Виды модулей памяти и их характеристики. Что такое DDR2 и DDR3 и в чем разница между ними

Модули ОЗУ

Модули оперативной памяти изготавливаются на основе прямоугольных печатных плат с односторонним или двухсторонним расположением микросхем. Они отличаются формфактором и имеют различную конструкцию: SIMM (Single In-line Memory Module - модуль памяти с однорядными контактами); DIMM (Dual In-line Memory Module - модуль памяти с двухрядными контактами); SO DIMM (Small Outline DIMM - малый размер DIMM). Контакты разъемов модулей памяти покрывают золотом или сплавом никеля и палладия.

Модули SIMM представляет собой плату с плоскими контактами вдоль одной стороны; в разъем материнской платы их устанавливают под углом с последующим поворотом в рабочее (вертикальное) положение с помощью защелок. Существуют два типа модулей SIMM: 30-контактные с разрядностью 9 бит (8 бит данных и 1 бит контроля четности); 72-контактные с разрядностью 32 бит (без контроля) или 36 бит (с контролем четности). Поэтому для 32-битной шины требовалось использовать четыре банка 30-контактных модулей SIMM или один 72-контактный модуль; для 64-разрядной шины - два банка 72-контактных модулей.

Модули DIMM бывают двух типов: 168-контактные (для установки микросхем SDRAM) и 184-контактные DIMM (для микросхем DDR SDRAM). Они одинаковы по установочным размерам, вставляются в разъем системной платы вертикально и фиксируются защелками. В переходный период материнские платы оснащались разъемами для обоих типов DIMM-модулей, но в настоящее время в ПЭВМ модули SIMM и 168-контактные DIMM устарели и не используются.

Модули SO DIMM с 72- и 144-контактными разъемами применяются в портативных ПЭВМ. В материнскую плату их устанавливают аналогично модулям SIMM.

В настоящее время наиболее востребованы модули DIMM с микросхемами DDR SDRAM, DDR2 SDRAM и DDR3 SDRAM.

Модули DIMM на основе микросхем DDR SDRAM выпускаются со 184 контактами (рис. 1).

Рис. 1. Плата 184-контактного модуля DIMM:

1 - микросхемы DDR SDRAM; 2 - микросхема буферной памяти и контроля ошибок; 3 - вырезы для крепления платы; 4 - ключ; 5 - разъем

Ключом на модуле памяти является вырез в плате, который в сочетании с соответствующим выступом в разъеме системной платы не позволяет установить модуль не той стороной. Кроме того, ключ у несовместимых модулей ОЗУ может иметь разное размещение (сдвигаться между контактами в одну или другую сторону), указывая номинал напряжения питания (2,5 или 1,8 В) и защищая от электрического повреждения.

Микросхемы памяти типа DDR2, DDR3, приходящие на смену DDR, производятся в виде 240-контактных модулей DIMM.

Современные модули памяти для ПЭВМ поставляются в вариантах 512 Мбайт, 1,2 и 4 Гбайт.

На момент написания этой статьи на рынке доминируют модули памяти DDR третьего поколения или DDR3. Память типа DDR3 имеет более высокие тактовые частоты (до 2400 мегагерц), пониженное примерно на 30-40% (по сравнению с DDR2) энергопотребление и соответственно меньшее тепловыделение.

Однако, до сих пор, можно встретить память стандарта DDR2 и морально устаревшую (а потому местами жутко дорогую) DDR1. Все эти три типа полностью несовместимы друг с другом как по электрическим параметрам (у DDR3 меньше напряжение), так и физическим (смотрите изображение).

Необходимый и достаточный объем оперативной памяти зависит от операционной системы и прикладных программ, определяющих целевое использование ПЭВМ. Если выпланируете использовать компьютер в офисных или «мультимедийных» целях (Интернет, работа с офисными приложениями, прослушивание музыки и др.) - вам хватит 1024 Мб памяти (1 Гб). Для требовательных компьютерных игр, работы с видео, звукозаписи и сведения музыкальных композиций в домаших условиях – минимум 2 Гб (2048 Мб) ОЗУ. Желательно - 3 гигабайта. Следует также отметить, что 32-битные версии (x86) Windows не поддерживают объём оперативной памяти свыше 3 гигабайт. Также отметим, что операционные системы Windows Vista и Windows 7 для комфортной работы с ними требуют как минимум 1 Гб оперативной памяти, а при включении всех графических эффектов - до 1.5 гигабайт.

Характеристики и маркировка оперативной памяти

Рассмотрим маркировки

Объем

Первым обозначением в строке идет объем модулей памяти. В частности, в первом случае это - 4 ГБ, а во втором - 1 ГБ. Правда, 4 ГБ в данном случае реализованы не одной планкой памяти, а двумя. Это так называемый Kit of 2 - набор из двух планок. Обычно такие наборы покупаются для установки планок в двухканальном режиме в параллельные слоты. Тот факт, что они имеют одинаковые параметры, улучшит их совместимость, что благоприятно сказывается на стабильности.

