DDR3 против DDR4. Теоретические различия

    Различия между поколениями оперативной памяти всегда достаточно существенны. Прошлогодний выход в люди стандарта DDR4 сделал серверный сегмент и high-performance desktop несколько выходящими из общего ряда. Недавний анонс серверным процессоров Intel Atom потянул за собой SO-DIMM DDR4. Все готово для массовой атаки на рынок, а не просто дебюта. Поизучаем немного теории, освежим знания? Под катом ключевые различия между DDR3 и DDR4.




    Физические различия.


    Разумеется, физически планки памяти DDR3 и DDR4 несовместимы. Вместо 240 пин у “третьего” — “четвертый” обладает 288 контактами. Увеличение числа контактов сделано ради возможности адресации как можно большего количества памяти. В самом максимальном варианте модуль памяти стандарта DDR4 может иметь объём 512 гигабайт. Минимальный объем модуля — 2 гигабайта.

    Ключ разъема смещен ближе к центру. Защита от невнимательных пользователей работает, защита от невнимательных, но очень сильных пользователей — не существует.



    Высота референсной планки — 31,25 мм — это чуть выше чем у предшественника (30 мм). Длина планки прежняя — 133,35 мм (напомните мне, сколько это в дюймах?), этот параметр не изменялся с момента появления первого поколения оперативной памяти DDR.

    Электрические различия.


    Вместо штатного напряжения питания 1,5В (1,35В для Haswell) предлагается стандартное напряжение 1,2В (1,05В для энергоэффективных систем). Преимущества очевидны: меньше нагрев, меньше энергопотребление, в дальнейшем: больше время автономной работы.

    Частотные различия.


    Если стандарты DDR3 начинаются с частоты 1066 МГц, то DDR4 стартует с отметки в 2133 МГц. Формально — увеличение частоты в два раза, а вот реально производительность не растет в два раза. Уже официально выпущены модули DDR4 с частотой 3000 МГц и есть даже более высокие показатели, но все они ориентированы на энтузиастов и оверклокеров.



    Архитектурные различия.


    Самое важное, что произошло при переходе — изменение архитектуры доступа к модулям. Раньше шина Multi-Drop имела всего два канала и даже при организации работы с четырьмя модулями памяти, они висели попарно на одном канале, что не всегда положительно сказывалось на производительности.



    Новая шина с оригинальным название Point-to-Point будет связывать каждый канал с одним модулем памяти. То есть при наличии в процессоре двухканального контроллера памяти — будут доступны два слота, а при наличии четырехканального — четыре. Вы скажете мне, а как же платы с 8 слотами под память? Для них применяются цифровые коммутаторы — аналогичные по смыслу, тем, что разветвляют линии PCI Express. Таким образом, оперативная память переходит на использование параллельного доступа.



    Еще один важный момент — изменение в организации чипов памяти. При равном объеме чип DDR4 будет иметь в два раза больше банков памяти и строки памяти в четыре раза короче. Это говорит о том, что новый стандарт будет переключаться между банками намного быстрее, чем DDR3.

    Вкратце, это все ключевые различия между двумя поколениями оперативной памяти DDR3 и DDR4, как это отражается на практике? Есть ли ощутимые различия в производительности — будем выяснять в следующих постах. Оставайтесь с нами.

    Наши предыдущие посты:

    Kingston Technology
    95,00
    Компания
    Поделиться публикацией

    Комментарии 23

      +5
      Никогда не задумывался, что 133,35мм это 5.25 дюйма. Неужели из-за ностальгии именно такой размер?

