Что такое ddr на оперативной памяти. Разница между памятью DDR3 и DDR3L. Советы, которым необходимо придерживаться при покупке оперативной памяти

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.

При столкновении с проблемой оптимизации работы компьютера и увеличении его производительности, первый шаг к решению поставленной задачи, который проще всего сделать — это повысить объем оперативной памяти или оптимизировать ее посредством увеличения быстродействия. Самым оптимальным вариантом из предложенных является приобретение дополнительной планки оперативно-запоминающего устройства (ОЗУ) или замена уже имеющихся планок памяти на те, которые обладают большой емкостью.

Сложность выбора при замене модуля оперативной памяти Windows заключается в особенности влияния ее параметров на производительность компьютера. Стоит не забывать, что оперативная память обменивается данными с центральным процессором. Чем крепче взаимосвязь этих компонентов, тем быстрее в системе осуществляются необходимые вычисления. Поэтому к выбору памяти нужно подходить исходя из вышесказанного и тогда, ОЗУ, станет работать с максимальной эффективностью.

Но прежде чем идти в магазин за новыми планками, необходимо установить:

• Какой объем памяти установлен в данные момент и какой максимальный объем поддерживается платой?
• Какой тип памяти поддерживается материнской платой и процессором?
• Сколько слотов памяти имеется и в каком режиме они работают?
• Какая поддерживаемая процессором частота памяти?

Начнем по порядку. Вообще, для чего нужна оперативная память? Для того, чтобы временно хранить данные для выполнения текущих операций процессора. Чем она больше, тем соответственно процессору легче одновременно выполнять несколько задач.

Оперативная память является энергозависимой, то есть после того, как комп выключиться, все данные на ней удалятся, в отличие от данных, которые хранятся на жестком диске.

Как узнать текущий объем оперативной памяти?

Для этого даже не обязательно открывать крышку компьютера — запускаем уже известную нам утилиту Speccy и находим в ней текущие характеристики в соответствующем разделе. В принципе, здесь уже представлены все основные характеристики, подробно которые мы рассмотрим чуть ниже.

В данный момент нас интересует объем — у меня на ноутбуке имеются 2 слота, оба из которых заняты. Общий размер — 2000 Мб (2Гб), то есть на ноуте стоят 2 планки по 1 Гб.

Для нормальной ежедневной работы Windows этого вполне достаточно, однако если вы планируете играть в игры со сложной графикой или пользоваться тяжелыми графическими или видео программа, то желательно поставить побольше.

Кстати, у каждой версии операционной системы есть минимальные требования по оперативной памяти, без которых она просто не будет работать.

• Для Windows XP — Не менее 64 МБ оперативной памяти (рекомендуется не менее 128 МБ)
• Windows 10, 7 и 8 — 1 гигабайт (ГБ) (для 32-разрядной системы) или 2 ГБ (для 64-разрядной системы) оперативной памяти (ОЗУ).

Даже при планировании объема для увеличения следует узнать из характеристик материнской платы или процессора, какой максимальный размер поддерживается. Это указывается в подробном описании в разделе памяти. Так, в модели Intel Core i54430 максимальный размер — 32 Гб.

Для офисного ПК, на котором будет происходить работа только с офисными документами, достаточно 1 Гб памяти.
Для дома для просмотра видео, фото, использовании различных приложений рекомендуется использовать от 2 Гб.
Для мощного игрового компьютера — 8Гб и выше.

Однако имейте в виду, что 4 Гб и более будут полноценно работать только на 64-разрядной ОС, Windows c 32-х увидит не более 3 Гб.

Поддерживаемый тип оперативной памяти

Следующим показателем, характеризующим оперативку, является ее тип. Перечислим их по мере развития технологий — SDRAMM DIMM, DDR (или PC), DDR2 (PC-2) и DDR3 (PC-3).

Как видно из вышепредставленного скрина из программы Speccy, у меня на ноутбуке поддерживается память DDR3, хотя на сегодняшний день самым последним современным стандартом является DDR4.

Все современные процессоры работают именно с этим стандартом, однако на старых платах можно встретить и более старые стандарты. Если вашему компьютеру уже много лет, то вполне вероятно, что на нем используется устаревший тип и модуль памяти нужно подбирать именно этого стандарта. Модули памяти разных типов несовместимы с «чужими» слотами на системной плате.

