Thực đơn
trang chủKỹ thuật

Sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới. RAM DDR4 hoạt động như thế nào. Nên chọn RAM nào: DDR3 hay DDR4

Công nghệ máy tính ngày càng phát triển nhanh chóng, bị thay thế bởi những thông số, thông số kỹ thuật mới nhưng RAM lại có lợi thế về thời gian. DDR SDRAM được ra mắt vào năm 2000 và ba năm trôi qua trước khi DDR2 SDRAM xuất hiện vào năm 2003. DDR2 tồn tại được bốn năm và được thay thế bằng DDR3 SDRAM vào năm 2007. Kể từ đó, nó đã không thay đổi trong bảy năm, nhưng sự ra mắt của DDR4 đã diễn ra.


Có gì mới trong DDR4?
Bên ngoài, DDR4 có cùng chiều rộng với DDR3, nhưng cao hơn một chút khoảng 9mm. Sự khác biệt giữa DDR3 và DDR4 là DDR4 sử dụng 288 chân so với 240 trên DDR3 và phím được đặt ở một vị trí khác.

Rất nhiều thay đổi về mặt thẩm mỹ, nhưng có bốn cải tiến chính đối với DDR4 SDRAM:

  • Điện áp hoạt động thấp hơn
  • Tăng tiết kiệm năng lượng
  • Tăng tần số
  • Nén vi mạch.

DDR3 chạy ở mức 1,5V với các mô-đun chạy ở mức 1,35V. DDR4 chạy nguyên bản ở mức 1,2V với các mô-đun chạy ở mức 1,05V. Ngoài ra, DDR4 hỗ trợ một số cải tiến tiết kiệm năng lượng bằng cách kích hoạt khi hệ thống ở chế độ chờ.
Điện áp hoạt động thấp hơn cho phép DDR4 tiêu thụ ít điện năng hơn (và do đó nhiệt độ hoạt động thấp hơn) so với DDR3.

DDR4 có tần số hoạt động là 2133 MHz (đây là giới hạn đối với DDR3), cuối cùng kết thúc ở khoảng 3200 MHz. Chip DDR4 cũng có thể được sản xuất với mật độ lên tới 16 GB (hoặc 2 GB) trên mỗi tấm, gấp đôi mật độ của DDR3. Điều này có nghĩa là chúng ta sẽ thấy phần cứng cấp độ người tiêu dùng có dung lượng 16 GB và 64 GB trên thẻ nhớ cấp máy chủ.

Nhược điểm của DDR4

Giống như hầu hết các công nghệ mới, DDR4 không hoàn hảo. Giá sẽ cao hơn 20-50% so với các dải DDR3 cùng loại. Khi nhu cầu tăng lên, chi phí sẽ giảm xuống, nhưng hiện tại DDR4 sẽ đắt hơn.
Vấn đề thứ hai là mặc dù DDR4 có xung nhịp cao hơn DDR3 nhưng thời gian lại kém hơn.

Thanh DDR3-2133MHz thường có CL10-CL11, thanh DDR4-2133Mhz hiện tại sẽ là CL15. Đây không phải là điều đáng ngạc nhiên, tình trạng này lặp lại khi DDR3 được giới thiệu, nhưng điều này không có nghĩa là thế hệ thứ tư thua kém so với thế hệ tiền nhiệm, chỉ là lúc đầu.
Khi so sánh Core i7 5960X và 4960X, Geekbench chỉ báo cáo điểm số hơi khác nhau với DDR4-2133MHz so với DDR3-1600MHz (5691 so với 5382). Tần số cao hơn sẽ đạt được trong tương lai gần, vẫn phải rút ngắn thời gian và chúng ta sẽ thấy sức mạnh của DDR4.

Phần kết luận

RAM là một khía cạnh rất quan trọng của PC hiện đại. Bộ nhớ nhanh không tệ, nhưng khả năng hoạt động không phải là ưu điểm chính của DDR4 so với DDR3.
DDR4 yêu cầu chipset và bộ xử lý hoàn toàn khác so với DDR3 nên không thể gọi DDR4 là chuẩn mực. So sánh chi tiết hơn về DDR4/x99/Haswell-E -VS- DDR3 Core i7 5960X trong bài viết

Hai điều quan trọng nhất: điện áp hoạt động thấp hơn và mật độ bộ nhớ cao. Với điều kiện nhiệt độ thấp hơn, các bộ phận sẽ đáng tin cậy hơn nhiều so với các bộ phận tương ứng của chúng.

Ý kiến ​​của tác giả

Nếu tôi chọn một khía cạnh của DDR4 là quan trọng nhất thì mật độ bộ nhớ là lựa chọn của tôi. Đây là một điểm cộng rất lớn khiến DDR4 được ưa chuộng hơn so với DDR3.

Khi các chương trình và kiểu dữ liệu ngày càng lớn hơn và phức tạp hơn thì RAM dung lượng lớn hơn sẽ ngày càng trở nên quan trọng hơn. Khoảng 33% dựa trên X79 đã được bán cho Puget Systems, kể từ tháng 1 năm 2014, dung lượng bộ nhớ có thể được cài đặt trong hệ thống với tổng cộng 8 thanh 8 GB hoặc 64 GB RAM đã bị vượt quá. Đây là một phần rất lớn trong doanh số bán hàng của Puget Systems, vì DDR4 có tiềm năng lớn và chúng tôi muốn thấy nó trong các máy trạm cao cấp.

