Нагадаємо, що підібрати планки ОЗП для ПК або ноутбука за різними критеріями, включаючи покоління пам'яті та її тактову частоту ви можете у загальному каталозі. І якщо хочете саме DDR5, то спершу варто переконатись, що ваш процесор її підтримує. Так само і при виборі відеокарт потенційних покупців є можливість фільтрувати моделі за типом GDDR.

Витоки розвитку пам'яті – SDRAM і VRAM

Старту сучасної ери оперативної пам'яті передував вихід у 1996 році такого її різновиду, як SDRAM. Це абревіатура від Synchronous Dynamic Random Access Memory, що насправді означає, що робота ОЗП стала не тільки динамічною, а й синхронною. Тоді всі ключові компоненти пам'яті стали працювати на одній частоті, а не асинхронно, як раніше.

На момент появи SDRAM була дуже дорогим задоволенням. Першопочатково її почали використовувати в преміальних графічних адаптерах того часу, тобто на ринку вона дебютувала як SDR VRAM (відеопам'яті).

Робоча частота SDRAM становила від 66 до 133 МГц, а напруга – 3.3 В. Пропускна здатність (ПЗ) не перевищувала 1 ГБ/с, до того ж у такого ОЗП була відутня підтримка багатоканального режиму, тобто кілька планок не давали змогу підняти ПЗ. Відеопам'ять на базі SDR мала трохи більші частоти (до 183 МГц), а збільшена до 128 біт розрядність шини забезпечувала пропускні здатності в 2.8 ГБ/с.

До DDR і частоти, і об'єми пам'яті були невеликими.

У 2000 році виходить на масовий ринок DDR, а ще раніше (у 1999) — GDDR. Це був дебют нової технології, яка сьогодні є основою для актуальних розробок.

Розвиток оперативної пам'яті від DDR до DDR5

Прототип нового виду пам'яті DDR створила компанія Samsung у 1997 році, а повноцінний робочий чип був представлений у 1998 році. Але вихід комплектуючих у маси відбувся через 2 роки, коли дебютували материнські плати з підтримкою DDR.

Цей різновид ОЗП базувався на SDRAM, але творці змінили механіку зчитування команд. Головне нововведення частково стає зрозумілим з розшифровки назви — Double Data Rate: тут має місце подвоєння швидкості передачі, оскільки дані «беруться» двічі за такт. Цю технологію ще називають 2n-prefetch.

Цікаво, що фізична частота роботи пам'яті на тлі SDRAM не змінилася, але кількість даних, що передаються, зросла в 2 рази. У зв'язку з цим виникло поняття ефективних МГц. Так, у DDR саме відповідний параметр став головною характеристикою. Реальні 133 МГц (як і попередниці SDRAM) забезпечили ефективні 266 МГц у DDR.

Коротко про основні робочі характеристики DDR:

  • реальна (фізична) частота згадуватись перестала;
  • ефективна частота склала від 266 до 700 МГц (але найчастіше до 400 МГц);
  • типова напруга 2.5 В;
  • швидкодія 3.2 ГБ/с (і до 5.6 ГБ/с при розгоні) на один канал;
  • підтримка двоканального режиму, тобто пропускна здатність із двома планками підвищується.
Зовні планки DDR різних поколінь відрізняються не дуже сильно.

2003 року дебютує DDR2. У другому поколінні реалізували можливість передачі 4 біт за такт (технологія 4n-prefetch). Досягти цього вдалося за рахунок підвищення частотних характеристик шини та буфера.

Розберемо на конкретному прикладі. У мікросхемі DDR1 за фізичної частоти 200 МГц всі компоненти працюють на таких показниках. Ефективні частотні показники досягають 400 МГц (за рахунок 2n-prefetch). У DDR2 з тими самими 200 МГц шина і буфер функціонують на подвоєної частоті 400 МГц, отже підсумкове ефективне значення для модуля — 800 МГц.

