Ddr4 2133 пропускная способность. Железный эксперимент: сравнение оперативной памяти DDR3 и DDR4 для процессоров Intel Skylake

Является DDR4. Именно ее поддерживают актуальные процессоры Intel (хотя частичную поддержку DDR3 им тоже оставили). Под DDR4 также будут выходить новые платы для процессоров AMD, которые появятся в начале 2017 года. Как выбрать DDR4 для сборки или нового ПК или апгрейда, чем отличается от нее ОЗУ для ноутбуков, поможет узнать статья.

Перед тем, как выбрать DDR4 память, нужно немного ознакомиться с особенностями этого типа ОЗУ. По сути, память DDR4 — это чипы для поверхностного монтажа методом BGA (массив из шариков припоя), что делает ее универсальной для всех типов электроники, начиная роутерами и заканчивая серверами. Однако для простоты установки, а также сохранения возможности апгрейда, увеличения доступных объемов RAM и всеобщей унификации, в ПК обычно используется модульная конструкция.

Формат

Чипы памяти DDR4 распаиваются на небольших платах,в количестве от 4 до 16 штук. Такие платы именуются DIMM (Double In-line Memory Module — двухсторонний модуль памяти) и оснащаются 284 контактами. Они имеют одинаковые размеры (5,25″ или чуть больше 13 сантиметров), но физически несовместимы с DDR3, так модуль DIMM последней имеет 240 выводов. Кроме того, модули имеют разное расположение специального выреза-ключа, предотвращающего установку платы не той стороной или в несовместимый слот. Модули DIMM — основной тип памяти ОЗУ для настольных компьютеров и серверов.

Для ноутбуков, где выдвигаются повышенные требования к компактности, созданы модули SO-DIMM (Small Outline DIMM — двухсторонний модуль памяти с маленькими выводами). Также подобные платы применяются в моноблоках, неттопах и других видах компактных персональных компьютеров. Они имеют вдвое меньшие, чем DIMM, размеры (6,76 см), а также всего 260 контактных выводов.

Характеристики

Второй критерий, по которому можно классифицировать память DDR4, это ее рабочие характеристики. Основные из них — тактовая частота (и пропускная способность, напрямую с нею связанная), латентность и напряжение.

Тактовая частота и пропускная способность характеризуют быстродействие памяти в режиме последовательных чтения и записи данных. ОЗУ типа DDR4 выпускается с поддержкой частот от 1600 МГц (на практике встречаются очень редко) до 3200 МГц. Наиболее распространены на данный момент частоты 1866 МГц (пропускная способность — 12800 МБ/с), 2133 МГц (17064 МБ/с) и 2400 МГц (19200 МБ/с). Под работу с ними и рассчитано большинство компьютеров.

Латентность CAS — задержка (измеряется в количестве рабочих тактов) между подачей запроса на чтение/запись данных и выполнением этой операции. Этот параметр характеризует быстродействие памяти в режиме чтения/записи в произвольном порядке. Чем меньше значение задержки — тем отзывчивее память. При равных частотах — быстрее будет тот модуль, у которого длительность задержки (латентность) ниже.

Напряжение — питающее напряжение модуля. На данный момент единственное распространенное значение — 1,2 В. Также существует память LPDDR4 (DDR4 с низким потреблением), использующая меньшие напряжения. Она пока не популярна, и применяется только в компактной технике (ультрабуки, планшеты, смартфоны), не поддерживающей ее апгрейд. Недостатком этого типа памяти является сниженное, в угоду экономичности, быстродействие.

Выбор памяти DDR4 при сборке нового ПК

Выбрать оперативную память DDR4 для компьютера, который собирается с нуля, проще всего. Состоянием на конец 2016-начало 2017 года, единственной платформой с поддержкой этой памяти является Intel SkyLake (Core i3-i7 6xxx, Celeron и Pentium этого семейства). В качестве базовой частоты памяти для этой платформы принято значение 2133 МГц. Более высокие частоты поддерживаются не всеми платами и достигаются только в процессе разгона.

