Przypomnijmy, że dobrać kości RAM do PC czy laptopa wg najróżniejszych filtrów, w tym generacji pamięci i jej częstotliwości taktowania można w odpowiedniej kategorii. Jeżeli szukasz właśnie pamięci DDR5, najpierw upewnij się, że Twój procesor ją obsługuje. Ponadto przy wyborze kart graficznych potencjalni kupujący mają możliwość filtrowania modeli według typu GDDR.

Początki rozwoju pamięci — SDRAM i VRAM

Początek ery współczesnej pamięci RAM poprzedziło wypuszczenie w 1996 roku takiej odmiany jak SDRAM. Jest to skrót od Synchronous Dynamic Random Access Memory, co zasadniczo oznacza, że działanie pamięci RAM stało się nie tylko dynamiczne, ale także synchroniczne. Równocześnie wszystkie kluczowe elementy pamięci zaczęły działać z tą samą częstotliwością, a nie asynchronicznie, jak poprzednio.

W momencie wprowadzenia na rynek pamięć SDRAM była bardzo kosztowną przyjemnością. Po raz pierwszy została ona zastosowana w ówczesnych kartach graficznych klasy premium, czyli zadebiutowała na rynku jako SDR VRAM (pamięć graficzna).

Częstotliwość pracy SDRAM-u wahała się od 66 do 133 MHz, a napięcie wynosiło 3.3 V. Przepustowość nie przekraczała 1 GB/s, ponadto taka pamięć nie obsługiwała trybu wielokanałowego, to znaczy, że kilka kości nie pozwalały na zwiększenie przepustowości. Pamięć VRAM oparta na SDR miała nieco podwyższone częstotliwości (do 183 MHz), a szerokość magistrali wzrosła do 128 bitów, zapewniając przepustowość na poziomie 2.8 GB/s.

Przed DDR zarówno częstotliwości, jak i rozmiary pamięci były niewielkie.

W 2000 roku na rynek masowy weszła DDR, a jeszcze wcześniej (w 1999) – GDDR. Był to debiut nowej technologii, która dziś jest podstawą dla aktualnych technologii.

Rozwój pamięci RAM od DDR do DDR5

Prototyp nowego typu pamięci DDR został opracowany przez firmę Samsung w 1997 r., a pełnowartościowy działający chip zaprezentowano w 1998 r. Jednakże premiera podzespołów miała miejsce 2 lata później, kiedy zadebiutowały płyty główne z obsługą DDR.

Ten typ pamięci RAM bazował na SDRAM-ie, jednak twórcy zmienili mechanikę odczytu poleceń. Główna nowość staje się częściowo jasna z nazwy — Double Data Rate: prędkość transmisji danych wzrosła dwukrotnie, ponieważ dane są „brane” dwa razy na cykl zegara. Technologia ta nazywana jest również 2n-prefetch.

Co ciekawe, fizyczne taktowanie pamięci nie zmieniło się na tle SDRAM-u, ale ilość przekazywanych danych podwoiła się. W związku z tym pojawiło się pojęcie efektywnych MHz. Tak więc w przypadku DDR właśnie odpowiedni parametr stał się głównym parametrem. Rzeczywiste 133 MHz (podobnie jak u jego poprzednika SDRAM) zapewniły efektywne 266 MHz w przypadku pamięci DDR.

Krótko o kluczowych parametrach pamięci DDR:

  • przestano wzmiankować o rzeczywistej (fizycznej) częstotliwości;
  • efektywna częstotliwość mieściła się w przedziale od 266 do 700 MHz (ale najczęściej do 400 MHz);
  • typowe napięcie 2.5 V;
  • przepustowość 3.2 GB/s (i do 5.6 GB/s przy podkręcaniu) na jeden kanał;
  • obsługa trybu dwukanałowego, czyli zwiększa się przepustowość przy użyciu dwóch kości.
Zewnętrznie kości DDR różnych generacji nie różnią się zbytnio od siebie.

