кстати. Например, для технологий виртуальной реальности или самообучающихся модулей Cortana и Siri. Стоит помнить, что раньше мы думали, что объемы памяти в 16 или 32 Гб, казались нам невозможными.
Что на практике
На практике, класс DDR4 распространен довольно узко. Например, он поддерживается процессорами поколения Skylake и семейством процессоров Haswell-E.
Также, по тестам стало известно, что многие программы современного типа не способны воспользоваться всеми возможностями DDR4. Например, тест, от сайта Anandtech показал, что при использовании одного и того же процессора, в нашем случае Skylake i7-6700K , разницы в кадрах в секунду почти не было. Максимальное отклонение составляло все 2-3 FPS.
А вот при архивировании огромного объема данных, память DDR4 превосходит DDR3, но не значительно.
DDR4 — является аббревиатурой «синхронно динамическая память с двойной скоростью передачи данных четвертого поколения «, на 2014 год является последним вариантом вычислительной памяти. Память DDR4 достигает более высокой скорости и эффективности, благодаря увеличению скорости передачи и снижение напряжения.
Планки памяти на DDR3 по чуть-чуть подходят к своему максимуму. В прошлом, оперативная память DDR3, которая вышла в 2007 году, хотя разработчики начали работать над DDR4 еще в 2005 году. Samsung выпустила первую консоль с памятью DDR4 в 2011 году и эта технология, как и ожидалась, появилась на потребительском рынке в 2014 году. DDR4 чипы поддерживают скорость передачи от 1600 и до 3200 Мбит/с . Для сравнения, технология DDR3 поддерживает только от 800 и до 2133 Мбит/с . Это значительное повышение передачи оперативной памяти позволит разработчикам выпускать более мощными процессоры и производительные компьютеры. Новая память ДДР4, также использует меньше энергии — 1,2 вольт по сравнению с 1,65 Вольт в чипах DDR3. Пониженное энергопотребление должно привести к увеличению продолжительности работы портативных устройств от батареи, например в телефонах, планшетах и ноутбуках.
Какие преимущества у DDR4?
- Увеличена производительность на 50%
- Уменьшена потребляемая мощность на 35% ниже
- Более высокая скорость до 3200 Мбит/с
- Быстрый доступ
- Улучшена целостность сигнала
- Большие емкости подсистемы памяти, до 8 ячеек
- Раннее обнаружение неисправностей и повышение надежности системы за счет JTAG
DDR4, последнее поколение оперативной памяти, обеспечивает повышенную скорость и эффективность вычислительных устройств. Очень скоро DDR4 будет установлен в новых линейках смартфонов, планшетов, и стационарных компьютерах.
DDR4 достигает скорости передачи данных до 2 Гбит/с на контакт и при этом нуждается в меньшем количестве энергии, чем DDR3L (DDR3 с низким энергопотреблением). Новая память обладает кучей достоинств по сравнению с DDR3 и дает возможность сэкономить до 40% энергии .
Что такое разница между DDR2, DDR3 и DDR4?
Технология DDR4 имеет два предшественника: DDR3 и DDR2. Последнее обновление оперативной памяти продолжает традицию по добавлению вычислительных функций и ускорению производительности всех компьютерных систем.
Потребители заметят эти изменения в виде увеличения срока службы батареи для ноутбуков, планшетов и смартфонов. Основные производители аппаратного обеспечения начали интеграции памяти DDR4 в свои устройства.
