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DDR5? Oui, nous avons à peine rencontré DDR4



En janvier 2020, au CES, SK Hynix a introduit la mémoire DDR5 à vitesse maximale. Selon des rumeurs, Micron et d'autres fabricants testent des appareils similaires. Bien qu'ils ne puissent pas passer par les canaux habituels, car il n'y a pas encore de carte mère pour eux, ce n'est pas un problème. À notre connaissance, parmi les premières cartes mères qui peuvent tirer parti de la nouvelle technologie, il y a les Xeon Sapphire Rapids d'Intel. Cependant, la question se pose: de quel type de technologie s'agit-il?

Notions de base sur la SDRAM


En général, pour un système qui nécessite de la RAM, il existe deux principales options concurrentes: la mémoire statique et la mémoire dynamique. Il existe de nouvelles technologies, par exemple, FeRAM et MRAM, mais le choix classique est entre statique et dynamique. La RAM statique est un groupe de commutateurs, un par bit. Installez-vous et oubliez. Et puis ils l'ont lu. Et elle peut travailler très rapidement. Le problème est qu'en général au moins quatre transistors, et souvent six, vont à un tel commutateur, de sorte qu'un nombre limité d'entre eux peuvent être poussés dans une certaine zone. La consommation d'énergie est souvent trop élevée, bien que les appareils modernes puissent faire du bon travail.

Ainsi, bien que la mémoire statique soit populaire auprès des ordinateurs à carte unique et des petits appareils, un PC ou un serveur ne pourra pas accueillir des gigaoctets de mémoire statique. La mémoire dynamique utilise un petit condensateur pour stocker chaque bit. Pour connecter un condensateur à un bus commun, vous avez toujours besoin d'un transistor, mais vous pouvez les emballer fermement. Malheureusement, il y a un gros problème: les condensateurs se déchargent assez rapidement. Il est nécessaire de développer un moyen de mettre à jour périodiquement la mémoire, ou il oubliera. Par exemple, un module DDR4 typique doit être mis à jour toutes les 64 ms.

Les vrais appareils utilisent des condensateurs de ligne et de colonne pour maximiser l'espace et la possibilité de mettre à jour une série entière à la fois. Cela signifie qu'un périphérique de 4096 lignes doit être mis à jour toutes les 15,6 ms afin que chaque ligne conserve ses données. La mise à jour elle-même ne prend que quelques nanosecondes.



Un tableau typique possède un bus pour les lignes et les colonnes. Le condensateur se connecte au FET, qui peut le connecter et le déconnecter du bus de colonne. La vanne FET est connectée au bus de ligne. Le signal de ligne sélectionne la ligne FET entière. Le bus longue colonne a sa propre capacité et résistance, il faut donc un certain temps pour précharger le signal pour se stabiliser, après quoi le multiplexeur lit un peu de la colonne souhaitée. L'enregistrement se déroule dans l'ordre inverse. Si vous le souhaitez, vous pouvez jouer avec le simulateur de mémoire dans le navigateur.

C'est ainsi que la mémoire dynamique, ou DRAM, fonctionne. Et la SDRAM? SDRAM est une mémoire dynamique avec une interface synchrone avec un contrôleur de mémoire. Le contrôleur vous permet de collecter plusieurs commandes à la fois et traite toute la logique de travail avec les lignes et les colonnes, et sait même comment mettre à jour automatiquement la mémoire. Le contrôleur met en mémoire tampon les commandes et les données, ce qui augmente le débit par rapport à de nombreuses autres technologies.

Récit


L'histoire de la SDRAM a commencé en 1992 et, en l'an 2000, elle avait remplacé presque toutes les autres variétés de DRAM du marché. Le groupe industriel JEDEC a normalisé l'interface pour la SDRAM en 1993, donc il n'y a généralement pas de problèmes en utilisant la mémoire de différents fabricants.

La SDRAM normale peut recevoir une commande et transmettre un mot de données par cycle. Au fil du temps, JEDEC a défini la norme pour le double débit, ou DDR. Il prend toujours une commande par cycle, mais écrit ou lit deux mots en un seul battement. Il sait comment faire cela, transmettant un mot sur le front montant du signal d'horloge, et l'autre sur le front descendant. En pratique, cela signifie qu'à l'intérieur, sur une seule commande, il lit deux mots, ce qui permet au temporisateur interne de fonctionner plus lentement que les E / S. Donc, si la fréquence d'horloge d'E / S est de 200 MHz, le temporisateur interne peut fonctionner à 100 MHz et lors de la transmission de données, il transmettra toujours deux mots par horloge d'E / S.