Тип корпуса

DIMM/SO-DIMM - это тип корпуса планки памяти. Все современные модули памяти выпускаются в одном из двух указанных конструктивных исполнений.

Тип памяти

Тип памяти - это архитектура, по которой организованы сами микросхемы памяти. Она влияет на все технические характеристики памяти - производительность, частоту, напряжение питание и др.

Частоты передачи данных для типов памяти:

DDR: 200-400 МГц

DDR2: 533-1200 МГц

DDR3: 800-2400 МГц

Цифра, указываемая после типа памяти - и есть частота: DDR400, DDR2-800.

Модули памяти всех типов отличаются напряжением питания и разъемами и не позволяют быть вставленными друг в друга.

Частота передачи данных характеризует потенциал шины памяти по передаче данных за единицу времени: чем больше частота, тем больше данных можно передать.

Однако, есть еще факторы, такие как количество каналов памяти, разрядность шины памяти. Они также влияют на производительность подсистем памяти.

Стандарт скорости модуля памяти

Для комплексной оценки возможностей RAM используется термин пропускная способность памяти. Он учитывает и частоту, на которой передаются данные и разрядность шины и количество каналов памяти.

Пропускная способность (B) = Частота (f) x разрядность шины памяти (c) x кол-во каналов (k)

Например, при использовании памяти DDR400 400 МГц и двухканального контроллера памяти пропускная способность будет: (400 МГц x 64 бит x 2)/ 8 бит = 6400 Мбайт/с

В обозначении для облегчения понимания скорости модуля указывается и стандарт пропускной способности памяти. Он как раз и показывает, какую пропускную способность имеет модуль.

Все эти стандарты начинаются с букв PC и далее идут цифры, указывающие пропускную способность памяти в Мбайтах в секунду.

Тайминги

Тайминги - это задержки при обращении к микросхемам памяти. Естественно, чем они меньше - тем быстрее работает модуль.

Дело в том, что микросхемы памяти на модуле имеют матричную структуру - представлены в виде ячеек матрицы с номером строки и номером столбца. При обращении к ячейке памяти считывается вся строка, в которой находится нужная ячейка.

Сначала происходит выбор нужной строки, затем нужного столбца. На пересечении строки и номера столбца и находится нужная ячейка. С учетом огромных объемом современной RAM такие матрицы памяти не целиковые - для более быстрого доступа к ячейкам памяти они разбиты на страницы и банки. Сначала происходит обращение к банку памяти, активизация страницы в нем, затем уже происходит работа в пределах текущей страницы: выбор строки и столбца. Все эти действия происходит с определенно задержкой друг относительно друг друга.

Основные тайминги RAM - это задержка между подачей номера строки и номера столбца, называемая временем полного доступа (RAS to CAS delay, RCD), задержка между подачей номера столбца и получением содержимого ячейки, называемая временем рабочего цикла (CAS latency, CL), задержка между чтением последней ячейки и подачей номера новой строки (RAS precharge, RP). Тайминги измеряются в наносекундах (нс).

Эти тайминги так и идут друг за другом в порядке выполнения операций и также обозначаются схематично 5-5-5-15. В данном случае все три тайминга по 5 нс, а общий рабочий цикл - 15 нс с момента активизации строки.

Главным таймингом считается CAS latency, который часто обозначается сокращенно CL=5. Именно он в наибольшей степени "тормозит" память.

Основываясь на этой информации, вы сможете грамотно выбрать подходящий модуль памяти.

Производитель и его part number

Каждый производитель каждому своему продукту или детали дает его внутреннюю производственную маркировку, называемую P/N (part number) - номер детали.

Для модулей памяти у разных производителей она выглядит примерно так:

Kingston KVR800D2N6/1G

• Corsair XMS2 CM2X1024-6400C5

На сайте многих производителей памяти можно изучить, как читается их Part Number. Модули Kingston семейства ValueRAM:

Последняя маркировка говорит о многом, а именно:

KVR – производитель Kingston ValueRAM

1066 – рабочая частота (Mhz)

D3 - тип памяти (DDR3)

D (Dual) – rank/ранг. Двухранговый модуль – это два логических модуля, распаянных на одном физическом и пользующихся поочерёдно одним и тем же физическим каналом (нужен для достижения максимального объёма оперативной памяти при ограниченном количестве слотов)

8 – 8 чипов памяти DRAM

R – Registered, указывает на стабильное функционирование без сбоев и ошибок в течение как можно большего непрерывного промежутка времени

7 – задержка сигнала (CAS=7)

S – термодатчик на модуле

K3 – набор (кит) из трех модулей

6G – суммарный объем кита (трех планок) равен 6 GB.

