Оперативная память (RAM/ОЗУ)
С оперативной памятью в смартфонах всё сравнительно просто: во всех современных гаджетах используется технология LPDDR — модификация используемой на обычных ПК технологии DDR. Приставка LP (Low Power) означает низкое энергопотребление, которое достигается, в основном, за счёт снижения рабочего напряжения и пропускной способности.
В современных смартфонах встречается память LPDDR трёх поколений:
Стандарт LPDDR3 к настоящему времени уже считается устаревшим, хотя всё ещё используется в бюджетных гаджетах. Память типа LPDDR4 ставится в топовые устройства, а также в смартфоны средней ценовой категории. Существует и более современный тип LPDDR4x с повышенной пропускной способностью и пониженным энергопотреблением. Именно LPDDR4x стоит отдать предпочтение, если вы хотите приобрести флагман.
Современная мобильная оперативка очень быстра, но всё-таки недостаточно для некоторых задач. Например, для съёмки видео на скорости порядка 1000 fps: такой возможностью могут похвастать Sony Xperia XZ, Samsung Galaxy S9 и Huawei P20 Pro. Чтобы съёмка такого видео стала возможной, производителям пришлось пойти на технические ухищрения и встроить DRAM-слой (Dynamic RAM или динамическое ОЗУ) прямо в CMOS-сенсор камеры. Благодаря такому решению, сверхскоростные записи сначала сохраняются в DRAM-слое, и только потом постепенно обрабатываются процессором.
У флагмана Sony объём такой памяти составляет 1 Гбит, а у Samsung — 2 Гбит. Это накладывает ограничения на максимальную длительность сверхскоростной съёмки, которая равна 0,182 секунды у Xperia XZ и 0,2 секунды у Galaxy S9.
Как все будет реализовано
Samsung, вероятно, не упустит возможность интегрировать память LPDDR5X в новый модуль uMCP, предназначенный для смартфонов. Это своего рода двойная память – в одном чипе совмещены и оперативная память, и накопитель на базе флеш-памяти.
Threat intelligence platform. Аналитическое сравнение решений Security Vision TIP и Anomaly
безопасность
Эту разработку, как сообщал CNews, Samsung анонсировала в июне 2021 г. на тот момент компания сумела совместить в uMCP память LPDDR5 и скоростной накопитель UFS 3.1.
Данное детище Samsung вполне можно считать революцией в «смартфоностроении»
По заявлению Samsung, модули uMCP прошли испытания на совместимость с устройствами нескольких производителей гаджетов мирового уровня. Они будут использоваться не только во флагманских, но и в более доступных смартфонах.
Новая микросхема Samsung имеет два основных преимущества. Помимо способности вмещать два типа памяти, она еще и характеризуется очень компактными размерами – всего 11,5х13 мм. Это высвобождает немало места на плате смартфона под другие модули.
Объем памяти в модуле uMCP в версии с LPDDR5 может варьироваться в диапазоне 6-12 ГБ для RAM и 128-512 ГБ для флеш-накопителя.
Производители готовятся удовлетворить спрос на LPDDR5X
Хотя технология находится на начальной стадии внедрения, два ключевых поставщика DRAM – Samsung Electronics и Micron Technology – объявили, что будут производить RAM LPDDR5X для мобильных чипсетов. Вот объявления от каждого поставщика полупроводников:
Samsung Electronics
Ранее в этом месяце Samsung Electronics объявила, что перейдет на линию LPDRR5X, представив свою 16-гигабитную (Гб) RAM, разработанную по 14-нм техпроцессу DRAM.
Samsung объявила, что начнет сотрудничество с производителями полупроводников, чтобы «создать более жизнеспособную основу для расширяющегося мира цифровой реальности». Компания предвидит, что всплеск использования гиперсвязанных приложений технологий, таких как искусственный интеллект (AI), дополненная реальность (AR), виртуальная реальность (VR) и метавселенная , приведет к увеличению спроса на более быстрые, масштабная обработка данных. Этот рост спроса на более быструю обработку, по мнению Samsung, должен повысить потребность в маломощных и высокопроизводительных модулях памяти не только для смартфонов, но и для гарнитур AR и VR, серверов и даже беспилотных автомобилей.
