Ddr что это такое

Обновлено: 02.07.2024

Наверняка, в обзорах смартфонов вы слышали словосочетание LPDDR5. Мы знаем, чем больше оперативной памяти, тем лучше. Но не всегда.

Это весной президент Xiaomi Group провел опрос в социальной сети Weibo, в котором спросил у фанатов: сколько оперативной памяти они бы хотели видеть в новом флагмане Redmi: 8 или 12 ГБ при одинаковой цене. И как вы думаете за какой вариант проголосовали фанаты? За 8 Гб. Но почему? Дело в том, что Xiaomi предлагали выбор 12ГБ стандарта LPDDR4x, и 8 ГБ стандарта LPDDR5. Но что такого нового в этом LPDDR5, чтобы идти на такие жертвы?

Сегодня мы разберемся в стандартах оперативной памяти. Выясним, чем отличается LPDDR от DDR. Узнаем как новая оперативка влияет на автономность устройств, помогает развитию 5G и спасает жизни водителей!

Память в мобильных устройствах и компьютерах, как вы знаете, можно поделить на два типа. Оперативная: ОЗУ или RAM, и постоянная: ПЗУ или ROM. В чём отличие?

Постоянная память называется энергонезависимой, то есть ПЗУ может хранить данные без подпитки энергией. Например, в флеш-памяти, которая используется в смартфонах, картах, памяти, SSD дисках и так далее — данные хранятся в CTR-ячейках, то есть ячейках с ловушкой заряда. Эти ловушки буквально способны запирать заряд и хранить в себе годами. Поэтому данные на SSD-диске не стираются когда вы выключаете компьютер. Также ПЗУ устройством можно назвать VHS-кассеты с магнитной лентой, CD-диски и даже перфокарты. В общем всё, что может хранить данные достаточно долго.

Оперативная память напротив — энергозависимая. То есть она способна хранить данные только при постоянной подпитке электричеством. Почему так? В оперативной памяти каждый бит данных хранится на маленьком конденсаторе. В конденсаторах есть преимущества: их можно очень плотно упаковать, а заодно можно очень быстро считывать записывать данные.

Но есть и большой недостаток: конденсаторы очень быстро разряжаются. Поэтому, чтобы данные сохранить их постоянно нужно обновлять. Например, типичный модуль DDR4 нужно обновлять каждые 64 мс.

Какая же бывает оперативная память? Немного поговорим о стандартах оперативной памяти.

SDRAM

С 1993 по 2000 года миром правил стандарт SDRAM - Synchronous Dynamic Random Access Memory: синхронная динамическая память с произвольным доступом. Стандарт был шикарным, но был недостаток, за один такт SDRAM могла принимать одну команду и передавать одно слово данных.

Поэтому в 2000 году появилась DDR-память, которая расшифровывается как Double Data Rate, то есть буквально — двойная скорость передачи данных. Название настолько крутое, что так можно было назвать суперсникерс. И крутость вполне оправдана, потому как теперь за один тактовый цикл передавалось две задачи записи и две операции чтения. Всё благодаря тому, что в DDR научились передавать данные по обеим частям синхросигнала, как по восходящему, так и по нисходящему. Отсюда и двойная скорость.

Стоит сказать, что DDR — это не замена SDRAM, а просто её частный случай. Поэтому полное название стандарта DDR SDRAM.

LPDDR

Итак, DDR — память быстрая-прекрасная, но, так как вы помните, что конденсаторы нужно постоянно подзаряжать эта память жрёт очень много энергии. И если для стационарных устройств это проблема решаемая, то для мобильных — критическая. Поэтому в 2006 году появилась новая разновидность DDR-памяти — LPDDR. Она отличалась пониженным напряжением питания с 2,5 В до 1,8 В, отсюда и название Low Power DDR. Также была уменьшена площадь чипа.

Как же им удалось сберечь немного энергии?