Với sự ra đời của thế hệ bộ xử lý mới nhất của Intel - Skylake, các nhà sản xuất máy tính xách tay đã bắt đầu cập nhật phạm vi của họ, phát hành các mẫu máy dựa trên nền tảng này. Ví dụ, công ty Trung Quốc Lenovo đã phát hành máy tính xách tay ThinkPad E560 mới, tuy nhiên, chúng khác biệt ở một giải pháp khác thường. Mặc dù thực tế là chúng được trang bị bộ xử lý Intel thế hệ thứ sáu mới nhất, máy tính xách tay E560 có bộ nhớ DDR3 cũ hơn chứ không phải DDR4 mà chúng ta thường thấy ở hầu hết các máy tính chạy Skylake. Thực tế là việc giới thiệu rộng rãi tiêu chuẩn DDR4 mới bắt đầu bằng việc công bố thế hệ bộ xử lý này, thế hệ này có thể tận dụng hiệu quả nhất loại RAM hiện đại. Nhưng chúng là gì? Chính xác thì DDR4 vượt trội hơn DDR3 như thế nào và sự khác biệt có thực sự nghiêm trọng đến vậy không? Chúng tôi sẽ cố gắng trả lời những câu hỏi này dưới đây.

Một chút nền tảng

Những người theo sát ngành công nghệ đều biết rằng, không giống như bộ vi xử lý, bộ nhớ máy tính đang phát triển với tốc độ khiêm tốn hơn nhiều. Vì lý do này, bộ nhớ DDR3 cũ tốt đã “kẹt” trên thị trường trong 8 năm - cả một kỷ nguyên của thế giới công nghệ cao.

Tuy nhiên, với sự ra đời của chip Skylake mới của Intel dành cho DDR3, đã đến lúc phải nghỉ hưu, nhường chỗ cho bộ nhớ DDR4 hứa hẹn hơn. Loại bộ nhớ này có hai ưu điểm chính: dải tần được hỗ trợ rộng hơn đáng kể và giảm mức tiêu thụ điện năng. Trong trường hợp DDR3, người dùng có thể lựa chọn giữa bốn tần số xung nhịp cố định: 1333 MHz, 1600 MHz, 1866 MHz và 2133 MHz. Đúng, vẫn có những phiên bản cũ hơn với tần số 800 MHz và 1066 MHz, nhưng nơi duy nhất bạn có thể tìm thấy chúng là trên các hệ thống máy tính khá cũ.

Tiêu chuẩn DDR4 trên thực tế không có trần tần số hoạt động - ít nhất là cho đến nay vẫn chưa có nhà sản xuất nào đạt được điều đó. Ngay khi ai đó giải phóng bộ nhớ với tốc độ xung nhịp kỷ lục, gần như ngay lập tức một đối thủ khác đưa ra giải pháp thậm chí còn nhanh hơn. Đôi khi nó thậm chí còn xảy ra những trường hợp khó xử - ví dụ: G.Skill gần đây đã trình diễn một cấu hình chứa bốn mô-đun DDR4 32 GB, mỗi mô-đun có tần số hoạt động đáng kinh ngạc là 3000 MHz, mặc dù trước đó cùng một nhà sản xuất đã phát hành mô-đun bộ nhớ DDR4 8 GB được ép xung đến 4266 MHz.

Một ưu điểm quan trọng khác của bộ nhớ DDR4 là tăng hiệu quả sử dụng năng lượng. Ví dụ: bộ nhớ DDR3 làm tiêu chuẩn yêu cầu điện áp trong khoảng 1,5 đến 1,975 volt. Phiên bản tiết kiệm năng lượng (DDR3L) yêu cầu điện áp lên tới 1,35 volt. Đồng thời, DDR4 sẽ cần 1,2 volt, nhưng cũng có một lựa chọn tiết kiệm hơn khi chỉ cần 1,05 volt.

Nói cách khác, DDR4 cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn ở mức tiêu thụ điện năng thấp hơn, điều này tất nhiên khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho mọi loại thiết bị di động. Hiệu suất tăng lên cũng đảm bảo độ ổn định cao hơn của hệ thống máy tính được sử dụng để ép xung.

Cuối cùng, DDR4 nâng tầm ở một khía cạnh khác - dung lượng bộ nhớ tối đa có thể được cài đặt trên một bo mạch chủ. Đối với DDR3, trần tối đa (về mặt lý thuyết) là 128 GB, trong khi đối với DDR4 thì cao hơn bốn lần - 512 GB.

Tất nhiên, hiện tại không có một máy tính nào (ngoại trừ hệ thống máy chủ có tải cao) có thể yêu cầu lượng bộ nhớ khổng lồ như vậy, nhưng trong những năm tới với sự lan rộng rộng rãi của các công nghệ như thực tế ảo và thực tế tăng cường hoặc các mô-đun phần mềm tự học như Siri và Cortana, điều này có thể trở thành tiêu chuẩn. Đừng quên rằng chỉ mười năm trước, dung lượng RAM như 16-32 GB đối với chúng ta dường như là điều không thể tưởng tượng được.