Краткое описание технических характеристик
| Описание | DDR3 | DDR4 | Advantage |
| Плотность размещения микросхем | 512 — 8 Гбит | 4 — 16 Гбит | Повышенная емкость DIMM |
| Скорость передачи данных | 800 — 2133 Мбит/с | 1600 – 3200 Мбит/с | Переход к повышенной скорости ввода-вывода |
| Напряжение | 1,5 В | 1,2 В | Пониженное энергопотребление памяти |
| Стандарт низкого напряжения | Да (DDR3L при 1,35 В) | 1,1 В | Снижение мощности памяти |
| Внутренние банки | 8 | 16 | Другие банки |
| Группы банков (BG) | 0 | 4 | Более быстрый произвольный доступ |
| Входы VREF | 2 – DQ и CMD/ADDR | 1 – CMD/ADDR | Внутренний VREFDQ |
| tCK – с функцией DLL | 300 – 800 МГц | 667 – 1,6 ГГц | Повышенная скорость передачи данных |
| tCK – без DLL | 10 – 125 МГц (дополнительно) | 10 – 125 МГц (дополнительно) | Полная поддержка работы без DLL |
| Задержка чтения | AL + CL | AL + CL | Увеличенные значения |
| Задержка записи | AL + CWL | AL + CWL | Увеличенные значения |
| Драйвер DQ (ALT) | 40Ω | 48 Ω | Оптимально подходит для применения в PtP |
| Шина DQ | SSTL15 | POD12 | Пониженный шум и мощность ввода-вывода |
| Значения RTT (Ом) | 120, 60, 40, 30, 20 | 240, 120, 80, 60, 48, 40, 34 | Поддержка повышенной скорости передачи |
| RTT не допускается | Произвольное чтение | Отключается при произвольном чтении | Простота использования |
| Режимы ODT | Номинальный, динамический | Номинальный, динамический, парковка | Дополнительный режим управления; изменение значения OTF |
| Управление ODT | Требуется передача сигналов ODT | НЕ требуется передача сигналов ODT | Простота управления ODT; допускается маршрутизация без ODT, применение для PtP |
| Многоцелевой регистр | Четыре регистра – 1 заданный, 3 RFU | Четыре регистра – 3 заданных, 1 RFU | Обеспечивает дополнительное специальное чтение |
| Типы DIMM | RDIMM, LRDIMM, UDIMM, SODIMM | RDIMM, LRDIMM, UDIMM, SODIMM | |
| Контакты DIMM | 240 (R, LR, U); 204 (SODIMM) | 288 (R, LR, U); 260 (SODIMM) | |
| RAS | ECC | CRC, четность, адресуемость, GDM | Дополнительные функции RAS; увеличенная целостность данных |
На DDR4 SDRAM – оперативную память нового поколения. Стандарт во всех деталях описывает устройство памяти, но о том, в чём, собственно, отличия от памяти предыдущего поколения, или какие преимущества сулит переход на DDR4 сказано или совсем немного или не сказано вообще (вероятно, в надежде на фантазию читателей:-)).
В этом посте я постараюсь изложить основные отличия DDR3 от DDR4, и какие преимущества несет для конечных пользователей новый стандарт памяти.
Увеличение объема и производительности
Одно тонкое, но в то же время важное отличие, заключается в том, как организованы чипы памяти.8Gb x4 DDR4 чип обычно состоит из 4 групп банков, по 4 банка в каждой группе. Каждый банк такого чипа содержит 131.072 (2 17) строк (rows), по 512 байтов каждая. Для сравнения 8Gb x4 DDR3 чип содержит 8 независимых банков, 65.536 (2 16) строк на банк, по 2048 байтов в каждой строке. При равном объеме, у DDR4 чипа в два раза больше банков и гораздо короче строки памяти. Это означает, что новая память может переключаться между банками памяти гораздо быстрее, чем это делала DDR3. В частности, для 8Gb x4 DDR4 чипов, заявленных как 1600 MT/s compatible, показатель tFAW(Four-bank Activation Window) равен 20ns, что вдвое меньше, чем у DDR3 (40ns). Это означает, что DDR4 чипы памяти могут открывать произвольные строки в разных банках в два раза быстрее, чем DDR3.
Сравнение DDR3 и DDR4 показывает, что наибольший модуль DDR3, который теоретически может быть сконструирован, будет иметь размер 128GB (используя QDP (quad die package – упаковка четырех чипов в один корпус) и 8Gb кристаллы) (рис. 1). Для DDR4, используя 16Gb кристаллы, и восьмислойную упаковку кристаллов в чип, теоретически можно создать модуль памяти объемом до 512GB. Количество контактов на модулях DDR4 увеличилось до 284, чтобы адресовать такой объем памяти. Каждый чип DDR4 памяти может представлять собой стек из 2, 4 или 8 кристаллов DRAM. Стек из 8 слоёв описан в дополнениях к спецификации и скорее всего потребует использования TSV (through silicon via) для своей практической реализации.
В целом все эти изменения направлены на создание модулей памяти большей ёмкости и увеличение производительности.
Рисунок 1. Сравнение модулей DDR3 и DDR4
Улучшенная энергоэффективность
Другая важная часть спецификации DDR4 – повышение энергоэффективности по сравнению с DDR3. Кроме снижения напряжения на I/O с 1.35V до 1.2V, новый стандарт также специфицирует использование более высокого уровня напряжения внутри чипов (DRAM word line 2.5V), что обеспечивает быстрый доступ в активном режиме и малый ток утечки в пассивном.Изменилась и электрическая реализация интерфейса ввода-вывода данных. Новый интерфейс носит название pseudo-open drain (POD, «псевдо-открытый сток») и его основное отличие в том, что в схеме не протекает ток, когда на линии установлен высокий уровень напряжения. Электрические интерфейсы DDR3 и DDR4 показаны на рисунке 2.
