News Erster DDR4-Speicher erreicht den Handel

[Matzegr]

@Klassikfan

Erstes ist es relativ egal wie der Speichertakt ist, da man eh nach effektiven Takt kauft. Und da gibt es ja keine Unterschiede. DDR2-1066 hat die gleiche Übertragungsrate wie DDR3-1066, da interessiert es den käufer nicht ob der Speicher mit 133 oder 266 MHz läuft. DDR4-2133 hat die gleiche Übertragungsrate wie DDR3-2133, bei beiden läuft der Speicher mit 233 MHz, who cares?

Es gibt übrigens einen Unterschied. DDR4 verwendet zwar weiterhin ein achtfaches Prefetching, aber mit zwei oder vier "Bank Groups". Jede davon soll unabhängig eine der Operationen Activation, Read, Write oder Refresh ausführen können, was die Effizienz und die Datentransferrate steigern soll.

 

[steve-500]

Im direkten Vergleich DDR3-2133 vs. DDR4-2133 hat der DDR4 Speicher höhere Latenzzeiten, die aufgrund der niedrigeren Betriebsspannung zurück zu führen sind. Nach Jedec Standard sind das 1.2V. Jedoch werden sicher auch DDR4-Speicher auf dem Markt kommen die standardgemäß mit höheren Spannung laufen werden (analog wie bei DDR3: 1.65V statt 1.5V). Diese Spannungserhöhung könnte auch bei DDR4 noch zu kürzeren Timings verschaffen. Was ich gelesen habe, dass eine DDR4-Bank pro Wordline nur noch 1/4 von Bitlines, geöffnet, Werte ausgelesen und zurückgeschrieben werden müssen. Der DDR4-Speicher hat zwar doppelt soviele Bänke (16 statt 8), die zudem in Gruppen (Bankgroups) zusammengefasst werden. Somit soll die tFAW (time Four Bank Activation Window) halbiert werden. Auch die Taktrate von 266 MHz kann man bei DDR4 deutlich erhöhen. Und da gibt es noch ein paar weitere Neuheiten / Features. Dies ganze Änderungen könnten dazu beitragen, dass die höhere Latenzzeiten bei DDR4 (zumindest anwendungsweise bzw. teilweise) wieder kompensiert werden.

 

[ramster]

DDR4 hat 16 Bänke und 4 Bank Gruppen(meistens). Bank Grouping erhöht nicht die Effizienz sondern senkt sie und ist nur ein Krücke um die DRAM Core Frequenz nicht zu erhöhen oder Prefetch 16 einzuführen wie auch bei GDDDR5. Unter anderem deswegen ist ein DDR3 2133 schneller als ein DDR4 2133. An einer Desktop CPU macht das aber nicht viel aus, da wird einfach mehr Cache drauf gepackt und der Memory Controller intelligenter gemacht. Die langsameren Timings von DDR4 haben nichts mit der niedrigeren Betriebsspannung von 1.2 Volt zu tun, intern laufen DDR3s schon lange viel niedriger. Das kommt vom den vielen kleinen DDR4 extra Features für Server zum Stromsparen und Datensicherheit (DBI, Command Address Parity, Gear Down, CRC). All dieser Kram, der nicht zur Speed beiträgt, erhöht die Logiktiefe und erhöht die Timings.

 

[Abaddon4tk]

Ach was waren das noch Zeiten mit meinen Infineon 6-A mit 2-2-2-5 / 2-2-2-11 Latenzen

 

[Unlimited1980]

Digital Access Legends
Die Legende der "immer schlechter werdenden Latenzzeit"!

Es war einmal vor langer Zeit,... Leute,... ich buste hiermit eine der hartnäckisten und ältesten urbanen Hardwarelegenden, die auch jetzt anlässlich der Einführung von DDR4 in Foren erneut massenepidemisch aufgewärmt wird:
Die Legende der angeblich "immer schlechter werdenden Latenzzeit"!
Sehr gut präsentiert sich diese Legende auch in der bisherigen Diskussion hier im Forum...

Ach was waren das noch Zeiten mit meinen DDR-400 mit CL2-2-2-5 Latenzen

1.Grundlagen:
Unterscheidung Latenzzeit und Zyklenanzahl

Ja, es ist richtig: Für die Speicherperformance direkt relevant ist die LatenzZEIT.
Zeit wird immer in einer EINHEIT [h,min,sec,...,ns] angeben!
Umso kürzer die LatenzZEIT, umso besser performt der Speicher.
Insofern ist aus der LatenzZEIT direkt ein Rückschluss auf die Leistungsfähigkeit eines Speichertyps zu ziehen.