Từ lý thuyết đến thực hành

Tất cả những ưu điểm này chỉ đơn giản là kết quả của việc so sánh các đặc tính kỹ thuật của cả hai loại RAM. Thực tiễn cho thấy điều gì? Hiện tại, DDR4 chính thức được hỗ trợ bởi một phạm vi bộ xử lý khá hẹp, cụ thể là dòng Haswell-E của Intel và thế hệ chip Skylake mới nhất của cùng một nhà sản xuất.

Mặc dù có nhiều cải tiến dành cho các ứng dụng và tác vụ phụ thuộc vào CPU, nhưng thử nghiệm thực tế cho thấy hầu hết các phần mềm hiện đại vẫn chưa sẵn sàng tận dụng tối đa lợi thế của DDR4. Ví dụ: các thử nghiệm do trang web Anandtech thực hiện cho thấy rằng khi sử dụng cùng một bộ xử lý (Skylake i7-6700K), sự khác biệt về số lượng khung hình mỗi giây trong hầu hết các trò chơi được thử nghiệm là tối thiểu và không vượt quá 2-3 khung hình / giây. Ngoại lệ là thử nghiệm với Grand Theft Auto V và sử dụng lõi đồ họa được tích hợp trong i7-6700K. Trong so sánh này, sự khác biệt giữa DDR3 và DDR4 là 8 khung hình mỗi giây nghiêng về bộ nhớ mới.

Trong các ứng dụng hiệu suất như lưu trữ khối lượng dữ liệu lớn, DDR4 một lần nữa cho thấy sự vượt trội, nhưng ở thời điểm hiện tại nó chưa bằng thuyết phục.

Giống như bất kỳ công nghệ mới nào, DDR4 cần có thời gian để có chỗ đứng trên thị trường. Theo đó, trong thời gian này, phần mềm sẽ phải “học” cách sử dụng những cải tiến mà bộ nhớ mới mang lại. Tuy nhiên, hiện tại, hy vọng lớn cho tương lai của DDR4 không nằm ở máy tính để bàn mà ở máy tính xách tay, máy tính bảng và điện thoại thông minh thế hệ tiếp theo, nơi băng thông tăng và mức tiêu thụ điện năng thấp hơn sẽ được chào đón hơn bao giờ hết.

Có một ngày tuyệt vời!

Đây là bộ xử lý Intel Haswell-E. Trang web đã thử nghiệm Core i7-5960X 8 nhân hàng đầu cũng như bo mạch chủ ASUS X99-DELUXE. Và có lẽ, tính năng chính của nền tảng mới là hỗ trợ chuẩn RAM DDR4.

Sự khởi đầu của một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên DDR4

Giới thiệu về tiêu chuẩn SDRAM và mô-đun bộ nhớ

Các mô-đun SDRAM đầu tiên xuất hiện vào năm 1993. Chúng được phát hành bởi Samsung. Và đến năm 2000, bộ nhớ SDRAM do năng lực sản xuất của gã khổng lồ Hàn Quốc đã loại bỏ hoàn toàn tiêu chuẩn DRAM khỏi thị trường.

SDRAM viết tắt là viết tắt của Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ. Điều này có thể được dịch theo nghĩa đen là “bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên động đồng bộ”. Hãy giải thích ý nghĩa của từng đặc điểm. Bộ nhớ có tính động vì công suất của tụ điện nhỏ nên nó liên tục yêu cầu cập nhật. Nhân tiện, ngoài bộ nhớ động, còn có bộ nhớ tĩnh, không yêu cầu cập nhật dữ liệu liên tục (SRAM). Ví dụ: SRAM làm nền tảng cho bộ nhớ đệm. Ngoài tính năng động, bộ nhớ còn đồng bộ, không giống như DRAM không đồng bộ. Tính đồng bộ có nghĩa là bộ nhớ thực hiện từng thao tác trong một khoảng thời gian (hoặc chu kỳ xung nhịp) đã biết. Ví dụ: khi yêu cầu bất kỳ dữ liệu nào, bộ điều khiển bộ nhớ sẽ biết chính xác sẽ mất bao lâu để có được dữ liệu đó. Thuộc tính đồng bộ cho phép bạn kiểm soát luồng dữ liệu và xếp hàng dữ liệu đó. Vâng, một vài lời về “bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên” (RAM). Điều này có nghĩa là bạn có thể truy cập đồng thời vào bất kỳ ô nào tại địa chỉ của nó để đọc hoặc ghi và luôn luôn vào cùng một thời điểm, bất kể vị trí.

Mô-đun bộ nhớ SDRAM

Nếu chúng ta nói trực tiếp về thiết kế của bộ nhớ thì các tế bào của nó là tụ điện. Nếu có điện tích trong tụ điện thì bộ xử lý coi nó là đơn vị logic. Nếu không có phí - dưới dạng số 0 hợp lý. Các ô nhớ như vậy có cấu trúc phẳng và địa chỉ của mỗi ô được xác định bằng số hàng và số cột của bảng.