Рисунок 2. Электрические интерфейсы data I/O для DDR3 и DDR4.
Уменьшение напряжение на I/O, изменения электрического интерфейса и уменьшение длины строк в банках памяти приводят к существенному сокращению энергопотребления по сравнению с DDR3. Предварительные оценки говорят о 30% выигрыше. Хотя, разумеется, это зависит от характера обращений к памяти, техпроцесса и многих других факторов. Такой выигрыш может использоваться для того, чтобы увеличить тактовую частоту и, соответственно, скорость работы, или для того, чтобы сэкономить немного энергии при той же производительности.
Надежность
Также, много немаловажных изменений относятся к надежности (RAS) DDR4. Например, спецификация говорит об обнаружении и коррекции чипами памяти ошибок, связанных с контролем четности команд и адресов.Другой пример – то, что чипы DDR4 имеют режим тестирования соединений. Этот режим позволяет контроллеру памяти проверять электрические связи (и находить «обрыв» линий), гораздо быстрее, чем раньше, и без использования инициализирующих последовательностей.
Также модуль DDR4 может быть сконфигурирован так, чтобы отбрасывать команды, содержащие ошибки контроля четности. В DDR3 такие команды пропускались и доходили до чипов памяти, многократно усложняя восстановление после сбоев.
А как пример одной из необязательных «фич», которые содержит спецификация можно привести проверку контрольных сумм для записываемых в память данных.
Все эти и другие возможности направлены на то, чтобы обеспечить рост рабочих частот и объемов памяти (связанные с ростом количества ошибок в работе), при этом гарантируя стабильную работу.
С более высокой производительностью и энергоэффективностью, DDR4 память уже в 2014 году должна без труда занять своё место в многоядерных серверных и настольных системах. А затем, за счет меньшей цены за единицу объема в дополнение к другим преимуществам, DDR4 должна добраться и в другие устройства.
Появление на рынке ОЗУ DDR4 пошатнуло незыблемые позиции ее предшественника. Она обладает более высокими техническими характеристиками и у многих пользователей возник закономерный вопрос, какая планка ОЗУ лучше? Многочисленные тесты и сравнения оперативной памяти четвертого поколения с DDR3 показывают, в чем заключается разница между ними. При выборе модуля памяти формата DDR3 следует учитывать, что у него отсутствует совместимость с DDR4.
Компьютера — один из компонентов, который отвечает за его производительность: скорость обработки информации и максимальный объем данных, обрабатываемых в данный момент. До 2015 года первые позиции прочно удерживало ОЗУ третьего поколения DDR3, но с появлением DDR4 ситуация начала меняться в сторону последней модификации. Появление оперативной памяти четвертого поколения вызвало большой ажиотаж на рынке компьютерной техники, одновременно с этим возник закономерный вопрос, что лучше DDR3 или DDR4 и не является ли появление последней модели обычным маркетинговым ходом?
История развития DDR4
Разработкой ОЗУ четвертого поколения компания JEDEK занялась еще в далеком 2005 году, когда самой современной модификацией была DDR2. Инженеры компании уже в то время осознали, что второе поколение оперативной памяти не сможет отвечать требованиям, стремительно развивающимся процессорам и остальным комплектующим ПК. Даже анонсированный выход ОЗУ третьего поколения не сможет в полной мере справиться с поставленной задачей. Для решения проблемы не достаточно простого увлечения скорости обработки данных как это было сделано в DDR3. Необходимо учитывать такие параметры как энергопотребление и объем, которые влияют на пропускную способность устройства.
Внимание! Для работы со специализированными программами: пакеты для объемного проектирования, редакторы фото или видео главным параметром выбора оперативной памяти является ее пропускная способность, т. е. скорость обработки информации.
В 2015 году с появлением на рынке платформ Socket LGA1151 пользователям ПК представилась возможность произвести сравнительный анализ ОЗУ третьего и четвертого поколения в одинаковых условиях.
Технические характеристики
Прежде чем говорить, что лучше DDR3 или DDR4 и проводить их сравнения следует подробно ознакомиться с их техническими характеристиками и возможностями, а также их преимуществами и недостатками. Данный подход позволит правильно и точно определить будущее модулей памяти и выявить перспективный образец.