По маркировке OCZ можно понять, что это модуль DDR2 объемом 1 Гбайт, частотой 800 МГц.

По маркировке CM2X1024-6400C5 понятно, что это модуль DDR2 объемом 1024 Мбайт стандарта PC2-6400 и задержками CL=5.

Некоторые производители вместо частоты или стандарта памяти указывают время в нс доступа к чипу памяти. По этому времени можно понять, какая используется частота. Так поступает Micron: MT47H128M16HG-3. Цифра в конце обозначает, что время доступа - 3 нс (0.003 мс).

По известной форуме T=1/f частота работы чипа f=1/T: 1/0,003 = 333 МГц. Частота передачи данных в 2 раза выше - 667 МГц. Соответственно, данный модуль DDR2-667.

Диагностика возможных проблем с модулями памяти

Модуль памяти состоит из нескольких микросхем, размещенных на одной плате. Он является одним из самых надежных компонентов компьютера. К тому же, очень маловероятно поступление в продажу модулей с какими-то дефектами, так как производители перед отправкой в продажу тщательно их тестируют. Но такая вероятность все же существует, так как даже один производитель сейчас выпускает очень большое количество модулей.

В реальной ситуации повредить его очень просто. Достаточно вспомнить о статическом электричестве. Например, лучше не пробуйте, купив модуль памяти на 1ГБ, вставлять его одной рукой в компьютер, а второй - гладить своего кота. Кроме статического электричества на работоспособности микросхем негативно отражаются перепады напряжения в сети и неисправность блока питания. То же можно сказать и о необдуманном повышении питающего память напряжения при разгоне.

Если ваш компьютер находится в пыльном или влажном помещении, это может привести к порче контактов в разъемах памяти на материнской плате. Причиной неисправности может стать повышение температуры самих модулей и других компонентов внутри корпуса. При неаккуратном обращении можно просто физически повредить модуль памяти. Это одна из причин, по которой мы за радиаторы на модулях памяти, они не сильно понижают их температуру, но служат хорошую службу в повышении прочности.

Неисправность модуля памяти может проявиться множеством различных симптомов. Попробуем выделить наиболее распространенные:

Появление синих экранов с сообщениями об ошибках во время установки Windows 98/2000/XP. Это один из самых верных признаков существования проблем с памятью.

Периодические сбои в работе и появление синих экранов во время работы Windows. Причиной этого может быть не только память, но и повышение температуры внутри корпуса, так что стоит проверить и эту возможность.

Сбои во время операций, интенсивно использующих память: трехмерные игры, тесты, компиляция, Photoshop и т.п.

Невозможность загрузки компьютера. Это может сопровождаться продолжительными звуковыми сигналами, с помощью которых BIOS сообщает о проблеме с памятью. В этом случае вы не сможете проверить память с помощью диагностирующих программ. Единственный способ убедиться, что дело действительно в памяти - поменять модуль или самостоятельно, или в сервисном центре.

Чтобы это проверить, выключите компьютер, освободите разъем, открыв две защелки, достаньте модуль из разъема и аккуратно поставьте его в другой разъем, прижав защелки. После этого включите компьютер и повторите тестирование. Если снова обнаружены ошибки, то модуль неисправный, а если ошибок нет, то разъем.

– устанавливать модули памяти с одинаковым объемом;

– модули должны совпадать по частоте работы (Mhz), иначе все они будут работать на частоте самой медленной памяти;

– совмещать тайминги, латентности (задержки) памяти;

– модули памяти лучше одного производителя и одной модели.

Основные правила установка памяти:

все работы проводите при полностью отключенном от питающей сети компьютере, сухими руками;

не прилагайте излишних усилий – модули памяти очень хрупкие!

системный блок располагайте на прочной и устойчивой поверхности.

Шаг 1.

откройте боковую крышку системного блока (у стандартного вертикального корпуса – это левая крышка, если смотреть на системник спереди).

Примечание. Количество слотов ОП обычно составляет 2-6 разъемов для большинства материнских плат, применяемых в домашних компьютерах. Перед установкой обратите внимание на видеокарту – она может мешать установке оперативной памяти. Если она мешает, то временно демонтируйте её.

Шаг 2.

На свободном слоте, выбранном для установки оперативки, отстегните специальные защелки на краях.

Примечание. Внутри каждого разъема имеются небольшие ключи-перемычки, а на контактной части модулей памяти соответствующие им вырезы. Их взаимное совмещение исключает неправильную установку памяти или установку модулей другого типа. У каждого типа разное расположение и количество прорезей, а следовательно, и ключей на разъемах материнской платы (об этом мы уже упоминали, когда говорили про типы памяти).

Шаг 3.