В соответствии с заявлением JEDEC, Samsung утверждает, что ее решение LPDDR5X будет обеспечивать скорость обработки данных до 8533 Мбит / с. Он также утверждает, что новые модули LPDDR5X будут потреблять на 20% меньше энергии, чем предыдущий стандарт LPDDR5.
Однако в Samsung не сообщили, когда новые модули памяти LPDDR5X будут доступны для коммерческого применения. Примечательно, что корейский гигант электроники анонсировал свой первый модуль LPDDR5 в 2018 году, но первый смартфон с этой технологией появился только через два года, в 2020 году. Еще предстоит увидеть, увидим ли мы модуль памяти LPDDR5X на собственном Exynos 2200 от Samsung. ожидаемое имя – или Qualcomm Snapdragon 898 – у которого могло бы быть гораздо более простое имя . Мы узнаем наверняка только тогда, когда получим окончательное сообщение от одной из компаний-производителей микросхем.
Микрон
Американский производитель памяти и флеш-накопителей Micron Technology объявил, что это первая компания, которая проверила свою оперативную память LPDDR5X в MediaTek для использования с набором микросхем Dimensity 9000. Компания заявила, что ее новый модуль DRAM построен на ее усовершенствованном « узле 1α (1-альфа) ». Также утверждалось, что модули DRAM, произведенные по технологии 1-alpha, потребляют наименьшее количество энергии среди мобильных DRAM.
При отборе для Dimensity 9000 решение Micron LPDDR5X обеспечивает скорость передачи данных до 7500 Мбит / с. Хотя это выше скорости передачи LPDDR5 6400 Мбит / с, она по-прежнему отстает от самых высоких скоростей передачи (8533 Мбит / с), поддерживаемых новым стандартом. Основываясь на этих результатах, MediaTek пришел к выводу, что модули LPDDR5X обеспечивают на 17% более высокую скорость передачи и на 15% меньшую задержку по сравнению с предыдущим поколением.
MediaTek отметила, что новая технология RAM позволит обрабатывать все более высокие уровни обработки данных, которые необходимы для сложных и разнородных процессоров, встроенных в современные наборы микросхем
Эти более высокие возможности обработки будут иметь жизненно важное значение для требований к большим объемам данных в эпоху 5G
Хотя MediaTek Dimensity 9000 уже поддерживает RAM LPDDR5X, контроллеры памяти имеют обратную совместимость и могут использовать более старые модули памяти LPDDR5. Освоение новой технологии DRAM будет во многом зависеть от внедрения оперативной памяти LPDDR5X на флагманах, смартфонах и других интеллектуальных устройствах в 2022 году.
Наконец, разницу в производительности между решениями LPDDR5X от Samsung и Micron можно будет проверить только после того, как мы сможем сравнить Dimensity 9000 с Snapdragon 888 или более новыми чипами с новейшей технологией RAM.
Как и сколько оперативки съедается системой?
Операционные системы мобильных платформ, такие как Android и iOS, в достаточной степени оптимизированы и сбалансированы. То есть распределение ресурсов в них происходит наиболее рациональным путем. За лишний же перерасход оперативной памяти отвечает разработчик каждого конкретного приложения. Если его продукт не оптимизирован и допускает утечки памяти, то любому смартфону не хватит никакого объема ОЗУ.
Любая операционная система может поставляться как в чистом виде, так и в виде фирменных оболочек от компании производителя. Соответственно, ресурсов для последней может потребоваться гораздо больше. В среднем операционная система Android потребляет около 500 мегабайт в чистом виде. Если же поверх нее установлены дополнительные оболочки, то эту цифру можно смело умножать на 2, а то и на 3. Также на потребление оперативной памяти в телефоне могут влиять различные инновационные функции и возможности. Например, различные механизмы определения лиц и отпечатков пальцев.
LPDDR1
LPDDR, задним числом именуемый LPDDR1, не претерпел существенных изменений по сравнению со стандартом DDR1. Основным отличием стало снижение напряжения с 2,5 до 1,8 вольт. Это снизило рабочую температуру модулей DRAM, которые затем нуждались в менее частом обновлении, что помогло еще больше снизить энергопотребление. Другие изменения включали возможность обновления части массива и режим «глубокого отключения питания», который фактически стирал память.
