Что принесёт с собой новый тип оперативной памяти?

   В течение долгого времени оперативная память стандарта DDR3 господствовала в мире компьютеров. Что ожидает нас с приходом в 2014 году более совершенной памяти DDR4? Весной 2012 года, когда готовится выпуск первых процессоров Intel на платформе Ivy Bridge и процессоров AMD семейства Trinity, самое время оглянуться назад и оценить, сколько поколений процессоров сменили друг друга за последние лет шесть.

   Вспомните, как на смену процессорам Intel Core 2 Quad на базе 65-нм, а потом и 45-нм технологии пришли другие поколения процессоров, сначала Intel Core i7 на базе архитектуры Nehalem, затем поколение Westmere, которое сменила современная платформа Sandy Bridge – и вот теперь пришла очередь Ivy Bridge. Все эти шесть поколений процессоров Intel, как и их конкуренты семейств Athlon и Phenom из стана AMD, в течение примерно шести лет использовали в качестве стандартной память DDR3, и эта тенденция, видимо, не потеряет свою актуальность на протяжении ещё как минимум двух лет. Это значительно превышает примерно 4-летний период, отведённый судьбой предыдущим лидерам рынка – DDR2 и DDR1.

   Одной из причин затяжной популярности DDR3 является то, что благодаря совершенствованию технологии производства чипов памяти этот стандарт был и, видимо, остаётся удачным решением в плане обеспечения достаточно высокой скорости работы в сочетании с задержками, не превышающими разумных пределов. Сначала появились модули памяти DDR3, работавшие на частоте 1066 МГц, а сегодня уже никого не удивишь частотой в 2500 МГц и выше. Собственно говоря, платформе Ivy Bridge, видимо, вполне по плечу и уровень в 3000 МГц. Кроме того, если даже такой прогресс в скорости работы памяти представляется недостаточно убедительным, современные технологии в области процессоров способствуют экономически целесообразной реализации 4-канальных контроллеров памяти, что обеспечивает более чем достаточную пропускную способность практически во всех случаях. Как бы то ни было, после длительных ожиданий DDR4 замаячил на горизонте, и хотя в настоящее время спецификация находится на завершающей стадии разработки, а массового появления готовых решений следует ожидать не ранее чем через два года, на сегодняшний день уже имеются определённые данные, демонстрирующие преимущества нового типа памяти.

   Во-первых, это скоростные характеристики, определяемые несколькими уровнями частоты работы памяти. На первоначальном этапе базовые показатели частоты составят 2667 МГц и 3200 МГц, на смену которым спустя непродолжительное время, примерно полгода с момента выпуска, придут DDR4-4000 МГц и DDR4-4266 МГц. С целью некоторого снижения задержек первые чипы DDR4 будут содержать повышенные количество банков, по 16 на чип, чтобы большее число одновременно открытых страниц (блоков памяти как элементарных единиц) позволило сократить средние задержки. Во-вторых, это энергоэффективность. При стандартном напряжении питания всего 1,2 В и вплоть до 1,05 Вольта в модулях DDR4L планки памяти будут оставаться холодными. Поскольку снижение потребляемой мощности пропорционально квадрату снижения напряжения, преимущества в этом случае очевидны.

   

   В-третьих, ожидается изменение дизайна на уровне модуля памяти и самой печатной платы. Память DDR4 будет аналогична памяти Rambus с точки зрения её ориентированности на работу по схеме “point-to-point”, когда каждый канал контроллера памяти работает с одним модулем памяти, с соответствующим снижением нагрузки на каждый канал. Такой подход обеспечивает преимущества как в плане максимально достижимой скорости работы, так и в плане задержек – полезное решение в свете того, что в первых модулях DDR4 показатель латентности CL будет измеряться двузначным числом. Как насчёт планки памяти с CL равной 15?

   Наконец, это улучшенный механизм обнаружения и исправления ошибок. По сравнению с памятью предыдущих поколений DDR4 более эффективно решает вопрос с контролем чётности при проверке целостности данных, а также эффективнее выявляет и исправляет ошибки в рамках алгоритма ECC. Предусмотрена возможность восстановления работоспособности системы в случае сбоя в результате возникновения ошибки чётности в данных или ошибок в инструкциях без аварийного завершения работы системы. Такая возможность особенно актуальна для серверов, например, тех, которые будут работать на платформе Haswell EX после её выхода примерно через два года.

   Итак, память DDR4 привнесёт с собой ещё большую пропускную способность, которая, однако, будет сопровождаться более высокими задержками. На первоначальном этапе эта проблема может негативно сказаться на результатах тестирования памяти в настольных компьютерах и рабочих станциях – впрочем, нечто подобное наблюдалось и в отношении памяти DDR3, пока на смену первым чипам со временем не пришли более совершенные версии.

   С другой стороны, дальнейший прогресс в области энергосбережения ускорит процесс внедрения нового стандарта. Такие компании, как Samsung и Hynix, уже в этом году планируют представить образцы чипов DDR4, работающие на повышенной скорости, а в следующем году ожидается появление микросхем с высокой платностью хранения данных на уровне 4 Гбит/чип. Однако массового применения следует ожидать не ранее 2014 года, когда по меньшей мере несколько платформ Intel и AMD будут поддерживать работу с новым типом памяти.