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文章最后更新時(shí)間2025年03月17日,若文章內(nèi)容或圖片失效,請(qǐng)留言反饋!

  【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。

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(圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò),侵刪)

  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…………

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