За счет двух хаков:

На низких температурах заряд из памяти утекает медленнее, поэтому, если сильно память не гнать, то можно увеличить интервалы обновления наших конденсаторов. Так и сделали.
Добавили режим Deep Power Down и это не фильм Ридли Скотта про вертолёт (Black Hawk Down), а просто режим глубокого сна, в котором из памяти стирается абсолютно всё, (как и сюжет этого фильма из моей памяти).

Развитие LPDDR

Естественно, эти оптимизации негативно повлияли на скорость работы памяти. Но стандарт быстро развивался и сейчас энергоэффективная память уже во многом предпочтительнее своего старшего брата.

LPDDR используется во многих ноутбуках, например MacBook, что позволяет экономить до 70-90% энергии в режиме сна. Тем более LPDDR5 уже вовсю ставят в смартфоны (Xiaomi Mi 10, например). А первые компьютеры на DDR5 в лучшем случае появятся только в 2022 году. Поэтому на данный момент, пропускная способность мобильной памяти может быть выше своего старшего собрата.

DDR4 2400 DUAL: (2400 x 64 / 8)*2 =38,4 ГБ / с
LPDDR5 6400 QUAD: (6400 x 32 / 8)*4 = 51,2 ГБ / с

LPDDR5

Но чем всё таки LPDDR5 отличается от прошлой версии? Давайте посмотрим.

LPDDR5 vs LPDDR4x

Начнём с того, что новый стандарт стал экономичнее на 20%: 0,5 В против 0,6 В. Это позволит продлить время жизни смартфона на 5-10% в режиме активного использования. А вот в режиме сна получится сэкономить до 40% энергии за счёт нового режима глубокого сна. Теперь, когда ваш смартфон или ноутбук спит, при желании можно будет полностью очистить оперативку и выгрузить её содержание в энергонезависимую память. Но в этом случае на обратное включение уйдет одна-две секунды. Зато можно не беспокоиться, что девайс сожрёт всё батарейку, когда спит.

Также было улучшено динамическое масштабирование частоты. В версии 4 и 4X была возможность выбора из двух рабочих частот, в LPDDR5 вариантов стало три.

Скорость передачи данных выросла до 6,4 Гбит/сек. Это полезно для SuperSlowMotion 960 fps и всяких VR приложений. И, вы не поверите, для работы в 5G сетях. 5G сети быстрее современной оперативки, представляете?

Новый стандарт оперативки разрабатывали с учетом появления беспилотных автомобилей и прочих девайсов, в которых любой сбой в работе системы чреват тяжкими последствиями. Поэтому в LPDDR5 появилась поддержка дополнительного сигнала коррекции ошибок - Link Error Correcting Code (ECC). Поэтому, когда будете брать себе тачку с автопилотом, проверьте есть ли там LPDDR5.

С новой памятью уже есть куча смартфонов. Например, программа DevCheck показывает, что мой OnePlus 8 Pro заряжен 12 GB LPDDR5 2750 МГц с пропускной способностью 44 ГБ / с. Неплохо.

Другие модели в которых уже стоит новая память:

Xiaomi MI 10 5G
Redmi K30 Pro
Realme X50 Pro 5G
OnePlus 8 / 8 Pro
Samsung Galaxy S20 / S20+ / S20 Ultra
Samsung Galaxy Note 20 / 20 Ultra
Samsung Galaxy Z Flip
Samsung Galaxy Z Fold 2
Vivo IQOO 3 Pro
Vivo IQOO 5 / 5 Pro
Vivo NEX 3S 5G
Nubia Red Magic 5S
Motorola Edge+
ZTE Axon 10s Pro

Но стоит ли гнаться за самой последней оперативкой в смартфонах? Думаю, нет. Грамотно оптимизированный смарт со старой памятью будет и быстрее работать, и дольше.
Но вот если вам нужен долгоживущий ноутбук. Я бы присмотрелся к моделям с LPDDR5, как только они появятся на рынке.

