O que é memória DDR4: velocidades e características

Introdução

DDR4 é a sigla para Double Data Rate 4. Trata-se de um tipo de memória RAM lançado em 2014 que oferece mais desempenho que os padrões antecessores, chamados de DDR3, DDR2 e DDR, ao mesmo tempo que exige menor tensão para operar. Conheça o funcionamento, as velocidades e outras características da tecnologia DDR4 nos próximos parágrafos.

Você também pode acessar diretamente um dos seguintes tópicos:

- Funcionamento das memórias DDR4
- Consumo e capacidade das memórias DDR4
- Nomes e velocidades das memórias DDR4
- Latência (CAS Latency) na memória DDR4
- Aspectos físicos das memórias DDR4
- Memória DDR4 suporta Dual-Channel?
- Memórias DDR4 suportam Triple-Channel?
- O que é Quad-Channel?

Funcionamento das memórias DDR4

A tecnologia DDR4 consiste na quarta geração das memórias Double Data Rate. Assim como o padrão DDR3, módulos DDR4 têm um mecanismo de pré-busca que permite a realização de oito transferências de dados por ciclo de clock.

Entenda como pré-busca (prefetch) o processo que permite que os bits armazenados nas colunas da memória sejam transferidos para seus buffers de entrada ou saída de dados e, assim, possam ser enviados ao processador.

Enquanto as memórias DDR e DDR2 têm uma pré-busca de 2 bits e 4 bits por vez, respectivamente, o padrão DDR3 trabalha com 8 bits. Note que cada nova geração dobra a quantidade de bits da pré-busca em relação à geração anterior. Mas a tecnologia DDR4 quebrou essa lógica ao manter a quantidade de oito transferências por vez.

Implementar uma pré-busca de 16 operações por ciclo de clock nas memórias DDR4 tornaria os circuitos da tecnologia mais complexos. Como consequência, esse tipo de memória ficaria mais caro, entre outras possíveis desvantagens.

Contudo, o padrão DDR4 incorpora o conceito de grupos de bancos (bank groups). Nas memórias RAM, o armazenamento de dados é feito em espaços divididos em linhas e colunas. Um banco de memória consiste em um conjunto desses espaços. Logo, um grupo de bancos corresponde a vários conjuntos de linhas e colunas.

Pentes de memória DDR4 fazem cada grupo de bancos ter uma pré-busca de 8 bits própria. Isso significa que mais de uma pré-busca é efetuada simultaneamente, favorecendo o desempenho da memória.

Não por acaso, a taxa de transferência de dados da tecnologia DDR4 pode chegar a 3.200 megatransfers por segundo (MT/s) ou, em módulos mais avançados, ultrapassar esse número.

Que conste que a medida em megatransfers informa a quantidade máxima de dados que podem ser transferidos por vez. 1 MT/s é o mesmo que 1 milhão de transferências por segundo.

Em linhas gerais, a tecnologia DDR4 tem largura de banda cerca de 50% maior na comparação com o padrão DDR3 (antecessor).

Módulo de memória DDR4 — imagem: Kingston

Consumo e capacidade das memórias DDR4

Outro avanço das memórias DDR4 está no menor consumo de energia em relação às versões antecessoras da tecnologia, como o seguinte comparativo de tensões evidencia:

• DDR4: 1,2 V
• DDR3: 1,25 a 1,5 V
• DDR2: 1,8 V
• DDR: 2,5 a 2,6 V

No quesito capacidade de armazenamento, um único pente DDR4 pode contar tipicamente com até 64 GB, mas módulos com 8 GB e 16 GB de memória são os mais comuns no mercado.

Nomes e velocidades das memórias DDR4

As memórias DDR4 são identificadas seguindo dois padrões de nomes:

• DDR4-XXXX: o XXXX informa a taxa de megatransfers por segundo (MT/s) do pente de memória. Relembrando, trata-se de um parâmetro que indica o número máximo de dados transferidos por vez, com 1 MT/s correspondendo a 1 milhão de transferências por segundo;
• PC4-YYYYY: o YYYYY faz alusão à largura de banda máxima da memória, parâmetro dado em megabytes por segundo (MB/s) ou gigabytes por segundo (GB/s).

A tabela a seguir informa as características dos principais tipos de memória DDR4 do mercado, de acordo com a Wikipedia:

Nomenclatura	Clock interno	Clock externo	Taxa transf.	Largura banda
DDR4-1600 / PC4-12800	200 MHz	800 MHz	1.600 MT/s	12,8 GB/s
DDR4-1866 / PC4-14900	233 MHz	933 MHz	1.866 MT/s	14,9 GB/s
DDR4-2133 / PC4-17000	266 MHz	1.066 MHz	2.133 MT/s	17 GB/s
DDR4-2400 / PC4-19200	300 MHz	1.200 MHz	2.400 MT/s	19,2 GB/s
DDR4-2666 / PC4-21300	333 MHz	1.333 MHz	2.666 MT/s	21,3 GB/s
DDR4-2933 / PC4-23466	366 MHz	1.466 MHz	2.933 MT/s	23,4 GB/s
DDR4-3200 / PC4-25600	400 MHz	1.600 MHz	3.200 MT/s	25,6 GB/s

Você pode encontrar módulos DDR4 cuja identificação no formato DDR4-XXXX tem uma letra adicional no final, como em DDR4-1600K ou em DDR4-2933W. Essas letras fazem referência aos parâmetros de temporização e latência da memória.