При покупке платы , оснащенной двумя слотами памяти, желательно приобрести одну планку большого объема (8 или 16 Гб). Это оставит возможность в будущем добавить к ней еще одну и удвоить объем ОЗУ. Для плат с четырьмя слотами DIMM можно выбрать комплект из 2 планок меньшего объема. В таком случае и возможность апгрейда сохраняется, и быстродействие хоть немного, но повышается за счет двухканального режима.

Радиаторы на планках памяти DDR4 — элемент скорее декоративный, чем функциональный. Энергопотребление ОЗУ этого поколения мизерное (около 0,5-2 Вт), поэтому в дополнительном охлаждении нет никакой нужды. В корпусе с прозрачной стенкой и подсветкой — радиаторы на планках памяти украсят внутренности ПК. Однако если выбор стоит между планками с одинаковыми параметрами, а эстетическая составляющая отходит на задний план — переплачивать за радиаторы нет никакого смысла. Действительно полезны они лишь оверклокерам, разгоняющим ОЗУ гораздо выше заводских частот.

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.

Небольшое экспресс-тестирование работы процессоров под LGA1151 с памятью, типа DDR3 и DDR4 мы проводили еще в прошлом году, а в этом немного расширили изученную область в направлении бюджетных моделей для этой платформы. В общем и целом сложилось ощущение, что преимуществ по производительности у нового типа памяти нет, зато она позволяет сэкономить немного энергии, что в последние годы стало основной точкой приложения усилий Intel при разработке новых микроархитектур. Правда, влияние памяти на энергопотребление старших моделей процессоров Intel мы не исследовали. Да и вообще - их тесты проводились еще с использованием старой методики тестирования, причем очень разных системных плат и т. п., так что сделанные в прошлом году выводы могут и устареть. Поэтому мы решили исследовать вопрос более тщательно и подробно.

Конфигурация тестовых стендов

Процессор	Intel Celeron G3900	Intel Pentium G4500T	Intel Core i3-6100	Intel Core i5-6400	Intel Core i7-6700K
Название ядра	Skylake	Skylake	Skylake	Skylake	Skylake
Технология пр-ва	14 нм	14 нм	14 нм	14 нм	14 нм
Частота ядра std/max, ГГц	2,8	3,0	3,7	2,7/3,3	4,0/4,2
Кол-во ядер/потоков	2/2	2/2	2/4	4/4	4/8
Кэш L1 (сумм.), I/D, КБ	64/64	64/64	64/64	128/128	128/128
Кэш L2, КБ	2×256	2×256	2×256	4×256	4×256
Кэш L3 (L4), МиБ	2	3	3	6	8
Оперативная память	2×DDR3-1600 / 2×DDR4-2133	2×DDR3-1600 / 2×DDR4-2133	2×DDR3-1600 / 2×DDR4-2133	2×DDR3-1600 / 2×DDR4-2133	2×DDR3-1600 / 2×DDR4-2133
TDP, Вт	51	35	51	65	91
Графика	HDG 510	HDG 530	HDG 530	HDG 530	HDG 530
Кол-во EU	12	23	23	24	24
Частота std/max, МГц	350/950	350/950	350/1050	350/950	350/1150
Цена	T-13475848	T-12874617	T-12874330	T-12873939	T-12794508

Мы воспользовались пятью процессорами, причем два из них уже были протестированы ранее - именно поэтому сегодня будут использоваться результаты Pentium G4500T, а не несколько более актуальных для розничных покупателей G4500/G4520: обычная экономия временны́х затрат. Все равно в наибольшей степени нас интересуют не они, а процессоры чуть более высокого класса - например, младшие в линейках Core i3-6100 и i5-6400. Почему именно младшие? Как нам кажется, именно у покупателей таковых наиболее вероятно желание сэкономить при модернизации системы, не меняя шило на мыло DDR3 на DDR4. Да и при покупке новой системы то, что на данный момент бюджетные платы с поддержкой DDR3 стоят немного дешевле аналогов со слотами DDR4, важнее всего именно тем, кто собирает бюджетный компьютер. А если уж сможет себе позволить какой-нибудь Core i3-6320, то лучше «дотянет» до «настоящего четырехъядерного» Core i5-6400. Но, тем не менее, не протестировать совместно с DDR3 топовый Core i7-6700K мы тоже не могли - все-таки это самое быстрое (и самое прожорливое) предложение Intel для данной платформы, поэтому и крайне необходимое для оценки максимального потенциального эффекта от перехода на новый стандарт памяти.

