Bevezető
A DDR3-as memóriák bizony már nem kevesebb mint hét esztendeje vannak velünk, ami egyben azt is jelenti, hogy eddig a harmadik generációs DDR húzta legtovább a családból. Mindez természetesen nem véletlen. Az első DDR szabványt még 2000. júniusában adta ki a JEDEC, ahol a legmagasabb szabványosított órajellel (400 MHz) a DDR-400 rendelkezett. Ezt 2003. szeptember 12-én követte a DDR2, melynél a leggyorsabb szabványosított megoldás végül a DDR2-800 lett. Mindezt 2007-ben a DDR3-800/1066-tal elstartoló DDR3 követte, mely ezidáig a legalacsonyabb elérési idővel rajtoló DDR szabványnak tekinthető, ami jól megalapozta a harmadik generációs DDR pályáját.
Hét év nem kevés idő, különösen a hardverek világában, ahol nagyjából kétévente cserélődnek a processzorfoglalatok és egyéb főkomponensek. Egy szó mint száz, a DDR3 lassan kezdett kifogyni a szuszból, melynek jelei szokás szerint elsőként a szerverek világában mutatkoztak meg. Az Intel például a közelmúltban rántotta le a leplet 18 magos Xeon processzoráról, ahova már bizonyos esetekben nem lett volna elegendő a DDR3 által nyújtott sávszélesség. Asztali környezetben kizárólag CPU-khoz valószínűleg még egy darabig megfelelt volna a DDR3, ugyanakkor az integrált grafikus processzorok már képesek kihasználni a nagyobb sávszélességet, sőt a gyorsabb AMD APU-knak bizonyos esetekben már a kétcsatornás DDR3-2133 által nyújtott 33,33 GB/s is szűkös tud lenni.
A limitált sávszélesség természetesen nem minden. Az elmúlt évek trendjei egyértelműen a különféle mobil számítógépek irányába mutatnak, ahol a fogyasztás egy sarkalatos pont, de ugyanez áll az okostelefonkra is, melyekben szintén valamilyen DDR memória (manapság leginkább LPDDR3) tölti be az operatív tár szerepét. Egy asztali számítógép esetében nem jelentős 1-2 watt differencia, de egy több 100, vagy akár 1000 modult is tartalmazó szerverben, illetve egy csupán 2-3 watt összfogyasztású eszköznél már 20-30% is igen sokat számíthat.
Út a DDR4-ig
Ahhoz, hogy a DDR4-et megértsük, kicsit vissza kell menni az időben, és fel kell idézni a DDR memóriák működési elvét. Double Data Rate, ami nagyjából annyit tesz, hogy dupla adatmennyiség, legalábbis az SDR SDRAM-hoz képest. A DDR memóriák ezt úgy érik el, hogy az órajel mindkét (fel-le) ága hordoz információt, így az SDR-hez képest kétszer annyi, azaz pontosan két darab adatszót (data word) továbbít vagy fogad egyetlen órajelciklus alatt. Ezért is kétszereződik az effektív órajel, azaz 200 MHz-es DDR memória esetén például DDR-400-as modulokról beszélünk. A memórialapkák (nagyon leegyszerűsítve) két főkomponensből állnak, a memóriacellákból és az IO-pufferekből. A memóriacella órajele az első DDR esetében 100 és 200 MHz között váltakozott (DDR-200 esetén 100, DDR-400 esetében 200 MHz), tehát ahhoz, hogy a memóriamodul órajelenként (400 MHz) 1 bit átmozgatására legyen képes, a belső adatbuszon 2 bitnek kellett átutazni a memóriacellákból (200 MHz) az IO-pufferbe. Ezt anno elnevezték 2N-prefetch-nek.
A DDR2-t úgy fejlesztették ki, hogy a leglogikusabb és legegyszerűbb módon nőjön tovább a külső órajel (azaz a modul órajele): megfelezték a memóriacellák órajelét, viszont a belső adatbusz órajelét megduplázták, vagyis elérték, hogy órajelenként már ne 2, hanem 4 bit vándorolhasson át a memóriacellákból az IO-pufferbe (amit végül 4N-prefetch-nek neveztek el). Mivel továbbra is DDR-ről van szó, azaz minden egyes órajel esetében oda-vissza vándorol az információ, a sávszélesség megduplázódott (azonos órajelet feltételezve). Például a DDR2-800 esetében a memóriacellák órajele a DDR-400-hoz hasonlóan 200 MHz, viszont az IO-puffer órajele immáron 400 MHz (a DDR esetében 200 MHz), ám mivel DDR-ről van szó, vagyis ezt szorozni kell kettővel, a memória külső órajele már 800 MHz, azaz DDR2-800-ról beszélünk.
Mint szinte mindennek, úgy ennek is vannak előnyei és hátrányai. Egyrészt mivel a memóriacellák órajele végeredményben nem nőtt a DDR-hez képest (elvégre megfelezték azt), csökkenhetett a fogyasztás, hiszen például egy DDR400-as modulhoz 200 MHz-es chipekre van szükség, míg egy DDR2-400-ashoz 100 MHz-es chipek kellenek, miközben a sávszélesség változatlan marad (3200 MB/s). Ugyanakkor a belső adatbusz sebességének megduplázásából adódóan azonos belső órajelű chipek esetében a DDR2 kétszer akkora sávszélességgel kecsegtet: a belső adatbusz 200 MHz a DDR-400 és a DDR2-800 esetében is, előbbi 3200, míg utóbbi már 6400 MB/s-os sávszélességet kínál. Azonban van a módszernek hátulütője is. Mivel azonos sávszélességet feltételezve a DDR2-es memóriacelláinak órajele feleakkora, mint elődjéé, az elérési idő megnőtt.
Miután már tudjuk, hogy a DDR2 hogyan volt képes a DDR(1)-hez képest megnövelni a tempót, nem nehéz kitalálni, hogy mi játszódott le a DDR3 esetében: gyakorlatilag ugyanez. Megfelezték a memóriacellák órajelét, viszont a belső adatbusz sebességét megduplázták, vagyis a DDR3 memóriacellái órajelenként 8 adatbitet továbbítanak az IO-pufferbe (8N-prefetch). Az új memóriaszabvány ott kezdte el az órajelhajhászást, ahol a DDR2 abbahagyta, azaz DDR3-800-as értéken, bár olyan rendszer sosem született, ami kizárólag ezt, a leglassabb szabványt támogatta volna. Anno 2007-ben a JEDEC DDR3-1600-ban határozta meg a maximum órajelet, aminek végül a DDR3-2133-ban lett vége.
Az előnyök-hátrányok megegyeznek a DDR-DDR2 váltásnál megismertekkel: azonos sávszélesség eléréséhez a DDR3-nak feleolyan gyors memóriacellákra van szüksége, vagyis csökken a fogyasztás. Ugyanakkor azonos memóriacella-órajelekkel duplaakkora sávszélesség érhető el, természetesen a DDR3 javára (pl. DDR2-800 vs. DDR3-1600, mindkettő 200 MHz-es memóriacellákat használ). Immár a hátrányok is kézenfekvőek: a DDR3 késleltetési értékei a DDR2-höz képest emelkedtek, ami már eleve némi hátrányban volt a DDR-hez képest, így az elérési idő nőtt. Összességében és lényegében a DDR2 és a DDR3 elődjénél magasabb elérhető sávszélességet biztosít alacsonyabb működési feszültség és bizonyos esetekben magasabb késleltetési értékek mellett.
A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!
