DDR4 SDRAM (double-data-rate four synchronous dynamic random access memory) - четвёртое поколение оперативной памяти, являющееся эволюционным развитием предыдущих поколений DDR SDRAM. Отличается повышенными частотными характеристиками и пониженным напряжением питания.
Основное отличие DDR4 от предыдущего стандарта DDR3 заключается в удвоенном до 16 числе внутренних банков (в 2 группах банков), что позволило увеличить скорость передачи внешней шины. Пропускная способность памяти DDR4 в перспективе может достигать 25,6 ГБ/c (в случае повышения максимальной эффективной частоты до 3200 МГц). Кроме того, повышена надёжность работы за счёт введения механизма контроля чётности на шинах адреса и команд. Изначально стандарт DDR4 определял частоты от 1600 до 2400 МГц с перспективой роста до 3200 МГц.
Архитектура DDR4 позволяет осуществлять предварительную выборку 8 бит данных за один такт (8n prefetch) с двумя или четырьмя выбираемыми группами блоков памяти.
Это позволяет устройствам проводить независимые друг от друга операции по активации, чтению, записи и обновлению посредством отдельных блоков памяти.
В массовое производство DDR4 вышла во 2 квартале 2014 года, сперва только ECC-память, а в следующем квартале начались продажи и не-ECC модулей DDR4, вместе с процессорами Intel Haswell-E/Haswell-EP, требующих DDR4. DDR4 потребляет примерно на 35% меньше энергии, даже чем DDR3L, а по пропускной способности превосходит память предыдущего поколения на 50%. Однако активное внедрение DDR4 началось позднее, и эта память стала реально занимать свою часть рынка с 2016 года. В 2017 году продажи памяти DDR4 превзошли модули стандарта DDR3.
Для расчёта максимальной пропускной способности памяти DDR4 необходимо её эффективную частоту умножить на 64 бита (8 байт), то есть размер данных, который может быть передан за 1 такт работы памяти. Таким образом:
- для памяти с эффективной частотой 1600 МГц (наименьшая частота, определённая стандартом) максимальная пропускная способность составит 1600 × 8 = 12 800 МБ/c;
- для памяти с эффективной частотой 2133 МГц максимальная пропускная способность составит 2133 × 8 = 17 064 МБ/c;
- для памяти с эффективной частотой 3200 МГц (наибольшая частота, изначально определённая стандартом) максимальная пропускная способность составит 3200×8 = 25 600 МБ/c.
Нужно учитывать, что из-за временны́х ограничений по взаимодействию с микросхемами памяти, в частности для периодической операции обновления содержимого (регенерации), реальная пропускная способность реально меньше на 5-10%, чем рассчитанная выше.
Современные материнские платы поддерживают многоканальные режимы работы контроллера памяти. Таким образом, итоговая эффективная пропускная способность памяти системы будет равняться пропускной способности DDR4, умноженной на количество используемых каналов.
Изначально предполагалось, что для работы DDR4 на максимальных частотах (3200 МГц) потребуется использование лишь одного модуля памяти DDR4 на канал передачи данных (прямое подключение напрямую к контроллеру с топологией точка-точка). При работе на меньших частотах, например 1866 и 2133 МГц, контроллеры памяти некоторых процессоров, в частности, Skylake (2015), еще могут использовать до 2 модулей памяти на канал. Для серверных систем используются модули RDIMM DDR4 и модули LRDIMM DDR4, использующих буферные микросхемы вблизи контактов модуля. Такая память сможет устанавливаться в количестве до 3 модулей на канал, при использовании совместимых платформ. Объём кристалла DDR4 составляет от 2 до 16 Гбит, организация модулей памяти - ×4,×8 или×16 банков. Минимальный объём одного модуля DDR4 составляет 4ГБ, максимальный - 128 ГБ (кристаллы по 8 Гбит, упаковка 4 кристаллов в чип). Не исключается производство модулей объёмом в 512 ГБ на базе кристаллов 16 Гбит и упаковке 8 кристаллов в чип.
Отраслевой стандарт оперативной памяти DDR4, описанный в DDR4 SDRAM STANDARD JEDEC JESD79-4, пока не содержит каких-либо сведений о наличии функций аппаратного шифрования информации. Еще в сентябре 2014 года были продемонстрированы модули памяти с частотой 3333 МГц (и максимальной пропускной способностью 26664 МБ/c), что превзошло частоту, изначально определённую стандартом. А в августе 2015 года были продемонстрированы модули памяти с частотой 4233 МГц (и максимальной пропускной способностью 33 864 МБ/c).
DDR4 имеет 288-контактные DIMM-модули, схожие по внешнему виду с 240-контактными DIMM DDR-2/DDR-3. Контакты расположены плотнее (0,85мм вместо 1,0), чтобы разместить их на стандартном 5¼-дюймовом (133,35 мм) слоте DIMM. Высота увеличивается незначительно (31,25 мм вместо 30,35). DDR4 модули SO-DIMM имеют 260 контактов (а не 204), которые расположены ближе друг к другу (0,5мм, а не 0,6). Модуль стал на 1,0 мм шире (68,6 мм вместо 67,6), но сохранил ту же высоту - 30 мм.
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.
DDR5 SDRAM - пятое поколение оперативной памяти, являющееся эволюционным развитием предыдущих поколений DDR SDRAM. Планируется, что DDR5 предоставит меньшее энергопотребление, а также удвоенную пропускную способность и объём по сравнению с DDR4 SDRAM.
Корпорация Intel ранее предполагала, что JEDEC может выпустить спецификацию DDR5 SDRAM в 2016, с коммерческой доступностью памяти к 2020 году. В марте 2017 JEDEC сообщила о планах выпустить спецификацию DDR5 в 2018 году. На форуме JEDEC Server в 2017 сообщалось о дате предварительного доступа к описанию DDR5 SDRAM с 19 июня 2017 года, а 31 октября начался двухдневный «DDR5 SDRAM Workshop». Компания Rambus анонсировала прототип памяти DDR5 RAM в сентябре 2017 года, с доступностью не ранее 3 квартала 2018 года. Micron изготовила первые прототипы памяти в 2017 году, они были проверены при помощи контроллера Cadence (TSMC, 7 нм).
Многие аналитики ожидали, что линейка DDR завершится на DDR4, но так как за последние годы дизайн компьютеров и серверов не сильно изменился, то производителям ничего не мешает выпустить DDR5 с улучшенными характеристиками.
Оперативная память типа DDR5 будет в два раза быстрее по сравнению с нынешней DDR4. Также она будет энергоэффективнее. Кроме этого, DDR5 имеет вдвое большую плотность, чем DDR4. Таким образом, модули памяти типа DDR5 получат вдвое большую ёмкость по сравнению с нынешними модулями DDR4.
Финальные спецификации стандарта DDR5 были объявлены в 2018 году, а вот в компьютерах такая память начнёт появляться ближе к 2020 году. Первыми новую память получат сервера и игровые ПК, а уже потом она будет массово устанавливаться в ноутбуках, мобильных устройствах и компьютерах.
Представители JEDEC также объявили, что они разрабатывают спецификации для новой формы гибридной памяти под названием NVDIMM-P.
NVDIMM - это форма постоянной памяти, которая объединяет энергонезависимую флэш-память и энергозависимую оперативную память в слот DIMM. Такой тип памяти предназначен для баз данных, где для обработки и кэширования используется сочетание флэш-памяти и DRAM.
Память 3D Xpoint. Компании Intel и Micron совместными усилиями создали новый тип системы хранения данных, который в одну тысячу раз быстрее самой передовой памяти NAND Flash. Новый тип памяти, получивший название 3D XPoint, показывает скорости чтения и записи в тысячу раз превышающие скорость обычной памяти NAND, а также обладает высокой степенью прочности и плотности. Эта память в 10 раз плотнее чипов NAND и позволяет на той же физической площади сохранять больше данных и при этом потребляет меньше питания. Новый тип памяти может использоваться как в качестве системной, так и в качестве энергозависимой памяти, то есть, другими словами, ее можно использовать в качестве замены как оперативной RAM-памяти, так и SSD. В настоящий момент компьютеры могут взаимодействовать с новым типом памяти через интерфейс PCI Express, однако Intel говорит, что такой тип подключения не сможет раскрыть весь потенциал скоростей новой памяти, поэтому для максимальной эффективности памяти XPoint придется разработать новую архитектуру материнской платы.
Благодаря новой технологии 3DXpoint (кросс-поинт) ячейка памяти меняет сопротивление для различения между нулем и единицей. Поскольку ячейка памяти Optane не одержит транзистора, плотность хранения данных в памяти Optane превышает в 10 раз показатели NAND Flash. Доступ к индивидуальной ячейке обеспечивает сочетание определенных напряжений на пересекающихся линиях проводников (аббревиатура 3D введена поскольку ячейки в памяти расположены в несколько слоев).
Уже в 2016 году технология (с использованием 20-нм техпроцесса) получила реальное применение и стала использоваться как в аналогах флеш-карт, так и в модулях оперативной памяти и жестких дисках. Благодаря новой техноголии, компьютерные игры получат мощнейшее развитие, ведь сложные по объему памяти локации и карты будут загружаться мгновенно (Intel заявляет о 1000-кратном превосходстве нового типа памяти, по сравнению с привычными нам флеш-картами и жесткими дисками). Компанией Micron в первую очередь был произведен выпуск 2.5 дюймовых твердотельных накопителей SSD, и диски SSD с другими типоразмерами, дополнительно компания выпустила модули оперативной памяти Оптейн DDR4 для серверных платформ Интел.
Версия сайта для слабовидящих