DDR4 SDRAM

DDR4 SDRAM ( anglicky  double-data-rate four synchronous dynamic random access memory ) je čtvrtá generace paměti RAM , která je evolučním vývojem předchozích generací DDR SDRAM. Vyznačuje se zvýšenou frekvenční charakteristikou a sníženým napájecím napětím.

Hlavním rozdílem mezi DDR4 a předchozím standardem DDR3 je zdvojnásobení počtu interních bank na 16 (ve 2 skupinách bank [1] ), což zvýšilo přenosovou rychlost externí sběrnice. Šířka pásma paměti DDR4 může v budoucnu dosáhnout 25,6 GB/s (v případě zvýšení maximální efektivní frekvence na 3200 MHz). Kromě toho byla zlepšena spolehlivost provozu díky zavedení mechanismu kontroly parity na adresové a příkazové sběrnici. Zpočátku standard DDR4 definoval frekvence od 1600 do 2400 MHz [2] s výhledem na zvýšení na 3200 MHz [3] [4] .

Do sériové výroby se dostal ve 2. čtvrtletí 2014, nejprve pouze paměti ECC , [5] a v dalším čtvrtletí začal prodej ne-ECC modulů DDR4 spolu s procesory Intel Haswell -E / Haswell -EP vyžadujícími DDR4. [6]

Vývoj

Rané konstrukční práce na návrhu nástupce DDR3 začaly v JEDEC kolem roku 2005, [7] asi dva roky před uvedením DDR3 v roce 2007. [8] [9] Základy architektury DDR4 měly být dohodnuty v roce 2008. [deset]

JEDEC prezentoval informace o DDR4 v roce 2010 na konferenci MemCon v Tokiu [11] . Soudě podle slajdů "Time to rethink DDR4" [12] , novinka by měla mít oproti předchozím standardům jak zvýšenou efektivní frekvenci (z 2133 na 4266 MHz), tak nižší napětí (z 1,3 na 1,1 V), navrhovaný výrobní proces  je 32 a 36 nm. Sériová výroba byla plánována na rok 2015 a první vzorky pro vytvoření paměťových řadičů a kompatibilních platforem - na rok 2011 [13] [14] [15] .

V lednu 2011 představil Samsung modul DDR4. Výrobní proces byl 30 nm, kapacita paměti 2 GB a napětí 1,2 V [16] [17] [18] [16] . Později Hynix představil svůj první modul DDR4, který předčil modul Samsung ve frekvenci (2400 MHz místo 2133). Hynix prohlásil 80% zlepšení výkonu paměti oproti DDR3-1333.

V září 2012 zveřejnil JEDEC finální verzi specifikace DDR4 [19] [20] . Poslední revize standardu DDR4 byla přijata v listopadu 2013, standard pro LPDDR4 byl přijat v srpnu 2014 [21] [22] .

Podle Intelu v dubnu 2013 by se DDR4 mohla stát hlavním typem paměti DRAM již v roce 2014 a v roce 2015 by mohla téměř zcela nahradit dříve používané DDR3. Podle Intelu spotřebovává DDR4 o 35 % méně energie než DDR3L a překonává paměti předchozí generace o 50 % v šířce pásma [23] . Zavedení DDR4 však začalo později [24] a tato paměť zabere velkou část trhu nejdříve v roce 2016. [25] V roce 2017 prodeje pamětí DDR4 překonaly standardní moduly DDR3 [26] .

Maximální šířka pásma

Pro výpočet maximální šířky pásma paměti DDR4 je nutné vynásobit její efektivní frekvenci 8 bajty (64 bitů), tedy množstvím dat, které lze přenést za 1 paměťový cyklus. Takto:

• Pro paměť s efektivní frekvencí 2133 MHz bude maximální šířka pásma 2133 × 8 = 17064 MB/s [27]
• Pro paměť s efektivní frekvencí 3200 MHz (nejvyšší frekvence původně definovaná standardem) bude maximální šířka pásma 3200 × 8 = 25600 MB/s [27]

Je třeba vzít v úvahu, že kvůli časovým omezením interakce s paměťovými čipy, zejména pro operaci periodické aktualizace obsahu( regenerace ), skutečná propustnost je o 5-10 % nižší, než bylo vypočteno výše.