Что касается собственно модулей памяти, то в обоих случаях мы использовали пару таковых, суммарной емкостью 8 ГБ. Частота соответствовала поддерживаемой по стандарту - 1600 МГц для DDR3 и 2133 МГц для DDR4. В принципе, некоторые производители системных плат предлагают возможности разгона памяти и для DDR3, но тут есть один деликатный момент - для достижения высоких частот обычно используется повышенное до 1,65 В (вместо стандартных 1,5 В) напряжение питания. При этом Intel не рекомендует так поступать еще со времен LGA1156, предупреждая, что повышенное напряжение может привести и к повреждению процессора. А ведь официально устройствам для LGA1151 разрешено работать даже не с DDR3, а с DDR3L, работающей на напряжении 1,35 В, т. е. для них эта проблема может оказаться и более выраженной. Впрочем, справедливости ради, за прошедшие семь лет мы ни разу не сталкивались с выходом процессоров из строя, даже при использовании «оверклокерских» модулей. Более того - и не слышали о ситуациях, в которых можно было однозначно заявить о наличии таких проблем. Но береженого известно кто бережет:) Тем более, под концепцию минимизации цены системы разнообразные «хай-енд»-модули с декоративными радиаторами и прочими светодиодами все равно никак не подходят, поскольку и стоят уже дороже массовой DDR4. А вот банальная DDR3-1600 все еще может оказаться полезной.

Системных плат потребовалось две. В идеале, конечно, такое тестирование стоило проводить на универсальной модели, тройка каковых уже есть в ассортименте ASRock, но к нам в руки они пока не попадали. Поэтому мы просто взяли две платы, максимально-сходные по конструкции и даже назначению: ASRock Fatal1ty B150 Gaming K4 и Asus B150 Pro Gaming D3 . И основанные на одном и том же чипсете, что тоже может оказаться немаловажным, равно как и сходная (десятиканальная) схема питания процессора.

Методика тестирования

Методика подробно описана в отдельной статье . Здесь же вкратце напомним, что базируется она на следующих четырех китах:

Методика измерения энергопотребления при тестировании процессоров
Методика мониторинга мощности, температуры и загрузки процессора в процессе тестирования

А подробные результаты всех тестов доступны в виде полной таблицы с результатами (в формате Microsoft Excel 97-2003) . Непосредственно же в статьях мы используем уже обработанные данные. В особенности, это относится к тестам приложений, где все нормируется относительно референсной системы (как и в прошлом году, ноутбука на базе Core i5-3317U с 4 ГБ памяти и SSD, емкостью 128 ГБ) и группируется по сферам применения компьютера.

iXBT Application Benchmark 2016

Первая же группа программ преподнесла сюрприз - на трех процессорах из пяти DDR3 оказалась быстрее, чем DDR4. Изучение подробных результатов показывает, что «благодарить» за это нужно одну программу, а именно Adobe After Effects CC 2015. Предыдущая ее версия, помнится, испортила нам немало крови из-за своих требований к емкости памяти (причем зависящих от прочего аппаратного окружения), теперь вот новая напасть - и связанная именно с памятью. На медленных процессорах, впрочем, незаметная - там доверительные интервалы разных измерений существенно пересекаются. Но вот при возможности использовать четыре или более потоков вычисления, на погрешность разницу уже не спишешь: на Core i3-6100 и i5-6400 она превышает 10%. А для i7-6700K - немного уменьшается: судя по всему, благодаря большей емкости кэш-памяти. В общем, «прогресс» иногда может оказаться и таким. Локально - остальные программы группы работают на системе с DDR4 либо также, либо немного быстрее, что и приводит в конечном итоге к почти равным результатам. Для разных типов памяти, но не процессоров, разумеется, т. е. перед нами как раз тот случай, когда экономия посредством сохранения старой памяти может позволить приобрести более быстрый процессор, что окупится сторицей.