Совместите прорезь на памяти с ключом в слоте материнской платы (как показано на изображении).

Шаг 4.

Вставьте модуль DIMM в разъем, нажимая на его верхний край.

Шаг 5.

Осторожно нажимайте до тех пор, пока модуль полностью не установиться в разъем, и фиксирующие защелки по краям разъема не встанут на место.

Шаг 6.

Убедитесь, что удерживающие фиксаторы встали на место и закрылись полностью.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Сравните модули ОЗУ: SIMM, DIMM и SO DIMM.

Схема 184-контактного модуля DIMM.

Чем отличаются модули памяти стандартов DDR, DDR2, DDR3 (устно).

Какой достаточный объем памяти для ПЭВМ?

Перечислите характеристики памяти, которые можно прочитать в ее маркировке?

Пропускная способность памяти, как рассчитать пропускную способность?

Что такое тайминг? В чем измеряется? Как обозначается?

Что такое part number? Расшифруйте маркировку, обозначенную рамкой на рисунке.

Расшифруйте маркировки:

4096Mb (2x2048Mb) DIMM DDR2 PC2-8500 Corsair XMS2 C5 BOX

1024Mb SO-DIMM DDR2 PC6400 OCZ OCZ2M8001G (5-5-5-15) Retail

Перечислите наиболее распространенные неисправности модуля памяти.

Основные правила установки памяти (устно ).

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ:

Для представленной системной платы подбирать соответствующий модуль оперативной памяти.

Исследовать маркировку модуля.

Установить модуль на системной плате.

Существует несколько распространенных видов модулей памяти, использующихся в современных компьютерах и компьютерах выпущенных несколько лет назад, но еще работающих в домах и офисах.
Для многих пользователей отличить их как по внешнему виду, так и по производительности - это большая проблема.
В этой статье мы рассмотрим основные особенности разных модулей памяти.

FPM

FPM (Fast Page Mode) - вид динамической памяти.
Его название соответствует принципу работы, так как модуль позволяет быстрее получать доступ к данным которые находятся на той же странице, что и данные, переданные во время предыдущего цикла.
Эти модули использовались на большинстве компьютеров с процессорами 486 и в ранних системах с процессорами Pentium, ориентировочно в 1995 году.

EDO

Модули EDO (Extended Data Out) появились в 1995 году как новый тип памяти для компьютеров с процессорами Pentium.
Это модифицированный вариант FPM.
В отличие от своих предшественников, EDO начинает выборку следующего блока памяти в то же время, когда отправляет предыдущий блок центральному процессору.

SDRAM

SDRAM (Synchronous DRAM) - вид памяти со случайным доступом, работающий на столько быстро, чтобы его можно было синхронизировать с частотой работы процессора, исключая режимы ожидания.
Микросхемы разделены на два блока ячеек так, чтобы во время обращения к биту в одном блоке шла подготовка к обращению к биту в другом блоке.

Если время обращения к первой порции информации составляло 60 нс, все последующие интервалы удалось сократить до 10 нс.
Начиная с 1996 года большинство чипсетов Intel стали поддерживать этот вид модулей памяти, сделав его очень популярным вплоть до 2001 года.

SDRAM может работать на частоте 133 МГц, что почти в три раза быстрее, чем FPM и в два раза быстрее EDO.
Большинство компьютеров с процессорами Pentium и Celeron, выпущенных в 1999 году использовали именно этот вид памяти.

DDR

DDR (Double Data Rate) стал развитием SDRAM.
Этот вид модулей памяти впервые появился на рынке в 2001 году.
Основное отличие между DDR и SDRAM заключается в том, что вместо удвоения тактовой частоты для ускорения работы, эти модули передают данные дважды за один такт.
Сейчас это основной стандарт памяти, но он уже начинает уступать свои позиции DDR2.

DDR2

DDR2 (Double Data Rate 2) - более новый вариант DDR, который теоретически должен быть в два раза более быстрым.
Впервые память DDR2 появилась в 2003 году, а чипсеты, поддерживающие ее - в середине 2004.

Эта память, также как DDR, передает два набора данных за такт.
Основное отличие DDR2 от DDR - способность работать на значительно большей тактовой частоте, благодаря усовершенствованиям в конструкции.
Но измененная схема работы, позволяющая добиться высоких тактовых частот, в то же время увеличивает задержки при работе с памятью.

DDR3

DDR3 SDRAM (синхронная динамическая память с произвольным доступом и удвоенной скоростью передачи данных, третье поколение) - это тип оперативной памяти, используемой в вычислительной технике в качестве оперативной и видео-памяти.
Пришла на смену памяти типа DDR2 SDRAM.

