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    DDR4内存:真正的换代升级,低电压高频率

    虽然Haswell-E及X99主板的升级看点不少,但是新一代旗舰中升级最大的其实是DDR4内存,从首款支持DDR3内存的Intel P35芯片组算起到现在已经有7年多了,这么久了才轮到一次内存升级,这可比CPU或者主板升级换代重要多了。

    DDR4内存规范早在2012年9月底就发布了,这两年多来DRAM颗粒及内存模组厂商一直在推进,不过影响DDR4内存走向的关键问题之一在于支持平台,AMD那边就不要抱有多大期望了,Intel的主流处理器架构也没打算很快支持DDR4,Haswell没有,Broadwell也没有,下下代的Skylake上才会有DDR4内存,只有Haswell-E因为沾了服务器平台的光才开始支持DDR4。

    新一代DDR4内存能带给用户什么样的优势?这是JEDEC官方组织制定DDR4标准的目的,也是用户最关心的地方。在Haswell-E及DDR4内存正式来临之前,我们有必要先了解一下DDR4内存的优点。

    DDR4内存规格简介


    DDR3与DDR4规格对比

    从DDR1到DDR3,每一代DDR技术的内存预取位数都会翻倍,前三者分别是2bit、4bit及8bit,以此达到内存带宽翻倍的目标,不过DDR4在预取位宽上保持了DDR3的8bit设计,因为继续翻倍为16bit预取的难度太大,DDR4转而提升Bank数量,它使用的是Bank Group(BG)设计,4个Bank作为一个BG组,可自由使用2-4组BG,每个BG都可以独立操作。使用2组BG的话,每次操作的数据就是16bit,4组BG则能达到32bit操作,这其实变相提高了预取位宽。

    以上只是DDR4规范中的最主要变化之一,实际上DDR4在工作电压、功效、可靠性等方面还有很多改变,限于篇幅这里就不一一介绍了。

    DDR4实物对比


    之前我们论坛网友jackyzhou首曝的美光DDR4内存(下)样品(点击放大)http://bbs.expreview.com/thread-58565-1-1.html

    从曝光的DDR4内存实物来看,两种内存的防呆缺口位置不一样,DDR4更靠近中间一些,而且DDR4内存的针脚从DDR3的240个提高到了284个(SODIMM规格则是从204提高到了256个),触点间距则从1毫米捡到少了0.85毫米,SODIMM规格的则从0.6毫米减少到了0.5毫米。

    除此之外,DDR4内存的长度保持不变,不过宽度和厚度略有增加,因为PCB层数增多了。

    DDR4内存优点之一:频率飙升,带宽更高

    DDR3内存的主流频率在1066-2133MHz(起步是800MHz),目前常见的是DDR3-1600和DDR3-1866,主流平台大都支持双通道配置,总位宽128bit,总带宽分别是25.6GB/s、29.9GB/s,LGA2011平台是四通道配置,所以带宽还要翻倍。


    DDR4内存相比DDR3内存频率更高,带宽也更高

    DDR4保持了DDR3一样的8位数据预取设计,所以同频率下带宽不变,但是DDR4内存频率更高,起步就是1600MHz,不过厂商大都是从DDR4-2133MHz起,目前开卖的消费级DDR4普遍达到了2400MHz、2667MHz及2800MHz,DDR4-3000以及DDR4-3200规格的也开发成功了,不过上市还要等等。当然,这还不是极限,规划的最高频率则能达到DDR4-4266MHz,双通道带宽可达68GB/s。

    就以DDR4-2133MHz内存为例,128bit双通道带宽已经达到了34GB/s,DDR4-2400/2666/3200MHz的带宽则是38.4GB/s、42.7GB/s及51.2GB/s,所以在总带宽上DDR4相比DDR3依然有很多优势。

    当然,目前的DDR3内存还没到衰落的地步,很多厂商也开发了DDR3-2133MHz以上的高频内存,甚至还有一些DDR3-3000及更高频率的内存,不过代价也相当高,售价也自然高不可攀,

    DDR4内存优点之二:电压更低,功效更高

    频率和带宽提升并不是DDR4唯一的重点,对服务器应用来说内存功耗也是要考虑在内的,DDR4内存的工作电压从DDR3的1.5V降低到了1.2V,这有助于提升DDR4内存的效率,降低电力消耗,同时对散热也大有裨益。


    DDR4内存电压降低了,功耗也低了

    DDR那一代的工作电压高达2.5V,随后DDR2降低到了1.8V,DDR3又降低到了1.5V,DDR3L低电压版则是1.35V,而DDR4的工作电压只要1.2V,低电压版尚未完全确定,不过可以低至1.0-1.05V,相比DDR3L进一步降低功耗。


    DDR4的节能措施

    具体来说,DDR3需要的VDD、VDDQ电压都是1.5V,不需要VPP电压,DDR4的VDD、VDDQ电压降低到了1.2V,不过需要2.5V的VPP电压。如果常看有关美光DDR4内存的新闻,那么有读者可能会记得美光的宣传中提到了DDR4内存相比DDR3可节能40%,其中电压下降带来的功耗降低大约是20%,剩下月15%的节能则是靠DDR4内存的POD Bus、DLL-Off模式、数据总线倒转等技术实现的。

    DDR4内存优点之三:更高的密度,更大的容量

    DDR3内存中常见的内存容量是2-4GB,再有就是单条8GB了,单条16GB的非常少,而且需要特殊手段才能实现,而见诸报道的DDR4内存经常可以见到16GB单条的,SK Hynix甚至展示过128GB容量的DDR4内存,这都说明一点——DDR4内存的存储密度更高,内存容量更大。


    DDR4内存支持

    DDR3内存主流的die容量是512Mb-4Gb,而DDR4内存的die容量提高到了4Gb-16Gb,存储密度提升了一倍,同样的颗粒数量下DDR4内存的容量也高出一倍,可以轻易实现16GB单条内存,而X99主板通常都会配备8条DDR4插槽,土豪们可以安装整整128GB的内存,相比普通台机至多8GB的内存来说,这酸爽真的是停不下来。

    DDR4的局限:每通道内存数下降

    DDR4内存的有点还可以说很多很多,不过上面的三点已经有足够的吸引力,对发烧玩家来说只要DDR4性能更高甚至就值得入手了,功耗、发热降低那都是附属价值了,我们这里再来说一下DDR4内存的不足之处,虽然它对普通用户来说影响并不大。


    DDR4内存改用点对点设计(下)之后限制了每通道的内存数

    DDR3内存使用的是双向传输机制,内存和内存控制器之间通过多点分支总线连接,每条通道通常都可以支持2条DIMM内存,而DDR4内存则改用了P2P点对点总线,每通道只能支持一根内存,这样做的好处是效率更高,提升频率更容易,缺点则是内存容量扩展不容易,不过DDR4内存单条容量受益于存储密度的提升,使用单条8GB或者16GB的DDR4即可避免这个限制。

    这个问题对用户实际使用影响也不大,目前X99主板的标准配置依然是4通道8插槽,虽然DDR4的规范是每通道只支持1条DIMM内存了,不过它还可以支持动态切换来扩展每条内存通道的内存数量。

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