SDRAM: Определение

Микросхемы SDRAM: Физическая организация и принцип работы

Важно заметить, что с динамической матрицей памяти связан особый буфер статической природы, именуемый «усилителем уровня» (SenseAmp), размер которого равен размеру одной строки, необходимый для осуществления операций чтения и регенерации данных, содержащихся в ячейках памяти. Поскольку последние физически представляют собой конденсаторы, разряжающиеся при совершении каждой операции чтения, усилитель уровня обязан восстановить данные, хранящиеся в ячейке, после завершения цикла доступа (более подробно участие усилителя уровня в цикле чтения данных из микросхемы памяти рассмотрено ниже).

Кроме того, поскольку конденсаторы со временем теряют свой заряд (независимо от операций чтения), для предотвращения потери данных необходимо периодически обновлять содержимое ячеек. В современных типах памяти, которые поддерживают режимы автоматической регенерации (в «пробужденном» состоянии) и саморегенерации (в «спящем» состоянии), обычно это является задачей внутреннего контроллера регенерации, расположенного непосредственно в микросхеме памяти.

Схема обращения к ячейке памяти в самом общем случае может быть представлена следующим образом:

В современных микросхемах SDRAM схема обращения к ячейкам памяти выглядит аналогично. Далее, в связи с обсуждением задержек при доступе в память (таймингов памяти), мы рассмотрим ее более подробно.

Микросхемы SDRAM: Логическая организация

Модули SDRAM: Организация

Модули памяти: Микросхема SPD

Тайминги памяти

Схема доступа к данным микросхемы SDRAM

1. Активизация строки

Повторная активизация какой-либо другой строки того же банка не может быть осуществлена до тех пор, пока предыдущая строка этого банка остается открытой (т.к. усилитель уровня, содержащий буфер данных размером в одну строку банка и описанный в разделе «Микросхемы SDRAM: Физическая организация и принцип работы», является общим для всех строк данного банка микросхемы SDRAM). Таким образом, минимальный промежуток времени между активизацией двух различных строк одного и того же банка определяется минимальным временем цикла строки (Row Cycle Time, t_RC).

2. Чтение/запись данных

Возвращаясь к чтению данных, заметим, что существует две разновидности команды чтения. Первая из них является «обычным» чтением (READ), вторая называется «чтением с автоматической подзарядкой» (Read with Auto-Precharge, «RD+AP»). Последняя отличается тем, что после завершения пакетной передачи данных по шине данных микросхемы автоматически будет подана команда подзарядки строки (PRECHARGE), тогда как в первом случае выбранная строка микросхемы памяти останется «открытой» для осуществления дальнейших операций.

3. Подзарядка строки

Соотношения между таймингами

В заключение этой части, посвященной задержкам при доступе к данным, рассмотрим основные соотношения между важнейшими параметрами таймингов на примере более простых операций чтения данных. Как мы рассмотрели выше, в самом простейшем и самом общем случае — для пакетного считывания заданного количества данных (2, 4 или 8 элементов) необходимо осуществить следующие операции:

1) активизировать строку в банке памяти с помощью команды ACTIVATE;

2) подать команду чтения данных READ;

3) считать данные, поступающие на внешнюю шину данных микросхемы;

4) закрыть строку с помощью команды подзарядки строки PRECHARGE (как вариант, это делается автоматически, если на втором шаге использовать команду «RD+AP»).

Наконец, промежуток времени между четвертой операцией и последующим повтором первой операции цикла составляет «время подзарядки строки» (t_RP).

В то же время, минимальному времени активности строки (от подачи команды ACTIVATE до подачи команды PRECHARGE, t_RAS), по его определению, как раз отвечает промежуток времени между началом первой и началом четвертой операции. Отсюда вытекает первое важное соотношение между таймингами памяти:

Если вы используете компьютер, то точно, слышали об ОЗУ хотя бы один раз. Что это такое? Для чего это нужно? Ответы на эти и другие вопросы в этой статье.

Что такое оперативная память?

Аббревиатура RAM расшифровывается как Random-Access Memory, что на русский можно перевести как память в свободном доступе. Чаще всего оперативная память выглядит как зеленая планка с элементами на поверхности. Тем не менее сейчас чаще всего производители настольных компьютеров стали создавать более закрытые структуры, которые должны влиять на улучшение производительности или рассеивание тепла.