Premiera DDR2 miała miejsce w roku 2003. W drugiej generacji zaimplementowano możliwość przesyłania 4 bitów w ciągu jednego taktu zegara (technologia 4n-prefetch). Osiągnięto to poprzez zwiększenie częstotliwości magistrali i bufora.

Spójrzmy na konkretny przykład. W układzie scalonym DDR1 przy fizycznej częstotliwości 200 MHz wszystkie komponenty pracują na takich wartościach. Efektywna specyfikacja częstotliwościowa sięga 400 MHz (dzięki 2n-prefetch). W DDR2 z tymiże 200 MHz magistrala i bufor pracują z dwukrotnie większą częstotliwością 400 MHz, więc końcowa efektywna wartość dla modułu wynosi 800 MHz.

W rezultacie przepustowość znacznie wzrosła, ale opóźnienia również wzrosły (zmianie uległy timingi operacji), więc początkowo DDR2 nie zapewniało zauważalnego wzrostu wydajności. Sytuacja zmieniła się wraz z premierą nowych generacji procesorów — AMD Athlon X2 i Intel Core 2. Notabene, nawet dziś ujawnić pełny potencjał czołowych standardów pamięci RAM pozwalają przystosowane pod nich procesory (a są one zwykle wypuszczane z opóźnieniem).

Główne parametry DDR2:

  • częstotliwości do 1200 MHz;
  • napięcie robocze od 1.8 do 2.1 V;
  • przepustowość do 9.6 GB/s.

W 2007 roku na rynek trafiła pamięć DDR3. Przyrost efektywnej częstotliwości realizowano tu w podobny sposób – dane zaczęto przesyłać 8 razy na cykl zegara (8n-prefetch). Osiągnięto to poprzez dodatkowego podwojenia wartości częstotliwości magistrali i bufora pamięci, a rdzeń, tak jak poprzednio, pracował w zakresie rzeczywistych wartości od 100 do 266 MHz. Początkowo DDR3 miało te same problemy — duże timingi, a co za tym idzie, niewielki przyrost wydajności. Sytuację naprawiły nowe procesory Intel na platformie LGA1366, w których pojawił się 3-kanałowy kontroler pamięci.

Kolejną nowością pamięci RAM 3. generacji jest funkcja Extreme Memory Profile (XMP), która umożliwia podkręcanie pamięci

Kluczowe różnice DDR3:

  • częstotliwość do 1866 MHz, a z XMP — do 2933 MHz;
  • napięcie 1.5 V;
  • przepustowość do 23.4 GB/s na kanał.
Pamięć RAM DDR3

3 lata później oficjalną premierę miał standard DDR3L, którego główną różnicą było obniżone napięcie (1.35 V). Ten typ pamięci RAM był początkowo stosowany tylko w ultrabookach, ale od 2013 roku zaczęto go stosować też w laptopach i komputerach PC. Nawiasem mówiąc, oba typy DDR3 są dostępne w sprzedaży na moment publikacji tego artykułu.

W 2014 roku na rynek weszła czwarta generacja pamięci RAM — DDR4. Inżynierowie postanowili odejść od praktyki zwiększania częstotliwości magistrali i zoptymalizować dostęp do danych: informacje pobierane są nie z jednego, a z dwóch banków pamięci, a następnie są one łączone w jeden strumień. Zasadniczo chodzi tutaj o 8n-prefetch, ale ze zwiększonymi częstotliwościami (choć nie 2-krotnie) i niższym napięciem.

Jedną z cech DDR3 jest "legalne" podkręcanie za pomocą funkcji XMP.

DDR4 zaczęło aktywnie wchodzić na rynek w 2015 roku, lecz tym razem obyło się bez przyrostu wydajności w porównaniu do trzeciej generacji (z powodu tychże zwiększonych opóźnień). Pełny potencjał tego typu pamięci RAM udało się ujawnić dopiero wraz z wypuszczeniem na rynek bardziej zaawansowanych platform obliczeniowych — AMD AM4 i Intel LGA1151 v2.

