Начало новой эпохи. Как работает оперативная память стандарта DDR4

Кто хочет самостоятельно собрать себе компьютер с процессором производства компании Intel или модернизировать уже имеющийся, сталкивается с важным вопросом: DDR3 или DDR4? Актуальное поколение процессоров Skylake с сокетом LGA1151 поддерживает оба типа памяти. Что может подойти вам — зависит от материнской платы. Мы взяли две практически идентичные системы и сравнили их друг с другом с помощью бенчмарков. Единственным различием был тип оперативной памяти.

Последние 10 лет DDR3 память была самой популярной на рынке. С тех пор, как Hynix объявила, что она разработала первый в мире компактный 128 ГБ модуль памяти на базе 8 ГБ DDR4, мы видим приток DDR4 планок памяти, которые медленно, но верно сменяют прошлое поколение ОЗУ.

Сейчас мы выясним чем отличается DDR3 от DDR4 и узнаем, чем лучше эта технология, а также стоит ли переходить на новую стандарт памяти.

Что лучше DDR3 vs DDR4
Выводы

Приветствую, дорогие читатели! Британские ученые, а также американские, китайские, тайваньские и все остальные постоянно что-то изобретают: то лекарство от всех болезней, то автомобиль с педальным приводом, то способы высадки астронавтов на Солнце.

Не являются исключением и компьютерные технологии. То, что еще каких-нибудь пять лет назад было только теоретическими выкладками, сегодня воплощается в микросхемах. Производительность компьютеров возрастает благодаря применению быстродействующих комплектующих.

Из сегодняшней публикации вы узнаете, чем отличается оперативная память ddr3 от ddr4, а также можно ли поставить DDR4 вместо DDR3 и будет ли работать такая сборка.

Здравствуйте, дорогие любители апгрейда и не только. Тема сегодняшней публикации — совместимость ОЗУ разных производителей. Покопавшись на тематических форумах, можно найти самую противоречивую информацию.

Одни уверяют, что можно собрать любую конфигурацию: установить память от разных производителей, с различными частотой, таймингами, вольтажом и прочими параметрами и все будет отлично работать.

Другие доказывают, что такое решение грозит владельцу компьютера всяческими неприятностями, вплоть до уголовной ответственности (специфический юмор, без него и форум не форум). А истина, как обычно, где-то посередине.

Какую память выбрать для компьютера: DDR3 или DDR4?

Вопрос о том, какую оперативную память выбрать для своего компьютера, не теряет своей актуальности, так как прогресс не стоит на месте и вот уже во всю в новых сборках ПК применяется память типа DDR4. В данной статье мы поговорим о ее основных отличиях по сравнением с памятью DDR3.Более высокие тактовые частотыСкорость работы модулей DDR4 начинается с частоты 2133 Мгц и заканчивается где то за 4000 Мгц. В то время, как для DDR3 доступны более низкие скорости в 1333, 1600 и 1866 и как следствие более медленная работа по чтению/записи.Сниженное энергопотребление1.05 – 1.2 В являются стандартным вольтажом для работы DDR4 против 1.33-1.5 В у DDR3. Пусть разница и не велика, но тем не менее она есть, что приводит к уменьшенному нагреву модуля памяти.Новая внутренняя структураВ силу увеличенного количества внутренних банков памяти максимальный объем модуля DDR4 достигает 16 ГБ. В тоже время для DDR3 в массовом производстве выпускаются модули по 8ГБ максимум.Внешние отличияКак и со всеми предыдущими типами памяти, DDR4 получил новое расположение блокировочного ключа. Это значит, что его невозможно установить в материнские платы с другими типами памяти и наоборот – в мат. плату DDR4 нельзя установить модуль памяти иного типа.Различие в расположении ключаРеальный прирост производительности. Есть ли он?Вопрос весьма интересный. И ответ здесь таков: не всякая память DDR4 быстрее памяти DDR3. Связано это с тем, что в силу конструктивных особенностей, тайминги (задержки в работе памяти) для DDR4 выше. У DDR3 они соответственно ниже. А чем ниже этот показатель, тем выше скорость работы.Поэтому если взять два модуля разных типов, но с одинаковой частотой, то DDR3 будет быстрее! Да да. Для выигрыша DDR4 частота ее работы должна быть выше, чем у сравниваемой DDR3.ВыводНесмотря на то, что увеличенная скорость работы DDR4 весьма относительна, это не значит, что ее не нужно использовать. Если вы собираете себе новый системный блок, то у вас попросту не остается выбора. Ведь все материнские платы, поддерживающие новые процессоры, оснащаются памятью DDR4.Если же вы собираетесь переходить на новую платформу, только ради использования DDR4, то этого делать определенно не стоит.Лучшая благодарность автору – репост к себе на страничку:

Собирая новый компьютер, многие задумываются о целесообразности выбора платформы с поддержкой оперативной памяти DDR4. Выясним, стоит ли переплачивать за неё или DDR3 ещё конкурентоспособна и не сильно уступает в быстродействии. Насколько большая разница между этими типами памяти?

Память DDR4 работает при более низком напряжении: 1.2 вольта по сравнению с 1.5 у DDR3. Это не много и экономия для домашнего компьютера выйдет незначительной. Но в серверных решениях и data-центрах даже экономия в 15 Вт с одной платформы может дать хороший результат.

Большая разница между типами памяти в частоте работы. В DDR3 она начиналась с 800 Мгц и достигала 2133 Мгц. Модули DDR4 начинают работать с 2133 Мгц. К сожалению, есть и обратная сторона повышения частоты — увеличение временной задержки сигнала (тайминг).

Тайминг указывает время за которое оперативная память записывает, считывает или проводит операцию обслуживания модуля. Записывается обычно в виде 9-9-9-24, где первая цифра относится к считыванию, вторая — записи, третья — к выполнению действия, а четвёртая — показывает время полного цикла выполнения всех операций. Чаще всего в качестве тайминга указывают только цифру чтения.