      Ещё хоцца тайминги узнать. Частота без таймингов ни о чём не говорит.
        +1
        Тайминги буду предметно разбирать в практическом материале.
        Сейчас готовится пост про DDR4 HyperX Fury 2133 МГц
          +2
          а откуда изначально взялся у дискет такой размер? Не с потолка же:) Может и с оперативной памятью такая же история.
            +6
            Это как байка про размер двигателя шатла и лошадиной задницы.
          +4
          Извиняюсь, но мне не очевидно, как напряжение влияет на нагрев и энергопотребление.
            –4
            Если рассматривать один и тот же участок цепи, то с меньшим напряжением по нему будет идти меньший ток, соответственно, меньше будет и рассеиваемая мощность. А если сравнивать между собой две микросхемы, которые выполнены по разным техпроцессам… ну, это так, для красного словца. Микропроцессор 8088 питался от источника 5В и потреблял пару ватт энергии. Напряжение питания современных процессоров раза в четыре меньше, а потребляемая мощность за сто ватт доходит…
              +2
              Просто некорректно написали. Видимо, следует предположить, что токи у них, по крайней мере, не увеличились.
                +5
                Для начала надо подумать, а откуда у ас вообще потребление энергии?..
                Ведь там полевые транзисторы с изолированным затвором, они имеют нулевой ток переключения, управляются напряжением.
                Потребление энергии берётся из того, что у затворов, увы, есть ёмкость. Каждый затвор — конденсатор. И нам нужно зарядить его ёмкость для включения, а потом разрядить для отключения. Вот и потребление энергии.
                Чем ниже напряжение, до которого нужно зарядить эти ёмкости — тем меньше энергии будет потреблять схема.
                Разумеется, при этом надо бы чтобы суммарная ёмкость затворов транзисторов была прежней… Но в случае памяти число транзисторов определяется её объёмом, а ёмкость затвора каждого — технологией производства. При одинаковой технологии и ёмкости 1,2 В память будет потреблять на 36% меньше энергии.
                  +2
                  В DRAM данные хранятся в виде заряда конденсаторов. Для управления ими транзисторы, разумеется, тоже есть, но кажется, что емкость конденсаторов значительно выше. Впрочем, это не меняет правильности рассуждения :)
                    +3
                    тут как всегда компромисс между двумя крайностями — сделаешь ячейку менее емкой — надо будет повышать частоту принудительного рефреша(а это энергия! ибо обновляется сразу целая строка или даже страница памяти) а сделаешь более емкой — пострадает скорость записи.
                      +2
                      Классическая задача оптимизации :)
                +2
                1,35В для Haswell

                а я то думал у DDR3L, а ещё есть DDR3U с 1,25В
                  +2
                  А вот чипики по бокам планки — по текущему техпроцессу, сколько максимум туда влезает памяти?
                    +2
                    Максимальный объем планки памяти при текущих реалиях — 512 гигабайт
                      +3
                      В стандарте DDR4 технически допустимый максимум на 1 планку — 512 ГБайт.
                      SK Hynix в апреле 2014 объявила (пресс-релиз) о 128ГБ модуле на базе 20нм 8гбит кристаллов (при двухстороннем размещении чипов на планке — в каждый корпус запаковано по 4 кристалла).
                      В сентябре 2014 Самсунг сообщил (DDR4 Brochure) о 20нм 4 и 8 Гбитных кристаллах с упаковкой по 4 кристалла в корпус с применением TSV и планками в 64 и 128 ГБайт (3Q’14 и 1Q’15).
                        0
                        > технически допустимый максимум на 1 планку — 512 ГБайт.
                        Пруфлинк?

                        В JESD79-4 — www.softnology.biz/pdf/JESD79-4_DDR4_SDRAM.pdf (www.jedec.org/sites/default/files/docs/JESD79-4.pdf) от SEPTEMBER 2012 прямого указания не нашел.
                      +2
                      То есть при наличии в процессоре двухканального контроллера памяти — будут доступны два слота, а при наличии четырехканального — четыре


                      Не очень понял этот момент — значит ли это, что при использовании гипотетического Intel Pentium n-ного поколения мне всегда будет доступно 2 слота оперативной памяти, независимо от количества слотов на материнской плате?
                        +2
                        Нет, будет доступно больше слотов, просто на каждый канал будет ставиться коммутатор.
                        +5
                        В посте как-то странно использованы термины Multi-Drop и Point-to-Point.

                        Вот пара цитат:
                        Новая шина с оригинальным название Point-to-Point

                        Раньше шина Multi-Drop имела всего два канала


                        Можно подумать, что это имеются в виду названия конкретных шин (сравните шина PCI). На самом деле речь идёт о способе, которым конкретный компьютерный интерфейс (шина) обеспечивает соединения нескольких устройств.