DDR3
Основными характеристиками для оперативной памяти не зависимо от ее поколения являются следующие характеристики:
- Частота. ОЗУ третьей модели выпускается с частотой 1066 МГц, 1333 МГц и 1600 МГц, а последняя модификация имеет 1866 МГц. При помощи разгона памяти ее частоту можно повысить до 2400 – 2666 МГц. Максимальное значение этого параметра при разгоне, которое было получено в лабораторных условиях, составляет 4620 МГц.
- Напряжение. Энергопотребление варьируется в диапазоне 1,5 – 1,8 В. Последняя версия DDR3L способна работать при низком напряжении 1,25 – 1,35 В. Индекс L означает Low Power (с англ. – малая мощность).
- Время простоя. Для определения производительности планки памяти одним из важных параметров являются тайминги или латентность (CL), т. е. задержка при передаче информации. DDR3 1600 МГц имеет задержку равную 9 тактам, для получения временного значения необходимо 1 сек. разделить на 1600 млн. тактов и получаем 0,625 мс на 1 такт. Результат умножаем на 9 тактов и получаем 5,625 нс. Далее умножаем на 2 (количество потоков передачи данных) и время задержки составляет 11,25 нс.
Совет. Значение латентности можно определить из маркировки оперативной памяти после букв CL. Соответственно, чем ее значение меньше, тем выше производительность устройства.
DDR4
ОЗУ четвертого поколения обладает более высокими параметрами технических характеристик, за счет которых оно обходит своего предшественника.
Сравнение DDR3 и DDR4
Исходя из технических характеристик видно, что время задержки у DDR4 выше, чем у ее предшественника. Однако при линейном чтении данных или их сохранении за счет практически не меняющихся таймингов эта разница компенсируется, и ОЗУ четвертой модели выигрывает. При работе в многопоточном режиме за счет меньшей латентности выигрывает DDR3 в пределах статистической погрешности. Выполняя сжатие файлов большого размера (объем от 1,5 ГБ и выше), потраченное время на операцию у DDR4 на 3 % меньше, чем у DDR3. Спецификация оперативной памяти третьего поколения предусматривает использование Vddr напряжение. При осуществлении энергозатратных операций оно повышается за счет встроенных преобразователей, тем самым происходит обильное излучение тепла. Модуль DDR4 получает необходимое напряжение от внешнего источника питания (Vpp).
В ОЗУ четвертой модели реализована технология Pseudo-Open Draid, она позволила полностью устранить утечки тока, что наблюдалось в предыдущей версии, где используется Series-Stub Terminated Logic. Применение данного интерфейса для ввода и вывода данных позволило снизить потребление энергии до 30 %. Что касается объема памяти планки DDR4, то минимальное значение составляет 4 ГБ, а для DDR3 оно является оптимальным т. к. максимальное равно 8 ГБ. Структура оперативной памяти третьего поколения позволяет разместить до 8 банков памяти с длиной строки 2048 байт. Последняя модификация ОЗУ имеет 16 банков и длину строки 512 байт, что увеличивает скорость переключения между строками и банками.
Из сравнения DDR3 и DDR4 можно сделать вывод, что последнее поколение ОЗУ обходит своего предшественника практически по всем параметрам, но эта разница мало заметна для обычного пользователя. DDR3L 1600 МГц в сочетании с Intel Core i5 практически не уступают DDR4. ОЗУ четвертого поколения рекомендуется устанавливать для современных игр или работы в специализированных программах, которые требуют большого объема памяти и высокой скорости обработки данных.
Сравнение оперативной памяти DDR 3 и DDR 4: видео
В 2016 году оперативная память поколения DDR4 прочно закрепилась на рынке, став не перспективной, но дороговатой технологией, а вполне доступным решением. Цены на чипы DDR3 и DDR4 почти сравнились, при этом, последняя привлекательна тем, что имеет более высокие тактовые частоты. Чем отличается память DDR3 от DDR4 — знают немногие, однако часто продавцы выставляют новинку, как явное преимуществом. Так ли это — попробуем разобраться.
Разработки памяти DDR4 были начаты пусть и не в годы бородатой древности, но относительно давно. Первые движения в этом плане предпринимались JEDEC в 2005-2006 годах, когда большинство домашних ПК еще было на базе DDR первого поколения. Однако в массовую продажу новые чипы (и платы, их поддерживающие) поступили лишь в 2014-2015 годах, когда Intel представили процессоры под сокет 1151. С тех пор не утихают споры, какая память лучше — DDR3 или DDR4.