Kluczowe parametry DDR 4. generacji:

  • częstotliwości — do 3200 MHz (do 5000 MHz przy podkręcaniu XMP);
  • napięcie 1.2 V (z podkręcaniem — wyższe);
  • przepustowość do 40 GB/s.
Pamięć RAM DDR4

Należy zauważyć, że wraz ze zwiększeniem liczby rdzeni procesorów prawie nie nastąpił wzrost przepustowości pamięci RAM w przeliczeniu na rdzeń. Wiele kontrolerów pamięci współczesnych procesorów nie było gotowych do szczytowych częstotliwości DDR4, co poskutkowało pojawieniem się dzielników, które umożliwiły procesorowi pracę z połowiczną częstotliwością kości.

Wydawać by się mogło, że rozwój procesorów wyraźnie nie nadąża za technologiami RAM i dopiero zaczynają one ujawniać pełny potencjał czwartej generacji, ale w 2021 roku na rynku zadebiutuje DDR5. Zachodzi tu kilka istotnych zmian:

Piąta generacja pamięci DDR5 stała się szybsza i bardziej energooszczędna.

  • Ta pamięć RAM jest w stanie przesyłać dane nie 8, a 16 razy na takt zegara (16n-prefetch).
  • Zamiast standardowej magistrali 64-bitowej używa się pary kanałów 32-bitowych, co umożliwia równoległe wykonywanie dużej ilości zadań.
  • Osiągnięto zwiększenie pojemności pamięci na jedną kość aż do 128 GB, podczas gdy maksymalna pojemność DDR4 wynosi 32 GB.
  • Każdy moduł ma domyślnie zaimplementowaną korekcję błędów (ECC), która we wcześniejszych generacjach występowała tylko w serwerowych pamięciach RAM.

Kluczowe parametry piątej generacji DDR5:

  • częstotliwości zaczynają się od 4800 MHz;
  • napięcie wynosi 1.1 V;
  • przepustowość na kanał wynosi do 65.6 GB/s.
Pamięć RAM DDR5

Należy cały czas pamiętać, że DDR5 wciąż się rozwija. Oczekuje się, że efektywne częstotliwości mogą przekroczyć 12 000 MHz, chociaż na początku 2024 r. w sprzedaży dostępne są kości o taktowaniu 8 000 MHz. Ponadto przepustowość powinna wzrosnąć.

Dla unaocznienia różnice między SDRAM-em a podstawowymi generacjami DDR podsumowano w tabeli:

Generacja Rok premiery Częstotliwość efektywna (max.), MHz Ilość danych na takt zegara, bity Przepustowość (max.), GB/s
SDRAM 1996 133 1 1
DDR 2000 700 2 5.6
DDR2 2003 1200 4 9.6
DDR3 2007 2933 8 23.4
DDR4 2014 5000 8 40
DDR5 2021 jak dotąd 8000 16 jak dotąd 65.6

Ewolucja pamięci VRAM od GDDR do GDDR6

Równolegle z rozwojem pamięci RAM udoskonalane są także technologie pamięci graficznej. Jej kluczową różnicą konstrukcyjną jest lokalizacja na płytce drukowanej karty graficznej i możliwość zwiększyć szerokość szyny.

Pamięć typu GDDR zadebiutowała w 1999 roku i działała podobnie do DDR, przesyłając dwa bity na takt zegara. Co prawda dzięki optymalizacji częstotliwości były wyższe, aż do 900 MHz. Ponadto szerokość szyny kart graficznych z górnej półki z GDDR wynosiła 256 bitów, dlatego przepustowość sięgała 30.4 GB/s.

W 2003 roku na rynku pojawiła się pamięć GDDR2, która nie różniła się zasadniczo od pierwszej generacji. Główną zmianą było zwiększenie efektywnej częstotliwości pracy do 1000 MHz i możliwość osiągniecia przepustowości 32 GB/s we flagowych kartach graficznych.

Pamięć VRAM również aktywnie się rozwija, a nawet nieco wyprzedza pamięć RAM.