Для примера, память DDR3-1600 имеет тайминг 13.75 наносекунд при чтении, а DDR4-2133 — 14.06.

Совместимость DDR4 и DDR3

Данные типы памяти несовместимы по техническим причинам. Стандарт нового поколения имеет больше входов и требует меньшее напряжение. Соответственно, материнская плата имеет поддержку только одного типа памяти.

Насечки на DDR3 и DDR4 находятся в разных местах что исключает возможность установки на материнскую плату неподдерживаемого модуля памяти.

Основные отличия

Рассмотрим основные отличия:

DDR3 поддерживает плотность памяти до 8 ГБ, а DDR4 до 16 ГБ.
Частоты DDR4 намного выше, что делает их быстрее благодаря повышению скорости передачи данных.
Наименьший порог напряжения у DDR3 — 1.35 В, а у DDR4 — 1.05.
Модули DDR3 имеют 240 контактов, а DDR4 — 288.
Насечки на модулях находятся в разных местах.
DDR3 поддерживает только 8 внутренних банков памяти, а DDR4 — 16.

Несмотря на преимущества нового типа памяти, разница в производительности системы с DDR3-2133 Мгц и DDR4-2133 Мгц в ряде приложений и игр составляет всего пару процентов, в то время как цена на новую платформу обойдется намного дороже.

Чем отличается оперативная память DDR5 от DDR4?

В июле 2020 года, с задержкой в несколько лет, была выпущена официальная спецификация DDR5. В октябре того же года компания Hynix представила первую в мире оперативную память нового поколения. Спустя год, в ноябре 2021 года, Intel запустила в продажу процессоры 12-го поколения Alder Lake на платформе LGA1700, поддерживающие как новую память DDR5, так и старую DDR4 (но требующие разных материнских плат). В первой половине 2022 года AMD представит свои первые процессоры с поддержкой DDR5 – на сокете AM5.

Несмотря на выход нового поколения ОЗУ, DDR4 будет оставаться актуальным еще долгое время. Модули памяти DDR5 на старте продаж будут сильно дороже и менее производительны, чем спустя пару лет. На ноябрь 2021 года производительность DDR5 опережает DDR4 не так сильно, чтобы ради этого стоило переплачивать.

Для поддержки памяти DDR5 требуется соответствующая материнская плата. Поддерживают DDR5 все платы AMD на чипсете AM5. Материнские платы Intel начали поддерживать DDR5 с 600-ой серии (B660 / H670 / Z690). Однако поддержка есть не у всех плат, часть сделана под память DDR4, часть под DDR5. Чтобы узнать точно – надо смотреть характеристики платы.

Установить новую память в старую плату со слотами для DDR4 не получится, и наоборот – вы не сможете поместить ОЗУ DDR4 в слот для DDR5. Чтобы убедиться в этом, взгляните на изображение ниже – видно, что вы не сможете вставить ОЗУ в неподходящий слот. Насечки находятся в разных местах, несмотря на то что у обоих стандартов памяти по 288 контактов.

Новая оперативная память DDR5 стартовала со скорости в 4.8 Гбит/с, что в полтора раза быстрее, чем у DDR4 (3.2 Гбит/с). В ближайшие годы этот показатель увеличится вплоть до 6.4 Гбит/с и тем самым опередит DDR4 в 2 раза. Компания Hynix планирует в этом десятилетии достичь скорости в 8.4 Гбит/с.

Плотность одного чипа памяти DDR5 увеличились в четыре раза, по сравнению с DDR4: с 16 ГБит до 64 Гбит. Это позволило соответственно увеличить максимальный объем одного модуля до 128 ГБ, что также в четыре раза больше, чем у DDR4 – 32 ГБ. На старте продаж объем памяти меньший, но начнет постепенно увеличиваться.

DDR5 более энергоэффективна и работает на напряжении 1.1 В, в то время как DDR4 работала на 1.2 В. Управлением питанием в DDR5 осуществляется не в материнской плате, как на предыдущих поколениях памяти, а на самом модуле. Вместе это дает пониженное энергопотребление, что будет актуальным для портативным устройств и серверов.

Еще одно важное отличие: у DDR5 два канала передачи данных по 32 бит (или 40 бит с проверкой ECC), в отличии от DDR4 с одним 64-битным каналом. Длина пакета для каждого канала составит 16 байт (BL16), вместо 8 байт (BL8) у DDR4. За одну операцию каждый канал передает 64 байта данных. В результате DDR5 при одинаковой скорости выполняет две 64-байтовые операции, в то время как DDR4 только одну. В итоге эффективная пропусная способность DDR5 увеличилась вдвое, по сравнению с DDR4.

Новейшие модули памяти DDR4 уже несколько месяцев как поступили в продажу. Да вот незадача — пока что на соседних полках в магазинах нет ни одной материнской платы и ни одного центрального процессора, которые поддерживали бы новый стандарт ОЗУ. Однако скоро все изменится. В связи с официальным анонсом Intel Haswell-E и платформы X99 Express мы решили вспомнить, как развивалась технология DDR, а также уделить пристальное внимание новым архитектурным «фишкам» DDR4.

Вот и вышли процессоры Intel Haswell-E. Ferra.ru уже успела протестировать топовый 8-ядерник Core i7-5960X, а также материнскую плату ASUS X99-DELUXE. И, пожалуй, главной «фишкой» новой платформы стала поддержка стандарта оперативной памяти DDR4.

Из этой статьи вы узнаете, какими же преимуществами обладают «мозги» нового поколения, и как полученные изменения повлияют на производительность памяти. Однако для начала — небольшой экскурс в историю.

