【PConline 評(píng)測(cè)】早在去年9月分databus，Intel 旗艦級(jí)CPU Haswell-E和X99芯片發(fā)布就宣告內(nèi)存進(jìn)入DDR4時(shí)代。而今年Intel新一代14nm Skylake架構(gòu)處理器連同100系列主板一同亮相databus，讓DDR4內(nèi)存真正從幕后走前臺(tái)前。內(nèi)存，從DDR、DDR2、再到DDR3，每次更新?lián)Q代都會(huì)給硬件發(fā)展史劃上濃墨重彩的一筆。當(dāng)然，從DDR3到DDR4，相信同樣不會(huì)例外。

　　不過(guò)，有一種論調(diào)很快在DIY圈子里傳開(kāi)， “同頻DDR3 對(duì)比DDR4，DDR4內(nèi)存性能反而處于下風(fēng)”。理論上講，按摩爾定律新一類(lèi)的產(chǎn)品應(yīng)該是技術(shù)越來(lái)越好，性能越來(lái)越強(qiáng)。從單技術(shù)層面來(lái)看，內(nèi)存技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制造者JEDEC即固態(tài)技術(shù)協(xié)會(huì)就在DDR4內(nèi)存上采用許多優(yōu)于DDR3內(nèi)存技術(shù)。那到底DDR3與DDR4內(nèi)存性能差異如何？今天我們就來(lái)探究一下這個(gè)問(wèn)題。

　　DDR3與DDR4對(duì)比性能測(cè)試databus：一個(gè)時(shí)代的較量

　　DDR4 內(nèi)存所帶來(lái)新變化databus：

　?。?）數(shù)據(jù)預(yù)存機(jī)制16bit（架構(gòu)與設(shè)計(jì)）

　　增加“數(shù)據(jù)預(yù)存“取值是內(nèi)存性能提升的主要手段，從DDR的2bit到DDR2的4bit再到DDR3的8bit。但工程師們發(fā)現(xiàn)到DDR4時(shí)代，數(shù)據(jù)的預(yù)取數(shù)增加難度越來(lái)越大，DDR4直接上16bit并不容易。因此，在DDR4內(nèi)存上采用了GDDR5的Bank Group設(shè)計(jì)。

　　實(shí)際上，內(nèi)存是一個(gè)自帶運(yùn)輸能力的倉(cāng)庫(kù)，要建立一個(gè)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的倉(cāng)庫(kù)，有兩點(diǎn)要求：一、倉(cāng)庫(kù)本身將貨物從庫(kù)房中存取的速度要足夠快databus；二、這些貨物可以很快地運(yùn)輸?shù)酵獠?。?lèi)似于大電商的物流中轉(zhuǎn)站。以DDR3-1600為例，使用8bit 預(yù)存機(jī)制，相當(dāng)于庫(kù)房?jī)?nèi)部的一次可以存取8件貨物，但它搬運(yùn)機(jī)器效率很高，每秒可執(zhí)行200次任務(wù)（即內(nèi)存內(nèi)部時(shí)鐘頻率為200MHz），因此倉(cāng)庫(kù)內(nèi)部每秒總存取貨物數(shù)量就達(dá)到8x200=1600件。不過(guò)，這也要求倉(cāng)庫(kù)外部也具備相應(yīng)的能力。雖然它一次只能存取2件貨物，但它每秒可以執(zhí)行800次任務(wù)（即內(nèi)存I/O總線(xiàn)時(shí)鐘頻率為800MHz），其貨物存取總量也是1600件。這樣整個(gè)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)外效率是一致的。

　　如果想要再提升貨物的存取數(shù)量，除了工提作頻率外，提升預(yù)取數(shù)也是可行的方法。然而DDR4內(nèi)存由于設(shè)計(jì)復(fù)雜，存在發(fā)熱量大等問(wèn)題，很難再提升預(yù)存數(shù)。JEDEC采用一個(gè)取巧的設(shè)計(jì)，將這個(gè)倉(cāng)庫(kù)分為兩個(gè)小倉(cāng)庫(kù)（最多可分四個(gè)），并為每個(gè)倉(cāng)庫(kù)配備獨(dú)立的內(nèi)部和運(yùn)輸工具，這就是所謂的Bank Group。顯然采用這樣的設(shè)計(jì)之后，就相當(dāng)于將預(yù)存取數(shù)提升至2個(gè)8bit，也就是相當(dāng)于16bit，貨物預(yù)存取數(shù)量將翻倍。不過(guò)與之而來(lái)的代價(jià)是內(nèi)存內(nèi)部設(shè)計(jì)上復(fù)雜性增加，造成內(nèi)存延遲增加，實(shí)際性能提升幅度不會(huì)達(dá)到理論數(shù)值。

