DDR3 vs DDR4 — а есть ли разница? DDR3 или DDR4? Какая память помнит быстрее

После использования стандарта DDR3 в течение восьми лет, производители оперативной памяти по всему миру начали процесс выпуска новейших чипов памяти в форме DDR4. Но в чём заключается преимущество (если оно вообще есть) DDR4 над DDR3 в реальных задачах, и стоит ли переходить на новый, более дорогой стандарт?

Технические улучшения DDR4 RAM

На данный момент существует три основных типа оперативной памяти для компьютеров потребительского класса: DDR3, DDR3L и DDR4.

Основными преимуществами DDR4 над своим предшественником DDR3 являются: более широкий диапазон тактовых частот и таймингов, низкое энергопотребление и уменьшенная задержка. У DDR3 есть четыре основных диапазона тактовой частоты (она определяет, насколько быстро оперативная память способна считывать и записывать данные): 1333 МГц, 1600 МГц, 1866 МГц и 2133 МГц. При этом 2133 МГц — максимальный предел возможностей такой памяти. Конфигурации на 800 МГц и 1066 МГц теоретически всё ещё существуют, но, по большей части, были вытеснены более современными вариантами.

DDR4, с другой стороны, похоже, не имеет ограничений в плане тактовой частоты. По крайне мере, ни один производитель пока не уткнулся в потолок. Каждый раз, когда кто-то достигает показателей, кажущихся пределом, другая компания устанавливает новый стандарт экстремальной производительности. В этом месяце сотрудники G.Skill представили конфигурацию с DDR4 на 128 Гб, состоящую из четырёх планок памяти по 32 Гб с тактовой частотой 3000 МГц. Тем временем, до полок магазинов уже добралась серия G.Skill TridentZ на 8 Гб, работающая на частоте 4266 МГц.

Далее, потребляемая мощность большинства моделей DDR3 варьируется в пределах от 1,5 вольт в стандартных конфигурациях, до 1,975 вольт в разогнанных машинах. Оперативная память DDR4 работает гораздо эффективнее, требуя всего 1,2 вольта. Вдобавок, количество потребляемой энергии можно снизить до 1,05 вольт, в зависимости от производителя и объёма памяти. Конечно, стандарт DDR3L тоже может похвастаться определёнными успехами в этом плане, опускаясь до 1,35 вольт (буква «L» означает «Низкое напряжение»), но эффективность DDR4 находится на совершенно другом уровне.

С точки зрения непрофессионала, это значит, что память DDR4 способна передавать данные быстрее, потребляя при этом меньше энергии, что увеличивает стабильность системы в долгосрочной перспективе. Это помогает снизить риск повреждения памяти во время разгона, а также уменьшает нагрузку особо требовательных программ на систему в целом.

Ну и наконец, последним преимуществом DDR4 над DDR3 является увеличение максимального лимита памяти, который можно установить на одной материнской плате. В наилучшем возможном сценарии, теоретический лимит конфигурации с памятью DDR3 составляет 128 Гб, тогда так верхний предел DDR4 в четыре раза выше и равняется 512 Гб. Впрочем, системы с таким количеством памяти пока не тестировались в реальных условиях.

Haswell-E против Skylake

Лишь ограниченно число процессоров сейчас поддерживает DDR4. К ним относится линейка Haswell-E от Intel, а также новейший четырёхъядерный процессор Skylake той же компании.

Оперативная память DDR4 впервые появилась на рынке в прошлом году, вместе с релизом Haswell-E. Согласно независимым тестам издания Anandtech, которое сравнивало DDR3 с DDR4 на совместимой с Haswell игровой конфигурации, разница между этими типами памяти была минимальной или вообще нулевой.

Хотя Skylake лучше Haswell справляется с приложениями, нагружающими ЦПУ, разница между DDR3 и DDR4 всё равно не слишком ощутима. Когда сотрудники Anandtech провели похожие тесты в GTA V, воспользовавшись процессором Skylake i7-6700k и 16 Гб оперативной памяти DDR4, работающей на частоте 2133 МГц, показатель кадров в секунду увеличился лишь на несколько десятичных долей по сравнению с аналогичной конфигурацией, оборудованной DDR3.

К счастью, разрыв в производительности оказался более очевиден, когда дело дошло до профессиональных приложений, работающих в системе на базе Skylake. При извлечении архива с помощью утилиты WinRar (как известно, этот процесс очень сильно нагружает память), DDR4 смогла показать лучшие результаты. Объектом тестирования был архив объёмом 1,52 Гб, содержащий различные файлы, включая изображения, программы и видео в разрешении 720p.

Невооружённому глазу подобный рост производительности может показаться незначительным. Однако для специалистов, работающих с приложениями такого типа практически ежедневно, экономия времени благодаря использованию DDR4 может оказаться весьма значительной.

Таким образом, хотя Skylake и не даёт ощутимых преимуществ над Haswell в плане компьютерных игр, совершенно ясно, что DDR4 позволяет увеличить скорость работы программ вроде WinRar или Photoshop, активно использующих оперативную память, на любом поколении ЦПУ.

Как и продукты любой новой технологии, плашки памяти DDR4, очевидно, будут стоить дороже своих аналогов класса DDR3. Сравнивая две модели оперативной памяти одного и того же производителя, мы обнаружили, что пара плашек DDR3 Savage на 8Гб (16 Гб в общем) с тактовой частотой 2400 МГц стоит 103,99 долларов на Newegg, тогда как такая же память DDR4 обойдётся вам уже в 129,99 долларов — почти на 21% дороже. Не слишком плохо, но всё же ощутимо. К счастью, стоимость DDR4 за последний год сильно упала, и такая тенденция будет продолжаться по мере массового распространения данного стандарта.

Впрочем, не забывайте, что это цена лишь самих плашек памяти. Мы не учитываем стоимость дополнительных компонентов, которые могут вам понадобиться для обеспечения полной совместимости своей системы с DDR4. Если ваш компьютер оборудован устаревшей материнской платой или несовместимым процессором (например, старой моделью Haswells или её аналогом от AMD), вам придётся заменить их, чтобы воспользоваться памятью DDR4.

Стоит ли обновлять компьютер?

На данный момент нет.

В случае компьютерных игр, преимущество DDR4 над своим предшественником в лучшем случае минимально (пока). Похоже, что на рынке сейчас просто недостаточно игр AAA класса, способных использовать DDR4 на полную мощность. А вот для специалистов, работающих с графическими приложениями вроде Photoshop, уменьшенная задержка и лучшее время отклика вполне могут оправдать переход с уже устаревающих стандартов DDR3 и DDR3L.

Если при сборке следующего ПК вы хотите, чтобы он оставался конкурентоспособным как можно дольше, нет никаких явных причин отказываться от использования DDR4 в конфигурации на базе Skylake. Тем не менее, если вы недавно собрали компьютер с DDR3 или DDR3L, а также процессором Haswell, либо хотите сэкономить немного денег, вполне возможно, увеличенная цена остальных компонентов того не стоит.

В 2016 году оперативная память поколения DDR4 прочно закрепилась на рынке, став не перспективной, но дороговатой технологией, а вполне доступным решением. Цены на чипы DDR3 и DDR4 почти сравнились, при этом, последняя привлекательна тем, что имеет более высокие тактовые частоты. Чем отличается память DDR3 от DDR4 — знают немногие, однако часто продавцы выставляют новинку, как явное преимуществом. Так ли это — попробуем разобраться.

Разработки памяти DDR4 были начаты пусть и не в годы бородатой древности, но относительно давно. Первые движения в этом плане предпринимались JEDEC в 2005-2006 годах, когда большинство домашних ПК еще было на базе DDR первого поколения. Однако в массовую продажу новые чипы (и платы, их поддерживающие) поступили лишь в 2014-2015 годах, когда Intel представили процессоры под сокет 1151. С тех пор не утихают споры, какая память лучше — DDR3 или DDR4.

Цифры и попугаи

Основным аргументом в пользу новой памяти DDR4 являются ее теоретические характеристики. Так, предел скоростей памяти увеличился: в массовом сегменте ранее царила память DDR3 с частотами 1333, 1600 и 1866 МГц (точнее, не мегагерц, а миллионов трансферов в секунду, так как все типы памяти DDR одновременно могут передавать по 2 байта данных за такт), а более высокие частоты поддерживались лишь в режиме разгона, и не всеми процессорами. Память DDR4 имеет минимальные скорости на уровне тех же 1866 или даже 2133 МГц (МТ/с). Нехитрая арифметика показывает, что DDR4 1866 передает за один момент времени в 1,5 раза больше данных, чем DDR3 1333.