Узнать тип поддерживаемой оперативной памяти можно также из характеристик процессора (CPU) или модели материнской платы на официальном сайте производителя — узнать эти модели также легко в программе Speccy или ее аналогах.

Если у вас есть в наличии запасные планки оперативки, то также иногда бывает непросто определить, к какому типу она относится. Обычно на них имеется наклейка с указанием типа — PC, PC-2, PC-3 или DDR, DDR2, DDR3. Но если наклейки нет, то будем определять следующим образом.

Планки DDR и DDR2 внешне очень похожи и имеют 1 ключ (вырез), расположенный практически по центру. Но на DDR 180 контактов — по 92 с каждой стороны. А на DDR2 — 240 — по 120 с каждой стороны, причем они визуально уже, чем DDR2. Посчитать их легко, так как они пронумерованы.

На модулях DDR3 такое же количество контактов, как у PC-2, однако ключ не посередине, а смещен к краю.

Модуль памяти совсем старого стандарта SDRAM отличается наличием двух ключей.

Количество слотов для планок памяти и режим их работы

Количество слотов, предназначенных для установки планок, мы также видели в программе — у меня их 2. Если же открыть крышку корпуса компьютера, то можно на плате увидеть несколько характерных одно- или разноцветных разъема. Это и есть место, куда ставятся планки памяти. На картинке ниже их 4.

Разноцветность говорит нам о том, что на данной плате память может работать в двухканальном режиме — то есть одновременно данные передаются контроллеру в процессор или северный мост (в зависимости от ) по двум каналам, что повышает скорость обработки данных.

Для активации этого режима следует приобрести минимум 2 планки и, как правило, вставить их в два одноцветных разъема. В какие именно? Это написано в инструкции к плате и в разных моделях цвета могут отличаться. Если же покупаете сразу 4 модуля — то задействуйте сразу все слоты.

Нужно еще учитывать, что если у вас в данный момент общая память 2 Гб, как у меня, и вы планируете увеличить ее до 4Гб, то оптимально приобрести 2 модуля по 2Гб, чем один 4Гб, так как их вы сможете задействовать по-максимому в в двухканальном режиме.

Здесь также следует отметить, что при покупке нескольких модулей желательно выбирать одного производителя, а еще лучше взять готовый комплект (KIT), состоящий сразу из нескольких планок — такой набор гарантированно будет без проблем работать.

Тактовая частота

Еще один важный показатель памяти — ее тактовая частота, которая измеряется в мегагерцах (МГц). От нее зависит скорость обработки информации. При выборе модуля обязательно посмотрите, какую частоту официально поддерживает ваш процессор. Та модель, которая была показана на скрине выше, работает с памятью PC3-12800 (DDR3 1600 МГц), PC3-10600 (DDR3 1333 МГц), PC3-8500 (DDR3 1066 МГц). Эти же характеристики можно увидеть на сайтах интернет-магазинов в подробном описании модулей памяти. Например, посмотрим на игровой комплект из 4 планок по 4 гига Corsair XMS3 DDR-III DIMM 32Gb KIT 4*8Gb:

Пропускная способность оперативной памяти

От частоты зависит также такой параметр, как пропускная способность, который показывает, какой объем данных может максимально быть передан за определенное время. Измеряется в мегабайтах в секунду (Мб/с) и вычисляется умножением частоты на 8. То есть в нашем примере у памяти частота 1333 МГц * 8 = 10667 Мб/с, что также видно в описании.

Чем больше пропускная способность, тем выше скорость работы модуля оперативной памяти. Однако учитываем тот факт, что

современные процессоры поддерживают работу с памятью, у которой максимальная частота 1600 МГц.

Если купите дорогущую планку с частотой выше — работать она будет так же, как более дешевая на 1600 МГц.

Тайминг

Здесь же можно сказать еще о такой характеристике, как тайминг. Это время задержек при обработке операций внутри самих микросхем модуля оперативки. Записывается тайминг как последовательность нескольких цифр — в нашем примере это 9-9-9-24. Последний 4й двузначный параметр характеризует быстродействие всей микросхемы в целом.

Также тайминг может обозначаться буквами CL и числом, которая обозначает первое значение в подробной последовательности. В нашем примере в коротком варианте это бы обозначалось как CL9.

