Кратко об оперативной памяти: форм-факторы, частоты, тайминги

Краткое руководство по оперативной памяти, ее типам, принципам работы.

Кратко об оперативной памяти: форм-факторы, частоты, тайминги

ОЗУ — это кратковременная память вашего компьютера. Здесь ваш компьютер отслеживает программы и данные, которые вы используете прямо сейчас. Вы, наверное, уже знаете, что чем больше ОЗУ, тем лучше, но, возможно, вы захотите установить больше ОЗУ прямо сейчас.

Однако покупка оперативной памяти может сбивать с толку. В чем разница между DDR3 и DDR4? DIMM и SO-DIMM? Есть ли разница между DRR3-1600 и PC3-12800? Важны ли задержка ОЗУ и время?

Читайте объяснения о различных типах ОЗУ, о том, как читать спецификации ОЗУ и как именно работает ОЗУ.

Статьи и обзоры ⇒ Ровно через два года после начала разработки, в ноябре 2020 года, известный производитель микросхем памяти Hynix сообщил, что у него в руках готовая планка памяти DDR5. Первый в мире на минуту. В пресс-релизе Hynix описал новинку как «высокоскоростной продукт высокой плотности, оптимизированный для больших данных, искусственного интеллекта и машинного обучения в качестве следующего стандарта DRAM». Аналитики TrendForce прогнозируют, что первые потребительские модели появятся на рынке уже в следующем году, а 2021 год станет официальным началом эры DDR5. А это значит, что пора познакомиться с новым форматом памяти, который заменит DDR4 и будет править шоу на ближайшие 5-7 лет.

DDR5: Все что нужно знать о следующей версии оперативной памяти

Ровно через два года после начала разработки, в ноябре 2020 года, известный производитель микросхем памяти Hynix сообщил, что у него в руках готовая планка памяти DDR5. Первый в мире на минуту. В пресс-релизе Hynix описал новый продукт как «высокоскоростной продукт высокой плотности, оптимизированный для больших данных, искусственного интеллекта и машинного обучения в качестве следующего стандарта DRAM». Аналитики TrendForce прогнозируют, что первые потребительские модели появятся на рынке уже в следующем году, а 2021 год станет официальным началом эры DDR5. А это значит, что пора познакомиться с новым форматом памяти, который заменит DDR4 и будет править шоу на ближайшие 5-7 лет.

Основы ОЗУ

RAM (оперативная память) — это жизненно важная оперативная память для временного хранения системных данных. Он работает как очень быстрый буфер временных данных между классическим диском и процессором. ОЗУ кэширует данные, хранит временные файлы и программный код — данные сначала передаются с накопителя в саму ОЗУ, и только потом обрабатываются центральным процессором. В отличие от постоянной памяти жесткого диска или твердотельного устройства, ему требуется электричество для хранения данных в ОЗУ, и при выключении данные стираются. Физически ОЗУ в системе представляет собой набор микросхем или модулей (содержащих микросхемы), которые обычно подключаются к материнской плате.

История современной памяти с произвольным доступом началась с SDRAM в 1992 году, а 8 лет спустя формат DDR SDRAM занял лидирующие позиции на рынке, вытеснив с рынка другие типы DRAM. Со временем Комитет по стандартизации полупроводниковой техники JEDEC выпустил новый стандарт, который мог принимать одну и ту же команду за цикл, но мог читать два слова за цикл. Второе поколение DDR реорганизовало структуру внутренней памяти, чтобы она могла обрабатывать четыре слова одновременно с одинаковой тактовой частотой. DDR3 снова удвоила размер внутренних данных, но в то же время увеличила задержку их передачи.

По этой причине JEDEC решил пойти другим путем, и с переходом на стандарт DDR4 вместо удвоения шины памяти было решено улучшить доступ к внутренним банкам памяти. Это позволило увеличить пропускную способность и тактовую частоту при одновременном снижении напряжения. Проблема заключалась в том, что параллельно с ускорением оперативной памяти семимильными шагами увеличивалось количество ядер в процессорах (спасибо AMD), поэтому пропускная способность на ядро ​​на среднем компьютере оставалась на том же уровне. Несмотря на то, что мы начали привыкать к DDR4 только в 2016 году, производители памяти осознали необходимость нового стандарта оперативной памяти.

Спецификации DDR5: ключевые особенности и насколько она быстрее DDR4?

Основной упор при разработке стандарта DDR5 был направлен на увеличение плотности памяти и скорости обмена данными. Согласно официальным спецификациям Hynix, новые модули будут построены на микросхемах класса 10 нм (1Znm) и обеспечат почти вдвое большую производительность подсистемы памяти по сравнению с DDR4.