Wenn jedoch überall in den Foren von "CL2" etc. zu lesen steht, was kann es auf keinen Fall sein, was diese Zahl angibt, weil sie ja dimensionslos ist?
Richtig: "CL2, etc" ist KEINE Zeitangabe und somit auch keine LatenzZEITangabe!
Somit hats auch erstmal nichts mit LatenzZEIT zu tun!

Die auf der Packung von eurem Speicher beworbene CL gibt nämlich lediglich eine Zyklenzahl an, sprich eine Anzahl an Zyklen, die völlig bedeutunglos ist, wenn man nicht dazu angibt wie lange ein solcher Zyklus dauert.
Genauer gesagt gibt die CL an, wie viele Taktzyklen der Speicher benötigt, um Daten bereitzustellen.

Beispiel:
Würde ein solcher Zyklus z.B. 1sec dauern und wir hätten eine CL1, so hätten wir auch eine Latenzzeit von 1sec.
Was sehr langsam wäre! [TrotzCL1]
Fazit:
Man kann anhand der CL keine Leistungsaussage über einen Speicher treffen -zumindest nicht anhand der CL alleine!
Anhand der LatenzZEIT alleine sehr wohl!

Es ist völlig normal, dass die CL mit steigender MHz-Zahl zunimmt, während die Latenzzeit perfekt gleich bleibt.

2. Entwicklung der Latenzzeit

Sehr interessant ist es zu sehen, dass die LatenzZEIT seit dem letzten Jahrtausend mit SD-RAM PC66, anno 1997, mehr oder weniger eine Konstante von 10ns darstellt, die seither weder langsamer noch schneller geworden ist!

[table="width: 500, class: grid, align: left"]
[tr]
[td]Speichertyp [/td]
[td]Timingwerte[/td]
[td]CL[/td]
[td]tRCD[/td]
[td]tRP[/td]
[td]tRAS[/td]
[/tr]
[tr]
[td]DDR-400[/td]
[td]CL2-2-2-6[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]30 ns[/td]
[/tr]
[tr]
[td]DDR2-800[/td]
[td]CL4-4-4-12[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]30 ns[/td]
[/tr]
[tr]
[td]DDR3-1600[/td]
[td]CL8-8-8-24[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]30 ns[/td]
[/tr]
[tr]
[td]DDR4-3200[/td]
[td]CL16-16-16-48[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]30 ns[/td]
[/tr]
[tr]
[td]DDR4-4000[/td]
[td]CL20-20-20-60[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]30 ns[/td]
[/tr]
[tr]
[td]DDR4-4800[/td]
[td]CL24-24-24-72[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]10 ns[/td]
[td]30 ns[/td]
[/tr]
[/table]


Das Verrückte an der Sache ist, dass so viele Leute (auch Redakteure und Artikelschreiber) bis heute immer noch dem Trugschluss unterliegen, dass Speicher mit CL2 per se deutlich schnellere Zugriffszeiten bieten muss als Speicher mit CL20!

Die Realität ist jedoch, dass

DDR - 400 @ CL2 - 2 - 2 - 6 und
DDR4-4000@CL20-20-20-60

in Nanosekunden gemessen EXAKT DIE GLEICHE LATENZEIT von 10ns HABEN!

Das ist ja auch sonnenklar, DDR4-4000 taktet 10x so schnell wie DDR-400.
Daher darf er auch 10x so viele CL-Zyklen benötigen für die selbe Latenzzeit, wie der DDR-400.

Erstaunlich ists auch nur auf den ersten Blick, dass es in punkto Latenzzeit seit so langer Zeit keinen Funken Fortschritt gab.
Eremit hat dazu einen passenden Beitrag gebracht, dass 10ns bereits verdammt schnell ist!

In 10ns legt Licht gerade mal 3m zurück. Mit dem Verkürzungsfaktor durch die Permittivität vom PCB liegt die Distanz wohl eher bei 1-2m. Anhand der Zahlen sieht man schon, dass sich da aufgrund physikalischer Grenzen nicht viel verbessern lässt.
Steigern lässt sich nur die Bandbreite, mit der Taktfrequenz und/oder der Breite der Anbindung.

3. Fazit

Man darf die CL nie unabhägig vom Speichertakt betrachten.
Umso höher der Takt, umso höher automatisch die CL, ohne dass die Latenzzeit dabei steigt.

Es wird nie einen DDR4-4800-Speicher geben, der erheblich bessere Timings als CL24-24-24-72 haben wird.
Denn diese Timings sind bereits sehr schnell... sprich genauso schnell wie CL2-2-2-6 bei DDR-400!

 

[fatony]

och...man sollte lieber noch 2-3 Jahre warten bzw. bis DDR4 ausgreift ist und die Preise runtergefallen sind.