Начало новой эпохи, эпохи DDR4

О стандарте SDRAM и модулях памяти

Первые модули SDRAM появились еще в 1993 году. Их выпустила компания Samsung. А уже к 2000 году память SDRAM за счет производственных мощностей корейского гиганта полностью вытеснила с рынка стандарт DRAM.

Аббревиатура SDRAM расшифровывается как Synchronous Dynamic Random Access Memory. Дословно это можно перевести как «синхронная динамическая память с произвольным доступом». Поясним значение каждой характеристики. Динамической память является потому, что в силу малой емкости конденсаторов она постоянно требует обновления. К слову, кроме динамической, также существует и статическая память, которая не требует постоянного обновления данных (SRAM). SRAM, например, лежит в основе кэш-памяти. Помимо динамической, память также является синхронной, в отличие от асинхронной DRAM. Синхронность заключается в том, что память выполняет каждую операцию известное число времени (или тактов). Например, при запросе каких-либо данных контроллер памяти точно знает, сколько времени они будут до него добираться. Свойство синхронности позволяет управлять потоком данных и выстраивать их в очередь. Ну и пару слов о «памяти с произвольным доступом» (RAM). Это означает, что единовременно можно получить доступ к любой ячейке по ее адресу на чтение или запись, причем всегда за одно и то же время вне зависимости от расположения.

:/> Ошибка 1004 в excel

Если говорить непосредственно о конструкции памяти, то ее ячейками являются конденсаторы. Если заряд в конденсаторе есть, то процессор расценивает его как логическую единицу. Если заряда нет — как логический ноль. Такие ячейки памяти имеют плоскую структуру, а адрес каждой из них определяется как номер строки и столбца таблицы.

В каждом чипе находится несколько независимых массивов памяти, которые представляют собой таблицы. Их называют банками. В единицу времени можно работать только с одной ячейкой в банке, однако существует возможность работы сразу с несколькими банками. Записываемая информация необязательно должна храниться в одном массиве. Зачастую она разбивается на несколько частей и записывается в разные банки, причем процессор продолжает считать эти данные единым целым. Такой способ записи называется interleaving. В теории, чем больше в памяти таких банков, тем лучше. На практике модули с плотностью до 64 Мбит имеют два банка. С плотностью от 64 Мбит до 1 Гбит — четыре, а с плотностью 1 Гбит и выше — уже восемь.

И несколько слов о строении модуля памяти. Сам по себе модуль памяти представляет собой печатную плату с распаянными на ней чипами. Как правило, в продаже можно встретить устройства, выполненные в форм-факторах DIMM (Dual In-line Memory Module) или SO-DIMM (Small Outline Dual In-line Memory Module). Первый предназначается для использования в полноценных настольных компьютерах, а второй — для установки в ноутбуки. Несмотря на один и тот же форм-фактор, модули памяти разных поколений отличаются количеством контактов. Например, решение SDRAM имеет 144 пина для подключения к материнской плате, DDR — 184, DDR2 — 214 пинов, DDR3 — 240, а DDR4 — уже 288 штук. Конечно, речь в данном случае идет о DIMM-модулях. Устройства, выполненные в форм-факторе SO-DIMM, само собой имеют меньшее число контактов в силу своих меньших размеров. Например, модуль памяти DDR4 SO-DIMM подключается к «материнке» за счет 256 пинов.

Модуль DDR (внизу) имеет больше пинов, чем SDRAM (вверху)

Вполне очевидно и то, что объем каждого модуля памяти высчитывается как сумма емкостей каждого распаянного чипа. Чипы памяти, конечно, могут отличаться своей плотностью (или, проще говоря, объемом). К примеру, прошедшей весной компания Samsung наладила серийное производство чипов с плотностью 4 Гбит. Причем в обозримом будущем планируется выпуск памяти с плотностью 8 Гбит. Также модули памяти имеют свою шину. Минимальная ширина шины составляет 64 бит. Это означает, что за такт передается 8 байт информации. При этом нужно отметить, что также существуют 72-битные модули памяти, в которых «лишние» 8 бит отведены для технологии коррекции ошибок ECC (Error Checking & Correction). Кстати, ширина шины модуля памяти также является суммой ширин шин каждого отдельно взятого чипа памяти. То есть, если шина модуля памяти является 64-битной и на планке распаяно восемь чипов, то ширина шины памяти каждого чипа равна 64/8=8 бит.

Чтобы рассчитать теоретическую пропускную способность модуля памяти, можно воспользоваться следующей формулой: A*64/8=ПС, где «А» — это скорость передачи данных, а «ПС» — искомая пропускная способность. В качестве примера можно взять модуль памяти типа DDR3 с частотой 2400 МГц. В таком случае пропускная способность будет равняться 2400*64/8=19200 Мбайт/с. Именно это число имеется в виду в маркировке модуля PC3-19200.

Как же происходит непосредственно чтение информации из памяти? Сначала подается адресный сигнал в соответствующую строку (Row), а уже затем считывается информация из нужного столбца (Column). Информация считывается в так называемый усилитель (Sense Amplifiers) — механизм подзарядки конденсаторов. В большинстве случаев контроллер памяти считывает сразу целый пакет данных (Burst) с каждого бита шины. Соответственно, при записи каждые 64 бита (8 байт) делятся на несколько частей. К слову, существует такое понятие как длина пакета данных (Burst Length). Если эта длина равна 8, то за один раз передается сразу 8*64=512 бит.

Модули и чипы памяти также имеют такую характеристику, как геометрия, или организация (Memory Organization). Геометрия модуля показывает его ширину и глубину. Например, чип с плотностью 512 Мбит и разрядностью (шириной) 4 имеет глубину чипа 512/4=128М. В свою очередь, 128М=32М*4 банка. 32М — это матрица, содержащая 16000 строк и 2000 столбцов. Она может хранить 32 Мбит данных. Что касается самого модуля памяти, то почти всегда его разрядность составляет 64 бита. Глубина же легко высчитывается по следующей формуле: объем модуля умножается на 8 для перевода из байтов в биты, а затем делится на разрядность.