В результаті кратно зросла швидкодія, але аналогічно підвищилися і затримки (зросли таймінги виконання операцій), тому спочатку DDR2 не давала відчутного приросту продуктивності. Ситуація змінилася з випуском нових поколінь процесорів – AMD Athlon X2 та Intel Core 2. До речі, і сьогодні повною мірою розкривати потенціал передових стандартів ОЗП дають можливість адаптовані під них «рушії» (і виходять вони зазвичай із запізненням).

Головні параметри DDR2:

  • частоти до 1200 МГц;
  • робоча напруга від 1.8 до 2.1 В;
  • ПЗ до 9,6 ГБ/с.

У 2007 році виходить DDR3. Приріст ефективної частоти тут було реалізовано так — дані стали передаватися 8 разів за такт (8n-prefetch). Забезпечили це за рахунок ще одного подвоєння частотних значень шини та буфера пам'яті, а ядро, як і раніше, працювало в діапазоні реальних показників від 100 до 266 МГц. Першопочатково проблеми DDR3 були тими ж — великі таймінги і, як наслідок, незначний приріст продуктивності. Ситуацію скоригували нові «рушії» Intel на платформі LGA1366, де з'явився 3-канальний контролер пам'яті.

Ще одним нововведенням третього покоління ОЗП стала функція Extreme Memory Profile (XMP), що забезпечує підтримку розгону частотних характеристик.

Основні відмінності DDR3:

  • частота до 1866 МГц, і з XMP — до 2933 МГц;
  • типова напруга 1.5 В;
  • швидкодія до 23.4 ГБ/с на канал.
Оперативна пам'ять DDR3

Через 3 роки офіційно вийшов стандарт DDR3L, головною відмінністю якого стала знижена напруга (1.35 В). Такий різновид ОЗП спочатку використовувався лише в ультрабуках, але з 2013 року став застосовуватися в різних лептопах і на десктопних ПК. До речі, обидва різновиди DDR3 на момент публікації цієї статті зустрічаються у продажу.

У 2014 році на ринок виходить четверте покоління ОЗП – DDR4. Інженери вирішили відійти від практики подальшого підвищення частоти шини, а оптимізували доступ до даних: інформація береться не з одного, а з двох банків пам'яті, а потім поєднується в один потік. По суті тут мова йде про 8n-prefetch, але зі збільшеними частотами (правда, вже не 2-кратно) і меншою робочою напругою.

Однією з фішок DDR3 став легальний розгін з функцією XMP.

Активно виходити на ринок DDR4 стала в 2015 році, але великого приросту в швидкодії на тлі третього покоління не було (через затримки, що знову зросли). Розкрити весь потенціал цього різновиду ОЗП вдалося лише з випуском більш прогресивних обчислювальних платформ – AMD AM4 та Intel LGA1151 v2.

Основні характеристики четвертого покоління DDR:

  • частоти – до 3200 МГц (і до 5000 МГц з розгоном XMP);
  • робоча напруга 1.2 В (з розгоном – вище);
  • ПЗ до 40 ГБ/с.
Оперативна пам'ять DDR4

Зазначимо, що з підвищенням багатоядерності процесорів приріст пропускної здатності ОЗП у перерахунку на ядро був практично відсутній. А багато контролерів пам'яті актуальних сьогодні «рушіїв» виявилися не готовими до пікових частотних характеристик DDR4, що вилилося в появу дільників, які дають змогу процесору працювати з половинною частотою планки.

Здавалося б, розвиток «рушіїв» явно не встигає за технологіями ОЗП і лише починають розкривати весь потенціал четвертого покоління, але в 2021 дебютує DDR5. Тут мають місце відразу кілька значних змін:

П'яте покоління DDR5 стало більш швиким та енергоефективним.

  • Ця ОЗП здатна передавати дані не 8, а 16 разів за такт (16n-prefetch).
  • Замість стандартної 64-бітної шини використовується пара каналів по 32 біт, що забезпечує можливість паралельного виконання більшої кількості задач.
  • Досягнуто приросту об'єму пам'яті на одну планку аж до 128 ГБ, тоді як у DDR4 максимум – 32 ГБ.
  • На кожному модулі за замовчуванням реалізовано корекцію помилок (ECC), яка в ранніх поколіннях була присутня лише в серверній «оперативці».