Чем меньше тайминги, тем лучше, но и стоят таким модули дороже. Однако это имеет значение только для высокопроизводительных скоростных ПК — для дома и офиса на данный параметр можно не обращать внимания.

Игроманы же могут воспользоваться настройками BIOS и вручную поиграть с изменением таймингов в меньшую сторону, однако делать это нужно аккуратно, иначе рискуете испортить модули.

Оперативная память для ноутбука или стационарного компьютера?

По идее это первый вопрос, который бы мы должны себе задать, но по существу не самый важный, так как перепутать формфактор просто невозможно. Для ноутбука модули широкие и короткие, для ПК — длинные и узкие.

На сайтах в характеристиках обозначаются они так:

• DIMM — для ПК,
• SODIMM — для ноута.

Тип охлаждения планок памяти

Если вы приобретаете модуль оперативной памяти для мощного игрового компьютера, то следует обратить внимание на тип ее охлаждения. При интенсивной работе или «разгоне» уменьшением таймингов они могут нагреваться, поэтому работы внутрикорпусных вентиляторов для их охлаждения может не хватить.

На простых планках охлаждения нет вообще — вы увидите открытые припаянные чипы микросхем. На более дорогих моделях устанавливается самый распространенный тип охлаждения — металлический радиатор.

Для самых же заядлых игроманов придумали даже такую штуку, как водяное охлаждение — такие модули вместе с системой могут значительно превышать по стоимости и материнку, и процессор вместе взятые.

Расшифровка модуля оперативной памяти

Теперь давайте расшифровать название модуля памяти, представленного в одном из популярных интернет-магазинов:

Crucial Ballistix Sport XT BLS2C4G3D18ADS3CEU DDR-III DIMM 8Gb KIT 2*4Gb PC3-14900 CL10

• Итак, производитель Cruisal, комплект состоит из 2 модулей по 4 Gb.
• Память стандарта DDR-III и формфактор DIMM, то есть для настольного ПК.
• Пропускная способность — 14900 Мб/c
• Тайминг — CL10
• Частоту нужно в данном случае смотреть в подробных характеристиках товара, либо вычислить самостоятельно, разделив пропускную способность (14900) на 8.

Советы, которым необходимо придерживаться при покупке оперативной памяти

• Покупать оперативную память стоит у проверенных производителей. Цена брендовых марок значительно выше, но гарантия качества и стабильна работа компьютера того стоят. Вот список проверенных фирм: Corsair, Kingston, Kingmax, Transcend, OCZ, Hynix, Hyundai, Samsung.
• Оперативная память в паре с чипсетом хорошего качества являются залогом предельной производительности, если учитывать, что у первой максимальная частота работы.
• Помните, что оперативная память всегда должна быть в паре. Нужно, чтобы модули совпадали по частоте работы, планки, установленные с разными частотами работают на частоте памяти, которая является самой медленной из тех, что вы установили, либо не работают вместе вообще. Например, если у вас два канала для ОЗУ и в одном из гнезд стоит планка на 2Гб, то приобрести нужно еще один модуль такой же емкостью, таймингами и от того же производителя.
  А лучший вариант — купить набор модулей (Kit), который гарантируется производителем, что эти планки совместимы
• Для игровых компьютеров предпочтение нужно отдавать оперативной памяти с наименьшими временными задержками. Даже на низкой частоте память всегда работает с максимальной отдачей.
• Не забудьте убедиться, что ваша материнская плата, процессор и операционная система совместима с выбранным вами объемом памяти. Если система вашего компьютера 32-разрядная, то стоит приобрести планку не более 4Гб, так как 32-битная система видит до 3Гб оперативной памяти.
• При покупке памяти для увеличения уже имеющейся ОЗУ, будет лучше, приобрести модель, характеристики которой схожи с установленной в вашем компьютере. Закупка лучшей или худшей по характеристике планки, приведет к ухудшению производительности компьютера.

В завершение — подробное видео по установке модуля памяти в компьютер.

Как известно, DDR2 и DDR3, принадлежат к совершенно разным поколениям оперативной памяти и тех аспектов, которые их между собой отличают, существует огромное количество. Несмотря на их наличие, до сих пор не утихают споры, касательно того, имеет ли смысл переплачивать за DDR3, учитывая то, что DDR2., вернее ее характеристики, являются практически теми же.