Пропускная способность рабочей полосы Hynix составляет 4800–5600 Мбит / с на полосу, что в 1,8 раза больше, чем у DDR4. Максимальная скорость памяти увеличится с 3,2 до 6,4 Гбит / с, а плотность ядра увеличится в 4 раза (с 16 до 64 Гбит / с). Так как тактовая частота застряла на уровне нескольких сотен мегагерц и ее пока невозможно увеличить, разработчикам приходится проделывать тот же трюк, что и текущие процессоры, просто добавляя больше ядер и увеличивая возможность параллельной обработки большего количества задач. Вместо 64-битного канала данных DDR5 использует пару независимых 32-битных каналов данных, которые работают с 16-байтовыми пакетами данных, обеспечивая доставку 64 байтов информации за одну операцию.

Запуск DDR5 состоится на скорости 4,8 Гбит / с, а пиковые 6,4 Гбит / с и фактическая частота около 8400 МГц придется ждать оптимизации техпроцесса. Чтобы разбавить абстрактные цифры конкретным, в пресс-релизе Hynix цитируется тот факт, что при достаточно быстром SSD такое увеличение скорости ОЗУ позволяет передавать девять фильмов 5 ГБ Full HD всего за одну секунду.

Но это еще не все. Благодаря тому, что DDR5 сможет использовать отдельные микросхемы памяти с плотностью до 64 Гбит и вместить до 8 ядер в одном чипе, объем одной полосы может достигать внушительных 128 Гбайт! Для сравнения, максимальный объем DDR4 составляет 32 ГБ, а оптимальный комплект на момент написания этой статьи — 2 флешки по 8 ГБ, работающие в двухканальном режиме.

Кроме того, наряду с увеличением плотности ядра и пропускной способности шины, DDR5 демонстрирует лучшую энергоэффективность — рабочее напряжение новых полос составляет 1,1 В. Также стоит отметить систему исправления ошибок ECC. Улучшено — Hynix заявляет, что новый стандарт будет быть в 20 раз надежнее своего предшественника, что очень важно для технологий будущего. В конце концов, все началось с так называемой 4-й промышленной революции (это слова ведущего инженера Hynix), которая принесла нам 5G, дополненную и виртуальную реальность, большие данные, Интернет вещей и истоки искусственного интеллекта.

Какие комплектующие поддерживают новый формат?

После производственных испытаний DDR5 поступит на потребительские ПК. Этого не произойдет до второй половины 2021 года, когда Intel и AMD анонсируют новые платформы LGA1700 и AM5 с поддержкой нового формата. Intel хотела сделать это раньше, анонсировав семейство процессоров Tiger Lake-H, но дальнейшие планы пришлось отложить, поскольку производство DDR5 находится на ранней стадии и стоит довольно дорого.

Когда ждать?

Изначально ожидалось, что новые продукты выйдут на рынок до конца 2019 года, а к 2021 году DDR5 будет занимать четверть доли рынка. Однако процесс затянулся — первые прототипы Rambus и Micron были анонсированы в 2017 году, но именно Hynix добралась до финиша первой. Теперь аналитики прогнозируют, что в ближайшее время другие ведущие игроки в лице Samsung и Micron также объявят о начале производства новой оперативной памяти. Однако однозначного ответа на вопрос «когда ждать» нет. Во-первых, новая память будет протестирована в дата-центрах — производители серверов готовы переплатить, если это поможет снизить стоимость владения и вычислений.

По прогнозам аналитического центра IDC, к концу 2021 года ОЗУ пятого поколения займет почти четверть рынка. Через год, к концу 2022 года, она выйдет почти наравне со своей предшественницей DDR4, и ее доля достигнет впечатляющих 43% от общего объема. Прогнозы аналитиков TrendForce не столь радужны. По их словам, AMD некуда бежать, после выпуска процессоров Ryzen дела идут отлично, платформа AM4 еще не достигла своего предела, а новые чипы семейства Vermeer на ядре Zen 3 только начинают завоевывать рынок… Поэтому, по их мнению, первые 5-нм процессоры AMD с поддержкой DDR5 выйдут только в 2022 году. Что касается Intel, то у них уже достаточно проблем, и переход на новый стандарт оперативной памяти их никак не решит, а скорее создаст новые ед новые.

В качестве послесловия

Как показывает опыт внедрения DDR3 и DDR4, специалисты TrendForce, скорее всего, будут правы. Текущие модули одновременно дешевеют и увеличивают частоты: если пару лет назад норма составляла 2400 МГц, то теперь за те же деньги можно купить планки разгона на 3200 МГц вроде HyperX Fury Black. А для энтузиастов есть варианты, такие как Patriot Viper Steel и HyperX Predator, которые работают на частотах 4266–4400 МГц. Добавьте к этому огромный 8-ядерный (а в будущем и 16-ядерный) процессор и ответ на вопрос «зачем спешить обновить «не будет казаться таким очевидным. На упаковке из 16-ядерного «камня» и пары высокочастотных полосок, наверное, можно дождаться анонса DDR6. Кроме того, первый год после выхода на рынок потребительских ПК будет дорогостоящим, и цены, вероятно, вернутся к норме через полтора-два года.