　　我們知道延遲過(guò)大，可能造成內(nèi)存性能不升反降。舉例來(lái)說(shuō)，假設(shè)DDR3-1600執(zhí)行一條存取命令需要0.5秒，那么完全1600件貨物存取任務(wù)的總消耗時(shí)間是1+0.5秒，每秒實(shí)際貨物存取數(shù)量約為1600/1.5=1066件。如果DDR4 1600內(nèi)存，可能準(zhǔn)備時(shí)間達(dá)到1+1.5秒，盡管它16bit，每秒可存3200件，但每秒實(shí)際存取數(shù)量3200/2.5=914件，因此得出結(jié)論是，同頻情況下，DDR4未必能勝DDR3，主要是跟DDR4提高的延遲有關(guān)。

　?。?）頻率：最高達(dá)4266MHz

　　如果你真認(rèn)為DDR4不如DDR3，那就錯(cuò)了。因?yàn)镈DR4出身就比較”高貴“，雖然延遲比DDR3要高，但它并不想在同頻上與DDR3相較量。DDR4內(nèi)存采用了全新的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)總線(xiàn)技術(shù)，可以盡可能多地使用內(nèi)存位寬資源，并且能夠支持更高的內(nèi)存頻率。 DDR4起步頻率就高達(dá)2133MHz，最高則是4266 MHz。更大的16bit預(yù)取+更高頻率，完全能抵沖掉高延遲對(duì)性能影響。

　　（3）電壓：1.2/1.35V電壓帶來(lái)更低功耗

　　DDR4內(nèi)存采用了TCSE溫度補(bǔ)償自刷新技術(shù)TCAR（temperature Compensated Auto Refresh)，主要用于降低存儲(chǔ)芯片在自刷新時(shí)消耗的功率。另外，DBI（Data Bus Inversion)數(shù)據(jù)總線(xiàn)倒置，用于降低VDDQ電流。這些技術(shù)能夠降低DDR4內(nèi)存的功耗。

　　當(dāng)然作為新一代內(nèi)存，降低功耗最直接的方法更新的顆粒制程以及更低的電壓。DDR4運(yùn)行電壓則會(huì)進(jìn)一步降低至1.2V，甚至還可能會(huì)有1.1V/1.05V的超低壓節(jié)能版。就連DDR4-3000以上頻率工作電壓也僅有1.35V。對(duì)比DDR3，起步電壓就達(dá)到1.5V，像DDR3-2133及以上高頻必須得上1.65V或更高。

　　（4）容量：最大128GB

　　DS（3-Dimensional Stack，三維堆疊）技術(shù)是DDR4內(nèi)存中最關(guān)鍵的技術(shù)之一，它用來(lái)增大單顆芯片的容量。在使用了3DS堆疊封裝技術(shù)后，單條內(nèi)存的容量最大可以達(dá)到目前產(chǎn)品的8倍之多。舉例來(lái)說(shuō)，目前常見(jiàn)的大容量?jī)?nèi)存單條容量為8GB（單顆芯片512MB，共16顆），而DDR4則完全可以達(dá)到64GB，甚至128GB。

　　什么是DS（3-Dimensional Stack，三維堆疊）技術(shù)

　　3DS技術(shù)最初由美光提出的,它類(lèi)似于傳統(tǒng)的堆疊封裝技術(shù)，比如手機(jī)芯片中的處理器和存儲(chǔ)器很多都采用堆疊焊接在主板上以減少體積—堆疊焊接和堆疊封裝的差別在于，一個(gè)在芯片封裝完成后、在PCB板上堆疊；另一個(gè)是在芯片封裝之前，在芯片內(nèi)部堆疊。在散熱和工藝允許的情況下，堆疊封裝能夠大大降低芯片面積，對(duì)產(chǎn)品的小型化是非常有幫助的。在DDR4上，堆疊封裝主要用TSV硅穿孔的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　?。?）外觀(guān)：金手指位置變化

