DDR4 (PC4) đánh dấu bước tiến từ DDR3 SDRAM với các cải tiến đáng chú ý về hiệu suất, bao gồm giảm mức tiêu thụ điện năng, tăng tốc độ và dung lượng bộ nhớ. Nhưng thực sự DDR4 SDRAM là gì? và có ưu và nhược điểm gì so với các thế hệ RAM trước? Cấu trúc và cơ chế hoạt động của DDR4 ra sao? PCMag sẽ được giải đáp chi tiết nhất về DDR4 qua bài viết dưới đây.
DDR4 SDRAM là gì?
Trong bối cảnh nhu cầu về hiệu suất và băng thông ngày càng cao, khi DDR3 không còn đáp ứng được, một thế hệ mới của DDR SDRAM đã được phát triển. DDR4 SDRAM mang lại những cải tiến về tính toàn vẹn dữ liệu, khả năng mở rộng dung lượng DIMM và mức tiêu thụ điện năng giảm sút.
DDR4 (PC4) SDRAM là thế hệ thứ tư trong dòng DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM – RAM động đồng bộ tốc độ dữ liệu kép), đã được giới thiệu lần đầu vào năm 2012. Hiện tại, chuẩn này đang được áp dụng rộng rãi trên nhiều loại thiết bị như PC và laptop.
DDR4 hoạt động với điện áp 1,2 Volt, đạt tốc độ Bus đa dạng từ 1600, 1866, 2133, 2400, 2666, 3200MHz đến 4266MHz. Đặc biệt, một số nhà sản xuất đã phát triển các mô-đun RAM DDR4 với tốc độ cực cao, lên tới 4800MHz.
So với DDR3, dung lượng tối đa cho mỗi mô-đun DDR4 cũng được tăng lên đáng kể, có khả năng đạt tới 512 GB.
Với các dòng CPU phổ biến hiện nay, hỗ trợ băng thông tối đa khoảng 46 GB/s cho hai kênh RAM, việc sử dụng hai mô-đun RAM DDR4 với tốc độ 2933 MHz đã đủ để khai thác tối đa băng thông có sẵn của CPU. Do đó, việc tăng tốc độ Bus RAM trên mức này sẽ không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất xử lý của CPU.
Cấu tạo của DDR4 SDRAM
Ban đầu, DDR4 SDRAM có thể trông giống như không có nhiều khác biệt so với DDR3. Tuy nhiên, để ngăn chặn việc lắp nhầm loại bộ nhớ một cách không chủ ý, vị trí của rãnh khóa trên DDR4 đã được điều chỉnh sang một vị trí mới.
Mỗi mô-đun RAM DDR4 sở hữu 288 chân cắm, tăng từ 240 chân so với DDR3. Phần dưới của bảng mạch in (PCB) được thiết kế với hình dáng cong nhẹ nhằm nâng cao độ bền và tối ưu hóa khả năng kết nối điện.
Nguyên lý hoạt động của DDR4 SDRAM
Trong hoạt động thông thường, dữ liệu được truyền đi trong mỗi chu kỳ đồng hồ, mỗi chu kỳ bao gồm một pha lên và một pha xuống. DDR4 tận dụng cả hai pha này để gửi dữ liệu, cho phép truyền tải dữ liệu cả trong pha lên lẫn pha xuống, vì mô-đun RAM có khả năng xác định vị trí xung nhịp tại bất kỳ thời điểm nào.
DDR4 thì lại áp dụng một cách tiếp cận khác biệt. Cấu trúc bộ nhớ được tổ chức thành các nhóm ngân hàng (bank group), điều này cho phép đồng thời truy cập trước (prefetch) nhiều phần dữ liệu khác nhau của RAM, làm cho DDR4 nhanh hơn so với DDR3.
Do cấu trúc bên trong của bộ nhớ chạy với tốc độ chậm hơn so với Bus bên ngoài và có khả năng “truy cập trước” nhiều dữ liệu hơn trong mỗi chu kỳ, điều này giúp giữ cho lượng điện năng tiêu thụ không tăng quá cao. Kết hợp với kích thước die nhỏ hơn, DDR4 SDRAM tiêu thụ ít năng lượng hơn so với các thế hệ RAM trước.
Ưu nhược điểm của DDR4 SDRAM
Ưu điểm
Tốc độ
RAM DDR4 có tốc độ cao hơn nhiều so với RAM DDR3, điều này cho phép dữ liệu được truyền đi nhanh hơn giữa RAM, CPU và các thành phần khác của máy, từ đó nâng cao hiệu suất làm việc của PC và laptop.
Mức tiêu thụ điện năng
RAM DDR4 tiêu thụ năng lượng thấp hơn so với RAM DDR3, giảm tới 40% lượng điện năng tiêu thụ và chỉ cần 1,2V cho mỗi mô-đun.
