Состояние и ближайшие перспективы  развития рынка системной  памяти

26.08.2006

Виктор  Куц

Современные системы используют динамическую память стандарта SDRAM типа DDR (или  более скоростную DDR2), работающую на различных  частотах. Аббревиатура SDRAM расшифровывается как  Synchronous Dynamic Random Access Memory - синхронная динамическая память с произвольным доступом. 

Классическая SDRAM как таковая (в ее первоначальном варианте SDR SDRAM - Single Data Rate - память с одинарной скоростью передачи данных) на сегодня уже не является столь актуальным видом памяти, как ее усовершенствованные варианты DDR (Double Data Rate - память с удвоенной скоростью передачи данных) и DDR2 (память DDR второго поколения). Тем не менее, все три вида памяти принадлежат к одному и тому же классу и базируются примерно на одних и тех же принципах функционирования, хотя физически несовместимы друг с другом.

Фундаментальные различия между SDR и DDR лежат в организации  логического слоя интерфейса данных. По интерфейсу данных памяти типа SDR SDRAM данные передаются только по положительному фронту синхросигнала, поэтому внутренняя частота функционирования микросхем SDRAM всегда совпадает с частотой внешней шины данных. Тогда как  по интерфейсу данных памяти типа DDR (а  также и DDR2) данные передаются дважды за один такт шины данных - как по положительному фронту синхросигнала, так и по отрицательному, что позволило удвоить его  пропускную способность. Архитектура DDR2 (4-битная архитектура предварительной  выборки против 2-битной у DDR) позволяет  достичь вдвое большей частоты  внешней шины данных по сравнению  с частотой внешней шины данных микросхем DDR, при равной внутренней частоте  функционирования самих микросхем.

Существует два  варианта обозначений современной  памяти: одно - по ее "эффективной  частоте" DDRxxx, а второе - по теоретической пропускной способности PCxxxx. Обозначение DDRxxx является логичным продолжением названий серии стандартов PCххх, ассоциирующих скорость памяти с ее рабочей частотой (разве что ввели новое сокращение DDR, для того чтобы отличать ее от традиционной SDRAM). Во втором случае при маркировке используют пропускную способность памяти для 64-битной шины (одновременная передача 8-ми байт). Если, к примеру, умножить FSB 400 МГц (DDR400) на 8 байт, то мы получим пропускную способность 3200 Мбайт/с, отсюда и маркировка модуля памяти - PC3200.

На серверном  рынке, предъявляющем чрезвычайно  высокие требования к качеству используемой памяти, нашла применение регистровая  память (Registered Memory) - память с регистрами, которые служат буфером между контроллером памяти и ячейками памяти. Регистры уменьшают нагрузку на систему синхронизации и позволяют использовать очень большое количество памяти (16 или даже 24 Гбайт), не перегружая при этом цепи контроллера. Другим типом серверной памяти является память с проверкой четности (Memory with Parity или ECC), которая благодаря встроенной схеме коррекции ошибок позволяет найти, а также исправить ошибку одного бита в байте. Также встречаются модули регистровой памяти с поддержкой ECC. Но повышение стабильности хранения данных имеет и свою обратную сторону - оба эти типа памяти, при прочих равных условиях, работают гораздо медленнее обычной, да и их цена "кусается" изрядно.

Современный рынок  системной памяти характеризуется  замедлением (вплоть до полного прекращения) "гонки мегагерц", сотрясавшей  его все последние годы. И действительно, существенное увеличение объема кэша у современных CPU привело к тому, что большинство вычислений, выполняемых программами, не выходит за рамки быстрой статической кэш-памяти - следовательно, оперативная память перестала оказывать заметное влияние на скорость работы во многих сферах. Наиболее ярко эта тенденция проявляется при работе с потоковыми данными: просмотре/кодировании видеофильмов и прослушивании музыки, а также в компьютерных играх (в последнем случае больше "виновата" шейдерная архитектура).

Таким образом, в настоящее время объем системной  памяти, установленной в компьютер, является куда более важной величиной, чем ее быстродействие. Оптимальное  значение объема памяти для большинства  современных компьютеров, работающих под Windows XP, - от 512 Мбайт до 1 Гбайт. Старые версии Windows 9x и ME, до сих пор все еще пользующиеся определенной популярностью, справляются со своей работой и при установке меньшего объема памяти (не поддерживают более 512 Мбайт). А грядущая ОС Microsoft Windows Vista, со всеми ее "наворотами", будет более или менее эффективна только при установке от 2 Гбайт RAM и более.