　　DDR4的金手指發(fā)生明顯的改變，不再是筆直的內(nèi)存條，而是彎曲的。考慮到平直的內(nèi)存金手指拔插不方便的問(wèn)題，DDR4將內(nèi)存金手指改成中間稍突出、邊緣收矮的形狀。在中央的高點(diǎn)和兩端的低點(diǎn)以平滑曲線(xiàn)過(guò)渡。這樣的設(shè)計(jì)既可以保證DDR4內(nèi)存的金手指和內(nèi)存插槽觸點(diǎn)有足夠的接觸面，信號(hào)傳輸確保信號(hào)穩(wěn)定的同時(shí)，讓中間凸起的部分和內(nèi)存插槽產(chǎn)生足夠的摩擦力穩(wěn)定內(nèi)存。

　　聊了這些多關(guān)于DDR4的新變化、新技術(shù)，到底DDR3與DDR4的性能差異在哪里呢？接下來(lái)，我們就一一來(lái)驗(yàn)證。

　　評(píng)測(cè)平臺(tái)介紹與說(shuō)明：

　　硬件平臺(tái)

　　CPU Intel Core i7-6700K

　　Intel Core i7-4770K

　　主板 華碩Z97-Deluxe

　　華碩MAIMUS viI HERO Z170

　　內(nèi)存 海盜船Vengeance DDR3-1600 4Gx2 （10-10-10-27-1T）

　　KLEVV Genuine DDR3-2400 4Gx2 (11-13-13-31-2T)

　　KLEVV Genuine DDR3-2666 4Gx2 （11-13-13-31-2T）

　　芝奇Ripjaws V DDR4-2133 4Gx2 (15-15-15-35-2T)

　　影馳名人堂DDR4-2400 4Gx2 （12-13-13-35-2T ）

　　芝奇Ripjaws V DDR4-3600 4Gx2 （17-18-18-38-2T）

　　硬盤(pán) 主盤(pán)：浦科特M5Pro 512G

　　顯卡 NVIDIA Geforce GTX 980Ti

　　電源 Highpower 1000W

　　軟件平臺(tái)

　　操作系統(tǒng) Windows 7 Ultimate X64 SP1

　　驅(qū)動(dòng)程序 NVIDIA ForceWare 350.12 WHQL

　　評(píng)測(cè)方案 （1）DDR3-1600與DDR4-2133性能對(duì)比

　?。?）DDR3-2400與DDR4-2400性能對(duì)比

　　（3）DDR3-2666與DDR4-3600性能對(duì)比

　　測(cè)試軟件

　　Sisoftware Sandra （測(cè)試內(nèi)存帶寬及延遲）

　　ADIA 64 5.20.3400 （測(cè)試內(nèi)存讀取、復(fù)制及寫(xiě)入性能）

　　為了保證測(cè)試的準(zhǔn)確性，我們特意為兩個(gè)平臺(tái)分別選用intel四代與六代旗艦定位的i7-4770 K與i7-6700K，雖然架構(gòu)與主頻不同，但同為四核八線(xiàn)程，且性能差距不大。搭配支持DDR3內(nèi)存的Z97主板及支持DDR4內(nèi)存的Z170主板。

　　測(cè)試的DDR3與DDR4內(nèi)存：

　?。?）DDR3-1600與DDR4-2133

　　對(duì)于DDR3來(lái)說(shuō)，1600MHz頻率已經(jīng)成為起步頻率。而DDR4起步頻率正是2133MHz，我們來(lái)看看兩者默認(rèn)頻率下性能如何？測(cè)試的內(nèi)存分別為海盜船Vengeance DDR3-1600 與 芝奇Ripjaws V DDR4-2133 。

　　（2）DDR3-2400與DDR4-2400

　　2400MHz的頻率對(duì)于DDR3來(lái)說(shuō)，算是高頻代表了，但對(duì)于DDR4來(lái)說(shuō)，只是普通頻率。那兩個(gè)同頻的情況下，兩者性能又如何？測(cè)試的內(nèi)存分別為KLEVV Genuine DDR3-2400 與 影馳名人堂DDR4-2400。