Druga generacja pamięci VRAM nie cieszyła się dużą popularnością, gdyż już w 2004 roku na rynku zadebiutowała pamięć GDDR3. Ten rodzaj pamięci bazuje na DDR2, czyli jest w stanie przesyłać dane 4 razy na takt zegara. Maksymalne częstotliwości sięgały 2500 MHz, co zapewniało przepustowość na poziomie 70 GB/s. Rekordową w tamtym czasie wydajność graficzną dawały karty z serii NVIDIA GeForce GTX200. Otrzymały one szynę o szerokości 512 bitów, a ich przepustowość sięgała 159 GB/s.

Pamięć graficzna GDDR4 pojawiła się w 2006 roku. Opiera się ona na technologiach zastosowanych w DDR3, czyli 8n-prefetch. Jednakże w praktyce czwarta generacja nie odeszła od GDDR3 ani pod względem efektywnych częstotliwości, ani przepustowości. Co więcej, poprzednicy nawet prześcignęli tę pamięć graficzną. Maksimum dla GDDR4 wynosi odpowiednio 2250 MHz i 128 GB/s.

Karty graficzne z pamięcią GDDR5

Nowa generacja również nie musiała długo czekać – pamięć GDDR5 miała premierę w 2008 roku. Obok technologii 8n-prefetch dodano tu ważną nowość — równoległą transmisję dwóch sygnałów naraz. Technicznie rzecz biorąc, zamiast podwojonej prędkości transmisji danych (Double Data Rate) pojawił się czterokrotny przyrost (Quad Data Rate), a liczba przesyłanych bitów na takt zegara wzrosła do 16. GDDR5 od dawna jest liderem rynku i dziś nie traci na aktualności. Dzięki nowemu procesowi technologicznemu częstotliwość taktowania wzrosła do 9000 MHz, a przepustowość na flagowych kartach graficznych z 512-bitową szyną pamięci osiągnęła 336 GB/s.

W 2016 roku po raz pierwszy pamięć graficzna VRAM zyskała najnowsze technologie. Tym samym GDDR5X otrzymała obsługę 16n-prefetch wraz z Quad Data Rate, dzięki czemu dane mogą być przesyłane 32 razy na takt zegara. Natomiast rzeczywisty wzrost przepustowości nie był duży w porównaniu z GDDR5, tak więc dla uniknięcia przegrzania konieczne było zmniejszenie częstotliwości rdzenia. Taktowanie i przepustowość wyniosły odpowiednio 11400 MHz i 547 GB/s. Pamięć GDDR5X nie zyskała dużej popularności, ponieważ na rynku dość szybko pojawiła się nowa generacja.

W rzeczywistości współczesna pamięć graficzna nie jest już DDR, ale QDR (Quad Data Rate).

Pamięć graficzna GDDR6 zadebiutowała w 2018 roku. Nie wprowadzono tu żadnych zasadniczych nowości, natomiast kanał pamięci został podzielony na pół, co umożliwiło wykonywanie większej liczby równoległych zapytań i lepsze radzenie sobie z zadaniami wymagającymi dużych zasobów, przy czym bez podwyższonych temperatur. Efektywne częstotliwości wzrosły do 20 000 MHz, a topowe karty graficzne osiągnęły przepustowość 960 GB/s (przy 384-bitowej szynie danych). GDDR6 to aktualna w 2024 roku pamięć, stosowana w seriach GeForce RTX 3000 i 4000, a także we flagowych AMD Radeon.

Karty graficzne z pamięcią GDDR6

GDDR6X to najnowsza odmiana pamięci graficznej, będąca udoskonaleniem pamięci 6. generacji. Pojawiła się ona w 2020 roku. Zastosowano tu technologię 4-poziomowego kodowania PAM4, która w teorii pozwala przesyłać nie 32, a 64 bity na takt zegara. Jednak na razie realne zalety w porównaniu do poprzednika nie są imponujące – efektywna częstotliwość wzrosła do 22400 MHz, a przepustowość — do 1000 GB/s. Co prawda zarówno GDDR6, jak i GDDR6X wciąż się rozwijają i mogą osiągnąć nowe rekordy.