Перспективы развития

Не успела память типа DDR2 занять еще сколь-нибудь серьезное  место на рынке, а на ее "место  под солнцем" претендует еще более  молодой и рьяный конкурент - DDR3. Основными преимуществами DDR3 перед DDR2 являются более низкое напряжение питания (1,5 В против 1,8 В), 8-битная архитектура предварительной выборки (4-битная у предшественницы) и наличие встроенных в чипы температурных датчиков. В настоящий момент JEDEC (Joint Electronic Device Engineering Council - Объединенный совет разработчиков электронных компонентов) еще не утвердила окончательной спецификации DDR3, ее принятие должно состояться не ранее середины следующего года. Тогда же поддержка памяти DDR3 будет реализована и в наборах системной логики корпорации Intel (а вслед за ней - и всех остальных вендоров). Согласно прогнозам, память подобного типа к 2009 году может захватить до 65% всего рынка памяти. Тем не менее, многие вендоры, не дожидаясь прояснения ситуации с перспективами использования DDR3-памяти в настольных системах, торопятся "застолбить" новый, чрезвычайно перспективный участок рынка, приступив к массовому производству модулей памяти DDR3 уже в текущем году.

На достаточно консервативном рынке памяти для  серверов в ближайшее время так  же возможны перемены - в мае 2006 года JEDEC утвердила окончательную спецификацию памяти FB-DIMM (Fully Buffered Dual In-Line Memory Modules). Основным ее преимуществом перед традиционной регистровой памятью является полная буферизация. За счет буферизации всех сигналов - синхронизации, адреса, команд и данных в направлении устройства DRAM и обратно при помощи быстродействующего буфера AMB (Advanced Memory Buffer), установленного на модуле, конструкторы смогли повысить скорость работы памяти. Кроме того, в памяти FB-DIMM использовано прямое соединение "точка-точка" (Point-to-Point) между элементами. Это позволяет не только повысить быстродействие, но и увеличить количество модулей, подключенных к шине, освобождая разработчиков от забот о возможной деградации сигнала. Основным полем для применения памяти такого типа являются серверы, построенные на базе процессоров Intel Xeon DP. AMD, как всегда, не торопится внедрять поддержку новых типов памяти в свои продукты - первые процессоры Opteron, способные работать с FB-DIMM, выйдут только в 2008 году.

Кроме того, последнее  время все большей популярностью  пользуется идея создания универсальной  энергонезависимой памяти, объединяющей в себе свойства современной оперативной  и флэш-памяти. Наиболее близка к  коммерческому применению магниторезистивная память MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory), наибольшие успехи в разработке которой демонстрируют японские компании NEC и Toshiba, а также американская Freescale Semiconductor. Микросхемы MRAM, как и традиционная DRAM, обладают небольшим временем доступа, и в отличие от флэш-памяти, их характеристики со временем не деградируют.

В более отдаленной перспективе, весьма вероятно, реализация всей подсистемы памяти может претерпеть существенные изменения. Речь идет об использовании микросхем памяти с последовательным интерфейсом, основные принципы которого базируются на идеях, заложенных в современном интерфейсе PCI Express. Скорее всего, это будет выглядеть примерно так: каждый чип памяти, оснащенный своим индивидуальным каналом для работы с контроллером, будет работать практически автономно. Основное преимущество последовательного интерфейса над параллельным заключается в том, что первый обеспечивает одновременное чтение/запись данных, благодаря чему производительность подсистемы памяти может возрасти на порядок.

Рынок и цены

В настоящее  время рынок памяти находится  на подъеме. Ассоциация полупроводниковой  промышленности SIA (Semiconductor Industry Association), регулярно осуществляющая мониторинг рынка микросхем, в своем последнем исследовании установила, что в мае текущего года продажи микросхем оперативной памяти DRAM почти на 14 процентов превзошли прошлогодние показатели. Также SIA прогнозирует, что в нынешнем году годовой объем продаж DRAM возрастет на 9,1% по сравнению с прошлым годом и достигнет $27,9 млрд. Если современные рыночные тенденции останутся неизменными, то к 2009 году объем продаж DRAM достигнет $32,8 млрд.

Несмотря  на то, что практически весь Mainstream-сегмент  ПК, построенных на процессорах Intel, оснащается памятью DDR2, наибольшей популярностью (по крайней мере, в нашем отечестве) пользуется память стандарта DDR (рис. 1).

Причина такой  распространенности DDR - прежде всего  поддержка ее в основных платформах: Socket A, Socket 478, Socket 754/939, и даже изредка встречается в Socket 775. Системы Socket A и Socket 478, хотя уже и закончили свое развитие, но до сих пор популярны в массах. Тем не менее, последнее время отчетливо проявляется тенденция в сторону уменьшения доли DDR в пользу гораздо более перспективной DDR2. C другой стороны, немалое удивление вызывает "живучесть" старой доброй SDR-памяти, несмотря на все пертурбации последних лет твердо удерживающей свои 10-15% рынка. Этот феномен видимо объясняется существованием в России относительно большого парка старых компьютеров, вполне справляющихся с возложенными на них задачами, и лишь иногда требующих наращивания подсистемы памяти.