Moderní základní desky podporují vícekanálové paměťové režimy . Celková efektivní šířka pásma paměti systému tedy bude šířka pásma DDR4 vynásobená počtem použitých kanálů.

Zpočátku se předpokládalo, že pro provoz DDR4 na maximálních frekvencích (3200 MHz) [2] bude nutné použít pouze jeden paměťový modul DDR4 na kanál přenosu dat (přímé připojení přímo k řadiči s topologií point-to-point [ 28] [29] [30] [31] ). Při provozu na nižších frekvencích, jako je 1866 a 2133 MHz, mohou paměťové řadiče některých procesorů, zejména Skylake (2015), používat až 2 paměťové moduly na kanál [32] [33] . U serverových systémů se používají moduly DDR4 RDIMM [34] a očekává se, že moduly DDR4 LRDIMM se objeví pomocí vyrovnávací paměti v blízkosti kolíků modulu. Taková paměť může být instalována v počtu až 3 modulů na kanál, při použití kompatibilních platforem. [35] .

Objem modulů

Objem čipu DDR4 je od 2 do 16 Gbit, organizace paměťových modulů je ×4, ×8 nebo ×16 bank [36] [28] . Není vyloučena výroba modulů o objemu 512 GB na bázi 16Gbit čipů a balení 8 čipů na čip.

Rozměry modulu

DDR4 má 288kolíkové moduly DIMM podobného vzhledu jako 240kolíkové moduly DDR-2/DDR-3 DIMM . Kolíky jsou těsnější (0,85 mm místo 1,0), aby se vešly do standardního 5¼palcového (133,35 mm) slotu DIMM. Výška se mírně zvětší (31,25 mm místo 30,35).

DDR4 SO-DIMM mají 260 pinů [37] (ne 240), které jsou blíže u sebe (0,5 mm, ne 0,6). Modul se rozšířil o 1,0 mm (68,6 mm místo 67,6), ale zachoval si stejnou výšku – 30 mm.

Různé

Průmyslový standard DDR4 RAM, popsaný v DDR4 SDRAM STANDARD JEDEC JESD79-4, neobsahuje žádné informace o dostupnosti funkcí hardwarového šifrování informací. [21]

V září 2014 byly předvedeny paměťové moduly s frekvencí 3333 MHz (a maximální šířkou pásma 26 664 MB/s), které překonaly frekvenci původně stanovenou standardem.

V srpnu 2015 byly předvedeny paměťové moduly s frekvencí 4233 MHz (a maximální šířkou pásma 33 864 MB/s).