А теперь — о латентности

При учете скоростных параметров важно помнить, что полное название памяти (аббревиатура) выглядит как DDR3/DDR4 SDRAM. Сокращение RAM в данном случае указывает, что это Random Access Memory или Память Случайного Доступа. Выражаясь общепонятно, эти заумные слова означают, что память ориентирована на случайный доступ к данным по всему массиву памяти, всем ячейкам. То есть, контроллер может в любой момент обратиться к любой пустой ячейке, чтобы записать туда данные, или к любой занятой ячейке — чтобы считать их оттуда. Происходит это не мгновенно, а определенное время, которое измеряется в тактах. Это значение указывается в характеристиках, как CAS-латентность (CL), а в просторечии именуется таймингами.

Важной особенностью (и важным недостатком) памяти является тот факт, что с остом тактовой частоты — вырастает и задержка. К примеру, для памяти DDR 1-го поколения, частотой 400 МГц, типичным значением CL было 2,5 такта. Если разделить время (1 секунда) на количество тактов (400 миллионов) — длительность такта получается на уровне 2,5 нс (наносекунд). 2,5 такта по 2,5 нс — это 6,25 нс суммарно. Результат нужно умножить на 2, так как задержка, как и передача, происходит по 2 фронтам. Таким образом, между подачей запроса на чтение ячейки и ее чтением у памяти DDR 400 проходит 12,5 нс.

Самая популярная тактовая частота памяти DDR3 составляет 1600 МГц, а типичная задержка — 9 тактов. Если секунду разделить на 1600 млн тактов — получается, что на такт уходит 0,625 мс. Умножив данное число на 9, получаем 5,625 нс, и умножаем на 2. То есть, задержка у памяти DDR3 1600 составляет 11,25 нс — всего на 10 % меньше, чем у древней DDR.

Типичная частота памяти DDR4, поддерживаемой современными процессорами, составляет 2133 МГц. Наиболее распространенная величина CAS-латентности — 15 тактов. 2133 миллиона тактов за секунду означают, что на один такт тратится 0,469 нс. Если умножить длительность такта на 15 (задержка), и умножить на 2 — получается, что у популярной памяти DDR4 2133 время задержки достигает 14 нс. Это больше (на те же 10 %), чем у покрытой мхом и шагающей на свалку истории DDR 400!

Конечно, на задержки, как единственную характеристику, полагаться нельзя. В линейном режиме записи и чтения новая память DDR4 существенно быстрее предшественников. Этим частично нивелируется почти не меняющееся время задержек, однако именно из-за них при росте скоростей — производительность системы не растет пропорционально, а разница между ddr3 и ddr4 остается не очень значительной.

А что на практике

Сравнение DDR3 и DDR4 в теории показывает, что новая память заметно быстрее предшественников в режиме линейных (последовательных) чтения и записи, но не отличается от них существенно в плане временных задержек доступа (5-7 нс). Однако голые цифры не всегда отражают реальную картину.

Тестирование DDR3 vs DDR4 проводились неоднократно с того момента, как появились процессоры Intel SkyLake, поддерживающие оба типа памяти. К сожалению, у нас сейчас нет под рукой материнской платы на сокете 1151 под память DDR3, но тесты с ресурса anandtech.com позволяют наглядно сравнить на практике оба типа памяти. Для тестирования использовались чипы памяти DDR4 2133 CL15 и DDR3 1866 CL9. Процессор испытательного стенда — актуальный Intel Core i7 6700K .

Тест в однопоточном режиме в бенчмарке Cinerbench показал практически равные результаты, с перевесом в 1 балл победила DDR3, но и это — в пределах статистической погрешности.

В многопоточном тестировании, в той же программе, разрыв составил 3 балла, показывая, что DDR3 лучше DDR4, но и это — несущественная разница.

DDR4 является последним поколением памяти на данный момент. При этом подавляющее большинство компьютеров работают на DDR3. С аппаратной точки зрения, понятно, что они отличаются, и должны отличатся, а иначе какой смысл делать новое поколение. Мы рассмотрим с точки зрения функциональных изменений.

Если посмотреть на рыночный сегмент DDR4, то он предназначен только для чипсета Intel X99. Данная платформа предназначена, только для очень производительный рабочих станций, и стоимость DDR4 (на момент написания статьи) почти в два раза больше чем DDR3.