Основні характеристики п'ятого покоління DDR5:

  • частоти стартують від 4800 МГц;
  • типова напруга 1.1 В;
  • швидкодія одного каналу до 65.6 ГБ/с.
Оперативна пам'ять DDR5

Потрібно враховувати, що DDR5 досі розвивається. Очікується, що ефективні частоти можуть перевищити і 12000 МГц, хоча на початок 2024 року у продажу є планки на 8000 МГц. Також і ПЗ має підвищитися.

Для наочності відмінності SDRAM та основних поколінь DDR зведені до таблиці:

Покоління Рік виходу Ефективна частота (max), МГц Кількість даних за такт, біт Пропускна здатність (max), ГБ/с
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 поки що 8000 16 поки 65.6

Еволюція відеопам'яті від GDDR до GDDR6

Паралельно з розвитком ОЗП вдосконалюються і технології відеопам'яті. Її ключова конструктивна відмінність – розташування (фізичне розпаювання) на платі графічного адаптера та можливість збільшити ширину шини.

GDDR дебютувала у 1999 році та працювала аналогічно DDR, тобто з передачею двох біт за один такт. Щоправда, частоти завдяки оптимізації були вищими, аж до 900 МГц. Також ширина шини топових графічних адаптерів із GDDR становила 256 біт, тому ПЗ досягала 30.4 ГБ/с.

У 2003 році виходить GDDR2, яка принципово не відрізнялася від першого покоління. Головна зміна — зростання ефективних частот до 1000 МГц та можливість у флагманських відеокартах видати пропускну здатність 32 ГБ/с.

Відеопам'ять також активно розвивається, причому навіть із певним випередженням ОЗП.

Великої популярності друге покоління графічної пам'яті не знайшло, адже вже 2004 року вийшла GDDR3. Цей різновид заснований на DDR2, тобто здатний передавати дані 4 рази за такт. Максимальні частоти досягли 2500 МГц, що забезпечило ПЗ 70 ГБ/с. А рекордну на той час графічну продуктивність надали адаптери серії NVIDIA GeForce GTX200. Вони отримали шину шириною 512 біт, а пропускна здатність становила 159 ГБ/с.

Відеопам'ять GDDR4 з'явилася у 2006 році. Вона ґрунтується на технологіях, що використовуються в DDR3, тобто 8n-prefetch. Але на практиці ні за ефективними частотами, ні за пропускною здатністю 4 покоління від GDDR3 не відійшло. Більше того, попередники навіть перегнали цю графічну пам'ять. Максимум від GDDR4 відповідно – 2250 МГц та 128 ГБ/с.

Відеокарти з пам'яттю GDDR5

Нове покоління також не забарилося — GDDR5 вийшла в 2008 році. Тут до технології 8n-prefetch додалася важлива новація – паралельна передача відразу двох сигналів. Технічно замість подвоєної швидкості передачі (Double Data Rate) з'явився чотириразовий приріст (Quad Data Rate), а кількість біт, що передаються, за такт піднялася до 16. Аналогічна розробка стала нормою для нових поколінь. GDDR5 довго була лідером ринку та не втратила актуальності сьогодні. Частоти за рахунок нових техпроцесів піднялися до 9000 МГц, а швидкодія на флагманських адаптерах з 512-бітною шиною досягла 336 ГБ/с.

У 2016 році вперше саме відеопам'ять обзавелася найновішими технологіями. Так, GDDR5X отримала підтримку 16n-prefetch разом із Quad Data Rate, так що за цикл тут дані можуть передаватися 32 рази. Але реальний приріст продуктивності виявився невеликим на тлі GDDR5, тому що, щоб уникнути перегріву, довелося знижувати частоту ядра. Разом топові показники склали 11400 МГц та 547 ГБ/с. GDDR5X не стала дуже популярною, адже досить швидко вийшло нове покоління.

Фактично сучасна відеопам'ять вже не DDR, а QDR (Quad Data Rate).