Что собой представляют DDR2 и DDR3?

Появление DDR2, вызвало огромный фурор не только у представителей крупных ИТ-компаний, но также и у пользователей, которые просто не захотели отказываться от стандартной разновидности DDR. Если сравнивать вторую версию оперативной памяти со стандартной, то следовало бы отметить то, что DDR 2, способно передавать данные по обоим срезам. Кроме этого, их разница сводится к тому, что DDR 2, имеет возможность похвастаться наличием намного более быстрой шиной. Кстати говоря, процедура передачи данных на них, может совершаться одновременно, причем сразу-же из четырех мест. Ввиду вышесказанного, мы и можем уверенно говорить о том, что скорость передачи данных DDR 2, будет в несколько раз превосходить ту, которая имеет место быть в случае с предыдущим поколением.

Кроме этого, такую оперативную память характеризуют относительно небольшим энергопотреблением и достаточно быстрым охлаждением. DDR 2 казался максимально эффективным, вплоть к тому времени, пока не стало известно об существование DDR3.

В случае с такой оперативной памятью, имеет место быть снижение напряжения питания ячеек. Создателям DDR 3, каким-то невероятным образом удалось снизить энергопотребление на целых 15 процентов . Помимо стандартных разновидностей DDR 3, на современном рынке предусмотрены и слегка модифицированные их версии. Их помечают буквой «L», которая означает, что эта модель оперативной памяти, имеет возможность похвастаться наличием еще большего показателя энергосбережения. Пропускная способность у DDR 3, значительно превышает те показатели, которые предусмотрены в случае с какими либо-предыдущими моделями оперативной памяти. Впрочем, уже сейчас DDR 3 — не может больше называться максимально эффективной разновидностью оперативной памяти, поскольку относительно недавно, о себе заявила DDR 4, которая согласно официальному заявлению компании-производителя, должна превзойти все предыдущие поколения.

Думаю, вы сами догадываетесь, что DDR 3 и DDR 4, представляют собой такие стандарты оперативной памяти, которые, к огромному сожалению, не могут быть взаимозаменяемыми, ну или совместимыми. Кроме этого, отличаются они скоростью осуществления собственной работы, а также некоторыми показателями частоты. Так, в том случае, если максимальная частота обыкновенной DDR 2, составляет всего 800 МГц, то в случае с DDR 3, этот показатель увеличивается к 1600 МГц.

Не рекомендуется ставить DDR 2 и DDR 3 на одну и ту же материнскую плату, поскольку они являются совершенно несовместимыми. Отличаются два этих стандарта памяти также и тем, что DDR3 расходует гораздо меньше электроэнергии, а также гораздо быстрее охлаждается. Кстати говоря, в настоящий момент времени, в продаже находятся так называемые гибридные материнские платы, главной особенностью которых, является то, что у них имеются разъемы сразу-же под обе разновидности ОЗУ. Однако, следовало бы учесть то, что пользоваться ими можно только отдельно друг от друга.

DDR 2 и DDR 3

Основные отличия DDR 2 и DDR 3, сводятся к следующему:

• Главной отличительной особенностью двух этих стандартов памяти, является то, что они имеют совершенно разные слоты и ввиду их наличия, является невозможным совместить их друг с другом.
• DDR 3, располагает намного большей тактовой частотой. В новой версии она составляет 1600 МГц, а в предыдущей — всего 800 МГ.
• В отличие от своей предыдущей версии, DDR3, имеет возможность похвастаться наличием намного большей пропускной способностью и гораздо меньшим энергопотреблением.

Действительно, в некоторых ситуациях совершенно не уместно заменять старенький DDR2, ведь в преимущественном большинстве случаев, особенно учитывая то, как значимая часть пользователей ПК, проводит свой досуг, хватит и его. В то самое время, не следовало бы забывать о том, что DDR2 и DDR3 — это совершенно разные типы оперативной памяти и ввиду наличия настолько большого количества отличительных особенностей, совершенно глупо путать их между собой. Кстати говоря, сейчас появился стандарт памяти DDR4, который также, как и все его былые аналоги, будет иметь целый перечень всевозможных отличий. При этом, стоить он будет гораздо дороже!

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

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