Latência (CAS Latency) na memória DDR4

É comum encontrar dizeres como CL16 e CL19 na descrição de módulos DDR4. Eles informam a latência de CAS (Column Address Strobe Latency), ou CAS Latency, do módulo. Trata-se de um parâmetro que indica o tempo que a memória RAM leva para fornecer um dado existente em uma de suas colunas, considerando o intervalor entre a sua solicitação e a efetiva entrega.

O número após a sigla CL (de CAS Latency) indica a quantidade de ciclos de clock necessária para a operação ser concluída. Portanto, CL16 e CL19 correspondem a 16 e 19 ciclos, respectivamente.

Alguns fabricantes podem informar o tempo de duração da latência usando nanossegundos (ns), mas essa abordagem é menos comum.

Quanto menor o tempo de latência, melhor. Contudo, quanto mais recente a versão da tecnologia DDR, maior é esse parâmetro. A maioria das memórias DDR4 trabalha com latências que variam entre 15 e 24 ciclos de clock. Felizmente, essa limitação é compensada com outros avanços da tecnologia, como as altas taxas de largura de banda.

Aspectos físicos das memórias DDR4

Os módulos de memória DDR4 que são empregados em desktops, workstations (estações de trabalho) e servidores seguem o padrão DIMM (Dual In-Line Memory Module) de 288 pinos, isto é, têm essa quantidade de contatos metálicos.

Assim como as versões anteriores da tecnologia, pentes DDR4 no formato DIMM têm uma abertura entre os contatos metálicos que previne encaixe incorreto nos slots da placa-mãe do computador. A posição dessa abertura nas memórias DDR, DDR2, DDR3 e DDR4 é mostrada na imagem a seguir:

Comparativo de memórias DDR4, DDR3, DDR2 e DDR — imagem: ATP Electronics

Também há memórias DDR4 que seguem o padrão físico SO-DIMM (Small Outline DIMM) de 260 pinos. Essa variação tem corpo menos largo, mas mais alto em relação aos módulos DIMM e são frequentemente empregados em notebooks.

Módulo de memória DDR4 em SO-DIMM — imagem: Kingston

Memória DDR4 suporta Dual-Channel?

Memórias DDR4 suportam o esquema Dual-Channel. Essa é uma técnica que faz a comunicação com a memória RAM funcionar com dois canais ao mesmo tempo. Com isso, a largura de banda do barramento de memória passa de 64 bits para 128 bits.

Para o Dual-Channel funcionar, é preciso ter uma placa-mãe compatível com a técnica, de modo a haver nela slots de memória em quantidades que permitam a implementação da técnica.

Isso porque o Dual-Channel requer pelo menos um par de módulos DDR4 para funcionar, de preferência iguais ou com especificações similares. A técnica funciona sempre em pares.

Memórias DDR4 suportam Triple-Channel?

Não suportam. A técnica Triple-Channel foi introduzida na tecnologia DDR3, e faz a comunicação da memória ter uma largura de banda no barramento de 192 bits. Contudo, o Triple-Channel não é suportado oficialmente em módulos DDR4.

Implementações de Triple-Channel com DDR4 podem existir em sistemas muitos específicos, não disponíveis em escala comercial. Entretanto, módulos DDR4 podem funcionar com a técnica Quad-Channel, explicada a seguir.

O que é Quad-Channel?

A técnica Quad-Channel faz a memória DDR4 trabalhar com quatro canais simultâneos de comunicação com a CPU. Com isso, a largura de banda do barramento de memória passa a suportar transmissões de 256 bits em vez dos 64 bits disponíveis quando há somente um canal (Single-Channel).

Para tanto, é necessário que a placa-mãe tenha quatro slots de memória DDR4 ou múltiplos dessa quantidade. Como essa característica não é comum, a técnica de Quad-Channel não é muito utilizada e, quando existe, geralmente é destinada a computadores de alto desempenho, especialmente servidores.

Memórias DDR4 em esquema Quad-Channel — imagem: Corsair

Finalizando

A tecnologia DDR4 veio para substituir os padrões DDR3, DDR2 e DDR. Na ocasião em que este texto foi escrito, era possível encontrar numerosos computadores sendo comercializados com memória DDR4. Porém, a indústria continua investindo na evolução das memórias RAM. Isso levou ao lançamento do padrão DDR5, em 2020.

Fique por dentro de toda essa evolução acessando os seguintes textos:

• O que é memória DDR5 (em breve)
• Memória DDR3: o que é, como funciona e velocidades
• O que é memória DDR2? Funcionamento e velocidades
• Memória DDR: o que é, como funciona e velocidades
• O que é memória RAM e ROM

Publicado em 30_04_2024. Atualizado em 30_04_2024.