На маркировке без труда можно найти значения таймингов

Необходимо сказать несколько слов и о такой характеристике модулей памяти, как тайминги (задержки). В самом начале статьи мы говорили о том, что стандарт SDRAM предусматривает такой момент, что контроллер памяти всегда знает, сколько времени выполняется та или иная операция. Тайминги как раз и указывают время, требующееся на исполнение определенной команды. Это время измеряется в тактах шины памяти. Чем меньше это время, тем лучше. Самыми важными являются следующие задержки:

TRCD (RAS to CAS Delay) — время, которое необходимо для активации строки банка. Минимальное время между командой активации и командой чтения/записи;
CL (CAS Latency) — время между подачей команды чтения и началом передачи данных;
TRAS (Active to Precharge) — время активности строки. Минимальное время между активацией строки и командой закрытия строки;
TRP (Row Precharge) — время, необходимое для закрытия строки;
TRC (Row Cycle time, Activate to Activate/Refresh time) — время между активацией строк одного и того же банка;
TRPD (Active bank A to Active bank B) — время между командами активации для разных банков;
TWR (Write Recovery time) — время между окончанием записи и подачей команды закрытия строки банка;
TWTR (Internal Write to Read Command Delay) — время между окончанием записи и командой чтения.

Конечно, это далеко не все существующие в модулях памяти задержки. Можно перечислить еще добрый десяток всевозможных таймингов, но лишь указанные выше параметры существенно влияют на производительность памяти. Кстати, в маркировке модулей памяти и вовсе указываются только четыре задержки. Например, при параметрах 11-13-13-31 тайминг CL равен 11, TRCD и TRP — 13, а TRAS — 31 такту.

Пришествие DDR

Разработка стандарта DDR (Double Data Rate) началась еще в 1996 году и закончилась официальной презентацией в июне 2000 года. С приходом DDR уходящую в прошлое память SDRAM стали называть попросту SDR. Чем же стандарт DDR отличается от SDR?

После того как все ресурсы SDR были исчерпаны, у производителей памяти было несколько путей решения проблемы повышения производительности. Можно было бы просто наращивать число чипов памяти, тем самым увеличивая разрядность всего модуля. Однако это отрицательно сказалось бы на стоимости таких решений — уж очень дорого обходилась эта затея. Поэтому в ассоциации производителей JEDEC пошли иным путем. Было решено вдвое увеличить шину внутри чипа, а передачу данных осуществлять также на вдвое повышенной частоте. Кроме этого, в DDR предусматривалась передача информации по обоим фронтам тактового сигнала, то есть два раза за такт. Отсюда и берет свое начало аббревиатура DDR — Double Data Rate.

Модуль памяти DDR производства Kingston

С приходом стандарта DDR появились такие понятия, как реальная и эффективная частота памяти. К примеру, многие модули памяти DDR работали на скорости 200 МГц. Эта частота называется реальной. Но из-за того, что передача данных осуществлялась по обоим фронтам тактового сигнала, производители в маркетинговых целях умножали эту цифру на 2 и получали якобы эффективную частоту 400 МГц, которую и указывали в маркировке (в данном случае — DDR-400). При этом в спецификациях JEDEC указано, что использовать термин «мегагерц» для характеристики уровня производительности памяти и вовсе некорректно! Вместо него необходимо использовать «миллионы передач в секунду через один выход данных». Однако маркетинг — дело серьезное, указанные в стандарте JEDEC рекомендации мало кому были интересны. Поэтому новый термин так и не прижился.

Также в стандарте DDR впервые появился двухканальный режим работы памяти. Использовать его можно было при наличии четного числа модулей памяти в системе. Его суть заключается в создании виртуальной 128-битной шины за счет чередования модулей. В таком случае происходила выборка сразу 256 бит. На бумаге двухканальный режим может поднять производительность подсистемы памяти в два раза, однако на практике прирост скорости оказывается минимален и далеко не всегда заметен. Он зависит не только от модели оперативной памяти, но и от таймингов, чипсета, контроллера памяти и частоты.

Четыре модуля памяти работают в двухканальном режиме

Еще одним нововведением в DDR стало наличие сигнала QDS. Он располагается на печатной плате вместе с линиями данных. QDS был полезен при использовании двух и более модулей памяти. В таком случае данные приходят к контроллеру памяти с небольшой разницей во времени из-за разного расстояния до них. Это создает проблемы при выборе синхросигнала для считывания данных, которые успешно решает как раз QDS.

Как уже говорилось выше, модули памяти DDR выполнялись в форм-факторах DIMM и SO-DIMM. В случае DIMM количество пинов составляло 184 штуки. Для того чтобы модули DDR и SDRAM были физически несовместимы, у решений DDR ключ (разрез в области контактной площадки) располагался в ином месте. Кроме этого, модули памяти DDR работали с напряжением 2,5 В, тогда как устройства SDRAM использовали напряжение 3,3 В. Соответственно, DDR обладала меньшим энергопотреблением и тепловыделением в сравнении с предшественником. Максимальная частота модулей DDR составляла 350 МГц (DDR-700), хотя спецификациями JEDEC предусматривалась лишь частота 200 МГц (DDR-400).

Память DDR2 и DDR3

Первые модули типа DDR2 появились в продаже во втором квартале 2003 года. В сравнении с DDR, оперативная память второго поколения не получила существенных изменений. DDR2 использовала всю ту же архитектуру 2n-prefetch. Если раньше внутренняя шина данных была вдвое больше, чем внешняя, то теперь она стала шире в четыре раза. При этом возросшую производительность чипа стали передавать по внешней шине с удвоенной частотой. Именно частотой, но не удвоенной скоростью передачи. В итоге мы получили, что если у DDR-400 чип работал на реальной частоте 200 МГц, то в случае DDR2-400 он функционировал со скоростью 100 МГц, но с вдвое большей внутренней шиной.