Сама RAM используется для хранения текущих операций, данных для них или результатов вычислений. Все, что находится внутри памяти, должно быть очень быстро сохранено в другом месте. В противном случае оно просто исчезнет. ОЗУ используется только как временный ресурс.

Что такое оперативная память?

Как мы уже знаем, все операции выполняются в ОЗУ. Что это значит? Допустим, когда мы набираем письмо в текстовом редактор, эта операция обрабатывается процессором с использованием ОЗУ. Конечно, есть и более сложные операции, такие как сохранение всех карт в браузере, Facebook отправляющий нам уведомления, и в то же самое время Youtube проигрывающий видео клип. Чем больше более требовательных вещей мы делаем сразу, тем больше оперативной памяти нам нужно.

Как выглядело начало ОЗУ?

Первая оперативная память - это трубка Уильямса, которая была представлена в 1947 году. Только через год программа была в состоянии работать на ней.

В то же время была создана ферритовая память. В обоих методах последний широко использовался до тех пор, пока его не заменили предки памяти, которые мы в настоящее время знаем.

Современные планки начали свою карьеру как одиночные транзисторы.

Каким образом емкость оперативной памяти изменилась с течением времени?

В 1980 году компьютеры имели 8 КБ памяти, в 1986 году это было уже 128 КБ. Затем разработка прошла очень быстро, в 1992 году уже было 2 МБ памяти. В 2000 году 32 МБ. В настоящее время минимум составляет 4 ГБ, в среднем на компьютерах установлено 8 ГБ ОЗУ, а игроки или люди, использующие для работы компьютерное оборудование, часто имеют до 256 ГБ памяти.

Интересен факт, что компьютер миссии Apollo имел 4 КБ ОЗУ. Для сравнения, в настоящее время имеется финансовый калькулятор HP с той же оперативной памятью. Суперкомпьютер Cray-1, работающий в 1976 году, имел 8 МБ ОЗУ. Другой суперкомпьютер Sunway TaihuLight, введенный в эксплуатацию в 2016 году, имел только 1 406 140 416 МБ ОЗУ (1,31 PB).

Зачем пишут о DDR рядом с ОЗУ?

DDR, или, скорее, DDR SDRAM, является термином для современных планок памяти. Следующие поколения появляются со следующим номером, и поэтому у нас в настоящее время есть DDR2, DDR3, DDR4 и DDR5 на рынке. DDR позволяет увеличить скорость передачи данных по отношению к планкам, у которых его нет. Память выбранного поколения соответствуют только материнским платам, которые их поддерживают. Соответственно, чем выше число с DDR, тем лучше. Однако, следует помнить, что при покупке, надо убедиться, что память соответствует конфигурации.

Мне не хватает ОЗУ, что делать?

Самое главное - проверить, есть ли место для новых планок вообще. Самый простой способ сделать это - посмотреть имя материнской платы и найти ее характеристики в Интернете. Также не трудно открыть корпус и просто посмотреть, есть ли место. У большинства людей 4 разъема и два из них заняты. В течение очень длительного периода времени, это было наиболее эффективным, купить две идентичные планки оперативной памяти, которые работали как одна. В настоящее время такой способ уходит, и можно купить сразу одну планку.

Также стоит обратить внимание на номер DDR и поддерживает ли материнская плата, это поколение. Во-вторых, следует отличать планки для настольных компьютеров, ноутбуков и серверов. Ноутбуки имеют разную компоновку, в отличие от настольных компьютеров. Дополнительно лучше всего проверить тактовую частоту установленной планки и установить вторю с такой же частотой.

Не стоит забывать и о том, что каждая материнская плата имеет сой придел поддержки объема оперативной памяти. И хотя на них будет установлено 32 ГБ, в системе будет отображаться только 16. То же самое относится к более старым операционным системам. Кроме того, 32-разрядные системы Windows имеют ограничение в 4 ГБ ОЗУ. Это также относится к Windows 10 с 32 битной системой в любой сборке!