Были стандартизированы две тактовые частоты ввода-вывода: 200 МГц и 266,7 МГц в LPDDR1E. Это позволило обеспечить скорость передачи данных 400 МТ или 533,3 МТ с размером предварительной выборки 2n. Скорость 266,7 МГц на самом деле выше, чем когда-либо была стандартизирована в DDR1. В первую очередь это связано с усовершенствованием микроэлектроники.
Что эта информация дает нам?
Лучшее понимание при выборе смартфона. Как вы уже поняли, у Apple с этим нет проблем, поэтому можно покупать, что приглянулось и не переживать. Главное, не брать что-то совсем уж древнее, где не будет хватать ни ОЗУ, ни мощности процессора.
Если говорить о вариантах на базе ОС Android, то в бюджетном аппарате можно не переживать за тип памяти, важнее будет ее количество. К середине 2020 года нормой для недорого апарата считаются 3 – 4 ГБ. Два тоже можно, однако открытые приложения и вкладки браузера будут постоянно перезагружаться из-за нехватки памяти. Да и через полгода-год использования он будет работать ощутимо медленнее.
В мощных аппаратах вполне хватит LPDDR4 объемом в 6 – 8 ГБ. Чтобы и игры запускать, и приложения в трее не перезагружать, и сохранять общую скорость работы системы.
В топовых камерофонах, от которых потребуется комплексная видеосъемка, лучше всего смотреть варианты LPDDR4x объемом в 8 – 12 ГБ.
Частота и задержка в DDR и LPDDR
Частота:
DDR и LPDDR отличаются максимально возможной частотой работы. В DDR частота может достигать 3200 МГц, а в LPDDR – 4266 МГц. Более высокая частота в LPDDR обеспечивает более быструю передачу данных.
Задержка:
DDR имеет более высокую задержку, связанную с наличием буферов и регистров внутри чипа. Это позволяет увеличить минимальный период между сигналами, но также приводит к увеличению задержки передачи данных. В LPDDR задержка меньше, так как там используется меньшее количество буферов и регистров.
Кроме того, LPDDR имеет одно преимущество в виде сокращения задержки на один такт перед записью на битовую линию. Это достигается за счет использования разных фаз тактового сигнала.
Итак, в DDR и LPDDR разная частота и задержка, что влияет на скорость работы. Поэтому при выборе памяти необходимо учитывать конкретные требования к задержке и частоте, чтобы выбрать оптимальный вариант для конкретного устройства или системы.
LPDDR5 против LPDDR4x против LPDDR4
Сравнение листов спецификаций
| Генерация RAM | LPDDR4 | LPDDR4x | LPDDR5 (Samsung) |
| Объявлено | 14 марта 2012 г. | 6 сентября 2016 г. | 19 февраля 2019 г., |
| Дата выпуска (первый продукт) | 30 декабря 2013 г. | 9 января 2017 г. | 18 июля 2019 г., |
| Скорость | От 3733 до 4266 Мбит / с | 4266 Мбит / с | 6400 Мбит / с |
| Емкость / пропускная способность | 4 ГБ, 8 ГБ, 12 ГБ, 16 ГБ, 24 ГБ, 32 ГБ | 8 ГБ, 12 ГБ, 16 ГБ, 24 ГБ, 32 ГБ, 48 ГБ, 64 ГБ, 80 ГБ, 96 ГБ | 12 ГБ, 48 ГБ |
| Архитектура | 86x | 64x, 86x | 64x |
| Рабочее напряжение | 1,8 / 1,1 / 1,1 В | 1,8 / 1,1 / 0,6 В | 1,8 / 1,05 / 0,9 / 0,5 В |
| Использовать | Мобильный, ПК | Мобильный, автомобильный | Мобильный, автомобильный |
| Первое знакомство (телефоны) | Asus Phone AR | Lenovo Z5 Pro | Xiaomi Mi 10 Pro (микрон) |
Сравнение производительности (тактовой частоты)
Таким образом, пятое поколение намного впереди и значительно улучшилось (в 1,5 раза вместо 1,2 раза) по сравнению с предыдущим поколением.