Poznámky

1. ↑ DDR4 Bank Groups in Embedded Applications Archivováno 10. června 2013 v technickém bulletinu Wayback Machine / Synopsys DesignWare, Graham Allan, září. 2012
2. ↑ 1 2 DDR4 v kostce, mylné představy, skvělé funkce a DDR5 Archivováno 22. prosince 2015 na Wayback Machine , Synopsys, Navraj Nandra, 27. září 2012
3. ↑ ] http://www.anandtech.com/show/4669/jedec-reveals-the-key-aspects-of-ddr4 Archivováno 15. září 2015 na Wayback Machine JEDEC Reveals Key Aspects of DDR4] / AnandTech, Kristian Vättö , 23. srpna 2011 "DDR4 začne od 1600MHz .. Projektovaná maximální rychlost pro DDR4 je 3200MHz"
4. ↑ Všimněte si, že efektivní frekvence se liší od hodin sběrnice. Efektivní frekvence se vztahuje k zachycení dat na náběžné a zadní hraně. V tomto ohledu je skutečná hodinová frekvence paměťové sběrnice dvakrát menší než efektivní frekvence, viz Obr. Obrázek 4 Archivováno 21. května 2015 na Wayback Machine z článku Archivováno 10. června 2013 na Wayback Machine
5. ↑ Crucial DDR4 Server Memory nyní k dispozici (nedostupný odkaz) . globenewswire.com (2. června 2014). Získáno 12. prosince 2014. Archivováno z originálu 6. března 2016. (neurčitý) 
6. ↑ Jak Intel plánuje přechod mezi DDR3 a DDR4 pro mainstream . techpowerup . Získáno 28. dubna 2015. Archivováno z originálu 12. srpna 2015. (neurčitý)
7. ↑ Sobolev, Vjačeslav JEDEC: Paměťové standardy na cestě (nepřístupný odkaz) . digitimes.com (31. května 2005). — « Počáteční výzkumy paměťové technologie přesahující DDR3 již začaly. JEDEC má vždy přibližně tři generace paměti v různých fázích procesu standardizace: současná generace, příští generace a budoucí. ". Získáno 28. dubna 2011. Archivováno z originálu 3. prosince 2013. (neurčitý) 
8. ↑ DDR3: Často kladené otázky (downlink) . Technologie Kingston . — „ Paměť DDR3 spuštěna v červnu 2007 “. Získáno 28. dubna 2011. Archivováno z originálu 28. července 2011. (neurčitý) 
9. ↑ Valich, Theo . Spuštění DDR3 je nastaveno na 9.  května (2. května 2007). Archivováno z originálu 5. února 2010. Staženo 28. dubna 2011.
10. ↑ Hammerschmidt, Christoph Nevolatilní paměť je tajnou hvězdou setkání JEDEC (odkaz není k dispozici) . eetimes.com (29. srpna 2007). Získáno 28. dubna 2011. Archivováno z originálu 2. října 2012. (neurčitý) 
11. ↑ JEDEC připravuje specifikace DDR4-SDRAM Archivováno 20. února 2016 na Wayback Machine , 3dnews, 19. 8. 2010
12. ↑ Gervasi, Bill Čas přehodnotit DDR4 . června 2010 Design Discobolus. Získáno 29. dubna 2011. Archivováno z originálu 14. srpna 2011. (neurčitý)
13. ↑ JEDEC připravuje specifikace pro DDR4-SDRAM RAM . 3DNews (19. 8. 2010). Získáno 29. srpna 2010. Archivováno z originálu 6. ledna 2011. (neurčitý)
14. ↑ Nilsson, Lars-Göran DDR4 se očekává až v roce 2015 . semiaccurate.com (16. srpna 2010). Získáno 29. dubna 2011. Archivováno z originálu 20. května 2011. (neurčitý)
15. ↑ Od Annihilator DDR4 paměti v práci dosáhne 4,266 GHz . wccftech.com (18. srpna 2010). Získáno 29. dubna 2011. Archivováno z originálu 23. srpna 2010. (neurčitý)
16. ↑ 1 2 Samsung ukázal připravený paměťový modul DDR4 . 3DNews (1. 4. 2011). Získáno 5. března 2011. Archivováno z originálu 1. března 2011. (neurčitý)
17. ↑ Samsung začíná dodávat paměti DDR4 . Získáno 5. ledna 2011. Archivováno z originálu 8. ledna 2011. (neurčitý)
18. ↑ Samsung vyvíjí paměti DDR4 s až o 40 procent lepší energetickou účinností než DDR3 Archivováno 7. ledna 2011 na Wayback Machine / Engadget 2011
