От DDR1 к DDR5 - тайминги и латентность

Начну с первого поколения DDR, которое появилось ровно 20 лет назад в 2001 году. Как первое поколение Double Data Rate памяти, её частоты понемногу росли год от года. И к 400 МГц или спецификации DDR400 (PC-3200) первое поколение этого типа памяти можно считать, что созрело.

DDR1 использовалась с Pentium 4, c Athlon XP и даже Athlon 64 первой волны, которые устанавливались в Socket 754 и 939. Были, естественно, и оверклокерские модули памяти с частотой, превышающей 400 МГц. Память, под конец своего развития, доросла до 600 и в отдельных случаях до 700 МГц.

Нормальными и быстрыми таймингами считались цифры 2-2-2-5 на 400 МГц. Память чуть похуже или золотая середина работала с таймингами 2.5-3-3-5, а вся остальная или медленная на всех тройках: 3-3-3-6. Я нашел в интернете несколько скриншотов работы скоростной памяти на частоте 500 и 700 МГц. Посмотрите на её латентность. 

На 500 МГц с таймингами 1.5-2-2-5 имеем 37.3 нс, на 700 МГц с таймингами 3-5-4-5 латентность уже составляет - 56 нс. Для 700 МГц набора от Patriot тайминги по SPD равнялись 3-5-5-9.

С 2004 года начала  появляться память второго поколения. За пару лет она достигла своих зрелых частот и её стандартной и эффективной частотой работы можно назвать 800 МГц. Конечно, как и с DDR1 производители скоростных комплектов не сидели сложа руки, появились наборы, работающие на 1066 МГц, 1200 и даже 1300 МГц. Скоростные модули памяти на 800 МГц работали с таймингами 4-4-4-12, а подавляющее большинство уже на всех пятерках 5-5-5-18.  Третий сорт довольствовался шестерками соответственно. 

На 800 МГц при таймингах 5-5-5-18 латентность составляет 82.5 нс, но в некоторых случаях она доходила до 90 и даже 100 нс. На 1000 МГц ситуация несколько улучшалась и можно было надеяться на цифры менее 70 нс.

В 2008 году появились первые планки памяти стандарта DDR3. Сначала их примерили процессоры на Intel Socket 775, а затем и AMD AM3. Стартовало третье поколение DDR памяти с 800 МГц, хотя более распространенными были 1066 и 1333 МГц планки. Для таких частот нормальными таймингами считались 9-9-9-24. 

С появлением народных процессоров нового поколения Sandy Bridge частота DDR3 памяти подросла до 2133 МГц. На такой частоте самые скоростные модули работали на 7 и 8-х, а подавляющее большинство на 9 и 10. 

Sandy Bridge вернул латентность в прежнее русло и она стала меньше 50 нс. Потом появились Ivy Bridge, Haswell, где частота выросла до 2800, 3000 и в отдельных случаях до 3200 МГц. Для таких частот тайминги подросли до значений 12-12-12.

На 2600 МГц память стандарта DDR3 с таймингами 11-12-11-32 демонстрирует латентность порядка 40.6 нс.

С 2014 года началось шествие нового стандарта оперативной памяти четвертого поколения. В этот раз начало новому стандарту дала не мейнстрим платформа, а HEDT  Socket 2011 от Intel. Раскачиваться DDR4 начала с отметки 2133 МГц, хотя сразу же был доступен и вариант с 2400 МГц. Тайминги памяти подросли до 15-15-15-36.

Латентность в таких условиях равнялась 60 наносекундам. Далее память медленно, но верно покорила отметку в 3 ГГц, и продолжила дальнейший рост.

А спустя год, цифры порядка четырех гигагерц стали уже нормой. Вариант выборов таймингов в это время стал очень обширным. Все благодаря микросхемам памяти производства Samsung. Память на одной и той же частоте могла работать как с таймингами 16-16-16, так и 20-20-20.

На скриншоте выше показан очень хороший результат работы оперативной памяти стандарта DDR4 на частоте 4 ГГц с таймингами 16-16-16, латентность при этом составляет 36,2 нс. Рост частот продолжился и далее, благодаря компании Hynix появились модули памяти с частотой 5000 и 5333 МГц. Тайминги на такой частоте уже подросли до 20-24 по Cas Latency. 

Но к концу жизни памяти DDR4 её уделом стала платформа AMD. На 5000 МГц с таймингами 18-26-24-42 латентность на ней составляет 58.1 нс.

И вот буквально несколько дней назад мы все стали свидетелями появления нового стандарта памяти – DDR5, который принесли нам процессоры Intel Alder lake для Socket LGA1700. Память нового стандарта стартовала с отметки 4800 МГц с таймингами 40-40-40.

С заниженными до минимальных значений 36-36-36 на 4800 МГц DDR5 демонстрирует латентность порядка 86.3 нс, что конечно же многовато.

На 6400 МГц с таймингами 40-40-40 латентность увеличивается до 92.5 нс. Подводя итог можно сказать, что DDR5 еще только в начале своего пути и пока сыровата. Должна пройти пара лет, и мы увидим привычные нам цифры латентности менее 50 нс, а может и не увидим, смотря в какую сторону пойдет прогресс и развитие.