 

[ramster]

@Unlimited1980
Sehr schöne Erklärung und vollkommen richtig. Wenn Du Dich wunderst woher die 10ns Latenz kommen sehe ich zwei Gründe: im System und im DRAM selbst. CPUs sind durch ihre Cache Hierarchie so gebaut, dass eine kleine DRAM Latenz keinen signifikanten Performancegewinn bringt, dafür gibt es L1, L2 manchmal L3.
Der andere Grund liegt im DRAM selbst und ist durch seine Größe bedingt die seit Jahren aus ökonomischen Gründen trotzt Prozess Verkleinerungen/Shrink ungefähr gleich bleibt, dafür gibt’s einfach mehr Bits/Fläche. Daher sind die Wege (Zelle-> Ausgang) im DRAM annähernd gleich. Die Prozessentwickler passen auch noch auf dass beim Shrink das Leitungsdelay konstant bleibt. Das quasi konstante Leitungsdelay dominiert dann die Latenz. Die wenigen Transistoren auf dem Weg von der Zelle zum Ausgang werden zwar etwas schneller, dafür kommen aber neue Funktionen dazu.

 

[Cool Master]

och...man sollte lieber noch 2-3 Jahre warten bzw. bis DDR4 ausgreift ist und die Preise runtergefallen sind.

Ausgereift ist er sonst würde man ihn nicht verkaufen und 10+ Jahre Garantie drauf geben. Das einzige was mit der Zeit kommt ist ein besserer Produktionsablauf und das drückt die Preise.

 

[ramster]

Bei DDR4 wäre ich mir nicht so sicher was die Reife betrifft. Die Spezifikation ist hoch komplex und sehr verschwurbelt geschrieben, da werden alle Beteiligten ein leicht anderes Verständnis haben. Die neuen CPUs werden am Anfang auch nur ein Subset der neuen Funktionen benutzen. Damit eitern die kleinen Fehler erst langsam aus der Spezifikation, den DRAMs und CPUs. War bei DDR3 so und wird bei DDR4 auch so sein, 2 Jahre ist da sicher nicht falsch. Heißt nicht, dass die ersten DDR4 nicht gut spielen, aber nur mit dem Chipsatz mit dem sie getestet wurden(Kompatibilitätsliste). Module zu mixen ist am Anfang von DDR4 keine gute Idee. Für Großkunden und Serverfarmer können mit dem Zustand umgehen, der Privatanwender hat da eher ein Problem.

 

[miri83]

Was ist denn jetzt eigentlich der genaue Vorteil von DDR4 für den Privatanwender? - Niedrigere Betriebsspannung ist da ja eher vernachlässigbar...

Werden die Taktraten von den DDR4-Riegeln in Zukunft dann noch kräftig anziehen?

 

[h00bi]

Was ist denn jetzt eigentlich der genaue Vorteil von DDR4 für den Privatanwender? - Niedrigere Betriebsspannung ist da ja eher vernachlässigbar...

Erklär das mal den ganzen Technologieökos....
DDR4 braucht keine Vorteile. Es ist eine logische Evolutionsstufe die kommen wird, ob du das willst oder nicht. Der größte Vorteil von DDR4 ist, dass du mit DDR4 die neuen CPUs benutzen kannst

Werden die Taktraten von den DDR4-Riegeln in Zukunft dann noch kräftig anziehen?

DDR4 ist, stand jetzt, bis 3200MT/s, also DDR4-3200 vorgesehen.

Wenn man die Historie von der Vorgängertechnologien betrachtet, entspricht das ungefähr der Evolutionsstufe von DDR3-1333. Sprich solide Grundlage, aber eher unteres Leistungsspektrum.

 

[HardRockDude]

@Unlimited1980
Wenn Du Deinen Beitrag noch ein bisschen formatierst (z.B. Tabellen), sortierst und die Polemik rausnimmst ("rafft es endlich", "was viele nicht kapieren" usw.), damit es nicht so klingt, als wäre das etwas, das jedes Kind in die Wiege bekommen haben legen muss, dann hätte er das Zeug zum Beitrag des Monats.

 

[helionaut]

Sehr interessant ist es zu sehen, dass die LatenzZEIT seit 20 Jahren oder mehr eine Konstante von 10ns darstellt, die weder langsamer noch schneller geworden ist.

In 10ns legt Licht gerade mal 3m zurück. Mit dem Verkürzungsfaktor durch die Permittivität vom PCB liegt die Distanz wohl eher bei 1-2m. Anhand der Zahlen sieht man schon, dass sich da aufgrund physikalischer Grenzen nicht viel verbessern lässt.
Steigern lässt sich nur die Bandbreite, mit der Taktfrequenz und/oder der Breite der Anbindung.

 

[Cool Master]

@eremit007

Na ja man könnte natürlich das PCB optimieren und eine Ebene, zumindest im "RAM-CPU Bereich", nur für den RAM nutzen. Moderne Mainboards haben ja schon um die 6-9 Ebenen. Die Distanz zwischen CPU und RAM liegt aber bei unter 50 cm.