19. ↑ JEDEC oznamuje zveřejnění standardu DDR4 . Datum přístupu: 4. prosince 2012. Archivováno z originálu 27. listopadu 2012. (neurčitý)
20. ↑ JEDEC vydává specifikace DDR4 Archivováno 4. března 2016 na Wayback Machine // ixbt.com, 25. září 2012
21. ↑ 12 JEDEC . JEDEC DDR4 SDRAM STANDARD (JESD79-4A) (listopad 2013 - srpen 2014). Získáno 4. listopadu 2014. Archivováno z originálu 3. listopadu 2014. (neurčitý)
22. ↑ JEDEC schválil standard DDR4 pro notebooky Archivováno 27. září 2015 na Wayback Machine / Ferra.ru
23. ↑ Intel tlačí paměti DDR3 na jeden rok Archivováno 1. prosince 2017 na Wayback Machine // ixbt.com, 13. dubna 2013
24. ↑ Shah, Agam Přijetí paměti DDR4 se potýká se zpožděním . IDG News (12. dubna 2013). Získáno 22. dubna 2013. Archivováno z originálu 9. května 2013. (neurčitý)
25. ↑ Šáh, Agam. „Přijetí paměti DDR4 se potýká se zpožděním“ Archivováno 11. ledna 2015 na Wayback Machine , TechHive (IDG), 12. dubna 2013. Staženo 30. června 2013.
26. ↑ DDR4 se letos stane hlavním typem paměti RAM , IC Insight, 3dnews (17. 4. 2017). Archivováno z originálu 1. prosince 2017. Staženo 21. listopadu 2017.
27. ↑ 12 Scott Mueller . Upgrade a opravy PC. Que Publishing. 7. března 2013. Tabulka 6.11: Rychlosti a přenosová rychlost standardního modulu JEDEC DDR4 (284-PIN DIMM) Archivováno 4. března 2016 na Wayback Machine
28. ↑ 1 2 Ferra.ru - Začátek nové éry. Jak funguje DDR4 RAM _
29. ↑ Paměť DDR4: je čas rozházet kameny? / Procesory a paměti . Získáno 29. srpna 2010. Archivováno z originálu 31. srpna 2010. (neurčitý)
30. ↑ http://www.eda.org/ibis/summits/nov12b/pytel2.pdf Archivováno 27. září 2015 na Wayback Machine „Architektura DDR4 je point to point • Jeden řadič na 1 DIMM“
31. ↑ http://www.extremetech.com/computing/158824-haswell-e-to-offer-ddr4-support-up-to-eight-cores-in-2014 Archivováno 24. září 2015 na Wayback Machine „Where DDR3 používá multi-drop sběrnici, která umožňuje více modulům DIMM sedět na stejném paměťovém kanálu, DDR4 prakticky vyžaduje použití sběrnice point-to-point s maximálně jedním DIMM na kanál RAM."
32. ↑ http://ark.intel.com/ru/products/90591 Archivováno 27. ledna 2016 na Wayback Machine „DIMMs per channel 2“
33. ↑ http://www.intel.com/content/www/us/en/processors/core/desktop-6th-gen-core-family-datasheet-vol-1.html Archivováno 24. září 2015 na Wayback Machine “ Tabulka 2-1. Matice podpory procesoru DRAM - DIMM na kanál DPC 2"
34. ↑ Archivovaná kopie . Získáno 27. září 2015. Archivováno z originálu 4. března 2016. (neurčitý)
35. ↑ LRDIMM vs RDIMM: Integrita signálu, kapacita, šířka pásma | edn . Získáno 19. září 2015. Archivováno z originálu 29. září 2015. (neurčitý)
36. ↑ JESD79-4 - JEDEC STANDARD DDR4 SDRAM ZÁŘÍ 2012 (odkaz není k dispozici) . Datum přístupu: 19. září 2015. Archivováno z originálu 4. března 2016. (neurčitý) 
37. ↑ http://www.jedec.org/standards-documents/results/ddr4 Archivováno 24. září 2014 na Wayback Machine - 260-Pin, 1,2 V (VDD), PC4-1600/PC4-1866/PC4-2133/ PC4-2400/PC4-2666/PC4-3200 DDR4 SDRAM SO-DIMM Designová specifikace Číslo vydání: 24, položka 2228.07B MODULE4_20_25 Srpna 2014

Odkazy

• Začátek nové éry. Jak funguje DDR4 RAM , Ferra.ru, 08/31/2014
• Proč upgradovat na DDR4? , Blog Intel na blogové platformě Habrahabr.ru, 20. prosince 2013
• Paměť DDR4: je čas rozházet kameny? / 3dnews, 30. srpna 2010
• "DDR4 - Výhody migrace z DDR3" , Micron , 2012