Также DDR2-модули получили большее количество контактов для присоединения к материнской плате, а ключ был перенесен в другое место для физической несовместимости с планками SDRAM и DDR. Вновь было снижено рабочее напряжение. Если модули DDR работали при напряжении 2,5 В, то решения DDR2 функционировали при разности потенциалов 1,8 В.

По большому счету, на этом все отличия DDR2 от DDR заканчиваются. Первое время модули DDR2 в отрицательную сторону отличались высокими задержками, из-за чего проигрывали в производительности планкам DDR с одинаковой частотой. Однако вскоре ситуация вернулась на круги своя: производители снижали задержки и выпускали более быстрые наборы оперативной памяти. Максимальная частота DDR2 достигала отметки эффективных 1300 МГц.

:/> Как открыть реестр в Windows 10: как его найти и 5 способов войти в редактор

Различное положение ключа у модулей DDR, DDR2 и DDR3

При переходе от стандарта DDR2 к DDR3 использовался тот же самый подход, что и при переходе от DDR к DDR2. Само собой, сохранилась передача данных по обоим концам тактового сигнала, а теоретическая пропускная способность выросла в два раза. Модули DDR3 сохранили архитектуру 2n-prefetch и получили 8-битную предвыборку (у DDR2 она была 4-битной). При этом внутренняя шина стала в восемь раз больше, чем внешняя. Из-за этого в очередной раз при смене поколений памяти увеличились ее тайминги. Номинальное рабочее напряжение для DDR3 было снижено до 1,5 В, что позволило сделать модули более энергоэффективными. Заметим, что, кроме DDR3, существует память типа DDR3L (буква L означает Low), которая работает с пониженным до 1,35 В напряжением. Также стоит отметить, что модули DDR3 оказались ни физически, ни электрически несовместимы с любым из предыдущих поколений памяти.

Конечно, чипы DDR3 получили поддержку некоторых новых технологий: например, автоматическую калибровку сигнала и динамическое терминирование сигналов. Однако в целом все изменения носят преимущественно количественный характер.

DDR4 — очередная эволюция

Наконец, мы добрались до совершенно новой памяти типа DDR4. Ассоциация JEDEC начала разработку стандарта еще в 2005 году, однако лишь весной этого года первые устройства появились в продаже. Как говорится в пресс-релизе JEDEC, при разработке инженеры пытались достичь наибольшей производительности и надежности, увеличив при этом энергоэффективность новых модулей. Что ж, такое мы слышим каждый раз. Давайте посмотрим, какие конкретно изменения получила память DDR4 в сравнении с DDR3.

На этой картинке можно проследить эволюцию технологии DDR: как менялись показатели напряжения, частоты и емкости

Как и предшественники, DDR4 переняла архитектуру 2n-prefetch, которую JEDEC в данном случае называет 8n-Prefetch. Любой чип памяти может состоять из двух или четырех отдельных групп банков.

Один из первых прототипов DDR4. Как ни странно, это ноутбучные модули

В качестве примера рассмотрим 8-гигабайтный DDR4-чип с шиной данных шириной 4 бита. Такой девайс содержит 4 группы банков по 4 банка в каждой. Внутри каждого банка находятся 131 072 (217) строки емкостью 512 байт каждая. Для сравнения можно привести характеристики аналогичного DDR3-решения. Такой чип содержит 8 независимых банков. В каждом из банков находятся 65 536 (216) строк, а в каждой строке — 2048 байт. Как видите, длина каждой строки чипа DDR4 в четыре раза меньше длины строки DDR3. Это означает, что DDR4 осуществляет «просмотр» банков быстрее, нежели DDR3. При этом переключение между самими банками также происходит гораздо быстрее. Тут же отметим, что для каждой группы банков предусмотрен независимый выбор операций (активация, чтение, запись или регенерация), что позволяет повысить эффективность и пропускную способность памяти.

Основные преимущества DDR4: низкое энергопотребление, высокая частота, большой объем модулей памяти

Важным изменением в стандарте DDR4 стало использование интерфейса с топологией «точка-точка» вместо шины Multi-Drop, применяемой в DDR3. Зачем это нужно? Конструкция шины Multi-Drop предусматривает использование всего лишь двух каналов для связи модулей с контроллером памяти. При использовании сразу четырех портов DIMM каждые два модуля соединяются с контроллером посредством лишь одного канала, что само собой негативно сказывается на производительности подсистемы памяти.

Схема работы шины Multi-Drop

В дизайне шины с топологией «точка-точка» для каждого DIMM-разъема предусмотрен отдельный канал, то есть каждый модуль памяти будет напрямую связываться с контроллером и не делить ни с кем этот самый канал. Подобное изменение мы уже могли видеть при переходе от шины PCI к PCI Express. Конечно, у такого подхода есть и свои недостатки. Например, двухканальные системы будут ограничены двумя разъемами DIMM, четырехканальные — четырьмя. Однако, учитывая большие объемы модулей DDR4, это не должно никак ограничивать пользователей. Об этом далее.

Схема работы шины с топологией «точка-точка»

Модуль памяти DDR4 в форм-факторе DIMM имеет 288 контактов. Количество пинов было увеличено для возможности адресации как можно большего объема памяти. Максимальная емкость модуля памяти составляет 128 Гбайт — и это при использовании кристаллов объемом 8 Гбайт и технологии QPD (Quad Die Package — упаковка четырех чипов в один корпус). Вполне возможно и применение более емких 16-гигабайтных кристаллов и более плотной упаковки (до 8 кристаллов в один корпус). В таком случае емкость модуля памяти может составить до 512 Гбайт.

Кстати, увеличится не только объем модулей памяти, но и частота чипов. В рамках стандарта DDR4 реальная частота достигнет отметки 2133 МГц.