В данном случае, напротив, имеем некоторый прирост результатов при использовании DDR4, причем, чем быстрее процессор, тем он выше. Но даже в крайнем случае не превышает 3%, т. е. бежать менять память только лишь из-за производительности не стоит.

Формально - новая память лучше, фактически же разница в доли процента интересна может оказаться только любителям бенчмарков, но не для практического использования.

Аналогичный случай. Нет, конечно, результаты стабильно выше. Но такой прирост производительности без фотофиниша не зафиксируешь, так что лучше просто не обращать на него внимания.

Опять отличия в пределах 1%. Даже там, где они вообще есть. Покупателям же систем начального уровня тем более имеет смысл не волноваться, а попробовать сэкономить. Даже при покупке нового компьютера об этом можно пока поразмыслить, не говоря уже о том случае, когда достаточный объем DDR3 остался от старого.

При упаковке данных Core i7-6700K все-таки сумел героически «выжать» целых 2% разницы за счет большей ПСП. Остальным же более чем достаточно и DDR3-1600, а DDR4 может даже помешать из-за пока еще больших задержек.

Файловые операции последние лет пять умеют активно «нагружать» память, однако мы не склонны в данном случае относить эффект на счет ее производительности. Скорее, прочие сторонние факторы, типа работы контроллера в том режиме, на который он в основном и рассчитан.

Глядя на результаты младших процессоров Intel, мы посчитали, что этой программе вообще противопоказаны более высокие задержки DDR4. Однако воспользовавшись более быстрыми моделями можно увидеть, что, по мере роста их производительности, требования к пропускной способности памяти тоже растут. В итоге удается «выжать» до 3-4%. Что, впрочем, неплохо смотрится только на фоне остальных групп приложений, но слишком мало для практической значимости.

В конечном итоге приходим к практически полной эквивалентности двух типов памяти, поскольку разница между ними находится в пределах погрешности. Впрочем, как мы видели выше, есть программы, которые «жестко голосуют» за один из вариантов, но настолько странным образом, что это вообще можно списать на какие-то ошибки (или, что то же самое, неумеренную и ненужную оптимизацию), которые со временем будут исправлены. А вот такого, чтоб результаты взяли и выросли на треть (пропорционально эффективной частоте) - и близко нет.

Энергопотребление и энергоэффективность

Чтобы не перебарщивать с размерами диаграмм, мы решили ограничиться тремя точками - крайними и средней (результаты остальных двух систем желающие могут посмотреть в сводном файле). В принципе, они хорошо демонстрируют - зачем все это затевалось. А также и то, что для младших конфигураций эффектом можно, в принципе, и пренебречь: какая-то экономия наблюдается и в случае Celeron G3900, но с учетом его очень малого «аппетита» вообще... Плюс-минус пять ватт в настольной системе проблем не составят. Вот 10-15 при использовании топовых процессоров - уже что-то, однако в относительном исчислении тоже не стоит внимания.

Но, разумеется, большому любителю «зеленых» может и принести небольшое моральное удовлетворение. Как и в целом LGA1151 - согласно тестам, даже при использовании DDR3 это все равно самая «энергоэффективная» на сегодня настольная платформа, причем не уступающая даже суррогатным системам, но при несравнимо более высокой производительности. Впрочем, и LGA1150 в этом качестве была неплоха, да и «старенькая» уже LGA1155 при продлении ей жизни и отсутствии новых разработок выглядела бы неплохо. Фактически среди настольных платформ конкуренции в плане энергоэффективности давно уже не наблюдается. Так что «усиление и углубление» работы в данном направлении - отголоски событий на совсем других рынках.

Однако нераскрытым пока еще остается другой вопрос, а именно влияние разных типов памяти на энергопотребление самого процессора. «Платформенная» экономичность - понятно: все-таки и сами модули памяти имеют разное энергопотребление. А сказывается ли это непосредственно на работу контроллера, интегрированного в процессор? Заранее и не скажешь. К примеру, дискретная видеокарта тоже «портит» показатели энергоэффективности, но непосредственно на процессоре не сказывается никак. Значит, надо измерять. Тем более, для новых платформ это проблем не составляет - еще со времен LGA1150 компания «перевела» систему питания процессора непосредственно на выделенную линию БП целиком и полностью.