Mỗi chip chứa một số mảng bộ nhớ độc lập, là các bảng. Họ được gọi là ngân hàng. Bạn chỉ có thể làm việc với một ô trong một ngân hàng trong một đơn vị thời gian, nhưng có thể làm việc với nhiều ngân hàng cùng một lúc. Thông tin được ghi lại không nhất thiết phải được lưu trữ trong một mảng duy nhất. Thông thường, nó được chia thành nhiều phần và được ghi vào các ngân hàng khác nhau và bộ xử lý tiếp tục coi dữ liệu này là một tổng thể duy nhất. Phương pháp ghi này được gọi là xen kẽ. Về lý thuyết, càng có nhiều ngân hàng như vậy trong bộ nhớ thì càng tốt. Trong thực tế, các mô-đun có mật độ lên tới 64 Mbit có hai dãy. Với mật độ từ 64 Mbit đến 1 Gbit - bốn và với mật độ từ 1 Gbit trở lên - đã là tám.

Ngân hàng bộ nhớ là gì

Và một vài lời về cấu trúc của mô-đun bộ nhớ. Bản thân mô-đun bộ nhớ là một bảng mạch in có các chip được hàn trên đó. Theo quy định, bạn có thể tìm thấy các thiết bị được bán có dạng DIMM (Mô-đun bộ nhớ nội tuyến kép) hoặc SO-DIMM (Mô-đun bộ nhớ nội tuyến kép ngoại tuyến nhỏ). Cái đầu tiên được thiết kế để sử dụng trong máy tính để bàn chính thức và cái thứ hai - để cài đặt trong máy tính xách tay. Mặc dù có cùng kiểu dáng nhưng các mô-đun bộ nhớ ở các thế hệ khác nhau có số lượng điểm tiếp xúc khác nhau. Ví dụ: giải pháp SDRAM có 144 chân để kết nối với bo mạch chủ, DDR - 184, DDR2 - 214 chân, DDR3 - 240 và DDR4 - đã có 288 miếng. Tất nhiên, trong trường hợp này chúng ta đang nói về các mô-đun DIMM. Các thiết bị được sản xuất ở dạng SO-DIMM đương nhiên có số lượng điểm tiếp xúc nhỏ hơn do kích thước nhỏ hơn. Ví dụ: mô-đun bộ nhớ DDR4 SO-DIMM được kết nối với bo mạch chủ bằng 256 chân.

Mô-đun DDR (phía dưới) có nhiều chân hơn SDRAM (trên cùng)

Một điều khá rõ ràng là dung lượng của mỗi mô-đun bộ nhớ được tính bằng tổng dung lượng của mỗi chip hàn. Tất nhiên, các chip nhớ có thể khác nhau về mật độ của chúng (hoặc đơn giản hơn là về khối lượng). Ví dụ, mùa xuân năm ngoái Samsung đã triển khai sản xuất hàng loạt chip có mật độ 4 Gbit. Hơn nữa, trong tương lai gần, nó được lên kế hoạch giải phóng bộ nhớ với mật độ 8 Gbit. Các mô-đun bộ nhớ cũng có bus riêng. Độ rộng bus tối thiểu là 64 bit. Điều này có nghĩa là 8 byte thông tin được truyền đi trong mỗi chu kỳ đồng hồ. Cần lưu ý rằng cũng có các mô-đun bộ nhớ 72 bit trong đó 8 bit “phụ” được dành riêng cho công nghệ sửa lỗi ECC (Kiểm tra & sửa lỗi). Nhân tiện, độ rộng bus của mô-đun bộ nhớ cũng là tổng độ rộng bus của từng chip bộ nhớ riêng lẻ. Tức là, nếu bus mô-đun bộ nhớ là 64-bit và có 8 chip được hàn trên dải thì độ rộng bus bộ nhớ của mỗi chip là 64/8 = 8 bit.

Để tính toán băng thông lý thuyết của mô-đun bộ nhớ, bạn có thể sử dụng công thức sau: A*64/8=PS, trong đó “A” là tốc độ truyền dữ liệu và “PS” là băng thông cần thiết. Ví dụ: chúng ta có thể lấy mô-đun bộ nhớ DDR3 có tần số 2400 MHz. Trong trường hợp này, thông lượng sẽ là 2400*64/8=19200 MB/s. Đây là con số được đề cập trong nhãn hiệu của mô-đun PC3-19200.

Thông tin được đọc trực tiếp từ bộ nhớ diễn ra như thế nào? Đầu tiên, tín hiệu địa chỉ được gửi đến hàng tương ứng (Hàng) và chỉ sau đó thông tin mới được đọc từ cột mong muốn (Cột). Thông tin được đọc vào cái gọi là Bộ khuếch đại Sense - một cơ chế sạc lại tụ điện. Trong hầu hết các trường hợp, bộ điều khiển bộ nhớ sẽ đọc toàn bộ gói dữ liệu (Burst) từ mỗi bit của bus cùng một lúc. Theo đó, khi ghi, cứ 64 bit (8 byte) được chia thành nhiều phần. Nhân tiện, có một thứ gọi là độ dài gói dữ liệu (Độ dài bùng nổ). Nếu độ dài này là 8 thì 8*64=512 bit sẽ được truyền cùng một lúc.

