系统相关
首页 > 系统相关> > 从DDR到DDR4,内存核心频率其实基本上就没太大的进步

从DDR到DDR4,内存核心频率其实基本上就没太大的进步

作者:互联网

从2001年DDR内存面世以来发展到2019年的今天,已经走过了DDR、DDR2、DDR3、DDR4四个大的规格时代了(DDR5现在也出来了)。内存的工作频率也从DDR时代的266MHz进化到了今天的3200MHz。这个频率在操作系统里叫Speed、在内存术语里叫等效频率、或干脆直接简称频率。这个频率越高,每秒钟内存IO的吞吐量越大。但其实内存有一个最最基本的频率叫核心频率,是实际内存电路的工作时的一个振荡频率。它是内存工作的基础,很大程度上会影响内存的IO延迟。我今天想给大家揭开另外一面,这个叫核心频率的东东其实在最近的18年里,基本上就没有什么太大的进步。

图片

内存Speed

在Linux上可以查看到你机器上内存的Speed。

# dmidecode | grep -P -A16 "Memory Device"Memory DeviceArray Handle: 0x0009Error Information Handle: Not ProvidedTotal Width: 72 bitsData Width: 64 bitsSize: 8192 MBForm Factor: DIMMSet: NoneLocator: DIMM02Bank Locator: BANK02Type: OtherType Detail: UnknownSpeed: 1067 MHzManufacturer: MicronSerial Number: 65ED91DCAsset Tag: UnknownPart Number: 36KSF1G72PZ-1G4M1......


上述命令可以看出每一个插槽上内存物理设备的情况,由于结果太长我只抽取了其中一个内存的信息列了出来。对于我们开发者来说,其中有两个数据比较关键。

我的机器上所有的内存条的Speed都是1067(大家别笑话,因为我的测试机器是线上过保淘汰下来的机器,所以老了一点点)。把Data Width和Speed相乘后得到的就是数据带宽了。我们把历史上各个阶段的内存的Speed和带宽汇总了一下,如下图。

图1 各代内存频率

内存背后的秘密-核心频率

通过Linux我们只看到了内存的一个Speed,它是数据传输的频率。这个频率又叫Data Speed,或等效频率。各个商家在内存的销售页面上也把这个频率标在特别明显的位置,提醒消费者他家的内存有多快多快。但其实从内存条的技术参数上来讲,有个最为重要的频率,是核心频率,它是内存电路的震荡频率,是内存一切工作的基石。

我们来看一下各代内存的更全面详细的数据。

图2 各代内存的核心频率与技术提升手段

我汇总了从SDR时代,一直到目前主流的DDR4的内存的频率表对比。大家可以看到核心频率已经多年没有实质性进步了,这是受物理材料的极限限制,内存的核心频率一直在133MHz~200MHz之间徘徊。我们所看到的内存Speed是在这个核心频率的基础上,通过各种技术手段放大出来的。之所以我们感觉内存在越来越快,就是放大技术手段在不断进步而已。

内存还有个概念叫IO频率、也叫时钟频率。简单理解为将DDR内存的Speed频率除以2,就是内存的IO频率。这个必须和CPU的外频相匹配才能工作。例如对于DDR3来说,假如核心频率133Mhz的内存工作频率下,匹配533MHz的CPU外频,其IO频率就是533Mhz。数据传输因为上下沿都可以传,所以是核心频率的8倍,也就是1066MHz。

我曾试图在Linux下找到能查看核心频率和IO频率的命令,但是没有找到,在售的各种内存条似乎也很少会提及它。但我们是IT从业人员,非普通用户。因此我觉得大家有必要来了解这个原理。(事实上,这两个频率会影响后面讨论的内存的延迟参数,而延迟参数又决定了内存的真正性能)

汇总一句话,内存真正的工作频率是核心频率,时钟频率和数据频率都是在核心频率的基础上,通过技术手段放大出来的。内存越新,放大的倍数越多。但其实这些放大手段都有一些局限性。比如你的内存数据存储并不连续,这时候DDR2、DDR3的数据预取对你帮助并不大。再比如你的进程数据都存在一个Bank Group里,你的进程内存IO就根本不会达到DDR4厂家宣传的速度。

内存延迟

除了频率以外,内存还有几个比较重要的参数,但是同样在Linux里没有找到查看的命令。内存的销售页面想找到这几个参数也不是特别容易。

所有的内存条都有CL-tRCD-tRP-tRAS四个参数。其中最重要的是CL-tRCD-tRP这三个参数,只要你费点劲,所有的在售内存你都能找到这3个值。例如经典的DDR3-1066、DDR3-1333及DDR3-1600的CL值分别为7-7-7、8-8-8及9-9-9。现在京东上一条比较流行的台式机内存金士顿(Kingston)DDR4 2400 8G,其时序是17-17-17。

第四个参数有时候会被省略。原因有二,第一:现在的开发者不需要直接和内存打交道,而操作系统呢又做的比较内存友好,很少会有这个开销真正发生。第二,这个开销的值要比其它的值大很多,实在不太好看。商家为了内存能多卖一些,干脆就避而不谈了。

好了,问题来了。为什么内存越进步,延迟周期反而会变大了呢?

这就是因为延迟周期使用延迟时间除以内存Speed算出来的。这其实根本就不科学,最科学的办法应该是用延迟时间来评估。延迟时间很大程度上是受内存的核心频率的制约的。而这些年核心频率又基本上没有进步,所以延迟时间也不会有实质的降低。内存的制造商们又为了频率数据好看,能多卖些内存,非得采用Speed作为主周期来用。导致在用这个周期一衡量,貌似延迟周期就越来越大了。

今天就带大家了解到这里,后面我会用实验来让你理解你的内存的实际延时。


标签:IO,DDR,DDR4,内存,频率,核心,DDR3,Speed,没太大
来源: https://blog.51cto.com/15057824/2627792