Компьютерные технологии стремительно развиваются, заменяются новыми параметрами и спецификациями, но оперативная память располагает преимуществом во времени. DDR SDRAM был запущен в 2000 году и прошло три года, перед приходом в 2003 году DDR2 SDRAM. Время DDR2 продолжалось четыре года, в 2007 году её заменила DDR3 SDRAM. С тех пор она уже семь лет без изменений, но запуск DDR4 совершился.

Что нового в DDR4?

Внешне, DDR4 такой же ширины, как и DDR3, но немного выше примерно на 9 мм. Разница между DDR3 и DDR4 в том, что DDR4 использует 288 контактов по сравнению с 240 на DDR3 и ключ находится в другом месте.

Более низкое рабочее напряжение
Увеличение энергосбережения
Увеличение частоты
Уплотнение микросхем.

DDR3 работает на 1.5 В с модулями, работающих на 1,35 В. DDR4 изначально работает на 1.2 В с модулями, на 1.05 В. Кроме того, DDR4 поддерживает ряд усовершенствований энергосбережения, активируясь, когда система находится в режиме ожидания.
Пониженное рабочее напряжение позволяет DDR4 потреблять меньше энергии (и, следовательно, более низкую рабочую температуру), чем DDR3.

DDR4 имеет рабочую частоту с 2133MHz (это является пределом для DDR3), в конечном итоге частота около 3200MHz. DDR4 чипы также могут быть изготовлены в плотностях до 16 Гб (или 2 Гб) на планку, которая дважды превышает плотность DDR3. Это означает, что мы увидим железо потребительского класса ёмкостью 16 Гб, а 64 ГБ на планке для памяти серверного уровня.

Минусы DDR4

Как и большинство новых технологий, DDR4 не является совершенным. Цены будут выше на 20-50%, чем у таких же планок DDR3. По мере увеличения спроса, стоимость снизится, но сейчас DDR4 просто будет дороже.
Вторая проблема заключается в том, что несмотря на более высокие частоты DDR4, чем у DDR3, тайминг хуже.

DDR3-2133MHz планки обычно имеют CL10-CL11, текущие планки DDR4-2133Mhz будут огорчать CL15. Это не является сюрпризом, повторяется ситуация, когда была представлена DDR3, но это не значит, будто четвертое поколение, уступает предшественнику, всего лишь на первых порах.
При сравнении Core i7 5960X и 4960X, Geekbench сообщает лишь немного отличающиеся баллы с DDR4-2133MHz по сравнению с DDR3-1600MHz (5691 против 5382). Более высокие частоты будут достигнуты в ближайшем будущем, остаётся укоротить тайминг, и мы увидим мощь DDR4.

Заключение

ОЗУ является очень важным аспектом современных PC. Быстрая память, не плохо, но возможности производительности не основное преимущество DDR4 над DDR3.
DDR4 требуется совершенно иной набор микросхем и процессор в отличии от DDR3, поэтому нельзя назвать DDR4 эталоном. Более подробное сравнение DDR4 / x99 / Haswell-E -VS- DDR3 Core i7 5960X в статье

Наиболее важны две вещи: пониженное рабочее напряжение и высокая плотность памяти. С меньшим температурным режимом компоненты куда более надежнее, по отношению к своим собратьям.

Мнение автора

Если выбрать один аспект DDR4 в качестве наиболее важного, то плотность памяти является моим выбором. Это огромный плюс, что делает более желанной DDR4 в сравнении к DDR3.

Программы и типы данных становятся больше и сложнее, ОЗУ большей вместимости будет становиться все более и более значимым. Уже около 33% на базе X79, проданы Puget Systems, с января 2014 уже превышен объем памяти, который можно установить в системе с помощью 8x 8 ГБ планок или 64 ГБ оперативной памяти в сумме. Это огромная часть продаж Puget Systems, так как DDR4 имеет большой потенциал и хотелось бы увидеть её в высокопроизводительных рабочих станциях.

Фото в заголовке — Daniel Dionne.

UPD 19.11.204: Извините за ошибки и сложность осмысления перевода. Благодарю за критику и проявленное внимание.

Читайте также: