【PConline 評測】早在去年9月分，Intel 旗艦級CPU Haswell-E和X99芯片發布就宣告內存進入DDR4時代。而今年Intel新一代14nm Skylake架構處理器連同100系列主板一同亮相，讓DDR4內存真正從幕后走前臺前。內存，從DDR、DDR2、再到DDR3，每次更新換代都會給硬件發展史劃上濃墨重彩的一筆。當然，從DDR3到DDR4，相信同樣不會例外。

　　不過，有一種論調很快在DIY圈子里傳開， “同頻DDR3 對比DDR4，DDR4內存性能反而處于下風”。理論上講，按摩爾定律新一類的產品應該是技術越來越好，性能越來越強。從單技術層面來看，內存技術標準的制造者JEDEC即固態技術協會就在DDR4內存上采用許多優于DDR3內存技術。那到底DDR3與DDR4內存性能差異如何？今天我們就來探究一下這個問題。

　　DDR3與DDR4對比性能測試：一個時代的較量

　　DDR4 內存所帶來新變化：

　　（1）數據預存機制16bit（架構與設計）

　　增加“數據預存“取值是內存性能提升的主要手段，從DDR的2bit到DDR2的4bit再到DDR3的8bit。但工程師們發現到DDR4時代，數據的預取數增加難度越來越大，DDR4直接上16bit并不容易。因此，在DDR4內存上采用了GDDR5的Bank Group設計。

　　實際上，內存是一個自帶運輸能力的倉庫，要建立一個高速運轉的倉庫，有兩點要求：一、倉庫本身將貨物從庫房中存取的速度要足夠快；二、這些貨物可以很快地運輸到外部。類似于大電商的物流中轉站。以DDR3-1600為例，使用8bit 預存機制，相當于庫房內部的一次可以存取8件貨物，但它搬運機器效率很高，每秒可執行200次任務（即內存內部時鐘頻率為200MHz），因此倉庫內部每秒總存取貨物數量就達到8x200=1600件。不過，這也要求倉庫外部也具備相應的能力。雖然它一次只能存取2件貨物，但它每秒可以執行800次任務（即內存I/O總線時鐘頻率為800MHz），其貨物存取總量也是1600件。這樣整個倉庫內外效率是一致的。

　　如果想要再提升貨物的存取數量，除了工提作頻率外，提升預取數也是可行的方法。然而DDR4內存由于設計復雜，存在發熱量大等問題，很難再提升預存數。JEDEC采用一個取巧的設計，將這個倉庫分為兩個小倉庫（最多可分四個），并為每個倉庫配備獨立的內部和運輸工具，這就是所謂的Bank Group。顯然采用這樣的設計之后，就相當于將預存取數提升至2個8bit，也就是相當于16bit，貨物預存取數量將翻倍。不過與之而來的代價是內存內部設計上復雜性增加，造成內存延遲增加，實際性能提升幅度不會達到理論數值。

　　我們知道延遲過大，可能造成內存性能不升反降。舉例來說，假設DDR3-1600執行一條存取命令需要0.5秒，那么完全1600件貨物存取任務的總消耗時間是1+0.5秒，每秒實際貨物存取數量約為1600/1.5=1066件。如果DDR4 1600內存，可能準備時間達到1+1.5秒，盡管它16bit，每秒可存3200件，但每秒實際存取數量3200/2.5=914件，因此得出結論是，同頻情況下，DDR4未必能勝DDR3，主要是跟DDR4提高的延遲有關。

　　（2）頻率：最高達4266MHz

　　如果你真認為DDR4不如DDR3，那就錯了。因為DDR4出身就比較”高貴“，雖然延遲比DDR3要高，但它并不想在同頻上與DDR3相較量。DDR4內存采用了全新的點對點總線技術，可以盡可能多地使用內存位寬資源，并且能夠支持更高的內存頻率。 DDR4起步頻率就高達2133MHz，最高則是4266 MHz。更大的16bit預取+更高頻率，完全能抵沖掉高延遲對性能影響。

　　（3）電壓：1.2/1.35V電壓帶來更低功耗

　　DDR4內存采用了TCSE溫度補償自刷新技術TCAR（temperature Compensated Auto Refresh)，主要用于降低存儲芯片在自刷新時消耗的功率。另外，DBI（Data Bus Inversion)數據總線倒置，用于降低VDDQ電流。這些技術能夠降低DDR4內存的功耗。

　　當然作為新一代內存，降低功耗最直接的方法更新的顆粒制程以及更低的電壓。DDR4運行電壓則會進一步降低至1.2V，甚至還可能會有1.1V/1.05V的超低壓節能版。就連DDR4-3000以上頻率工作電壓也僅有1.35V。對比DDR3，起步電壓就達到1.5V，像DDR3-2133及以上高頻必須得上1.65V或更高。

　　（4）容量：最大128GB

　　DS（3-Dimensional Stack，三維堆疊）技術是DDR4內存中最關鍵的技術之一，它用來增大單顆芯片的容量。在使用了3DS堆疊封裝技術后，單條內存的容量最大可以達到目前產品的8倍之多。舉例來說，目前常見的大容量內存單條容量為8GB（單顆芯片512MB，共16顆），而DDR4則完全可以達到64GB，甚至128GB。

　　什么是DS（3-Dimensional Stack，三維堆疊）技術

　　3DS技術最初由美光提出的,它類似于傳統的堆疊封裝技術，比如手機芯片中的處理器和存儲器很多都采用堆疊焊接在主板上以減少體積—堆疊焊接和堆疊封裝的差別在于，一個在芯片封裝完成后、在PCB板上堆疊；另一個是在芯片封裝之前，在芯片內部堆疊。在散熱和工藝允許的情況下，堆疊封裝能夠大大降低芯片面積，對產品的小型化是非常有幫助的。在DDR4上，堆疊封裝主要用TSV硅穿孔的形式來實現。

　　（5）外觀：金手指位置變化

　　DDR4的金手指發生明顯的改變，不再是筆直的內存條，而是彎曲的。考慮到平直的內存金手指拔插不方便的問題，DDR4將內存金手指改成中間稍突出、邊緣收矮的形狀。在中央的高點和兩端的低點以平滑曲線過渡。這樣的設計既可以保證DDR4內存的金手指和內存插槽觸點有足夠的接觸面，信號傳輸確保信號穩定的同時，讓中間凸起的部分和內存插槽產生足夠的摩擦力穩定內存。

　　聊了這些多關于DDR4的新變化、新技術，到底DDR3與DDR4的性能差異在哪里呢？接下來，我們就一一來驗證。

　　評測平臺介紹與說明：

　　硬件平臺

　　CPU Intel Core i7-6700K

　　Intel Core i7-4770K

　　主板 華碩Z97-Deluxe

　　華碩MAIMUS VII HERO Z170

　　內存 海盜船Vengeance DDR3-1600 4Gx2 （10-10-10-27-1T）

　　KLEVV Genuine DDR3-2400 4Gx2 (11-13-13-31-2T)

　　KLEVV Genuine DDR3-2666 4Gx2 （11-13-13-31-2T）

　　芝奇Ripjaws V DDR4-2133 4Gx2 (15-15-15-35-2T)

　　影馳名人堂DDR4-2400 4Gx2 （12-13-13-35-2T ）

　　芝奇Ripjaws V DDR4-3600 4Gx2 （17-18-18-38-2T）

　　硬盤 主盤：浦科特M5Pro 512G

　　顯卡 NVIDIA GeForce GTX 980Ti

　　電源 Highpower 1000W

　　軟件平臺

　　操作系統 Windows 7 Ultimate X64 SP1

　　驅動程序 NVIDIA ForceWare 350.12 WHQL

　　評測方案 （1）DDR3-1600與DDR4-2133性能對比

　　（2）DDR3-2400與DDR4-2400性能對比

　　（3）DDR3-2666與DDR4-3600性能對比

　　測試軟件

　　Sisoftware Sandra （測試內存帶寬及延遲）

　　ADIA 64 5.20.3400 （測試內存讀取、復制及寫入性能）

　　為了保證測試的準確性，我們特意為兩個平臺分別選用intel四代與六代旗艦定位的i7-4770 K與i7-6700K，雖然架構與主頻不同，但同為四核八線程，且性能差距不大。搭配支持DDR3內存的Z97主板及支持DDR4內存的Z170主板。

　　測試的DDR3與DDR4內存：

　　（1）DDR3-1600與DDR4-2133

　　對于DDR3來說，1600MHz頻率已經成為起步頻率。而DDR4起步頻率正是2133MHz，我們來看看兩者默認頻率下性能如何？測試的內存分別為海盜船Vengeance DDR3-1600 與 芝奇Ripjaws V DDR4-2133 。

　　（2）DDR3-2400與DDR4-2400

　　2400MHz的頻率對于DDR3來說，算是高頻代表了，但對于DDR4來說，只是普通頻率。那兩個同頻的情況下，兩者性能又如何？測試的內存分別為KLEVV Genuine DDR3-2400 與 影馳名人堂DDR4-2400。

　　（3）DDR3-2666與DDR4-3600

　　DDR3中的高頻，對比DDR4中的高頻，看看DDR4能否憑借頻率的優勢勝出？測試的內存分別為KLEVV Genuine DDR3-2666 與芝奇Ripjaws V DDR4-3600。

　　DDR3-1600內存的測試平臺：

　　DDR3-1600MHz早已取代1333MHz成為普條，海盜船Vengeance DDR3-1600默認時序為10-10-10-27-1T，這樣時序相對1600MHz來說保守許多。市面上有一些1600MHz的DDR3內存 時序可以低至8-8-8-24-1T。由于測試時間緊迫，樣品有限，我們選了比較中庸時序的DDR3-1600，成績上會比低時序的1600差一些。

　　DDR4-2133內存的測試平臺：

　　相比于DDR3-1600起頻頻率，DDR4的內存起步頻率達到2133MHz。芝奇Ripjaws V DDR4-2133 默認時序15-15-15-35-2T，同樣，對于DDR4-2133內存來說，這樣時序同樣保守，正好與DDR3-1600形成互補。它的工作電壓僅1.2V。

　　基礎頻率PK：DDR3-1600與DDR4-2133

　　AIDA64 Engineer 5.20.3400軟件測試：

　　測試成績對比

　　Sisoftware Sanda軟件測試：

　　測試成績對比

　　測試小結：首先指出，這是“不公平”的PK。“不公平”體現在頻率上不一致，一個1600MHz，一個2133MHz，測試結果也沒有懸念，DDR4-2133各項成績均優于DDR3-1600，且在讀取、復制、寫入性能以及內存帶寬上，領先的幅度較大。雖然DDR3-1600在時序上比DDR4-2133更先進，但頻率上差距讓DDR4表現更為出色 。不過，細心的網友注意到，在內存的延遲上，DDR-1600是24.9ns，而DDR4-2133是23.1ns，兩者差距不明顯。

　　通過這一組數據對比，主要看一看DDR3與DDR4在基礎頻率上表現到底如何，顯然跟預想一致，DDR4-2133更優勝于DDR3-1600。

　　DDR3-2400內存的測試平臺：

　　在DDR3內存頻率中，從1600到2400MHz，內存還跨越了1866MHz、2133MHz，所以2400MHz已經是DDR3的高頻代表。可以從CPU-Z中看到，DDR3-2400的時序已經上升到11-13-13-31-2T，電壓達到1.65V。