                        Термин Multi-Drop переводится как общая шина и означает, что несколько устройств, подключённых в шине, используют общие линии для передачи данных; организацию общая шина используют I2C, PCI, VME и коаксиальный Ethernet 10Base-2.

                        Термин Point-to-Point обозначает, что для передачи данных между двумя устройствами выделены отдельные линии, которые никакое третье устройство задействовать не будет. Если надо соединить вместе более двух устройств, то как правило используются промежуточные устройства с несколькими интерфейсами (обычно зовутся коммутаторами). Организация точка-точка используется в RS232, PCI Express, Infiniband и USB.

                        Ограничение на передачу данных только между двумя устройствами имеет очевидные преимущества:
                        • надо меньше париться по поводу того, как осуществлять арбитрацию (решать, кто в данный момент будет использовать общую среду передачи); более эффективно используется пропускная способность среды передачи;
                        • разводку линий по печатной плате сделать проще, если знаешь, что эти линии соединяют только два устройства; проще обеспечить работу на высоких частотах, а значит и получить высокую пропускную сособность.

                          +2
                          Переход с DDR3 на DDR4, если его вообще можно так назвать, идёт довольно медленно. Насколько я понимаю, для настольных систем пока только X99 чипсет поддерживает DDR4. Сочетание с LGA2011-3 процессорами выводит планку стоимости готовой системы на совершенно нерациональный уровень — прирост производительности не оправдывает затрат. Плюс AMD нехотя намекают на поддержку DDR4 только к концу этого или началу следующего года при переходе на новый техпроцесс. Меня подводит память, или переход с DDR2 на DDR3 был как-то более бодрым?
                            +4
                            Сколько лет уже прошло, до сих пор на DDR3 не перешел… та же проблема, просто так поменять нельзя надо менять всё в комплексе — процессор, материнку и собственно тогда уже память. А это как-то неоправданно дорого выходит пока предыдущая система обеспечивает приемлемый уровень производительности.
                            А на работе на 50% используются еще и DDR-1…
                              +1
                              По-моему, не сильно бодрее. Но тогда переход подстёгивал потребительский интерес, ибо цена новых модулей была значительно ниже. Поэтому, несмотря на довольно небольшой выигрыш в производительности (менее 5% на начальном этапе продаж) между близкими DDR2 и DDR3 модулями, собирать новые системы на старой памяти было банально невыгодно. Хотя ещё долго продавались гибридные материнские платы с двумя наборами разъёмов для памяти и платы с поддержкой новых процессоров и памяти DDR2.
                                +1
                                Разница в цене на память в моих широтах более-менее приемлемая. Если сравнивая модули, подогнать их не только по объёму, но и по остальным параметрам, то разница минимальна: Kingston, 4GB, DDR3, 2400Mhz ~ 50 EUR; Crucial, 4GB, DDR4, 2133 MHz ~ 55 EUR. DDR4 Kingston с аналогичными параметрами подороже будет, но некритично.

                                На модулях памяти разница не бьёт по карману, а вот на материнках всё становится гораздо хуже. Платы с поддержкой DDR3 OC до 2200 можно приобрести за 60-70 евро. Да, это LGA 1155, т.е. Ivy Bridge, но кто сказал, что нельзя из них выжать вполне неплохую производительность. Самая дешёвая DDR4 плата ~ 230 EUR. Добавим сюда как минимум Intel Core i7-5820K (X99 — это только LGA2011-3) и получим совершенно нерациональную сумму.

                                Потребительский интерес есть. Небольшой, в среде энтузиастов, но спрашивают, любопытствуют… и делают (0_0) глаза на приблизительную смету. Даже если очень грубо пройтись по ценам, разница между DDR3 и DDR4 на соразмерные планки памяти вряд ли будет превышать 50% (без учёта флагманов). А это всяко меньше 300% разницы в ценах на материнки. Хочется верить, что ото сна воспрянут не только производители памяти, но и остальных компонентов.

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое