Современные компьютеры используют много разных типов памяти: DDR4, GDDR5, GDDR6, LPDDR4, HBM и т. Д. Хотя все они основаны на DRAM, между ними есть некоторые ключевые различия. DDR4 используется на большинстве ПК в качестве основной памяти и является наиболее популярной формой DRAM. GDDR5 и GDDR6 используются в видеокартах в качестве выделенной графической памяти. Хотя он также основан на DRAM, он несколько отличается от DDR4.
Многие люди путаются между ними и используют их как синонимы. Также есть память LPDDR4, используемая в смартфонах и других мобильных устройствах, и HBM, используемая в серверах и компьютерах exascale. В этом посте мы исследуем различия между памятью DDR4 и GDDDR5, а также кратко объясним, что такое LPDDR4 и чем она отличается от первой.
Двойная скорость передачи данных четвертого поколения (DDR4)
Почти каждый вид памяти основан на динамической памяти с произвольным доступом или DRAM. Этомедленнее, чем статическая оперативная память (SRAM), так как она должна постоянно обновляться контроллером памяти. В то же время он намного доступнее, что является основной причиной его широкого использования. SRAM используется как тайник память в графических процессорах и процессорах, поскольку она намного быстрее и эффективнее по сравнению с DRAM.
DDR4 — это последняя версия DRAM. Выпущенный в 2014 году, он изначально был ориентирован на снижение напряжения и энергопотребления, а не на увеличение рабочих частот. С появлением процессоров AMD Ryzen и дизайна MCM, высокоскоростная память DDR4 внезапно стала более актуальной. Модули памяти DDR4, способные работать на частоте 3600 МГц из коробки, теперь широко доступны, в то время как некоторые из них могут даже работать на частоте до 5000 МГц.
DDR3 против DDR4
Помимо очевидного (более высокие частоты и меньшая задержка), основными преимуществами памяти DDR4 перед DDR3 являются более высокие размеры DIMM (до 64 ГБ, DDR3 ограничен до 16 ГБ). Он также потребляет значительно меньше энергии и работает при более низком напряжении.
В отличие от перехода от DDR2 к DDR3, переход на DDR4 не увеличил длину пакета или предварительную выборку. И DDR3, и DDR4 имеют длину пакета 8 и предварительную выборку 8n.
Однако есть одно ключевое различие в группах банков памяти DDR3 и DDR4. Как вы можете видеть выше, DDR3 имеет предварительную выборку 8n с четырьмя массивами памяти, образующими группу банков, подключенных через мультиплексор к контроллеру ввода-вывода.
Хотя DDR4 поддерживает такую же предварительную выборку и длину пакета 8n, что и DDR3, у нее есть две группы банков памяти на канал. Две группы банков являются отдельными и могут выполнять две независимых предварительной выборки 8n. Это делается с помощью мультиплексора для мультиплексирования внутренних банков с временным разделением. Следовательно, эффективная предварительная выборка для DDR4 шире, чем для DDR3.
С этим в стороне, Давайте поговорим о памяти GDDR5, преобладающем стандарте памяти на видеокартах (теперь замененном на GDDR6).
DDR4 против GDDR5
- И DDR4, и DDR3 используют 64-битный контроллер памяти на канал, что приводит к 128-битной шине для двухканальной памяти и 256-битной для четырехъядерный-канал. С другой стороны, память GDDR5 использует крошечный 32-битный контроллер на каждый канал.
- Если конфигурации памяти ЦП имеют более широкие, но меньшие каналы, графические процессоры могут поддерживать любое количество 32-разрядных каналов памяти. По этой причине многие высокопроизводительные графические процессоры, такие как GeForce RTX 2080 Ti и RTX 2080, имеют 384-битную и 256-битную ширину шины соответственно.
И DDR4, и DDR3 используют 64-битный контроллер памяти на канал, что приводит к 128-битной шине для двухканальной памяти и 256-битной для четырехканальной. С другой стороны, память GDDR5 использует крошечный 32-битный контроллер на каждый канал.