У DDR3 уменьшено на 40% потребление энергии по сравнению с модулями DDR2, что обусловлено пониженным (1,5 В, по сравнению с 1,8 В для DDR2 и 2,5 В для DDR) напряжением питания ячеек памяти.
Снижение напряжения питания достигается за счёт использования 90-нм (вначале, в дальнейшем 65-, 50-, 40-нм) техпроцесса при производстве микросхем и применения транзисторов с двойным затвором Dual-gate (что способствует снижению токов утечки).

Модули DIMM с памятью DDR3 механически не совместимы с такими же модулями памяти DDR2 (ключ расположен в другом месте), поэтому DDR2 не могут быть установлены в слоты под DDR3 (это сделано с целью предотвращения ошибочной установки одних модулей вместо других - эти типы памяти не совпадают по электрическим параметрам).

RAMBUS (RIMM)

RAMBUS (RIMM) - это вид памяти, который появился на рынке в 1999 году.
Он основан на традиционной DRAM, но с кардинально измененной архитектурой.
Дизайн RAMBUS делает обращение к памяти более «разумным», позволяя получать предварительный доступ к данным, немного разгружая центральный процессор.

Основная идея, использованная в этих модулях памяти, заключается в получении данных небольшими пакетами, но на очень высокой тактовой частоте.
Например, SDRAM может передавать 64 бит информации при частоте 100 МГц, а RAMBUS - 16 бит при частоте 800 МГц.
Эти модули не стали успешными, так как у Intel было много проблем с их внедрением.
Модули RDRAM появились в игровых консолях Sony Playstation 2 и Nintendo 64.

Перевод: Владимир Володин

Это модуль, функцией которого является хранение данных и предоставление их по требованию устройству или программе - по сути это посредник между процессором и дисковыми накопителями. RAM является энергозависимым устройством, т.е. может работать лишь пока на него подается питание, при отключении которого все данные теряются. Разберемся более подробно в характеристиках этого важнейшего устройства, без которого ваш ПК, смартфон, ноутбук или планшет будет обычной грудой железа.

Типы ОЗУ

RAM бывают нескольких типов, кардинально отличающихся характеристиками и архитектурой.

– синхронная динамическая память с произвольным доступом. Раньше была довольно популярной и использовалась почти во всех компьютерах, благодаря наличию синхронизации с системным генератором, который, в свою очередь, позволял контроллеру очень точно определять время, когда данные будут готовы. В итоге значительно уменьшилось время задержек по циклам ожидания в связи с доступностью данных на каждом такте таймера. Сегодня вытеснена более современными типами памяти.

– это динамическая синхронизированная память, в ее основе лежит принцип случайного доступа и двойная скорость обмена данными. Такой модуль обладает рядом положительных характеристик относительно SDRAM, важнейшая из которых – за 1 такт системного генератора осуществляется 2 операции, то есть при неизменной частоте пропускная способность на пике увеличивается в 2 раза.

– это следующая разработка, работает так же, как и у ОЗУ типа DDR, отличительная особенность данной модели заключается в удвоенной по объему выборке данных на такт (4 бита вместо 2х). Кроме того второе поколение стало более энергоэффективным, уменьшилось тепловыделение, а частоты выросли.

– новое поколение RAM, важнейшая отличительная особенность от DDR2 – выросшие частоты и уменьшенное потребление энергии. Также совершенно изменена конструкция ключей (специальные прорези для точного вхождения в слот).

Существуют модификации DDR3, отличающиеся еще меньшим потреблением энергии - DDR3L и LPDDR3 (напряжение у первой модели уменьшено до 1.35 В, а у второй до 1.2 В, тогда как у простых DDR3 оно равно 1.5В).

DDR4 SDRAM - новейшее поколение оперативной памяти. Характеризуется выросшей до 3,2 Гбит/с скоростью обмена данными, увеличенной до 4266 МГц частотой и значительно улучшенной стабильностью.

RIMM (RDRAM, Rambus DRAM) – память, основанная на тех же принципах, что и DDR, но с повышенным уровнем тактовой частоты, что было достигнуто за счет меньшей разрядности шины. Также при адресации ячейки номера строки и столбца предаются одновременно.

Стоимость RIMM была намного выше, а производительность лишь немногим превышала DDR, в итоге RAM этого типа просуществовали на рынке недолго.

Выбирайте тип RAM не только исходя из потенциала и характеристик вашей материнской платы, но и учитывая совместимость с другими составляющими системы.

Варианты физического расположения чипов (упаковка)

Устанавливаемые на модули ОЗУ чипы памяти располагаются либо с одной стороны (одностороннее месторасположение), либо с двух (двустороннее). В последнем варианте модули получаются достаточно толстыми, что не позволяет установить их на отдельные ПК.