　?。?）DDR3-2666與DDR4-3600

　　DDR3中的高頻，對(duì)比DDR4中的高頻，看看DDR4能否憑借頻率的優(yōu)勢(shì)勝出？測(cè)試的內(nèi)存分別為KLEVV Genuine DDR3-2666 與芝奇Ripjaws V DDR4-3600。

　　DDR3-1600內(nèi)存的測(cè)試平臺(tái)：

　　DDR3-1600MHz早已取代1333MHz成為普條，海盜船Vengeance DDR3-1600默認(rèn)時(shí)序?yàn)?0-10-10-27-1T，這樣時(shí)序相對(duì)1600MHz來(lái)說(shuō)保守許多。市面上有一些1600MHz的DDR3內(nèi)存 時(shí)序可以低至8-8-8-24-1T。由于測(cè)試時(shí)間緊迫，樣品有限，我們選了比較中庸時(shí)序的DDR3-1600，成績(jī)上會(huì)比低時(shí)序的1600差一些。

　　DDR4-2133內(nèi)存的測(cè)試平臺(tái)：

　　相比于DDR3-1600起頻頻率，DDR4的內(nèi)存起步頻率達(dá)到2133MHz。芝奇Ripjaws V DDR4-2133 默認(rèn)時(shí)序15-15-15-35-2T，同樣，對(duì)于DDR4-2133內(nèi)存來(lái)說(shuō)，這樣時(shí)序同樣保守，正好與DDR3-1600形成互補(bǔ)。它的工作電壓僅1.2V。

　　基礎(chǔ)頻率PK：DDR3-1600與DDR4-2133

　　AIDA64 Engineer 5.20.3400軟件測(cè)試：

　　測(cè)試成績(jī)對(duì)比

　　Sisoftware Sanda軟件測(cè)試：

　　測(cè)試成績(jī)對(duì)比

　　測(cè)試小結(jié)：首先指出，這是“不公平”的PK。“不公平”體現(xiàn)在頻率上不一致，一個(gè)1600MHz，一個(gè)2133MHz，測(cè)試結(jié)果也沒(méi)有懸念，DDR4-2133各項(xiàng)成績(jī)均優(yōu)于DDR3-1600，且在讀取、復(fù)制、寫(xiě)入性能以及內(nèi)存帶寬上，領(lǐng)先的幅度較大。雖然DDR3-1600在時(shí)序上比DDR4-2133更先進(jìn)，但頻率上差距讓DDR4表現(xiàn)更為出色 。不過(guò)，細(xì)心的網(wǎng)友注意到，在內(nèi)存的延遲上，DDR-1600是24.9ns，而DDR4-2133是23.1ns，兩者差距不明顯。

　　通過(guò)這一組數(shù)據(jù)對(duì)比，主要看一看DDR3與DDR4在基礎(chǔ)頻率上表現(xiàn)到底如何，顯然跟預(yù)想一致，DDR4-2133更優(yōu)勝于DDR3-1600。

　　DDR3-2400內(nèi)存的測(cè)試平臺(tái)：

　　在DDR3內(nèi)存頻率中，從1600到2400MHz，內(nèi)存還跨越了1866MHz、2133MHz，所以2400MHz已經(jīng)是DDR3的高頻代表?？梢詮腃PU-Z中看到，DDR3-2400的時(shí)序已經(jīng)上升到11-13-13-31-2T，電壓達(dá)到1.65V。

　　DDR4-2400內(nèi)存的測(cè)試平臺(tái)：

　　前面提到，DDR4的起步頻率就高達(dá)2133MHz，DDR4-2400MHz同樣為基礎(chǔ)頻率。另外上，時(shí)序上，影馳名人堂DDR4-2400控制得比前面芝奇DDR4-2133更出色，CL12-13-13-35-2T，工作電壓僅1.2V。

　　同頻PK：DDR3-2400與DDR4-2400

　　AIDA64 Engineer 5.20.3400軟件測(cè)試：

　　測(cè)試成績(jī)對(duì)比

　　Sisoftware Sanda軟件測(cè)試：

　　測(cè)試成績(jī)對(duì)比

　　測(cè)試小結(jié)：在2400MHz同頻的情況下，傳說(shuō)中的“高帥富”DDR4幾乎沒(méi)有占到便宜。DDR3-2400與DDR4-2400的內(nèi)存帶寬同為26GB/s，AIDA64的測(cè)試中，讀取、復(fù)制及寫(xiě)入成績(jī)對(duì)比來(lái)看，也是難解難分。