Các mô-đun bộ nhớ và chip cũng có đặc điểm như hình học hoặc tổ chức (Tổ chức bộ nhớ). Hình dạng mô-đun cho thấy chiều rộng và chiều sâu của nó. Ví dụ: một chip có mật độ 512 Mbit và độ sâu bit (chiều rộng) là 4 thì có độ sâu chip là 512/4 = 128M. Lần lượt có 128M=32M*4 ngân hàng. 32M là ma trận chứa 16000 hàng và 2000 cột. Nó có thể lưu trữ 32 Mbit dữ liệu. Đối với bản thân mô-đun bộ nhớ, dung lượng của nó hầu như luôn là 64 bit. Độ sâu được tính toán dễ dàng bằng công thức sau: âm lượng của mô-đun được nhân với 8 để chuyển đổi từ byte sang bit, sau đó chia cho độ sâu bit.

Bạn có thể dễ dàng tìm thấy các giá trị thời gian trên các điểm đánh dấu

Cần phải nói đôi lời về những đặc điểm như vậy của mô-đun bộ nhớ như thời gian. Ở phần đầu của bài viết, chúng tôi đã nói rằng tiêu chuẩn SDRAM cung cấp một điểm mà bộ điều khiển bộ nhớ luôn biết thời gian hoàn thành một thao tác cụ thể. Thời gian cho biết chính xác thời gian cần thiết để thực hiện một lệnh cụ thể. Thời gian này được đo bằng đồng hồ bus bộ nhớ. Thời gian này càng ngắn thì càng tốt. Sự chậm trễ quan trọng nhất là:

  • TRCD (RAS to CAS Delay) - thời gian cần thiết để kích hoạt đường dây ngân hàng. Thời gian tối thiểu giữa lệnh kích hoạt và lệnh đọc/ghi;
  • CL (Độ trễ CAS) - thời gian từ khi phát lệnh đọc đến khi bắt đầu truyền dữ liệu;
  • TRAS (Active to Precharge) - thời gian hoạt động của dòng. Thời gian tối thiểu giữa việc kích hoạt một đường dây và lệnh đóng đường dây đó;
  • TRP (Nạp ​​trước hàng) - thời gian cần thiết để đóng một hàng;
  • TRC (Thời gian chu kỳ hàng, Kích hoạt để kích hoạt/Làm mới) - thời gian giữa các lần kích hoạt các hàng của cùng một ngân hàng;
  • TRPD (Ngân hàng hoạt động A đến Ngân hàng hoạt động B) - thời gian giữa các lệnh kích hoạt cho các ngân hàng khác nhau;
  • TWR (Thời gian khôi phục ghi) - thời gian từ khi kết thúc ghi đến khi có lệnh đóng dòng ngân hàng;
  • TWTR (Độ trễ lệnh ghi để đọc nội bộ) - thời gian giữa lúc kết thúc lệnh ghi và lệnh đọc.

Tất nhiên, đây không phải là tất cả độ trễ tồn tại trong các mô-đun bộ nhớ. Bạn có thể liệt kê thêm hàng tá thời gian khác nhau, nhưng chỉ những thông số trên mới ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất bộ nhớ. Nhân tiện, chỉ có bốn độ trễ được chỉ định trong nhãn mô-đun bộ nhớ. Ví dụ: với tham số 11-13-13-31, thời gian CL là 11, TRCD và TRP là 13 và TRAS là 31 chu kỳ xung nhịp.

Theo thời gian, tiềm năng của SDRAM đã đạt đến mức tối đa và các nhà sản xuất phải đối mặt với vấn đề tăng tốc độ RAM. Đây là cách chuẩn DDR.1 ra đời

Sự xuất hiện của DDR

Sự phát triển của tiêu chuẩn DDR (Tốc độ dữ liệu kép) bắt đầu từ năm 1996 và kết thúc với sự ra mắt chính thức vào tháng 6 năm 2000. Với sự ra đời của DDR, bộ nhớ SDRAM đã trở thành dĩ vãng và được gọi đơn giản là SDR. Chuẩn DDR khác với SDR như thế nào?

Sau khi tất cả tài nguyên SDR cạn kiệt, các nhà sản xuất bộ nhớ có một số lựa chọn để giải quyết vấn đề cải thiện hiệu suất. Có thể chỉ cần tăng số lượng chip bộ nhớ, từ đó tăng dung lượng của toàn bộ mô-đun. Tuy nhiên, điều này sẽ có tác động tiêu cực đến chi phí của các giải pháp như vậy - ý tưởng này rất tốn kém. Vì vậy, hiệp hội các nhà sản xuất JEDEC đã đi theo một con đường khác. Người ta quyết định tăng gấp đôi bus bên trong chip và cũng truyền dữ liệu với tần số gấp đôi. Ngoài ra, DDR còn cung cấp khả năng truyền thông tin trên cả hai cạnh của tín hiệu đồng hồ, nghĩa là hai lần mỗi đồng hồ. Đây là nơi bắt nguồn của chữ viết tắt DDR - Tốc độ dữ liệu kép -.