Форм-фактор это

Специально разработанный стандарт в котором описаны размеры модуля ОЗУ, общее количество и месторасположение контактов. Существует несколько типов форм-факторов:

SIMM (Single in Line Memory Module) - 30 или 72 двухсторонних контакта;

RIMM – фирменный форм-фактор модулей RIMM (RDRAM). 184, 168 или 242 контакта;

DIMM (Dual in Line Memory Module) – 168, 184, 200 или 240 независимых, расположенных по обеим сторонам модуля, контактных площадок.

FB-DIMM (Fully Buffered DIMM) – исключительно серверные модули. Идентичны по форм-фактору DIMM с 240 контактами, но используют лишь 96, за счет последовательного интерфейса. Благодаря присутствующей на каждом модуле микросхеме AMB (Advanced Memory Buffer) обеспечивается высокоскоростная буферизация и конверсия всех сигналов, в том числе и адресации. Также значительно улучшены производительность и масштабируемость. Совместимы только с аналогичной полностью буферизованной памятью.

LRDIMM (Load Reduced Dual In-Line Memory Modules) – исключительно серверные модули. Оснащаются буфером iMB (Isolation Memory Buffer), снижающим нагрузку на шину памяти. Применяются для ускорения работы больших объемов памяти.

SODIMM (Small Outline Dual In-Line Memory Module) – подвид DIMM с меньшими размерами для установки в портативные устройства, в основном - ноутбуки. 144 и 200 контактов, в более редком варианте - 72 и 168.

MicroDIMM (Micro Dual In-Line Memory Module) - еще уменьшенный SODIMM. Обычно имеют 60 контактов. Возможные реализации контактов - 144 SDRAM, 172 DDR и 214 DDR2.

Отдельного упоминания заслуживает низкопрофильная (Low Profile) память - созданные специально для невысоких серверных корпусов модули с меньшей, по сравнению со стандартными, высотой.

Форм-фактор является основным параметром совместимости RAM с материнской платой, поскольку при его несовпадении модуль памяти элементарно не получится вставить в слот.

Что такое SPD?

На каждой планке форм-фактора DIMM имеется маленький чип SPD (Serial Presence Detect), в котором зашиты данные о параметрах физических чипов. Данная информация имеет критическое значение для бесперебойной работы и считывается BIOS на этапе теста для оптимизации параметров доступа к ОЗУ.

Ранки модуля памяти и их количество

Блок памяти шириной 64 бита (72 для модулей с ECC), образованный N физическими чипами. Каждый модуль может иметь от 1 до 4 ранков, причем свое ограничение на количество ранков существует и у материнских плат. Поясним - если на материнскую плату может быть установлено не более 8 ранков, то это значит что суммарное количество ранков модулей RAM не может превышать 8, например, в данном случае - 8 одноранковых или 4 двухранковых. В независимости от того остались ли еще свободные слоты - при исчерпанном лимите ранков дополнительные модули будет установить невозможно.

Определить ранк для конкретного ОЗУ довольно просто. У компании Kingston количество ранков определяется одной из 3-х букв в центре маркировочного списка: S – это одноранговая, D – друхранговая, Q – четырехранговая. Например:

• KVR1333D3LS 4R9S/4GEC
• KVR1333D3LD 4R9S/8GEC
• KVR1333D3LQ 8R9S/8GEC

Прочие же производители указывают этот параметр как, например, 2Rx8, что означает:

2R - двухранковый модуль

x8 - ширина шины данных на каждом чипе

т.е. модуль 2Rx8 без ECC имеет 16 физических чипов (64х2/8).

Тайминги и латентность

Выполнение любой операции чипом памяти происходит за определенное число тактов системной шины. Требуемые для записи и считывания данных количества тактов и есть тайминги.

Латентность, если коротко - задержка обращения к страницам памяти, также измеряется в количестве циклов и записывается 3-я числовыми параметрами: CAS Latency, RAS to CAS Delay, RAS Precharge Time. Иногда добавляется четвертая цифра - «DRAM Cycle Time Tras/Trc», характеризующая общее быстродействие всей микросхемы памяти.

CAS Latency или CAS (CL) – ожидание от момента, когда данные были запрошены процессором и до начала их считывания с RAM. Одна из важнейших характеристик определяющих скорость работы ОЗУ. Маленькое CL говорит о высоком быстродействии RAM.

RAS to CAS Delay (tRCD) - задержка между передачей сигнала RAS (Row Address Strobe) и CAS (Column Address Strobe), необходимая для четкого отделения этих сигналов контроллером памяти. Проще говоря - запрос на чтение данных включает в себя номера строки и столбца страницы памяти и эти сигналы должны быть отчетливыми, в противном случае будут возникать множественные ошибки данных.

RAS Precharge Time (tRP) - определяет время задержки между деактивацией текущей строки данных и активацией новой. Иначе говоря – интервал, спустя который контроллер может снова подать сигналы RAS и CAS.