Что касается распределения памяти по типам внутри каждой группы (рис. 2), то совершенно естественно  представление SDR-памяти единственным типом - PC133. Да и типаж DDR так же не блещет разнообразием - сегодня наблюдается  практически полное доминирование  РС3200, разве что упорно не желает "кануть в лету" изрядно устаревшая РС2700, производительность которой гораздо меньше, чем у РС3200, при точно такой же цене.

Память типа DDR2 демонстрирует нам куда большее "разнотипие". Первые представители данного типа модули PC2-3200 (DDR2-400) не оправдали возлагающихся на них надежд и к настоящему времени практически полностью исчезли, за исключением разве что специфического серверного рынка (такие модули, как правило, регистровые и с поддержкой ECC). Основную массу предложений сегодня составляет память PC2-4200/4300 (DDR2-533), демонстрирующая разумный баланс производительности и цены. А наиболее современные, высокоскоростные модули PC2-5300/5600/6400/7200/8000, ориентированные на энтузиастов-оверклокеров, хотя и присутствуют на рынке, но пока еще не задают на нем тон.

Еще одна тенденция  последнего времени - увеличение доли более емких модулей за счет менее  емких. И немудрено: ведь большинство  современных приложений предъявляют  повышенные требования к объему памяти.

Так, сегодня  на рынке (рис.3) практически полностью  исчезли планки на 128 Мбайт и возросло количество модулей 512 Мбайт и 1 Гбайт (на фоне заметного уменьшения спроса на модули 256 Мбайт). На первое место как среди DDR, так и DDR2, уверенно вышли модули объемом 512 Мбайт, но в скором времени, как считают поставщики, наиболее востребованными станут модули объемом 1 Гбайт.

Вопрос о  ценах на системную память в настоящее  время является одним из самых  сложных: проблемы ценообразования  в этой области давно вышли из технической плоскости - скорее они лежат в областях маркетинга и даже юриспруденции. Да, да, именно юриспруденции, как бы дико это ни звучало. Помните громкий скандал о ценовом сговоре ведущих вендоров, потрясший всю IT-индустрию в 2002 году и явившийся детонатором ее кризиса, отголоски которого "аукаются" до сих пор? Так вот, история снова повторяется. В середине июля 2006 года против ряда крупнейших производителей чипов памяти DRAM, в числе которых Samsung Electronics, Infineon, Hynix и Micron Technology, прокуратура нескольких штатов США выдвинула иски, обвиняя их в преступном сговоре с целью искусственного повышения цен на свою продукцию. В случае, если суд признает правомерность претензии прокуроров, компаниям-ответчикам предстоит в очередной раз выплатить штрафов на сумму в несколько сот миллионов долларов.

Юридические хитросплетения или что-нибудь еще  тому виной, но цены на память постоянно  лихорадит (рис.4). Относительно стабильна  цена лишь на 128 мегабайтные модули любых типов, да и то лишь потому, что они уже мало кому интересны. Память типа DDR, цена на которую весь прошлый год и начало нынешнего была относительно стабильна (а на модули большой емкости - постоянно снижалась), к лету вдруг пошла вверх.

С DDR2 картина  совершенно иная: в течение всего  прошлого года ее стоимость довольно активно снижалась, достигнув примерного паритета между ценой DDR2-533 и DDR400, но ближе к концу 2005 года, из-за определенного  дефицита, память DDR2 стремительно подорожала на 15-20% (видимо, этот "внезапный" дефицит  и заинтересовал американскую прокуратуру). После чего цены вновь плавно устремились  вниз, за исключением гигабайтных  модулей, пик роста цен на которые  пришелся на май месяц текущего года.

Но обольщаться  этим снижением не стоит - аналитики  онлайнового торгового агентства  DRAMeXchange прогнозируют ближе к осени очередное увеличение цен на память DDR2.

Если говорить о распределении по брендам, то, по данным поставщиков, в России по-прежнему доминирует "большая четверка" - Samsung, Hynix, Micron и Transcend.

Появление на отечественном  рынке некоторых новых торговых марок вряд ли приведет к серьезным  изменениям в группе лидеров, да и  вполне просматривается тенденция  снижения доли Noname-продукции.

Эволюция  оперативной памяти

Оперативная память (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство) является одним из важнейших компонентов  компьютера. Именно от объема ОЗУ зависит  количество задач, которые одновременно может выполнять компьютер, а  от его быстродействия во многом зависит  скорость работы ПК. Оперативная память - это одна из трех (оперативная, постоянная и внешняя) разновидностей памяти, которые  используются в современных компьютерах. Однако когда термин «память» упоминается  без пояснения, чаще всего имеется  в виду именно оперативка. Она больше предназначена для обработки, чем  для хранения информации. Ведь именно сюда загружаются программы и  данные, и именно из оперативной  памяти центральный процессор получает команды. ОЗУ неотъемлемая часть  твоего компьютера, связанная с процессором, материнской платой и чипсетом. Об истории развития и особенностях оперативки я тебе и расскажу.