Główne różnice między generacjami pamięci VRAM podsumowano w tabeli porównawczej:

Generacja Wydany Częstotliwość efektywna (max.), MHz Ilość danych na takt zegara, bityPrzepustowość, GB/s
GDDR 1999 950 2 30.4
GDDR2 2003 1000 2 32
GDDR3 2004 2484 4 159
GDDR4 2006 2250 8 128
GDDR5 2008 9000 16 384
GDDR5X 2016 11400 32 547
GDDR5 2018 jak dotąd 20 000 32 jak dotąd 960
GDDR6X 2020 jak dotąd 22400 54 jak dotąd 1000

Perspektywy rozwoju pamięci: konkurencja ze strony HBM, zapowiedź DDR6

Równolegle z DDR i GDDR rozwijana jest inna technologia HBM — High Bandwidth Memory. To wielowarstwowy rodzaj pamięci, który znajduje się nie na płytce drukowanej, ale na podłożu chipu obliczeniowego lub graficznego. HBM znajdowało się blisko procesora, co pozwala na rozszerzenie interfejsu interakcji aż do 5120-bitowych szyn pamięci. W rezultacie końcowa przepustowość też okazuje się wyższa przy niższych częstotliwościach niż u głównych konkurentów (maksimum wynosi tutaj 6400 MHz dla trzeciej generacji).

Jeśli DDR to osiedle, to HBM jest wieżowcem lub drapaczem chmur.

HBM jest stosowane jako pamięć graficzna w serwerach i profesjonalnych kartach graficznych, natomiast w kartach graficznych do gier bardziej celowe (i tańsze) jest stosowanie GDDR. Na ten moment najnowsza jest pamięć 3. generacji. Jednakże w drugim kwartale 2024 roku powinny pojawić się pierwsze akceleratory obliczeniowe od Nvidia z nową wersją HBM3e. Jej deklarowana przepustowość wynosi 4080 GB/s (teoretycznie może osiągnąć 7066 GB/s).

Samsung zapowiedział już 6. generację DDR.

Kontynuowany jest także rozwój DDR i GDDR. Samsung ogłosił zarówno opracowanie nowego standardu DDR6, jak i odświeżenie pamięci graficznej GDDR6W. Komercyjnego wdrożenia nowego typu pamięci RAM należy spodziewać się nie wcześniej niż w 2025 roku (a najprawdopodobniej nawet później). Zakłada się, że efektywna częstotliwość wyniesie 12 800 MHz z możliwością podkręcania. W przypadku GDDR6W, wraz ze zmniejszeniem wymiarów zwiększy się częstotliwość pracy (choć najwyraźniej nie znacząco) oraz nastąpi przyrost przepustowości do 1400 GB/s.

Jednakże te obiecujące odmiany staną się dostępne dla wszystkich dopiero przez jakiś czas. Jak dotąd na rynku szeroko prezentowana jest zarówno pamięć RAM DDR4, jak i pamięć graficzna GDDPR5.

Wnioski i rekomendacje dotyczące wyboru

Można jednoznacznie stwierdzić, że rozwój pamięci RAM wyprzedza inne podzespoły komputerowe. Kości DDR5 pojawiły się ponad 2 lata temu, jednak aktualnie w sprzedaży nie ma zbyt wielu procesorów je obsługujących. A przy wyborze kart graficznych gracze, którzy nie chcą przepłacać, mogą śmiało wybierać modele z pamięcią GDDR5. Ta generacja istnieje na rynku od 15 lat, ale nadal nie traci na aktualności.

Ogólnie rzecz biorąc, jeśli masz już komputer, który wymaga modernizacji, 5. generacja pamięci RAM jest wyborem niejednoznacznym: najprawdopodobniej będziesz musiał wymienić prawie wszystkie podzespoły. W przypadku nowego zestawu w 2024 r. możesz zwrócić uwagę na pamięć DDR5, zwłaszcza jeśli jesteś gotów dopłacić. Po pierwsze, 5. generacja znacznie przewyższa czwartą zarówno pod względem efektywnych częstotliwości, jak i przepustowości. Po drugie, różnica w cenie z DDR4, choć powoli, ale maleje.