Тактовая частота, частота передачи данных (Data rate)

Частота передачи данных (Иначе - скорость передачи данных) - максимально возможное число циклов передачи данных в секунду. Измеряется в гигатрансферах (GT/s) или мегатрансферах (MT/s).

Тактовая же частота определяет максимальную частоту системного генератора. Надо помнить, что DDR расшифровывается как Double Data Rate, что означает удвоенную частоту обмена данными относительно тактовой. Так, например для модуля DDD2-800 тактовая частота будет 400.

Пропускная способность (пиковая скорость передачи данных)

В упрощенном варианте рассчитывается как частота системной шины умноженная на передаваемый за такт объем данных.

Пиковая же скорость является произведением частоты и разрядности шины на количество каналов памяти (Ч×Р×К). На модуле памяти указывается как, например, PC3200, что, очевидно, означает - пиковая скорость передачи данных для этого модуля равна 3200 Мбайт/с.

Для оптимальной работы системы суммарное значение ПСПД планок памяти не должно превышать ПС шины процессора, исключением является двухканальный режим, когда планки будут занимать шину по очереди.

Что такое поддержка ЕСС (Error Correct Code)

Память с поддержкой ECC позволяет находить и исправлять спонтанные ошибки во время передачи данных. Физически ECC исполнена в виде дополнительного 8-разрядного чипа памяти на каждые 8 основных и представляет собой значительно улучшенный "контроль четности". Суть данной технологии состоит в отслеживании одного произвольно измененного в процессе записи/считывания 64-битного машинного слова бита с последующим его исправлением.

Буферизованная (регистровая) память

Характеризуется наличием на модуле RAM специальных регистров (буферов), обрабатывающих сигналы управления и адресации от контроллера. Несмотря на возникающий благодаря буферу дополнительный такт задержки, регистровая память тем не менее широко используется в профессиональных системах из-за пониженной нагрузки на систему синхронизации и значительно повышенной надежности.

Надо помнить, что буферизированная и небуферизированная память являются несовместимыми и не могут работать в одном устройстве.

Память DDR

Double Data Rate -Synchronous DRAM, DDR - синхронная DRAM с двойной скоростью передачи данных . К сожалению , DDR- ы часто тоже называют аббревиатурой DIMM, что вызывает огромную путаницу. Т.к. тип памяти - SDRAM, еще одно название - SDRAM-II (т.е. SDRAM второго поколения). Третье название - DDR первого поколения.

По принципам работы DDR-SDRAM похожа на SDRAM. Она может принимать и передавать данные два раза за такт – на обоих фронтах тактовых импульсов (по восходящему и нисходящему фронту стробирующего сигнала), что удваивает скорость предачи данных. У DDR-SDRAM меньше потребляемая мощность (удобно для карманных компьютеров). В DDR RAM используется протокол DLL (Delay Locked Loop), позволяющий сдвинуть во времени интервал действительного значения выходных данных. Таким образом сокращаются простои системной шины при считывании данных на нее из нескольких модулей памяти.

Расшифровка названий DDR I:

PC-1600 (DDR 200) = 100MHzx2 = 1.6 Гб/с пропускная способность

PC-2100 (DDR 266) = 133MHzx2 = 2.1 Гб/с пропускная способность

PC-2400 (DDR 300) = 150MHzx2 = 2.4 Гб/с пропускная способность

PC-2700 (DDR 333) = 166MHzx2 = 2.7 Гб/с пропускная способность

PC-3000 (DDR 366) = 183MHzx2 = 3.0 Гб/с пропускная способность

PC-3200 (DDR 400) = 200MHzx2 = 3,2 Гб/с пропускная способность

PC-3500 (DDR 434) - модули HyperX DDR-памяти от Kingston

Модули SDRAM PC66/PC100/PC133/PC150 не могут работать с DDR-материнскими платами, т.к. DDR использует новый 184-pin-овый формат модуля и физически несовместим с 168-pin-овым форматом модулей DIMM.

У канадской компании Corsair есть серия памяти XMS (Xtreme Memory Speed, память экстремальной скорости). Это т.н. супер-быстрая память. Выпускается в варианте от 512Мб на модуль, т.к. по их тестам 512Мб одним модулем оказывается быстрее, чем два по 256Мб. В т.ч. компания выпускает PC-3000 (CMX512-3000C2) со временем 2-3-3 1Т.

В апреле 2002 года компания Samsung первой выпустила 128 Мб-чипы DDR 400 SDRAM для применения в видеокартах. Они работают на частоте 800МГц (400 Мгц DDR) при напряжении 2,8 вольт.