 

[ramster]

Die 10ns Latenz haben nichts mit dem PCB zu tun, die sind entstehen innerhalb des DRAMs. Da müssen 2 mal ca. 10mm (Adresse bis zur Zelle und Daten der Zelle bis zum Ausgang) zurückgelegt werden auf Kupfer oder Aluminium Leiterbahnen. Diese Ausbreitung ist nur durch deren Widerstand und die Kapazitive Last begrenzt (RC-Delay). Ein bisschen Logikdelay ist auch dabei, aber die Leitungsverzögerung dominiert.

 

[Unlimited1980]

@Unlimited1980
Wenn Du Deinen Beitrag noch ein bisschen formatierst (z.B. Tabellen), sortierst und die Polemik rausnimmst ("rafft es endlich", "was viele nicht kapieren" usw.), damit es nicht so klingt, als wäre das etwas, das jedes Kind in die Wiege bekommen haben legen muss, dann hätte er das Zeug zum Beitrag des Monats.

Danke für die Blumen... ich tendiere leider häufiger zu polemischen Ergüssen , wenn ich lese, was so einige Leute hier in den Foren schreiben... hahaha... werde diese mal entfernen...

 

[Marguth]

Vielen Dank @Unlimited1980 dachte immer die angaben wären in ns

 

[Unlimited1980]

Das ist auch kein Wunder, da die 1066 im Namen die "effektive Taktrate" im Vergleich zu SD-RAM angibt. Der reale Takt ist ein anderer.

DDR2-1066 arbeitet mit einem Takt von 266Mhz
DDR3-1066 nur mit 133.
Ergibt jeweils 8,5GB/s, nur halt bei DDR3 mit dem halben Takt, da pro Takt die doppelte Datenmenge übertragen wird.

DDR3 mit 266MHz hat effektiv die doppelte Taktrate wie DDR2 mit 266MHz, nennt sich deshalb DDR3-2133 und hat 17GB/s Durchsatz statt 8,5.

Mit "Etikettenschwindel" meine ich, daß bislang mit jeder neuen DDR-Generation die Datenrate bei gleichem Takt verdoppelt wurde, was ja den Namen begründet, und plötzlich jetzt nicht mehr.

Bei 133 MHz Takt hatten

SD-RAM 1,06 GB/s
DDR-RAM 2,1 GB/s
DDR2-RAM 4,2 GB/s
DDR3-RAM 8,5 GB/s

...und DDR4 8,5 GB/s Datendurchsatz.


DDR4 ist also keine neue Double-Data-Rate-Stufe, sondern einfach nur eine neue Generation DDR3, der taktfreudiger ist und mit weniger Spannung betrieben werden kann.

Damit hast du völlig Recht wie ich finde... und ich sehe auch den Punkt "Beschiss" so ähnlich wie du.
DDR4 ist tatsachlich ein umbenanntes DDR3, da der Speichertakt für den selben Datendurchsatz nicht halbiert werden kann.
Viele haben es gar nicht bemerkt, weil es in den komplizierten Taktbeschreibungen immer untergeht und auch vom Marketing geschickt kaschiert wurde:
Kein Wunder, dass DDR3 am Anfang in vielen Benchmarks relativ langsam war, denn es mussten ja auch 133MHz-DDR3-Riegel (DDR3-1066) gegen 266MHz-DDR2-Riegel (DDR2-1066) antreten.
Erst jetzt sind DDR3-Riegel mit DDR3-2133 bei 266MHz Speichertakt angekommen...

Was man dazu sagen muss ist jedoch, dass der Datendurchsatz bei DDR4 bei gleichem Takt sich dennoch ggü. DDR3 etwa verdoppeln wird, da Quadchannel eingeführt wird.
Das ist auch das Gute am DDR4, dass wir quasi "instant" von der verdoppelten Datenrate durch Quadchannel profitieren können, ohne dass wir wie bei DDR3 erst warten müssen, bis "schnellere" Module rauskommen.

Der Witz an der Sache ist halt, dass der selbe Performanceschub ebenfalls mit DDR3 erreichbar gewesen wäre.

 

[HardRockDude]

Top @Unlimited1980! Jetzt haben wir einen weiteren super Beitrag im Forum zum Verlinken!

 

[helionaut]

Das ist auch das Gute am DDR4, dass wir quasi "instant" von der verdoppelten Datenrate durch Quadchannel profitieren können, ohne dass wir wie bei DDR3 erst warten müssen, bis "schnellere" Module rauskommen.

Nachteil: Man muss vier Riegel kaufen und kann danach nicht mehr aufrüsten (ausser man hat acht Slots).
Aber ich würde wetten, dass die CPUs im Consumer-Segment nur zwei Speicherkanäle haben werden.