Эффект, как видим, есть - более скромный, чем для «платформы», но лояльным к памяти старого типа его не назовешь. Опять же - для младших моделей в ассортименте Intel им можно и пренебречь, а вот для старших можно получить и лишний десяток ватт «под крышкой». И это даже для стандартных модулей DDR3 с напряжением питания 1,5 В - увеличение последнего (при попытках повысить частоту памяти), разумеется, положение дел только усугубит. Таким образом, рекомендации «не задирать» напряжение питания модулей памяти можно верить - ничего хорошего это не принесет. Плохого, вполне возможно, что тоже. Но рисковать или нет - каждый пусть решает для себя сам. Во всяком случае, влияние использования памяти типа DDR3 на собственное энергопотребление (и, соответственно, тепловыделение) центрального процессора - задокументированный факт. Равно как и небольшой размер этого «влияния» в случае процессоров бюджетного сегмента. Или даже моделей среднего уровня.

iXBT Game Benchmark 2016

Чтобы не перегружать статью большим количеством в общем-то однотипных диаграмм, мы в очередной раз решили обойтись интегральным баллом (напомним: он отражает не абсолютные показатели, а способность систем как-то «вытягивать» хотя бы 30 кадров в секунду в разных играх).

Собственно, все очевидно. Разумеется, большая ПСП благотворно сказывается на интегрированном GPU, но принципиально положение дел измениться не может. Кое-где это позволяет, например, увеличить частоту кадров с 28 до 31, что сказывается на общем результате, однако никаких вау-эффектов не наблюдается. Это в очередной раз подтверждает, что при приобретении компьютера игрового назначения «танцевать» надо от видеокарты. Потом уже можно задуматься о процессоре, а все остальное - по вкусу. Если деньги останутся:) Но запросы современных (и даже уже не очень) игр таковы, что вряд ли останутся уже после первого шага. Так что если использование «старой» памяти позволит приобрести чуть более быструю видеокарту - этим в обязательном порядке стоит воспользоваться. А все попытки повысить производительность интегрированной графики без кардинальных ее изменений не стоят даже затраченного времени, не говоря уже о деньгах.

Итого

Итак, мы уточнили ранее полученные результаты и пришли к выводу, что пока эффект от перехода к DDR4 даже скромнее, чем казался ранее. Из чего, впрочем, не следует, что этому переходу надо как-то специально противодействовать. Во-первых, новая память позволяет сэкономить немного энергии. Причем (что тоже немаловажно) речь идет не только о большей экономичности всей системы, но и потребление процессора оказывается немного более низким, так что и работать последний будет в более щадящем режиме, и с охлаждением все проще решать. Во-вторых же, отгрузки DDR3 довольно быстро сокращаются, так что эта память дешеветь не будет наверняка, в отличие от DDR4. На которую все равно рано или поздно придется переходить, причем мы не удивимся, если поддержка DDR3 исчезнет со временем и из новых процессоров уже в рамках LGA1151. C другой стороны, если таковая память уже есть, причем в достаточном количестве, которое в ближайшем будущем увеличивать не планируется - момент перехода можно и отложить до более удачного в финансовом плане. Каких-то проблем это не составит, даже при покупке топового процессора, не говоря уже об устройствах среднего и нижнего уровня. Но, естественно, не стоит увлекаться чрезмерным повышением напряжения на модулях, поскольку определенное отрицательное значение для процессора это имеет.

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

DDR4 является последним поколением памяти на данный момент. При этом подавляющее большинство компьютеров работают на DDR3. С аппаратной точки зрения, понятно, что они отличаются, и должны отличатся, а иначе какой смысл делать новое поколение. Мы рассмотрим с точки зрения функциональных изменений.

Если посмотреть на рыночный сегмент DDR4, то он предназначен только для чипсета Intel X99. Данная платформа предназначена, только для очень производительный рабочих станций, и стоимость DDR4 (на момент написания статьи) почти в два раза больше чем DDR3.