Следует отметить, что многие ПК при установке модулей PC-2700 (и выше) в системные платы сразу не запускаются, даже при заниженных таймингах. Необходима новейшая прошивки BIOS-а. Во-вторых, очень важна проблема охлаждения модулей, работающих на такой частоте. в случае с памятью DDR400 используется новый, специальный тип корпусов для чипов, который решает проблему тепловыделения. А, например, компания OCZ на свой PC-3000 прикрепила с обеих сторон модуля по радиатору.

На начало 2002г. века память DDR-I (в просторечии - DDR) исчерпала технологические возможности наращивания тактовой частоты в экономически оправданных пределах, поэтому появился стандарт DDR-II.

DDR II... Впервые спецификация DDR-II, второго поколения памяти DDR SDRAM, была представлена в марте 2002 года во время конференции JEDEX в Калифорнии. DDR-II очень похож на DDR, но работает на 200 МГц тактовой частоте. DDR-II обратно совместим с DDR, т.е. можно использовать DDR-I память в DDR-II платах.

Первые образцы появились в конце 2002 года от компания Samsung Electronics в 60-контактном BGA-корпусе. Конструктивные отличия от DDR-I - три. Во-первых , количество контактов увеличилось с 184 до 240, т.е., почти на треть. Во-вторых , микросхемы памяти выполнены в конструктиве FBGA, а в старых модулях DDR-I использовались TSOP и TBGA. Микросхемы в упаковке FBGA работают более стабильно за счет возможности калибровки сигнальных импульсов и лучшей целостности сигнала. В-третьих , рабочее напряжение модулей уменьшено с 2,5 В (и 2,6 В для DDR 400) до 1,8 В для DDR-II. Т.о. потребляемая мощность снижена на 28%.

В рамках стандарта DDR-II выпущены-готовятся спецификации DDR II 400, DDR II 533, DDR II 667, DDR II 800 и DDR II 1000. При этом DDR II 400 сертифицировано JEDEC только исходя из интересов корейской Samsung и американской Micron -а. Все другие компании не собираются выходить на рынок с 400-МГц DDR-памятью.

Расшифровка названий DDR II:

PC2-3200 (DDR II 400) = 100MHzx4 = 3,2 Гб/с пропускная способность

PC2-4300 (DDR II 533) = 133MHzx4 = 4,3 Гб/с пропускная способность

PC2-5400 (DDR II 667) = 166MHzx4 = 3,2-5,4 Гб/с пропускная способность

PC2-6400 (DDR II 800) = 200MHzx4 = 3,2-6,4 Гб/с пропускная способность

Первой в мае 2002 года чип DDR-II представила компания Samsung , второй - в июле 2002г. компания Elpida Memory , третьим вендором стал Micron в феврале 2003г. Все модули - 512Мб.

GDDR-III (GDDR3)... В первом полугодии 2003 года появились чипы памяти GDDR-III, разработанные для высокопроизводительных графических плат от компаний Micron Technology и ATI Technologies . В разработке и коммерциализации GDDR-III принимают участие NVIDIA , корейская Hynix Semiconductor , Infineon Technologies . Причина - DDR-II очень медленная для серьезных графических приложений. GDDR-III может работать также в коммуникационных устройствах и бытовой электронике.

Первоначально чипы GDDR-III имели емкость 256 Мбит, тактовую частоту 500 МГц и линейную пропускную способность 1 Гбит/с на вывод. Затем тактовые частоты выросли до 750 МГц, линейная пропускная способность – до 1,5 Гбит/с на вывод. При формировании I/O шины GDDR-III используется технология с открытым стоком (в отличие от двухтактной I/O шину у памяти для ПК) и применяется внутрикристалльная терминация (on-die termination, ODT). Несмотря на то, что спецификации GDDR-III основаны на стандарте DDR-II, это совсем другие чипы в корпусах CSP (chip-scale packaging) , в 144-контактной BGA конфигурации, в отличие от 84-контактных чипов DDR-II в корпусе CSP.

Открытый стандарт памяти GDDR-III спецификаций третьего поколения DDR DRAM для графики (от ATI Technologies ) существует за рамками стандартов, одобренных JEDEC Solid State Technology Association.

DDR III ... В JEDEC начата работа над спецификациями стандарта DDR-III для ПК. Пять производителей DRAM - Elpida, Hynix, Infineon, Micron и Samsung , разделили между собой основные части будущего стандарта и теперь каждая из них ведет разработку черновых спецификаций своей части.

Стандарт DDR-III в рамках JEDEC также нацелен на достижение линейной пропускной способности от 1 Гбит/с и выше.

Вот и вышли процессоры Intel Haswell-E. сайт 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.

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.

Модуль памяти SDRAM

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.

Что такое банк памяти

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.

Со временем потенциал SDRAM достигла своего потолка, и производители столкнулись с проблемой повышения быстродействия оперативной памяти. Так на свет появился стандарт DDR.1

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 2 n -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.

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 2 n -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

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 (2 17) 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 (2 16) 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