Напряжение и энергопотребление

Память DDR3 работает на 1,5 В (1.35 В в энергосберегающем режиме), а память ddr4 работает на 1.2 В. Это означает, что RAM стандарта ddr4 будет использовать намного меньше энергии по сравнению с памятью DDR3. Только при использовании одной или двух модулей, особой разницы не заметите, но когда речь идет о сервере ( рассматривали, что сервера отличаются большими объемами оперативной памяти, до 500 и выше Гб), или о сотни серверов под управлением того же оборудования, модернизация оперативной памяти до ddr4 сделает весомый вклад в энергосбережение.

Скорость и пропускная способность

Типичный DDR3 характеризуются частотой от 800 МГц до 2133 МГц. 800 МГц означает, что ОЗУ обрабатывает 800 миллионов операций в секунду. У DDR4 частота начинается с 1600 МГц и до 3200 МГц. Увеличение частоты предполагает увеличение пропускной способности оперативной памяти.

Стоит отметить, что некоторые модели (энтузиасты) DDR3 могут разгонятся до 2400 или 2866 Мгц, это наверное предел возможностей. В свою очередь четвертое поколение предусматривает создание модулей с частотой до 4166.

Это что касается самих цифр. Даст или нет прироста производительности повышенная частота зависит от многого, от материнской платы, процессора и характера выполняемых операций. Этот прирост точно не имеет линейного значения, т.е. увеличив в два раза частоту, вы не получите двукратного увеличения производительности. В целом при грамотном подходе улучшение есть.
При упоминании частоты нельзя не сказать о таймингах (задержках между подачей сигнала и непосредственно выдачей данных) оперативной памяти. Эти задержки измеряются в наносекундах, в характеристиках указываются в количествах тактов. Обозначается как CL. Известно, что при увеличении частоты возрастают тайминги.
Например, имеем типичные параметры, в соответствии со стандартом JEDEC с одной стороны — 1600 Мгц и тайминг 10 тактов (CL10). С другой стороны, память DDR4 — 2400 с задержкой 15 тактовых циклов (CL15). Может показаться, что все же задержка то больше. На самом деле, давайте посчитаем.
Память DDR3 — 1600 имеет реальную частоту шины 800 МГц. А все потому, что DDR (double-data-rate) – это удвоенная скорость передачи данных. То есть получается при реальной частоте шины 800 МГц – рабочая скорость в два раза выше 1600.

Вычисляем длину такта 1/800 000 000 = 1,25 нс (наносекунд)
Вычисляем длительность задержки 1,25 * 10 = 12,5 нс

Теперь тоже самое для 2400
1/1 200 000 000 = 0,83333 нс (наносекунд)
0,83333 * 15 = 12,499 нс

Получили такую же величину. В итоге хоть и в количествах тактовых циклов возрастает значение тайминга, реально в абсолютном выражении задержка DDR3 и 4 не меняются (только для этого случая)

Емкость и обработка ошибок

На одном модуле DDR4 может вместить минимум 2 Гб и теоретический максимум 512 гб. У третьего поколения — это 128 Гб. Получается при меньшем количестве слотов, можем организовать больший объем памяти, или при таком же количестве, намного больше. Выгода очевидна.
В дополнение к огромной емкости, памяти DDR4 способен гораздо лучше обнаруживать ошибки и способность к их коррекции. Обработка ошибок становится очень важным, при использовании большого объема памяти в система, которая контролирует операции в режиме реального времени, такие как спутники, транспортные систем и т.д.

Конструктивные отличия

Физическая конструкция DDR4 немного отличается по сравнению с памятью DDR3.
На миллиметр больше высота, расположение выемки на модуле после 284-ого контакта вместо 240 — ого. Очень интересной новинкой является разные по высоте контакты, по краям они меньше и увеличиваются смещаясь к центру. Благодаря этому нововведению установка памяти требует использования меньшего давления.