В 1,5 раза медленнее, чем LPDDR4X (только старые модели)
В 1,7 раза медленнее, чем LPDDR5 (новые модели по-прежнему в 1,5 раза медленнее)
В 1,15 раза быстрее, чем у старых моделей LPDDR4
Равно новым моделям LPDDR4
В 1,5 раза быстрее, чем LPDDR4x
Победитель: LPDDR5
Как LPPDR5 RAM достигает такой скорости?
Ранее четвертое поколение LPDDR4 и LPDDR4x увеличивало свою скорость по сравнению с LPDDR3 за счет использования 32-битной двухканальной архитектуры (2 x 16 бит). В случае с LPDDR5 мы вернулись к единственному 16-битному каналу, однако количество банков в каждом канале увеличилось в 2 раза.
Поскольку мы говорим о DRAM, они намного медленнее, чем микропроцессоры, что может создать узкое место для производительности. Чтобы повысить скорость и предотвратить это узкое место, DRAM использует метод, называемый буфером предварительной выборки. Увеличение размера буфера дополнительно улучшает эту производительность.
Память LPDDR5 от Samsung и Micron использует тот же 16-битный буфер предварительной выборки, что и LPDDR4. Для повышения скорости передачи данных LPDDR5 использует группировку банков (так же, как LPDDR4).
Сравнение энергоэффективности
LPDDR4x имеет энергоэффективность на 17% по сравнению с исходным четвертым поколением. Он работает от 0.6V, 1.1V и 1.8V.
И последнее, но не менее важное: LPDDR4 потребляет на 37% меньше энергии по сравнению с LPDDR3. Его рабочее напряжение 1,8/1,1/1,1 В
Сравнение объема памяти/пропускной способности
LPDDR5 начинается с 12 ГБ памяти. Хотя для смартфонов достаточно даже 4 и 6 ГБ ОЗУ, однако, если тенденция к использованию огромной памяти сохранится, мы можем увидеть телефоны с 16 ГБ ОЗУ.
| Поколение | LPDDR4 | LPDDR4x | LPDDR5 |
| Емкость или пропускная способность | 4 ГБ, 8 ГБ, 12 ГБ, 16 ГБ, 24 ГБ, 32 ГБ | 8 ГБ, 12 ГБ, 16 ГБ, 24 ГБ, 32 ГБ, 48 ГБ, 64 ГБ, 80 ГБ, 96 ГБ |
Победитель: LPDDR4x (на данный момент)
Характеристики LPDDR
На текущий момент преимущественно используется 3 типа памяти:
LPDDR3 сегодня признан несоответствующим современным требованиям и устаревшим, хотя все еще используется в бюджетных моделях планшетов и смартфонов.
Для сравнения, у топовых моделей компьютерной RAM DDR4 при частоте 1600 МГЦ пропускная способность может достигать 25600 Мбит/с, но и энергопотребление при этом больше.
Low Power DDR4 также сегодня применяется в некоторых ноутбуках вместо привычной SODIMM, например в Samsung. Если провести сравнение DDR4 vs LPDDR4, то для портативного ПК последний вариант более предпочтителен из-за сниженного энергопотребления (в 2 раза), что позволяет продлить срок автономной работы от аккумулятора.
Для стационарного компьютера, особенно игрового, такой тип памяти не подходит(так же как и для игрового ноутбука).
Что такое виртуальная оперативная память?
Как и подразумевает само название «виртуальная оперативная память», такой тип ОЗУ физически отсутствует на вашем устройстве, но при необходимости его можно задействовать. Для справки: ОЗУ (или оперативное запоминающее устройство) — компонент высокоскоростного хранилища, отвечающий за запоминание ваших данных на временной основе. Этот тип памяти намного быстрее, чем накопители eMMC или UFS 3.1, используемые для длительного хранения данных. Проще говоря, во внутренней памяти хранятся фотографии, видео, музыка и документы, а ОЗУ запоминает, какие приложения вы открывали и какие процессы вы в них выполняли.
