Szybsza pami ęć

Pierwsze informacje na temat pamięci DDR4 pojawiły się w 2008 roku. Wówczas przewidywano, że trafi ona do sklepów w przeciągu pięciu lat i bardzo szybko zdobędzie większą popularność niż pamięć DDR3. Szybko jednak okazało się, że istnieją jeszcze bardzo duże możliwości rozwoju wówczas używanych pamięci i szybkie przechodzenie na nowy standard nie ma sensu. Dlatego choć już kilka lat temu na różnego rodzaju targach komputerowych firmy pokazywały swoje modele pamięci DDR4, to ze względu na brak obsługujących je platform nie było możliwości ich praktycznego zastosowania. Wszystko zmieniło się w ciągu ostatniego roku. Pamięci DDR3 osiągnęły właśnie kres swoich możliwości.

Choć na rynku dostępne są moduły o szybkości DDR-2400, DDR-2800, a nawet szybsze, to dalsze przyspieszanie okazało się praktycznie niemożliwe. Co prawda pojedynczym, wyselekcjonowanym modułom udawało się uzyskać wyższe taktowanie, ale tworzenie takich pamięci na masową skalę było nieopłacalne i praktycznie niemożliwe. Ciągłe przyspieszanie istniejącego rodzaju pamięci RAM powodowałoby, że pobierałaby ona coraz więcej energii przy zmniejszającej się stabilności. Rozwiązaniem tych problemów okazały się właśnie pamięci DDR4, które mają o wiele większe możliwości zwiększania szybkości działania, a pobierają przy tym znacznie mniej energii.

Tak, choć niekoniecznie ze względu na jej szybkość. Pierwsze modele pamięci nowego typu nie mają wcale większej wydajności niż RAM poprzedniej generacji. Gdy jedna technologia osiąga kres swoich możliwości, a druga dopiero wkracza na rynek, nie sposób jest zauważyć między nimi różnicy w szybkości. W tym wypadku istotna jest jednak nie wydajność, a perspektywiczność nowej technologii. Dlatego już teraz przy okazji modernizacji komputera warto zastanowić się nad wyborem platformy współpracującej z nowym typem pamięci. Przy następnej wymianie podzespołów będziemy mogli zastosować je w kolejnej platformie. Jeśli za jakiś czas uznamy, że dotychczas używane pamięci są za wolne lub za mało pojemne, również nie powinniśmy mieć problemów z kupnem lepszych modułów – inaczej, niż w przypadku pamięci DDR3, które osiągnęły swój limit i będą powoli wycofywane z rynku.

Jedną z mocnych stron pamięci DDR4 jest ich energooszczędność. Obecnie zdecydowaną większość sprzedawanych komputerów stanowią laptopy, tablety i urządzenia konwertowalne. Najważniejszą cechą takiego sprzętu nie jest jego wydajność, a czas pracy bez ładowania – ten z kolei zależy właśnie od jego poboru energii. Parametr ten jest również wyjątkowo ważny w pobierających ogromne ilości energii serwerowniach. Ponadto serwery przetwarzają bardzo duże ilości danych, przez co wzrost wydajności pamięci staje się niezbędny.

Jak na razie na takie dylematy nie ma miejsca, ponieważ nie jest jeszcze dostępna platforma, która obsługuje oba typy pamięci. Dlatego jej wymiana nie jest modernizacją samą w sobie – prowadzi do wymiany całej platformy na taką, która obsługuje procesory Intel Haswell-E. Należy jednak spodziewać się, że niebawem pojawią się płyty główne obsługujące oba typy pamięci. Czy wtedy będzie warto zamienić pamięć DDR3 na DDR4?

Jeżeli składany będzie zupełnie nowy komputer, tworzony z myślą o przyszłej modernizacji, warto będzie rozważyć taką możliwość. Wówczas początkowo wydamy więcej, ale za to ułatwimy sobie ulepszenie komputera w przyszłości.

Natomiast osoby uaktualniające peceta wyposażonego w starsze podzespoły powinny pozostać przy dotychczasowej pamięci. Przełoży się na duże oszczędności podczas zakupów – i to natychmiast, a nie dopiero za jakiś czas.

Drobne zmiany zaszły w wyglądzie modułu pamięci. Co prawda jego długość i grubość są identyczne jak w przypadku DDR3, jednak wprawne oko zauważy, że nowe moduły są o milimetr wyższe i mają 284 zamiast 240 styków. Dodatkowo styki w środkowej części modułu mają większą wysokość niż na jego brzegach. Dzięki temu instalacja pamięci będzie wymagała użycia mniejszej siły i stanie się łatwiejsza. Zmieniło się też położenie wcięcia w module. Zabieg ten uniemożliwia umieszczenie pamięci w niekompatybilnym gnieździe, na przykład przeznaczonym do instalacji modułów DDR3.