　　DDR4-2400內存的測試平臺：

　　前面提到，DDR4的起步頻率就高達2133MHz，DDR4-2400MHz同樣為基礎頻率。另外上，時序上，影馳名人堂DDR4-2400控制得比前面芝奇DDR4-2133更出色，CL12-13-13-35-2T，工作電壓僅1.2V。

　　同頻PK：DDR3-2400與DDR4-2400

　　AIDA64 Engineer 5.20.3400軟件測試：

　　測試成績對比

　　Sisoftware Sanda軟件測試：

　　測試成績對比

　　測試小結：在2400MHz同頻的情況下，傳說中的“高帥富”DDR4幾乎沒有占到便宜。DDR3-2400與DDR4-2400的內存帶寬同為26GB/s，AIDA64的測試中，讀取、復制及寫入成績對比來看，也是難解難分。

　　DDR3-2666內存的測試平臺：

　　這一組測試，我們選用了DDR3-2666MHz高頻，時序達到11-13-13-2T，工作電壓為1.65V。DDR3如果再往2666MHz以上頻率走，越來越困難，對內存的顆粒提出極高的要求，同時犧牲時序為代價。基本上，DDR3高頻率停留在2666MHz，最高上到2800MHz，市面上很少能見到3000MHz以上的DDR3內存。

　　DDR4-3600內存的測試平臺：

　　前面提到DDR4內存采用了全新的點對點總線技術，可以盡可能多地使用內存位寬資源，內存頻率最高能達到4266MHz，這幾乎是DDR3無法企及的。為了挑戰DDR3中的高頻，我們選用芝奇Ripjaws V DDR4-3600 高頻代表，時序高達17-18-18-38-2T，工作電壓1.35V。

　　高頻PK ：DDR3-2666與DDR4-3600

　　AIDA64 Engineer 5.20.3400軟件測試：

　　測試成績對比

　　Sisoftware Sanda軟件測試：

　　測試成績對比

　　測試小結：從AIDA64測試來看，讀取、復制及寫入的帶寬從31740、32161.、39418MB/s飆升至48499、45055、52623MB/s，內存帶寬也從27GB/s提升至36GB/s，兩者高頻的PK上，DDR4顯然憑借著技術與架構上先進性，實現對DDR3的反超。這里又出現類似于上面兩組測試的情況，就是延遲僅由19.9縮短至18.3ns，整體變化并不明顯。

　　實際內存的總體延遲由內存工作頻率與各延遲設置來共同決定。其中內存頻率與內存總體延遲成反比，內存各項延遲設置則與內存總延遲成正比。就像我們超頻的時候，雖然頻率提升了，但由于內存延遲設定增加，將發生抵消作用，這就解釋了就算是DDR4-3600MHz如此高頻下，內存的總體延遲并沒有特別明顯的提升。

　　DDR3與DDR4對比性能測試總結：

　　通過上述三組數據對比看出，基礎頻率DDR4-2133勝于DDR3-1600；同頻2400情況下DDR4與DDR3由于時序、延遲及數據預取上抵消，兩者幾乎難分勝負；被視為DDR3與DDR4現階段高頻代表的2666MHz與3600MHz對比，由于頻率上絕對優勢，DDR4-3600實現對DDR3-2666的碾壓。

　　話又說回來，雖然現在市面有一些100系列主板既支持DDR3又支持DDR4內存，但后續隨著Intel 新一代平臺普及，DDR4全面取代DDR3，似乎只是時間問題。選DDR3還是選DDR4？這并不是由我們決定的。

　　如果將兩者放在同一維度上比較也沒太多意義，因為平臺不同，規格不兼容，兩者共通性不強。最重要的是， 現階段解決內存容量的前提下，內存的性能可謂是綽綽有余，三大件中，真正瓶頸與短板是：硬盤。摩爾定律向來跟內存性能沒有太大關系…………