Модуль памяти DDR4 производства Corsair

Для снижения энергопотребления и тепловыделения стандарт DDR4 предусматривает очередное снижение рабочего напряжения. На этот раз до 1,2 В. Кроме этого, внутри чипа напряжение наоборот было увеличено, что позволило обеспечить более быстрый доступ и при этом снизить токи утечки. В теории энергопотребление DDR4 будет на 30% ниже, чем у DDR3. Этот запас производители, скорее всего, будут тратить на увеличение частоты памяти.

Остальные изменения касаются надежности устройств. Например, чипы DDR4 умеют самостоятельно выявлять и исправлять ошибки, связанные с контролем четности адресов и команд. Также новый стандарт предусматривает поддержку режима тестирования соединений, благодаря которому системный контроллер может обнаружить ошибки без применения инициализирующих последовательностей DRAM. Кроме этого, был доработан регистр памяти. Теперь его можно сконфигурировать так, чтобы блокировать команды, содержащие ошибки контроля четности. Регистр памяти DDR3 не обладал такой функцией, и команды с ошибками контроля четности иногда доходили до чипов памяти, вызывая сбои в работе. Вдобавок к перечисленным возможностям стандарт DDR4 предусматривает еще несколько опциональных функций, направленных на улучшение надежности подсистемы памяти. Одной из них является проверка контрольных сумм перед записью в память.

Пока что в продаже нет ни одной материнской платы с поддержкой DDR4. Но ждать осталось недолго

Пока что память DDR4 лишь начинает распространяться, но, по некоторым прогнозам, уже к концу 2015 года DDR4 должна перехватить значительную часть рынка у DDR3.

Заключение

Вот мы и рассмотрели все новшества, которые принесет новый стандарт памяти DDR4. На бумаге все выглядит более чем привлекательно. Так, помимо стандартных улучшений (более низкое напряжение и высокие частоты), DDR4 получил поддержку новой шины и, что особенно важно для серверного сегмента, нескольких технологий для повышения надежности. Впрочем, для затравки, отметим, что совсем скоро («совсем» — означает «совсем-совсем-совсем» — прим. руководителя тестлаба) на нашем сайте выйдет подробный обзор первых DDR4-наборов.

Что лучше DDR3 vs DDR4

Люди, которые это читают, наверняка знают, что такое оперативная память и что она делает. Но если нет, то говоря простыми словами, RAM (память произвольного доступа) — это устройство внутри компьютера, которое хранит временную информацию и служит рабочей памятью для ПК. Данные в RAM быстро записываются и считываются, поэтому от её скорости зависит быстродействие системы в целом.

DDR3 это третья итерация того, что сейчас известно под названием DRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом). DDR3 долго считалась единственной памятью, которую можно приобрести для обычного ПК. Но с представлением DDR4 в 2014 году, люди стали задавать вопрос: а стоит ли переход на новую память своих денег? Теперь, как вы, наверное, все знаете, с новой технологией обычно приходят новые функции и технологические достижения, и DDR3 vs DDR4 подтверждают это правило.

Далее в статье мы коснемся всех областей, важных для потребителей, которые хотят либо собрать новый ПК, либо обновить свой старый. Но сначала давайте рассмотрим физические различия в размерах.

Самым очевидным отличием для большинства людей будут физические размеры двух стандартов ОЗУ. Когда в 2007 году был представлен DDR3, этот стандарт разработали с 240-контактным разъёмом, который очень легко помещался в слоты для ОЗУ материнских плат. Однако в DDR4 разработчики использовали 288-контактный разъём, который представлен на рисунке ниже.

Если вы думали что ddr3 и ddr4 совместимы, то нет, всё это значит, что DDR4 не совместима ни с одной материнской платой, которая поддерживает DDR3. И ответ на вопрос можно ли ddr3 поставить в ddr4, аналогичный — нет.

Неудивительно, правда? С другой стороны, длина двух DDR не изменилась вообще, все еще оставаясь примерно на 133 мм. Это означает, что разработчикам пришлось сузить зазор между контактами на 0,15 мм, чтобы освободить место для дополнительных контактов. Высота между двумя модулями в «обнаженном» виде может отличаться чуть более чем на миллиметр, что в ретроспективе ничего не значит, поскольку все современные ОЗУ оснащены радиаторами разного размера.

Разница в вольтаже

Технологически оба стандарта немного отличаются, начиная с уровней напряжения. Есть и разница между ddr3 и ddr4 в напряжении питания. Как и все комплектующие ПК, оперативной памяти требуется электроэнергия для работы: DDR3 работает при напряжении 1,5 В, тогда как DDR4 работает с напряжением 1,2 В. В целом разница составляет примерно 15 ватт. Для обычного пользователя это незначительная разница, а вот для огромных серверных ферм с тысячами отдельных модулей ОЗУ, разница в 15 Вт на планку становится огромной экономией энергии. В дополнение к энергосбережению, низковольтное ОЗУ считается гораздо более стабильным.

Частоты

Ответ на вопрос чем DDR4 лучше DDR3 — частотой. Рабочая частота — это важный фактор, когда речь идет о выборе оперативной памяти для вашей системы, и чем она больше, тем лучше. Существуют значительные различия в тактовых частотах между двумя типами ОЗУ, но прежде чем мы углубимся в них, стоит объяснить, что такое тактовая частота и как она влияет на работу памяти.

Оперативная память — это рабочая память ПК, она считывает и обрабатывает программы и задачи. Сейчас ОЗУ бывает разных ёмкостей, например 2 ГБ, 4 ГБ, 8 ГБ и т. д. Это число отражает, сколько информации может прочитать каждая планка в отдельный момент времени. Тактовая частота измеряется в мГц и показывает, насколько быстро оперативная память отправляет информацию центральному процессору. Из этого становится ясно, почему более высокая тактовая частота лучше, чем низкая.