Цифры и попугаи
Основным аргументом в пользу новой памяти DDR4 являются ее теоретические характеристики. Так, предел скоростей памяти увеличился: в массовом сегменте ранее царила память DDR3 с частотами 1333, 1600 и 1866 МГц (точнее, не мегагерц, а миллионов трансферов в секунду, так как все типы памяти DDR одновременно могут передавать по 2 байта данных за такт), а более высокие частоты поддерживались лишь в режиме разгона, и не всеми процессорами. Память DDR4 имеет минимальные скорости на уровне тех же 1866 или даже 2133 МГц (МТ/с). Нехитрая арифметика показывает, что DDR4 1866 передает за один момент времени в 1,5 раза больше данных, чем DDR3 1333.
А теперь — о латентности
При учете скоростных параметров важно помнить, что полное название памяти (аббревиатура) выглядит как DDR3/DDR4 SDRAM. Сокращение RAM в данном случае указывает, что это Random Access Memory или Память Случайного Доступа. Выражаясь общепонятно, эти заумные слова означают, что память ориентирована на случайный доступ к данным по всему массиву памяти, всем ячейкам. То есть, контроллер может в любой момент обратиться к любой пустой ячейке, чтобы записать туда данные, или к любой занятой ячейке — чтобы считать их оттуда. Происходит это не мгновенно, а определенное время, которое измеряется в тактах. Это значение указывается в характеристиках, как CAS-латентность (CL), а в просторечии именуется таймингами.
Важной особенностью (и важным недостатком) памяти является тот факт, что с остом тактовой частоты — вырастает и задержка. К примеру, для памяти DDR 1-го поколения, частотой 400 МГц, типичным значением CL было 2,5 такта. Если разделить время (1 секунда) на количество тактов (400 миллионов) — длительность такта получается на уровне 2,5 нс (наносекунд). 2,5 такта по 2,5 нс — это 6,25 нс суммарно. Результат нужно умножить на 2, так как задержка, как и передача, происходит по 2 фронтам. Таким образом, между подачей запроса на чтение ячейки и ее чтением у памяти DDR 400 проходит 12,5 нс.
Самая популярная тактовая частота памяти DDR3 составляет 1600 МГц, а типичная задержка — 9 тактов. Если секунду разделить на 1600 млн тактов — получается, что на такт уходит 0,625 мс. Умножив данное число на 9, получаем 5,625 нс, и умножаем на 2. То есть, задержка у памяти DDR3 1600 составляет 11,25 нс — всего на 10 % меньше, чем у древней DDR.
Типичная частота памяти DDR4, поддерживаемой современными процессорами, составляет 2133 МГц. Наиболее распространенная величина CAS-латентности — 15 тактов. 2133 миллиона тактов за секунду означают, что на один такт тратится 0,469 нс. Если умножить длительность такта на 15 (задержка), и умножить на 2 — получается, что у популярной памяти DDR4 2133 время задержки достигает 14 нс. Это больше (на те же 10 %), чем у покрытой мхом и шагающей на свалку истории DDR 400!
Конечно, на задержки, как единственную характеристику, полагаться нельзя. В линейном режиме записи и чтения новая память DDR4 существенно быстрее предшественников. Этим частично нивелируется почти не меняющееся время задержек, однако именно из-за них при росте скоростей — производительность системы не растет пропорционально, а разница между ddr3 и ddr4 остается не очень значительной.
А что на практике
Сравнение DDR3 и DDR4 в теории показывает, что новая память заметно быстрее предшественников в режиме линейных (последовательных) чтения и записи, но не отличается от них существенно в плане временных задержек доступа (5-7 нс). Однако голые цифры не всегда отражают реальную картину.
Тестирование DDR3 vs DDR4 проводились неоднократно с того момента, как появились процессоры Intel SkyLake, поддерживающие оба типа памяти. К сожалению, у нас сейчас нет под рукой материнской платы на сокете 1151 под память DDR3, но тесты с ресурса anandtech.com позволяют наглядно сравнить на практике оба типа памяти. Для тестирования использовались чипы памяти DDR4 2133 CL15 и DDR3 1866 CL9. Процессор испытательного стенда — актуальный Intel Core i7 6700K .
Тест в однопоточном режиме в бенчмарке Cinerbench показал практически равные результаты, с перевесом в 1 балл победила DDR3, но и это — в пределах статистической погрешности.
В многопоточном тестировании, в той же программе, разрыв составил 3 балла, показывая, что DDR3 лучше DDR4, но и это — несущественная разница.