Відеопам'ять GDDR6 дебютувала у 2018 році. Кардинальних нововведень тут не було, але канал пам'яті розділили навпіл, що дало змогу виконувати більше паралельних запитів і краще впоратися з ресурсомісткими задачами, причому без підвищених температур. Ефективні частоти виросли до 20000 МГц, а топові адаптери досягли пропускної здатності 960 ГБ/с (при шині 384 біт). GDDR6 – актуальна в 2024 році пам'ять, що використовується на GeForce RTX 3000 та 4000-й серії, а також на флагманських AMD Radeon.

Відеокарти з пам'яттю GDDR6

GDDR6X — поки що останній різновид відеопам'яті, який є удосконаленням 6-го покоління. Він з'явився у 2020 році. Тут була реалізована технологія 4-рівневого кодування PAM4, що в теорії дає можливість за такт передавати не 32, а 64 біти. Але поки що реальні переваги на тлі попередника не вражають — ефективна частота зросла до 22400 МГц, а пропускна здатність — 1000 ГБ/с. Щоправда, і GDDR6, і GDDR6X все ще розвиваються і можуть досягти нових рекордів.

Головні відмінності поколінь відеопам'яті зведені до порівняльної наочної таблиці:

Покоління Рік виходу Ефективна частота (max), МГц Кількість даних за такт, біт Пропускна здатність, ГБ/с
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 поки 20000 32 поки 960
GDDR6X 2020 поки 22400 54 поки 1000

Перспективи розвитку пам'яті: конкуренція від HBM, анонс DDR6

Паралельно з DDR та GDDR розвивається й інша технологія HBM – High Bandwidth Memory. Це багатошаровий різновид пам'яті, який розташовується не на платі, а на підкладці обчислювального чи графічного чипа. HBM знаходиться близько до «каменя», що дає змогу розширювати інтерфейс взаємодії, аж до шин на 5120 біт. В результаті і підсумкова пропускна здатність виявляється вище за менших частот, ніж в основних конкурентів (максимум тут 6400 МГц у третього покоління).

Якщо DDR – це як котеджне містечко, то HBM – багатоповерхівка або хмарочос.

У ролі відеопам'яті HBM використовується в серверних і професійних адаптерах, тоді як в ігрових прискорювачах доцільніше (і дешевше) використовувати GDDR. Поки що найновішим є третє покоління пам'яті. Але у другому кварталі 2024-го має вийти перший прискорювач обчислень від Nvidia із новою версією HBM3e. Для неї заявлена пропускна здатність 4080 ГБ/с (а теоретично ПЗ може досягати 7066 ГБ/с).

Компанія Samsung вже анонсувала 6 покоління DDR.

Також продовжується розвиток DDR та GDDR. Компанія Samsung анонсувала як розробку DDR6, так і оновлення відеопам'яті GDDR6W. Комерційну реалізацію нового виду ОЗП варто чекати не раніше 2025 року (а скоріше навіть пізніше). Передбачається, що ефективна частота становитиме 12 800 МГц із можливостями розгону. У GDDR6W при зниженні загальних габаритів збільшаться частотні характеристики (хоча, мабуть, не значно) і буде приріст пропускної здатності до 1400 ГБ/с.

Але ці перспективні різновиди ще не скоро стануть масовими. Поки що і DDR4 в ОЗП, і GDDR5 в адаптерах широко представлені.

Висновки та рекомендації щодо вибору

Можна однозначно стверджувати, що розвиток оперативної пам'яті йде з випередженням іншого «заліза». Планки DDR5 з'явилися більше 2 років тому, але процесорів з їхньою підтримкою поки що не дуже багато. А при виборі відеокарт геймери, які не готові переплачувати за графічний адаптер, сміливо зупиняють свій вибір на моделях з GDDR5. Це покоління на ринку вже 15 років, але все ще є актуальним.

Загалом, якщо у вас уже є ПК, який треба модернізувати, то п'яте покоління ОЗП — це неоднозначний вибір: швидше за все, доведеться змінювати майже весь системник. Для нової збірки в 2024 році можна дивитися у бік DDR5, особливо якщо готові доплатити. По-перше, п'яте покоління відчутно перевершує четверте і за ефективними частотами, і за пропускною здатністю. По-друге, різниця в ціні з DDR4 хоч і повільно, але знижується.