Напряжение и энергопотребление

Память DDR3 работает на 1,5 В (1.35 В в энергосберегающем режиме), а память ddr4 работает на 1.2 В. Это означает, что RAM стандарта ddr4 будет использовать намного меньше энергии по сравнению с памятью DDR3. Только при использовании одной или двух модулей, особой разницы не заметите, но когда речь идет о сервере ( рассматривали, что сервера отличаются большими объемами оперативной памяти, до 500 и выше Гб), или о сотни серверов под управлением того же оборудования, модернизация оперативной памяти до ddr4 сделает весомый вклад в энергосбережение.

Скорость и пропускная способность

Типичный DDR3 характеризуются частотой от 800 МГц до 2133 МГц. 800 МГц означает, что ОЗУ обрабатывает 800 миллионов операций в секунду. У DDR4 частота начинается с 1600 МГц и до 3200 МГц. Увеличение частоты предполагает увеличение пропускной способности оперативной памяти.

Стоит отметить, что некоторые модели (энтузиасты) DDR3 могут разгонятся до 2400 или 2866 Мгц, это наверное предел возможностей. В свою очередь четвертое поколение предусматривает создание модулей с частотой до 4166.

Это что касается самих цифр. Даст или нет прироста производительности повышенная частота зависит от многого, от материнской платы, процессора и характера выполняемых операций. Этот прирост точно не имеет линейного значения, т.е. увеличив в два раза частоту, вы не получите двукратного увеличения производительности. В целом при грамотном подходе улучшение есть.
При упоминании частоты нельзя не сказать о таймингах (задержках между подачей сигнала и непосредственно выдачей данных) оперативной памяти. Эти задержки измеряются в наносекундах, в характеристиках указываются в количествах тактов. Обозначается как CL. Известно, что при увеличении частоты возрастают тайминги.
Например, имеем типичные параметры, в соответствии со стандартом JEDEC с одной стороны — 1600 Мгц и тайминг 10 тактов (CL10). С другой стороны, память DDR4 — 2400 с задержкой 15 тактовых циклов (CL15). Может показаться, что все же задержка то больше. На самом деле, давайте посчитаем.
Память DDR3 — 1600 имеет реальную частоту шины 800 МГц. А все потому, что DDR (double-data-rate) – это удвоенная скорость передачи данных. То есть получается при реальной частоте шины 800 МГц – рабочая скорость в два раза выше 1600.

Вычисляем длину такта 1/800 000 000 = 1,25 нс (наносекунд)
Вычисляем длительность задержки 1,25 * 10 = 12,5 нс

Теперь тоже самое для 2400
1/1 200 000 000 = 0,83333 нс (наносекунд)
0,83333 * 15 = 12,499 нс

Получили такую же величину. В итоге хоть и в количествах тактовых циклов возрастает значение тайминга, реально в абсолютном выражении задержка DDR3 и 4 не меняются (только для этого случая)

Емкость и обработка ошибок

На одном модуле DDR4 может вместить минимум 2 Гб и теоретический максимум 512 гб. У третьего поколения — это 128 Гб. Получается при меньшем количестве слотов, можем организовать больший объем памяти, или при таком же количестве, намного больше. Выгода очевидна.
В дополнение к огромной емкости, памяти DDR4 способен гораздо лучше обнаруживать ошибки и способность к их коррекции. Обработка ошибок становится очень важным, при использовании большого объема памяти в система, которая контролирует операции в режиме реального времени, такие как спутники, транспортные систем и т.д.

Конструктивные отличия

Физическая конструкция DDR4 немного отличается по сравнению с памятью DDR3.
На миллиметр больше высота, расположение выемки на модуле после 284-ого контакта вместо 240 — ого. Очень интересной новинкой является разные по высоте контакты, по краям они меньше и увеличиваются смещаясь к центру. Благодаря этому нововведению установка памяти требует использования меньшего давления.

Вывод

На мой взгляд, если у вас уже есть оборудование с DDR3, не стоит специально менять материнскую плату и процессор, для того чтобы просто воткнуть последнее поколение ОЗУ. На данный момент, вы можете иметь такую же производительность и с DDR3. Через годик другой, когда задумаете купить новый девайс, DDR4 будет уже повсеместно распространен, и просто не будет вопроса стоять в выборе