　　DDR3-2666內(nèi)存的測(cè)試平臺(tái)：

　　這一組測(cè)試，我們選用了DDR3-2666MHz高頻，時(shí)序達(dá)到11-13-13-2T，工作電壓為1.65V。DDR3如果再往2666MHz以上頻率走，越來(lái)越困難，對(duì)內(nèi)存的顆粒提出極高的要求，同時(shí)犧牲時(shí)序?yàn)榇鷥r(jià)?；旧?，DDR3高頻率停留在2666MHz，最高上到2800MHz，市面上很少能見(jiàn)到3000MHz以上的DDR3內(nèi)存。

　　DDR4-3600內(nèi)存的測(cè)試平臺(tái)：

　　前面提到DDR4內(nèi)存采用了全新的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)總線(xiàn)技術(shù)，可以盡可能多地使用內(nèi)存位寬資源，內(nèi)存頻率最高能達(dá)到4266MHz，這幾乎是DDR3無(wú)法企及的。為了挑戰(zhàn)DDR3中的高頻，我們選用芝奇Ripjaws V DDR4-3600 高頻代表，時(shí)序高達(dá)17-18-18-38-2T，工作電壓1.35V。

　　高頻PK ：DDR3-2666與DDR4-3600

　　AIDA64 Engineer 5.20.3400軟件測(cè)試：

　　測(cè)試成績(jī)對(duì)比

　　Sisoftware Sanda軟件測(cè)試：

　　測(cè)試成績(jī)對(duì)比

　　測(cè)試小結(jié)：從AIDA64測(cè)試來(lái)看，讀取、復(fù)制及寫(xiě)入的帶寬從31740、32161.、39418MB/s飆升至48499、45055、52623MB/s，內(nèi)存帶寬也從27GB/s提升至36GB/s，兩者高頻的PK上，DDR4顯然憑借著技術(shù)與架構(gòu)上先進(jìn)性，實(shí)現(xiàn)對(duì)DDR3的反超。這里又出現(xiàn)類(lèi)似于上面兩組測(cè)試的情況，就是延遲僅由19.9縮短至18.3ns，整體變化并不明顯。

　　實(shí)際內(nèi)存的總體延遲由內(nèi)存工作頻率與各延遲設(shè)置來(lái)共同決定。其中內(nèi)存頻率與內(nèi)存總體延遲成反比，內(nèi)存各項(xiàng)延遲設(shè)置則與內(nèi)存總延遲成正比。就像我們超頻的時(shí)候，雖然頻率提升了，但由于內(nèi)存延遲設(shè)定增加，將發(fā)生抵消作用，這就解釋了就算是DDR4-3600MHz如此高頻下，內(nèi)存的總體延遲并沒(méi)有特別明顯的提升。

　　DDR3與DDR4對(duì)比性能測(cè)試總結(jié)：

　　通過(guò)上述三組數(shù)據(jù)對(duì)比看出，基礎(chǔ)頻率DDR4-2133勝于DDR3-1600；同頻2400情況下DDR4與DDR3由于時(shí)序、延遲及數(shù)據(jù)預(yù)取上抵消，兩者幾乎難分勝負(fù)；被視為DDR3與DDR4現(xiàn)階段高頻代表的2666MHz與3600MHz對(duì)比，由于頻率上絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，DDR4-3600實(shí)現(xiàn)對(duì)DDR3-2666的碾壓。

　　話(huà)又說(shuō)回來(lái)，雖然現(xiàn)在市面有一些100系列主板既支持DDR3又支持DDR4內(nèi)存，但后續(xù)隨著Intel 新一代平臺(tái)普及，DDR4全面取代DDR3，似乎只是時(shí)間問(wèn)題。選DDR3還是選DDR4？這并不是由我們決定的。

　　如果將兩者放在同一維度上比較也沒(méi)太多意義，因?yàn)槠脚_(tái)不同，規(guī)格不兼容，兩者共通性不強(qiáng)。最重要的是， 現(xiàn)階段解決內(nèi)存容量的前提下，內(nèi)存的性能可謂是綽綽有余，三大件中，真正瓶頸與短板是：硬盤(pán)。摩爾定律向來(lái)跟內(nèi)存性能沒(méi)有太大關(guān)系…………