Obecnie na rynku można znaleźć głównie pamięci DDR3 o prędkościach 1333 i 1600 MT/s (miliony operacji na sekundę), zaś moduły przeznaczone dla entuzjastów osiągają transfery rzędu nawet 2400 lub 2866 MT/s. W przypadku DDR4 parametry te będą lepsze, a transfery na poziomie 2400 MT/s staną się praktycznie standardem. Standard JEDEC zakłada póki co tworzenie pamięci DDR4 o prędkościach od 1600 do 3200 MT/s, ale już zapowiedziano rozszerzenie go o kolejne prędkości, aż do poziomu 4166 MT/s. Ponadto za jakiś czas pamięci będę tworzone w prędkościach nieokreślonych przez JEDEC – tak zresztą było już w przypadku pamięci DDR3, których najszybsza oficjalna prędkość określona w normach wynosi 2133 MT/s.

Zwiększenie szybkości pamięci zawsze pociąga za sobą zwiększenie opóźnień wyrażanych w cyklach zegara. Nie inaczej będzie tym razem. Standard JEDEC przewiduje, że standardowym opóźnieniem CAS dla pamięci DDR4–2400 będzie 15 cykli (dla DDR3–1600 było to 10 cykli). Należy jednak pamiętać, że w rzeczywistości opóźnienia nie ulegną zmianie. By się o tym przekonać, wystarczy wykonać proste obliczenia. Prędkość pamięci na poziomie 1600 MT/s oznacza jej rzeczywiste taktowanie równe 800 MHz. Oznacza to, że jej jeden cykl zegara trwa 1/800 000 0000 s. W takim wypadku opóźnienie wyrażone w 10 cyklach zegara wynosi tu 12,5 nanosekundy. Po wykonaniu odpowiednich obliczeń dla pamięci 2400 MT/s i 15 cykli otrzymamy identyczny wynik.

W porównaniu do pamięci DDR3, zdecydowano się na podzielenie kości na więcej niezależnych od siebie komórek, tzw. banków. Dzięki temu mogą być na nich wykonywane odrębne operacje. Wówczas czas oczekiwania na akcję jest krótszy, marnuje się mniej mocy obliczeniowej, a maszyna w tym samym czasie wykonuje więcej różnego rodzaju operacji.

Najpojemniejsze kości DDR3 mają pojemność 8 Gb, czyli 1 GB. Takich kości znajduje się w module osiem, co pozwala na stworzenie modułu o pojemności 8 GB. W przypadku pamięci DDR4 kości mają pojemność 16 Gb, czyli 2 GB, a ponadto na jednym module można ich umieścić nawet szesnaście, więc ogólna pojemność modułu może wynosić nawet 32 GB. Przyjmując, że na standardowej płycie głównej można umieścić cztery moduły pamięci, oznacza to, że niebawem stworzenie komputera wyposażonego w 128 GB pamięci RAM nie będzie niczym trudnym.

Nawet w przypadku dużej różnicy szybkości transferów między dwoma modułami w większości programów zmiana wydajności nie nastąpi lub będzie marginalna. Zauważenie korzyści z zastosowania szybszej pamięci będzie możliwe jedynie w przypadku aplikacji oraz gier najbardziej wymagających pod względem mocy procesora. Wykorzystanie szybszej pamięci może sprawić, że w krytycznym momencie procesor się nie zadławi, a płynność rozgrywki zostanie zachowana.

DDR3 wymaga napięcia 1,5 V, a DDR4 – tylko 1,2 V. Według producentów sprzętu taka zmiana napięcia powinna zagwarantować oszczędność energii na poziomie 30 proc. W praktyce zysk jest nieco niższy, jednak dzięki zastosowaniu kilku innowacji udało się dotrzeć do zamierzonego pułapu. Pomogły w tym zmiana rodzaju sygnałowania oraz zastosowanie DBI, czyli techniki odwracania magistrali pamięci. Polega ona na tym, że jeśli w danym ciągu danych większość informacji stanowią zera, są one zamieniane na jedynki, a dedykowany kontroler oznacza ciąg danych jako odwrócony. Dzięki temu możliwe jest rzadsze wyłączanie i włączanie tranzystorów, co przekłada się na mniejsze zużycie energii i poprawienie stabilności sygnału.