Чем больше объём оперативной памяти, тем больше приложений вы сможете держать постоянно открытыми. Кроме того, от объёма ОЗУ зависит и скорость работы системы.
Идея виртуальной ОЗУ заключается в предоставлении дополнительной оперативной памяти при необходимости за счёт частичного использования встроенное накопителя. У каждого производителя эта функция называется по-разному. Например, Samsung называет её RAM Plus, Realme использует термин Dynamic RAM Expansion, а Vivo — Virtual RAM.
Как работает виртуальная оперативная память на Android?
Чтобы полностью понять работу виртуальной оперативной памяти, нужно разобраться в том, как работает управление памятью на Android.
Android-устройства оснащены тремя видами памяти:
- оперативной памятью (LPDDR4, LPDDR4x);
- внутренней памятью (eMMC или UFS);
- zRAM (раздел внутри оперативной памяти, в котором хранятся низкоприоритетные сжатые данные, работающие в фоне).
Последний тип используется для того, чтобы освободить место в оперативной памяти для активных приложений.
Операционная система Android использует процесс подкачки для управления памятью. При подкачке ОЗУ разбивается на небольшие части, называемые «страницами», каждая из которых весит около 4 КБ. Объём используемой оперативной памяти определяется количеством свободных или активно используемых страниц. В Android вы видите эту информацию в меню многозадачности.
Страницы делятся на два типа — «чистые» и «грязные». Чистые страницы хранят немодифицированная копию данных, а грязные страницы — изменённую.
- Немодифицированная копия — статические данные, которые не изменяются.
- Изменённая копия — динамические данные, которые меняются каждый момент. Android может избавляться от чистых страниц, когда им не нужен доступ к ресурсам, что позволяет освободить место в оперативной памяти.
Звучит сложно, но на примерах из реальной жизни это проще понять. Такие приложения, как VKontakte и Yandex, используют чистые страницы и, как правило, остаются статичными при размещении в фоновом режиме. Например, когда вы запускаете соцсеть, а затем переходите к поисковику, VKontakte сохраняется в оперативной памяти вашего телефона, но не обновляется в фоновом режиме. При возвращении в приложение соцсети вы увидите фрагмент ленты, на котором вы остановились.
В свою очередь, приложения для потоковой передачи музыки и YouTube используют грязные страницы, поэтому они продолжают работать, даже если приложение свёрнуто. Эти приложения динамически используют оперативную память и не могут быть закрыты. Поэтому для экономии места они сжимаются и отправляются в zRAM, что позволяет им частично работать даже в фоновом режиме.
Вредна ли виртуальная оперативная память для вашего смартфона?
Функция виртуальной оперативной памяти позволяет запускать на телефоне больше приложений, но она также предполагает постоянное чтение и запись, что не очень хорошо для флэш-памяти из-за ограниченных циклов чтения и записи. Частое использование внутреннего хранилища для виртуальной оперативной памяти сокращает срок службы встроенного накопителя. Например, если у вас 128 ГБ встроенной памяти и вы постоянно используете 4 ГБ в качестве виртуальной ОЗУ, то через некоторое время объём накопителя уменьшится до 124 ГБ.
Сколько памяти вам нужно?
Еще одна из самых распространенных неизвестных, если не самая распространенная среди различных мобильных пользователей, связана с сколько оперативной памяти нужно любому мобильному телефону так что его производительность соответствует нашим ожиданиям, и он не всегда остается замороженным. Многие, логически, подумают, что чем больше, тем лучше, но правда в том, что ответ не так прост.
Для начала нам придется загрузить терминал на 1 ГБ, поскольку приложения и системные процессы становятся тяжелее. Оттуда все станет лучше. Однако одним из наиболее рекомендуемых вариантов будет наличие на телефоне не менее 4 ГБ этого хранилища. С целью, чтобы мы могли держать большое количество приложений открытыми одновременно, чтобы терминал не зависал и не работал намного медленнее.
Хотя, если вы один из тех, кто часами играет в разные игры, или вы используете свой телефон для работы или других связанных аспектов, лучшим вариантом будет иметь как минимум 8 ГБ ОЗУ или также 12 ГБ, если вы слишком требовательны. с этим. производительность смартфона. Таким образом, сумма будет зависеть от того, как вы собираетесь использовать свое устройство. Чем требовательнее вы спросите, тем больше оперативной памяти вам придется искать.