Mô-đun bộ nhớ Kingston DDR

Với sự ra đời của tiêu chuẩn DDR, các khái niệm như tần số bộ nhớ thực và hiệu quả đã xuất hiện. Ví dụ: nhiều mô-đun bộ nhớ DDR chạy ở tốc độ 200 MHz. Tần số này được gọi là thực. Nhưng do việc truyền dữ liệu được thực hiện trên cả hai cạnh của tín hiệu đồng hồ, nên các nhà sản xuất, vì mục đích tiếp thị, đã nhân con số này với 2 và thu được tần số được cho là hiệu quả là 400 MHz, được ghi rõ trên nhãn (trong trường hợp này , DDR-400). Đồng thời, các thông số kỹ thuật của JEDEC chỉ ra rằng việc sử dụng thuật ngữ “megahertz” để mô tả mức hiệu suất bộ nhớ là hoàn toàn không chính xác! Thay vào đó, nên sử dụng "hàng triệu lần truyền mỗi giây trên mỗi đầu ra dữ liệu". Tuy nhiên, tiếp thị là một vấn đề nghiêm túc và rất ít người quan tâm đến các khuyến nghị được quy định trong tiêu chuẩn JEDEC. Vì vậy, thuật ngữ mới không bao giờ bén rễ.

Cũng trong tiêu chuẩn DDR, lần đầu tiên chế độ bộ nhớ kênh đôi xuất hiện. Nó có thể được sử dụng nếu có số lượng mô-đun bộ nhớ chẵn trong hệ thống. Bản chất của nó là tạo ra một bus ảo 128 bit bằng cách xen kẽ các mô-đun. Trong trường hợp này, 256 bit được lấy mẫu cùng một lúc. Trên lý thuyết, chế độ kênh đôi có thể tăng gấp đôi hiệu suất của hệ thống con bộ nhớ, nhưng trên thực tế, tốc độ tăng lên rất ít và không phải lúc nào cũng đáng chú ý. Nó không chỉ phụ thuộc vào kiểu RAM mà còn phụ thuộc vào thời gian, chipset, bộ điều khiển bộ nhớ và tần số.

Bốn mô-đun bộ nhớ hoạt động ở chế độ kênh đôi

Một cải tiến khác trong DDR là sự hiện diện của tín hiệu QDS. Nó nằm trên bảng mạch in cùng với các đường dữ liệu. QDS rất hữu ích khi sử dụng hai mô-đun bộ nhớ trở lên. Trong trường hợp này, dữ liệu đến bộ điều khiển bộ nhớ có chênh lệch nhỏ về thời gian do khoảng cách đến chúng khác nhau. Điều này tạo ra vấn đề khi chọn tín hiệu đồng hồ để đọc dữ liệu và QDS đã giải quyết thành công.

Như đã đề cập ở trên, các mô-đun bộ nhớ DDR được tạo ra ở dạng DIMM và SO-DIMM. Trong trường hợp DIMM, số lượng chân là 184 chân. Để các mô-đun DDR và ​​SDRAM không tương thích về mặt vật lý, đối với các giải pháp DDR, khóa (vết cắt trong vùng đệm) được đặt ở một vị trí khác. Ngoài ra, các mô-đun bộ nhớ DDR hoạt động ở điện áp 2,5 V, trong khi các thiết bị SDRAM sử dụng điện áp 3,3 V. Theo đó, DDR có mức tiêu thụ điện năng và tản nhiệt thấp hơn so với thế hệ tiền nhiệm. Tần số tối đa của mô-đun DDR là 350 MHz (DDR-700), mặc dù thông số kỹ thuật của JEDEC chỉ cung cấp tần số 200 MHz (DDR-400).

Bộ nhớ DDR2 và DDR3

Các mô-đun DDR2 đầu tiên được bán vào quý 2 năm 2003. So với DDR, RAM thế hệ thứ hai chưa nhận được những thay đổi đáng kể. DDR2 sử dụng kiến ​​trúc tìm nạp trước 2n tương tự. Nếu trước đây bus dữ liệu bên trong lớn gấp đôi bus dữ liệu bên ngoài thì bây giờ nó đã rộng hơn gấp bốn lần. Đồng thời, hiệu suất tăng lên của chip bắt đầu được truyền qua bus ngoài với tần số gấp đôi. Tần số chính xác, nhưng tốc độ truyền không gấp đôi. Kết quả là, chúng tôi thấy rằng nếu chip DDR-400 hoạt động ở tần số thực là 200 MHz, thì trong trường hợp DDR2-400, nó hoạt động ở tốc độ 100 MHz, nhưng với bus bên trong gấp đôi.

Ngoài ra, các mô-đun DDR2 nhận được số lượng liên hệ lớn hơn để kết nối với bo mạch chủ và khóa đã được chuyển đến một vị trí khác do không tương thích vật lý với thanh SDRAM và DDR. Điện áp hoạt động đã giảm một lần nữa. Trong khi các mô-đun DDR hoạt động ở điện áp 2,5 V thì các giải pháp DDR2 hoạt động ở mức chênh lệch điện thế là 1,8 V.

Nhìn chung, đây là nơi kết thúc tất cả sự khác biệt giữa DDR2 và DDR. Lúc đầu, các mô-đun DDR2 có đặc điểm là độ trễ cao, khiến chúng có hiệu suất kém hơn các mô-đun DDR có cùng tần số. Tuy nhiên, tình hình nhanh chóng trở lại bình thường: các nhà sản xuất giảm độ trễ và tung ra bộ RAM nhanh hơn. Tần số DDR2 tối đa đạt hiệu dụng là 1300 MHz.