Как видно из диаграммы выше, максимальная рабочая частота DDR3 составляет 2133 МГц, в то время как минимальная частота DDR4 — 2133 МГц, а максимальная — 4800 МГц. Это означает, что скорость передачи данных и эффективность значительно выше.

Алгоритмы обновления

Проще говоря, алгоритм обновления — это сколько раз оперативная память обновляет сама себя, чтобы не простаивать слишком долго. И здесь тоже есть разница DDR3 и DDR4. Память DDR3 использовала 2 разных алгоритма, AR (автоматическое обновление) и SR (самообновление), и переключалась между ними в зависимости от вида и степени нагрузки на систему. DDR4 использует только автоматическое обновление, поэтому она всегда обновляется и следит за тем, чтобы никакая новая информация не ожидала обработки. DDR4 потребляет гораздо меньше энергии, и это позволяет разработчикам использовать AR исключительно для повышения эффективности.

Задержки

К сожалению, с увеличением тактовой частоты латентность DDR4 слегка увеличилась и стала выше, чем у DDR3. Но совсем немного выше. Проще говоря, DDR3 работает с задержкой CL11, которая считывает данные за 13,75 наносекунд, в то время как DDR4 работает с CL15, с которой это же происходит за 14,06 наносекунд. Разница составляет примерно 2% и благодаря увеличению тактовой частоты на это можно закрыть глаза. Но в конечном счете DDR3 лучше в этом плане. Из-за этого параметра может возникать разница в играх, поэтому следует выбирать память с меньшей латентностью.

:/> Частота ошибок записи жесткого диска

Объём памяти

Преимущество большего объёма памяти очевидно и DDR4 тут полностью выигрывает. Объем памяти становится все важнее, особенно при многозадачной работе или в играх, поэтому при создании DDR4 производители заложили ей гораздо большую емкость, чем . У DDR3 ёмкость одной планки может быть от 512 МБ до 8 ГБ, тогда как у DDR4 она составляет от 4 ГБ до 16 ГБ. Ежу понятно, что это в два раза больше, чем у DDR3. Преимущества увеличения объема ОЗУ довольно существенны, и мы, безусловно, увидим большую разницу в производительности при увеличении объема оперативной памяти.

Преимущества и недостатки

Разница в технических характеристиках DDR4 не только явная: кое-что выясняется экспериментальным путем. Например, меньший рабочий вольтаж у этого типа памяти ведет к тому, что греется она меньше, поэтому теоретически прослужит дольше. Также уменьшение энергопотребления увеличивает время работы ноутбука от батареи.

Прочитав про правильный выбор оперативной памяти для вашего ПК, вы можете больше узнать о таймингах. Почему это важно знать для сравнения разных типов оперативки? Дело в том, что у каждого последующего поколения тайминги больше.

И если брать для сравнения планки памяти DDR3 и DDR4 со всеми равными параметрами, то именно благодаря меньшим таймингам планка третьего поколения будет работать шустрее. Так-то!

Ага, ага, так-то оно так, однако есть одно но: планки оперативки DDR3 с параметрами как у «четверки» относятся к ТОПовым, поэтому и стоят соответственно. Не рекомендую останавливать свой выбор на таком варианте: во-первых, можно заполучить такую же планку, но ДДР4, за меньшую сумму, а во-вторых производители процессоров при разработке новых комплектующих ориентируются уже на DDR4.

Собрать на этой базе компьютер не станет проблемой, в то время как поиск материнки на DDR3 и подходящих планок на материнскую плату может превратиться в увлекательный квест с обходом всех окрестных компьютерных магазинов с заведомо неизвестным результатом.

Тестируемая система

В теории наша планка памяти DDR3 с ее короткими таймингами, несмотря на меньшую тактовую частоту, должна быть чуть-чуть быстрее, чем DDR4. Как оказалось, в данном случае тип памяти почти никак не повлияет на игры: результаты как синтетических бенчмарков (3DMark), так и подсчета частоты обновления картинки в игре, оказались практически одинаковыми. В системных тестах (PCMark) небольшие различия есть. Cinebench 15 показал прибавку примерно на 15 fps при использовании DDR4.

Чем чревата несовместимость

Самое страшное, что может произойти – вылет в «синий экран» при старте ОС. В иных случаях при неполной совместимости пользователя ожидает незаметная глазу потеря производительности по сравнению с абсолютной совместимостью.

А благодаря «защите от дурака» компьютер не выйдет из строя, что бы не уверяли на форумах.

Оперативная память стандарта DDR4 не так уж и нова. Некоторые материнские платы (Socket 2011-3) поддерживают его уже на протяжении несколько лет, и в настоящее время такие платы начального уровня вы можете приобрести по ценам, начинающимся примерно от 3800 рублей.

DDR4 отличается от DDR3 «плотностью» чипа, тактовой частотой и напряжением: теоретически DDR4 может адресовать больше Гбайт памяти и достигать более высоких тактовых частот. Однако тайминги у DDR4, как правило, выше, чем у DDR3. Суть вот в чем: для геймеров такой важный параметр, как латентность памяти, рассчитывается исходя из таймингов и тактовой частоты. Чем меньше латентность, тем быстрее система передает данные из памяти. Таким образом, более высокая тактовая частота DDR4 по сути противопоставляется лучшим таймингам DDR3. По этой причине на практике DDR3 может быть быстрее DDR4.

Какие тайминги у вашей оперативной памяти, можно узнать, как правило, посмотрев на числа после аббревиатуры «CL» (Column Address Strobe Latency) — чем они меньше, тем лучше.

О производителях модулей памяти

Многие уверены, что существует всего несколько производителей оперативной памяти, продающих их под разными брендами. Утверждение справедливо лишь отчасти. Действительно, чипы ОЗУ производят небольшое количество компаний, и уже на их основании производители модулей памяти разрабатывают собственные платы.