Tout cela a si bien fonctionné qu’en fin de compte, ils ont inventé la norme DDR2, réorganisé la mémoire pour qu’elle fonctionne avec quatre mots, puis qu’elle ait envoyé ou reçu quatre mots à la fois. Bien sûr, la fréquence d'horloge n'a pas changé, donc le retard a augmenté. La DDR3 a de nouveau doublé la taille de ses données internes, augmentant la latence en conséquence.

La DDR4 a pris un chemin différent. Il n'a pas doublé le bus de mémoire interne, mais a fait un accès intermittent aux banques de mémoire interne pour augmenter le débit. La réduction de la tension vous permet également d'augmenter la fréquence d'horloge. La DDR4 est apparue en 2012, bien qu'elle n'ait acquis une masse critique qu'en 2015.

Vous avez le sentiment d'augmenter la bande passante mémoire? Eh bien, pratiquement. L'augmentation du débit coïncide à peu près avec l'augmentation du nombre de cœurs dans les processeurs. Ainsi, bien que le débit net ait augmenté, le débit par cœur sur une machine typique n'a pas changé depuis un certain temps. En fait, étant donné l'augmentation rapide du nombre de cœurs sur un CPU typique, sa valeur moyenne diminue. Il est donc temps pour une nouvelle norme.

DDR5


Et maintenant, nous avons la DDR5, définie en 2017. À en juger par les rapports, le débit de la SDRAM DDR5-3200 sera 1,36 de plus que la DDR4-3200, et peut-être même plus. Nous entendons également que la taille de prélecture doublera à nouveau, au moins facultativement.

Un typeDébitTensionPrélectureAn
SDR1,6 Go / s3.311993
DDR3,2 Go / s2,522000
DDR28,5 Go / s1,842003
DDR38,5 Go / s1,882007
DDR425,6 Go / s1.282017
DDR532 Go / s1.18/162019


Comme le montre le tableau, sur 26 ans, le débit par rapport à la mémoire SDR d'origine a augmenté 20 fois. Pas mal. La lecture préalable de 16 mots semble particulièrement intéressante car elle permettra à la puce de remplir un cache PC typique à la fois.

Il y a d'autres avantages. Par exemple, si vous avez déjà essayé de connecter la SDRAM à votre propre circuit ou FPGA, vous aimerez le mode de bouclage. Si vous aimez vraiment de grandes quantités de mémoire, la capacité de mémoire maximale sera désormais de 64 Go.

Soit dit en passant, il existe également la spécification LP-DDR5 pour l'option de mémoire à faible consommation pour les appareils tels que les smartphones. Cette spécification a été publiée l'année dernière, et jusqu'à présent, nous ne voyons pas de grande course dans la production de ces produits. Le LP-DDR4 vous permet de choisir entre deux options de fréquence afin que vous puissiez sacrifier la vitesse à la consommation d'énergie. Le LP-DDR5 dispose de trois options de réglage différentes. Et il existe également des normes GDDR - déjà avant GDDR6 - pour le traitement des graphiques et d'autres applications à haute vitesse. À long terme, LP-DDR5 pourra fonctionner avec une bande passante de 6,4 Gb / s par E / S bit, et GGDR6 peut se vanter de centaines de Go / s en fonction de la largeur du mot.

Et maintenant?


À moins que vous n'ayez un serveur chargé ou quelque chose d'autre qui charge complètement tous les cœurs de votre CPU, vous ne ressentirez pas beaucoup de différence entre DDR4 et DDR5. Mais, encore une fois, qui n'aime pas les bons résultats dans les tests de vitesse?

De plus, du point de vue d'un poste de travail typique, l'objectif principal est d'avoir suffisamment de RAM pour ne pas accéder trop souvent au disque. Surtout si vous avez un disque à plaques tournantes, réputé pour sa faible vitesse. Le temps pour écrire et lire la RAM n'est pas un facteur si important dans le travail réel. Avec les SSD, la situation n'est pas aussi mauvaise qu'auparavant, mais la bande passante d'un SSD typique n'est que légèrement supérieure à celle du DDR3, bien que des disques plus rapides se profilent à l'horizon. Donc, à moins que vous ne soyez occupé par une charge très lourde de plusieurs cœurs, vous feriez mieux d'avoir 32 Go de DDR3 que 4 Go de DDR5, car plus de mémoire vous fera gagner du temps sur des opérations plus lentes.

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