Các vị trí phím khác nhau cho các mô-đun DDR, DDR2 và DDR3

Quá trình chuyển đổi từ DDR2 sang DDR3 tuân theo cách tiếp cận tương tự như quá trình chuyển đổi từ DDR sang DDR2. Tất nhiên, việc truyền dữ liệu ở cả hai đầu của tín hiệu đồng hồ vẫn được bảo toàn và thông lượng lý thuyết đã tăng gấp đôi. Các mô-đun DDR3 giữ lại kiến ​​trúc tìm nạp trước 2n và nhận được tìm nạp trước 8 bit (DDR2 có 4 bit). Đồng thời, lốp bên trong lớn hơn lốp bên ngoài gấp 8 lần. Bởi vì điều này, một lần nữa, với sự thay đổi của các thế hệ bộ nhớ, thời gian của nó lại tăng lên. Điện áp hoạt động danh nghĩa của DDR3 đã giảm xuống còn 1,5 V, giúp các mô-đun tiết kiệm năng lượng hơn. Lưu ý rằng, ngoài DDR3 còn có bộ nhớ DDR3L (chữ L có nghĩa là Thấp), hoạt động với điện áp giảm xuống 1,35 V. Điều đáng chú ý là các mô-đun DDR3 hóa ra không tương thích về mặt vật lý cũng như điện với bất kỳ thế hệ bộ nhớ nào trước đó.

Tất nhiên, chip DDR3 đã nhận được hỗ trợ cho một số công nghệ mới: ví dụ: hiệu chỉnh tín hiệu tự động và chấm dứt tín hiệu động. Tuy nhiên, nhìn chung mọi thay đổi đều chủ yếu mang tính định lượng.

DDR4 - một sự phát triển khác

Cuối cùng, chúng ta có được bộ nhớ DDR4 hoàn toàn mới. Hiệp hội JEDEC bắt đầu phát triển tiêu chuẩn này từ năm 2005, nhưng chỉ đến mùa xuân năm nay, những thiết bị đầu tiên mới được bán ra. Như đã nêu trong thông cáo báo chí của JEDEC, trong quá trình phát triển, các kỹ sư đã cố gắng đạt được hiệu suất và độ tin cậy cao nhất, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng năng lượng của các mô-đun mới. Vâng, chúng tôi nghe điều này mọi lúc. Hãy xem bộ nhớ DDR4 đã nhận được những thay đổi cụ thể gì so với DDR3.

Trong bức ảnh này, bạn có thể theo dõi sự phát triển của công nghệ DDR: các chỉ số điện áp, tần số và điện dung thay đổi như thế nào

Một trong những nguyên mẫu DDR4 đầu tiên. Thật kỳ lạ, đây là những mô-đun máy tính xách tay

Ví dụ: hãy xem xét chip DDR4 8GB với bus dữ liệu rộng 4 bit. Một thiết bị như vậy chứa 4 nhóm ngân hàng, mỗi nhóm 4 ngân hàng. Bên trong mỗi ngân hàng có 131.072 (2 17) hàng với dung lượng mỗi hàng là 512 byte. Để so sánh, bạn có thể đưa ra các đặc điểm của giải pháp DDR3 tương tự. Con chip này chứa 8 ngân hàng độc lập. Mỗi ngân hàng chứa 65.536 (2 16) hàng và mỗi hàng chứa 2048 byte. Như bạn có thể thấy, chiều dài mỗi dòng của chip DDR4 nhỏ hơn bốn lần so với chiều dài của dòng DDR3. Điều này có nghĩa là DDR4 quét các ngân hàng nhanh hơn DDR3. Đồng thời, việc chuyển đổi giữa các ngân hàng cũng diễn ra nhanh hơn rất nhiều. Chúng tôi xin lưu ý ngay rằng đối với mỗi nhóm ngân hàng có một lựa chọn hoạt động độc lập (kích hoạt, đọc, ghi hoặc tái tạo), cho phép tăng hiệu quả và băng thông bộ nhớ.

Ưu điểm chính của DDR4: tiêu thụ điện năng thấp, tần số cao, dung lượng mô-đun bộ nhớ lớn

Là DDR4. Đây là những gì bộ xử lý Intel hiện tại hỗ trợ (mặc dù họ cũng để lại hỗ trợ một phần cho DDR3). Các bo mạch chủ mới dành cho bộ xử lý AMD cũng sẽ được phát hành cho DDR4, sẽ xuất hiện vào đầu năm 2017. Bài viết này sẽ giúp bạn tìm hiểu cách chọn DDR4 để xây dựng hoặc PC mới hoặc nâng cấp và RAM cho máy tính xách tay khác với nó như thế nào.

Trước khi chọn bộ nhớ DDR4, bạn cần làm quen một chút với tính năng của loại RAM này. Về cơ bản, bộ nhớ DDR4 là một chip BGA (mảng bóng hàn) gắn trên bề mặt, giúp nó trở nên phổ biến cho tất cả các loại thiết bị điện tử, từ bộ định tuyến đến máy chủ. Tuy nhiên, để dễ cài đặt cũng như duy trì khả năng nâng cấp, tăng dung lượng RAM sẵn có và thống nhất tổng thể, PC thường sử dụng thiết kế mô-đun.