Подобная ситуация наблюдается с графическими процессорами для видеокарт: их выпускает только NVIDIA и AMD, затем на их базе девайсы собирают десятки производителей.

Хотя все компоненты создаются согласно стандартам, параметры плат могут отличаться из-за особенностей конструкции. Более того, чипы одного производителя из разных партий с различными датами производства могут также отличаться характеристиками(сейчас встречается очень редко).

Метод «научного тыка»

Однако может оказаться, что подходящие модули ОЗУ найти невозможно: они сняты с производства или временно отсутствуют на складе. В этом случае лучше будет найти инет-магазин комплектующих и выбрать подходящую деталь одного из производителей:

Kingston;
Transcend;
Samsung;
Corsair;
Hynix.

Практика показывает, что такие планки обычно между собой в большинстве случаев отлично «дружат»(но это не точно, и поэтому я не рекомендую использовать этот метод).

Если вы спросите меня: почему онлайн-магазин, а не обычный? Почитайте лучше в этой статье , там все в подробностях описано.

DDR3 против DDR4

Бенчмарк
Результат (DDR3, 4Гбайт, 1.333 МГц CL9)
Результат (DDR4, 4Гбайт, 2.133 МГц CL15)

Cinebench 15 OpenGL
98,27 кадров в секунду
113,13 кадров в секунду

PCMark 7
6.320 баллов
6.443 баллов

PCMark 8
4.811 баллов
4.817 баллов

3DMark Cloud Gate
13.174 баллов
13.387 баллов

3DMark Fire Strike
3.965 баллов
3.977 баллов

DiRT Rally
26 кадров в секунду
26 кадров в секунду

Ashes of the Singularity
15 кадров в секунду
15 кадров в секунду

DX11 Feature Test Single-thread
1.105.063 Draw calls
1.427.945 Draw calls

DX12 Feature Test
7.645.525 Draw calls
8.142.534 Draw calls

Что происходит?

В DX11 Feature Test память DDR4 прибавляет количество Draw Calls ощутимо — при DX12 на 6,5 %, при DX11 аж на 29,21 %. Feature-Test должен показывать, насколько эффективен API DirectX. Для этого ведется проверка — сколько инструкций процессор может отправить в течение одного периода к графической подсистеме. Высокое значение означает, что CPU не замедляет работу GPU.

На момент проведения теста мы не можем назвать преимущества DDR4 над DDR3 какими-то особенными. Поскольку мы протестировали только одну аппаратную комбинацию, предположим, что контроллер памяти процессоров более эффективно работает со стандартом DDR4. Это явление мы будем более внимательно исследовать с другими планками памяти стандартов DDR3 и DDR4.

Немного истории

DDR3 – третье поколение синхронной динамической памяти SDRAM с удвоенной скоростью. По сравнению с предшественниками напряжение питания снижено до 1,5 В. Существует (и до сих пор используется) модификация DDR3L, у которой рабочее напряжение еще меньше – 1,35 В, то есть на 10%.

Модуль DIMM имеет 240 контактов. Расположены они на плате симметрично, однако работают асинхронно. Ключ затвора расположен не там, где у остальных типов памяти, поэтому совместимость невозможна ни теоретически, ни практически – вы попросту не вставите такую планку в неподходящий слот.

Согласно спецификации, существует несколько модификаций DDR3, рабочие характеристики которых отличаются.

Таблица для наглядности:

И да, если я завел речь про историю, то массовую популярность этот тип памяти начал обретать в 2012 году, хотя появился еще в 2007.

DDR4 – четвертое поколение. Объемы продаж превзошли предшественника только в 2017 году, хотя появились такие планки на несколько лет раньше. Типы отличаются между собой как внешне (физически новинка немного шире), так и по характеристикам.

Количество банков здесь удвоено и достигает 16, что позволило увеличить скорость внешней шины данных. Благодаря механизму проверки четности, повышена надежность модуля памяти. Рабочее напряжение снижено до 1,2 В.

Характеристики DDR4 показаны в таблице:

Как видите, разница существенна: даже у самых слабых моделей выше и частота памяти, и частота шины, пиковая скорость передачи данных. Следует отметить, что лучше и почти все остальные характеристики. Почитать детальнее об основных характеристиках оперативки вы можете в этой статье.

Особых различий в параметрах между DIMM для десктопных компов и SO-DIMM для ноутбуков у обеих типов оперативки нет – разница только в физических размерах и количестве коннектов на шине. Стоит отметить, что благодаря компактным габаритам обычно оперативка для ноута стоит дороже.

Напоследок

Гарантированный способ получить 2 планки с абсолютно идентичными характеристиками – приобрести готовый набор. Второй вариант это найти две планки одной фирмы и модели.

Если же вы задумались об апгрейде компьютера и размышляете, стоит ли отказаться от устаревшей DDR3 и купить новую материнскую плату, поддерживающую DDR4, для вас может быть полезной статья «DDR3 и DDR4: и чем они отличаются».

Выводы

Мы рассмотрели чем отличается DDR3 от DDR4. Перейдём к жизненно важной информации и , действительно ли DDR4 стоит дополнительных вложений. Ну, если бы я писал это 4 года назад, я бы склонился к Скорее всего, вам пришлось бы создавать полностью новый ПК просто чтобы было куда поставить что для большинства просто не практично.

большинство материнских плат и процессор нового поколения поддерживают только оперативную память DDR4, что делает DDR3 относительно устаревш. Так что для тех, кто все еще использует DDR3 думает о переходе на DDR4, просто имейте в виду, что обратная совместимость между ними . Как минимум, вам придется обновить материнскую плату, а вслед за этим, вероятно, придется обновить и некоторые другие компоненты. у вас нет , вы, к сожалению, не сможете наслаждаться играми так, как они были задуманы

(4 оценок, среднее: 3,00 из 5)