Dung lượng
Nhờ vào việc áp dụng công nghệ xếp chồng và tăng mật độ chip, DDR4 SDRAM có khả năng cung cấp mô-đun bộ nhớ đơn với dung lượng cực lớn, đạt tới 512GB, trong khi dung lượng tối đa của RAM DDR3 hiện nay là 128GB. Sự tăng lên về dung lượng bộ nhớ trong DDR4 giúp cải thiện đáng kể khả năng đa nhiệm.
Tính tương thích
DDR4 SDRAM tương thích rộng rãi với nhiều loại bộ vi xử lý mới nhất, bao gồm các dòng Intel Core thế hệ thứ 6 và thứ 7, cũng như bộ vi xử lý AMD Ryzen 5.
Độ tin cậy
DDR4 SDRAM mang lại các cải tiến đáng kể trong việc dự phòng theo chu kỳ, khả năng phát hiện chẵn lẻ cho lệnh và địa chỉ trên chip, cũng như tăng cường tính toàn vẹn tín hiệu. Do đó, nó được xem là sản phẩm RAM DDR đáng tin cậy nhất hiện có trên thị trường.
Nhược điểm
Giá thành
DDR4 SDRAM có mức giá cao hơn so với DDR3 và DDR2 SDRAM, một phần do việc áp dụng các công nghệ sản xuất mới và phức tạp hơn trong quá trình chế tạo.
Tính tương thích
DDR4 SDRAM không tương thích ngược với các dòng RAM trước đó như DDR3 và DDR2 SDRAM, điều này có nghĩa là bạn không thể dùng DDR4 SDRAM với bo mạch chủ hoặc máy tính đời cũ.
Tốc độ
Dù DDR4 SDRAM cung cấp tốc độ truyền dữ liệu cao hơn so với DDR3 SDRAM, có những trường hợp tốc độ của DDR4 có thể không vượt trội. Điều này thường xảy ra khi DDR4 SDRAM được kết hợp với bộ vi xử lý đời cũ, hoặc trong các ứng dụng không yêu cầu tốc độ truyền dữ liệu cao.
Phụ thuộc vào CPU
Hiện chỉ một số bo mạch chủ và CPU cao cấp mới hỗ trợ RAM DDR4. Cụ thể, các bộ xử lý như Core i7-59XX và 58XX, hoặc các bộ xử lý trong dòng Intel Skylake mới hơn, bao gồm cả phiên bản cho máy tính để bàn và máy tính xách tay, sử dụng chipset H110, Q150, B150, Q170, H170 và Z170 là tương thích với DDR4.
Dễ bị thay thế bằng các dòng RAM mới hơn
Với sự xuất hiện của DDR5, khả năng DDR4 bị thay thế trở nên rất cao. Lý do chính là bởi DDR5 mang lại nhiều lợi ích vượt trội hơn so với DDR4 SDRAM, bao gồm hỗ trợ tốc độ dữ liệu cao hơn, hiệu quả tiêu thụ điện năng tốt hơn và khả năng cung cấp dung lượng bộ nhớ lớn hơn đáng kể.
Các loại RAM DDR4
Các loại RAM DDR4 thường được phân loại dựa trên tốc độ, dung lượng, độ trễ (latency), và mục đích sử dụng. Dưới đây là một số loại phổ biến:
- DDR4-2133 (PC4-17000): Tốc độ cơ bản của DDR4, với tốc độ truyền dữ liệu 2133 MT/s.
- DDR4-2400 (PC4-19200): Tốc độ truyền dữ liệu là 2400 MT/s, thường được sử dụng trong các máy tính văn phòng và máy tính gia đình cơ bản.
- DDR4-2666 (PC4-21300): Cung cấp tốc độ truyền dữ liệu nhanh hơn, thích hợp cho cả máy tính chơi game và làm việc chuyên nghiệp.
- DDR4-3000 (PC4-24000) trở lên: Bao gồm DDR4-3200 (PC4-25600), DDR4-3600 (PC4-28800), và các tốc độ cao hơn như DDR4-4000 (PC4-32000). Những loại này thường được sử dụng trong các hệ thống chơi game hiệu suất cao và máy tính làm việc chuyên sâu về đồ họa.
- ECC DDR4 RAM: Là RAM có khả năng tự sửa lỗi, thường được sử dụng trong máy chủ và các hệ thống tính toán chuyên nghiệp, nơi độ ổn định và độ tin cậy là rất quan trọng.
- SODIMM DDR4: Dành cho máy tính xách tay, có kích thước nhỏ gọn hơn so với DIMM DDR4 dùng cho máy tính để bàn.
- RGB DDR4 RAM: Có đèn LED tích hợp, được thiết kế cho người dùng muốn tùy chỉnh hoặc trang trí case máy tính của mình với hiệu ứng ánh sáng.
Mỗi loại RAM DDR4 được thiết kế để phục vụ nhu cầu và mục đích sử dụng khác nhau, từ máy tính cá nhân cho đến máy chủ và trạm làm việc chuyên nghiệp.