Định dạng

Chip bộ nhớ DDR4 được hàn vào các bo mạch nhỏ, từ 4 đến 16 miếng. Những bo mạch như vậy được gọi là DIMM (Mô-đun bộ nhớ nội tuyến kép - mô-đun bộ nhớ hai mặt) và được trang bị 284 tiếp điểm. Chúng có cùng kích thước (5,25 inch hoặc hơn 13 cm một chút), nhưng không tương thích về mặt vật lý với DDR3, vì mô-đun DIMM của DDR3 có 240 chân. Ngoài ra, các mô-đun có các vị trí khác nhau của một phím cắt đặc biệt giúp ngăn bo mạch được lắp sai phía hoặc vào một khe không tương thích. DIMM là loại bộ nhớ RAM chính cho máy tính để bàn và máy chủ.

Đối với các máy tính xách tay có yêu cầu ngày càng cao về độ nhỏ gọn, các mô-đun SO-DIMM (DIMM Outline Nhỏ - mô-đun bộ nhớ hai mặt có chân nhỏ) đã được tạo. Ngoài ra, các bo mạch tương tự cũng được sử dụng trong monoblock, nettop và các loại máy tính cá nhân nhỏ gọn khác. Chúng có kích thước bằng một nửa DIMM (6,76 cm) và chỉ có 260 chân.

Đặc trưng

Tiêu chí thứ hai để phân loại bộ nhớ DDR4 là đặc tính hiệu suất của nó. Những cái chính là tốc độ xung nhịp (và băng thông liên quan trực tiếp đến nó), độ trễ và điện áp.

Tần số đồng hồ và băng thông đặc trưng cho hiệu suất của bộ nhớ ở chế độ đọc và ghi tuần tự. RAM DDR4 hiện có hỗ trợ tần số từ 1600 MHz (rất hiếm trong thực tế) đến 3200 MHz. Các tần số phổ biến nhất hiện nay là 1866 MHz (băng thông - 12800 MB/s), 2133 MHz (17064 MB/s) và 2400 MHz (19200 MB/s). Hầu hết các máy tính được thiết kế để làm việc với chúng.

Độ trễ CAS là độ trễ (được đo bằng số chu kỳ làm việc) giữa việc gửi yêu cầu đọc/ghi dữ liệu và hoàn thành thao tác này. Tham số này đặc trưng cho hiệu suất bộ nhớ ở chế độ đọc/ghi ngẫu nhiên. Giá trị độ trễ càng thấp thì bộ nhớ càng phản hồi nhanh. Ở tần số bằng nhau, mô-đun có thời lượng trễ (độ trễ) thấp hơn sẽ nhanh hơn.

Vôn- điện áp nguồn của mô-đun. Hiện tại, giá trị chung duy nhất là 1,2 V. Ngoài ra còn có bộ nhớ LPDDR4 (DDR4 công suất thấp) sử dụng điện áp thấp hơn. Nó vẫn chưa phổ biến và chỉ được sử dụng trong các thiết bị nhỏ gọn (ultrabook, máy tính bảng, điện thoại thông minh) không hỗ trợ nâng cấp. Nhược điểm của loại bộ nhớ này là hiệu suất bị giảm vì mục đích hiệu quả.

Chọn bộ nhớ DDR4 khi build PC mới

Chọn RAM DDR4 cho máy tính đang được xây dựng từ đầu là cách dễ dàng nhất. Tính đến cuối năm 2016-đầu năm 2017, nền tảng duy nhất hỗ trợ bộ nhớ này là Intel SkyLake (Core i3-i7 6xxx, Celeron và Pentium thuộc họ này). Tần số bộ nhớ cơ bản cho nền tảng này là 2133 MHz. Tần số cao hơn không được hỗ trợ bởi tất cả các bo mạch và chỉ đạt được khi ép xung.

Khi mua bo mạch được trang bị hai khe cắm bộ nhớ, nên mua một thẻ dung lượng lớn (8 hoặc 16 GB). Điều này sẽ để lại khả năng trong tương lai có thể thêm một cái khác vào đó và tăng gấp đôi dung lượng RAM. Đối với bo mạch có bốn khe DIMM, bạn có thể chọn bộ 2 dải nhỏ hơn. Trong trường hợp này, khả năng nâng cấp vẫn còn và hiệu suất ít nhất sẽ tăng lên một chút do chế độ kênh đôi.

Tản nhiệt trên thẻ nhớ DDR4 là một yếu tố trang trí hơn là chức năng. Điện năng tiêu thụ của thế hệ RAM này rất nhỏ (khoảng 0,5-2 W) nên không cần phải tản nhiệt thêm. Trong trường hợp có bức tường trong suốt và đèn nền, các tản nhiệt trên dải bộ nhớ sẽ trang trí bên trong PC. Tuy nhiên, nếu phải lựa chọn giữa các tấm ván có cùng thông số và thành phần thẩm mỹ mờ dần về phía sau, thì việc trả quá nhiều tiền cho bộ tản nhiệt cũng chẳng ích gì. Chúng thực sự chỉ hữu ích cho những người ép xung ép xung RAM cao hơn nhiều so với tần số xuất xưởng.