На что влияет оперативная память в смартфоне
В характеристиках смартфонов часто указываются большие объемы оперативной памяти. Сейчас, обычным объемом считается 3-4 Гб, а флагманские смартфоны вообще получают по 6 или больше гигабайт памяти. Но, далеко не все пользователи понимают, на что влияет оперативная память в смартфоне и зачем ее так много.
Если коротко, то оперативная память влияет на скорость работы всей системы смартфона. Во-первых, влияет скорость самой оперативной памяти. Оперативная память может работать на разной частоте и чем она быстрее, тем быстрее процессор получает нужные ему данные и быстрее выполняет нужные операции. В более современных смартфонах устанавливается более быстрая память, что ускоряет работу всего смартфона в целом.
Во-вторых, влияет объем оперативной памяти. Чем больше объем оперативной памяти, тем реже приходится обращаться к медленной встроенной памяти. Это экономит время и позволяет процессору выполнять работу быстрее.
Все это сказывается на пользовательском опыте работы. Более быстрая память с большим объемом позволяет смартфону более быстро реагировать на действия пользователя. В частности, уменьшаются задержки при запуске приложений, переключении между вкладками в браузере и т.д.
Оперативная память
ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) — память с произвольным доступом для временного хранения данных, которое критически важно для функционирования программного обеспечения. Она работает в качестве временного буфера между дисковыми накопителями и процессором, в котором хранятся важные в данный момент данные и запущенные программы
Если упростить, то это очень быстрое временное хранилище для данных, которые обрабатываются другими элементами компьютера здесь и сейчас.
В компьютерах используется память DDR, в смартфонах ее уменьшенная и энергоэффективная альтернатива с приставкой LP (Low Power). В современных смартфонах как правило устанавливается память LPDDR четвертого поколения. Второе и третье считаются морально устаревшими, тем не менее «тройку» продолжают активно использовать в гаджетах начального уровня, где не нужна крейсерская скорость.
Впрочем, даже четвертое поколение не всегда справляется с нынешними задачами и увеличение объема памяти в некоторых случаях не спасает ситуацию. Например при записи супер-замедленного видео со скоростью под тысячу FPS пропускной способности в 3200 Мбит/с LPDDR4 попросту не хватает. Поэтому специально для флагманов и камерофонов была создана ускоренная память LPDDR4x с той же частотой 1600 МГц, но увеличенной до 4266 Мбит/с пропускной способностью.
А на горизонте маячит новый стандарт LPDDR5, способный выдавать до 6.4 Гбит/с. Такая скорость очень пригодится в тяжелых играх, приложениях для виртуальной реальности, видеосъемке в 4K или записи роликов SuperSlowMotion. Помимо ускорения LPDDR5 научится режиму глубокого сна, когда буферы ввода-вывода и внутренняя схема отключается, что позволяет экономить до 40% энергии.
Выводы
LPDDR — это серия стандартов памяти для ОЗУ, предназначенных для использования в средах с ограниченным энергопотреблением. Его часто можно встретить в смартфонах, планшетах и некоторых ноутбуках. Хотя стандарты основаны на стандартах DDR, они отличаются друг от друга и не всегда вносят одни и те же изменения в одно и то же поколение. Например, DDR4 удвоил скорость передачи за счет удвоения тактовой частоты внутренней памяти, а стандарт LPDDR4 удвоил размер предварительной выборки. Эти изменения были инвертированы в стандартах DDR5 и LPDDR5.
Наиболее существенное отличие заключается в том, что LPDDR стандартизирован для работы при более низких напряжениях, всего 0,5 вольт. Интересно, что он также поддерживает работу при напряжении 1,8 вольта, что выше стандартного напряжения питания DDR5 1,1 вольта. Однако неясно, насколько широко используется эта часть стандарта LPDDR. В стандарты LPDDR были внесены и другие изменения, направленные на дальнейшее снижение требований к питанию, включая многочисленные улучшения процесса обновления.