Обе карты серии RTX 20 подключаются к микросхемам памяти емкостью 1 ГБ через 8 (для 2080) и 12 (для Ti) 32-разрядных контроллеров или каналов памяти. GDDR5 / 6 также может работать в так называемом режиме раскладушки, когда каждый канал вместо того, чтобы быть подключенным к одной микросхеме памяти, делится между двумя. Это также позволяет производителям удвоить объем памяти и сделать возможными конфигурации гибридной памяти, такие как GTX 660 с шириной шины 192 бит.
GTX 670 имеет четыре чипа по 512 МБ на восьми каналах.
GTX 660 Ti имеет четыре стека памяти, один из которых находится наверху (по два на стек) в режиме раскладушки. Это уменьшает ширину шины до 192 бит, а не до 256 бит.
Печатная плата GTX 660
раскладушка
- Еще одно основное различие между памятью DDR4 и GDDR5 / 6 заключается в циклах ввода-вывода. Как SATA, DDR4 может выполнять только одну операцию (чтение или запись) за один цикл. GDDR5 может обрабатывать ввод (чтение), а также вывод (запись) в одном и том же цикле, по существу удваивая ширину шины.
- Все это может поставить память DDR4 в неприглядном свете, но такая конфигурация действительно подходит для обеих конфигураций. Процессоры в основном являются последовательными по своей природе, тогда как графические процессоры работают с тысячами параллельных ядер. Первый выигрывает от низкой задержки и более тонких каналов, в то время как графическим процессорам требуется гораздо более высокая пропускная способность с малым временем ожидания.
LPDDR4 против DDR4
LPDDR4 — это мобильный эквивалент памяти DDR4. По сравнению с DDR4, он предлагает меньшее энергопотребление, но за счет полосы пропускания. LPDDR4 имеет два 16-битных канала, что дает 32-битную общую шину. Для сравнения, DDR4 имеет 64-битные каналы.
Однако в то же время LPDDR4 имеет предварительную выборку 16n на канал, что в сумме составляет (16 слов x 16 бит) 256 бит / 32 байта. В результате получается 512 бит или 64 байта для обоих каналов.
DDR4, с другой стороны, имеет два банка предварительной выборки по 8n на канал. Два банка являются отдельными и могут выполнять две независимые предварительные выборки 8n. Это делается с помощью мультиплексора для мультиплексирования внутренних банков с временным разделением.
По сравнению с DDR4 LPDDR4 предлагает меньшее энергопотребление, но делает это за счет пропускной способности. LPDDR4 имеет два 16-битных канала, что дает 32-битную общую шину. Для сравнения, DDR4 имеет 64-битные каналы.
LPDDR4 также имеет более гибкую длину пакета от 16 до 32 (256 или 512 бит / 32 или 64 байта. DDR4, с другой стороны, ограничен 8 пакетами за цикл (или 128 бит), хотя каждый банк может выполнять дополнительные переводы.
Чтобы понять, что означает длина пакета, вам нужно знать, как осуществляется доступ к памяти. Когда ЦП или кеш запрашивают новые данные, адрес отправляется в модуль памяти и нужную строку, затем определяется столбец (если его нет, загружается новая строка). Учтите, что после каждого шага есть задержка.
После этого весь столбец отправляется по шине памяти, но вместо этого пакетами. Для DDR4 каждый пакет составлял 8 (или 16 байт). С DDR5 он был увеличен до 32 (до 64 Б). Есть два пакета за такт, и они происходят с эффективной скоростью передачи данных.
Такая конструкция делает LPDDR4 намного более энергоэффективным по сравнению со стандартной памятью DDR4, что делает его идеальным для использования в смартфонах с временем ожидания от аккумулятора до 8-10 часов. Оперативная память LPDDR4 от Micron превосходит стандарт с тактовой частотой 2133 МГц для скорости передачи 4266 МТ / с, в то время как Samsung следует за ней вскоре с тактовой частотой 1600 МГц и скоростью передачи 3200 МТ / с.