Вывод

На мой взгляд, если у вас уже есть оборудование с DDR3, не стоит специально менять материнскую плату и процессор, для того чтобы просто воткнуть последнее поколение ОЗУ. На данный момент, вы можете иметь такую же производительность и с DDR3. Через годик другой, когда задумаете купить новый девайс, DDR4 будет уже повсеместно распространен, и просто не будет вопроса стоять в выборе

Итак, процессоры Intel Skylake работают и с DDR3-памятью, и с DDR4. Но не все так просто. Встроенный контроллер официально поддерживает память DDR4-1866/2133 при напряжении 1,2 В или DDR3L-1333/1600. Буква L в названии означает Low Power. То есть напряжение не должно превышать 1,35 В. Большинство «старой» DDR3-памяти работает при 1,5/1,65 В. Получается, что такие «мозги» не подходят для чипов Skylake. Вот и Intel рекомендует использовать исключительно DDR3L-1333/1600. Применение обычной DDR3, по заявлению чипмейкера, со временем выведет центральный процессор из строя.

Как вы сами понимаете, в краткосрочной перспективе проверить этот факт не представляется возможным. Тем не менее некоторые материнские платы поддерживают установку обыкновенной DDR3-памяти с напряжением 1,5 В и выше. Существуют подводные камни. Например, ASUS Z170-P D3 при установке кита DDR3-2133 (1,65 В) автоматически выставила этому набору напряжение 1,48 В. Разность потенциалов в размере 1,5 В и выше BIOS платы помечает ярко-красным цветом - сигнализирует, что достигнут критический параметр, способный повредить железо. Одновременно в списке поддерживаемой памяти ASUS Z170-P D3 есть большое количество модулей, работающих с напряжением 1,5/1,65 В. У MSI нет плат на чипсете Z170 Express с поддержкой DDR3. У ASRock и GIGABYTE, подобно решениям ASUS, тоже есть устройства с гарантированно совместимой высоковольтной памятью.

Так кто же лукавит: Intel, которая всевозможными способами старается склонить покупателя к покупке DDR4, или производители материнских плат, цепляющиеся за любую возможность продать еще немного технологичного текстолита? Боюсь, что на этот вопрос ответит лишь время.

Собирая новый компьютер многие задумываются о целесообразности выбора платформы с поддержкой нового типа оперативной памяти - DDR4. Выясним, стоит ли переплачивать за DDR4 или DDR3 ещё конкурентоспособна и не сильно уступает в быстродействии, в чём принципиальная разница между этими типами памяти.

DDR4 работает при более низком напряжении. 1.2 вольта по сравнению с 1.5 у DDR3. Это не много и экономия для домашнего компьютера выйдет незначительной. Но в серверных решениях и data-центрах даже экономия в 15 Вт с одной платформы может дать хороший результат.

Большая разница между типами памяти в частоте работы. В DDR3 она начиналась с 800 Мгц и достигала 2133 Мгц. Модули DDR4 начинают работать с 2133 Мгц. К сожалению, есть и обратная сторона повышения частоты - увеличение временной задержки сигнала (тайминг).

Тайминг указывает время за которое оперативная память записывает, считывает или проводит операцию обслуживания модуля. Записывается обычно в виде 9-9-9-24, где первая цифра относится к считыванию, вторая - записи, третья - к выполнению действия, а четвёртая - показывает время полного цикла выполнения всех операций. Чаще всего в качестве тайминга указывают только цифру чтения.

Для примера, память DDR3-1600 имеет тайминг 13.75 наносекунд при чтении, а DDR4-2133 - 14.06.

Совместимость памяти DDR4 и DDR3

Данные типы памяти несовместимы по причинам технического характера. Стандарт нового поколения имеет больше входов и требует меньшее напряжение. Соответственно, материнская плата имеет поддержку только одного типа памяти.

Насечки на DDR3 и DDR4 находятся в разных местах что исключает возможность установки на материнскую плату неподдерживаемого модуля памяти.

Основные отличия между DDR3 и DDR4

Рассмотрим основные различия:

• DDR3 поддерживает плотность памяти только до 8 ГБ, а DDR4 до 16 ГБ.
• Частоты DDR4 намного выше, чем у модулей DDR3. Это делает модули DDR4 быстрее благодаря повышению скорости передачи.
• Наименьший порог напряжения у версии DDR3 1.35 В, а у DDR4 - 1.05.
• Модули DDR3 имеют 240 контактов, а DDR4 - 288.
• Насечки на модулях находятся в разных местах.
• Память DDR3 поддерживает только 8 внутренних банков памяти, а DDR4 - 16 банков.

Несмотря на преимущества нового типа памяти, разница в производительности системы с DDR3-2133 Мгц и DDR4-2133 Мгц в ряде приложений и игр составляет всего пару процентов, в то время как цена на новую платформу обойдется намного дороже.