Get best of the week

DDR5? Ya, kami jarang bertemu DDR4



Pada Januari 2020, di CES, SK Hynix memperkenalkan memori DDR5 pada kecepatan maksimum. Menurut rumor, Micron dan produsen lain sedang menguji perangkat serupa. Meskipun mereka tidak dapat melewati saluran yang biasa, namun, karena belum ada motherboard untuk mereka, ini bukan masalah. Sejauh yang kami tahu, di antara motherboard pertama yang dapat memanfaatkan teknologi baru adalah Intel Xeon Sapphire Rapids. Namun, muncul pertanyaan: teknologi apa ini?

Dasar-Dasar SDRAM


Secara umum, untuk sistem yang membutuhkan RAM, ada dua opsi utama yang bersaing: memori statis dan dinamis. Ada teknologi baru, misalnya, FeRAM dan MRAM, tetapi pilihan klasik adalah antara statis dan dinamis. RAM statis adalah sekelompok switch, satu per bit. Atur dan lupakan. Dan kemudian mereka membacanya. Dan dia bisa bekerja dengan sangat cepat. Masalahnya adalah bahwa biasanya setidaknya empat transistor, dan sering enam, beralih ke saklar semacam itu, sehingga sejumlah kecil dari mereka dapat didorong ke daerah tertentu. Konsumsi daya seringkali terlalu tinggi, meskipun perangkat modern dapat melakukan pekerjaan dengan baik.

Jadi, sementara memori statis populer dengan komputer papan tunggal dan perangkat kecil, PC atau server tidak akan dapat mengakomodasi gigabytes memori statis. Memori dinamis menggunakan kapasitor kecil untuk menyimpan setiap bit. Untuk menghubungkan kapasitor ke bus umum, Anda masih memerlukan transistor, tetapi Anda dapat mengemasnya dengan erat. Sayangnya, ada masalah besar: pelepasan kapasitor cukup cepat. Penting untuk mengembangkan beberapa cara untuk memperbarui memori secara berkala, atau itu akan lupa. Sebagai contoh, modul DDR4 khas perlu diperbarui setiap 64 ms.

Perangkat nyata menggunakan kapasitor baris dan kolom untuk memaksimalkan ruang dan kemampuan untuk memperbarui seluruh seri sekaligus. Ini berarti bahwa perangkat 4096 baris perlu diperbarui setiap 15,6 ms sehingga setiap baris mempertahankan datanya. Pembaruan itu sendiri hanya membutuhkan beberapa nanodetik.



Array tipikal memiliki bus untuk baris dan kolom. Kapasitor terhubung ke FET, yang dapat menghubungkan dan memutuskannya dari bus kolom. Katup FET terhubung ke bus jalur. Sinyal garis memilih seluruh garis FET. Bus kolom panjang memiliki kapasitansi dan resistansi sendiri, sehingga diperlukan beberapa saat untuk melakukan pra-pengisian sinyal untuk stabil, setelah itu multiplexer membaca sedikit dari kolom yang diinginkan. Rekaman berlangsung dalam urutan terbalik. Jika mau, Anda dapat bermain-main dengan simulator memori di browser.

Ini adalah cara kerja memori dinamis, atau DRAM. Bagaimana dengan SDRAM? SDRAM adalah memori dinamis dengan antarmuka sinkron dengan pengontrol memori. Controller memungkinkan Anda untuk mengumpulkan beberapa perintah sekaligus dan memproses seluruh logika bekerja dengan baris dan kolom, dan bahkan tahu cara memperbarui memori secara otomatis. Kontroler ini mendukung perintah dan data, yang meningkatkan throughput dibandingkan dengan banyak teknologi lainnya.

Cerita


Sejarah SDRAM dimulai pada tahun 1992, dan pada tahun 2000, SDRAM telah menggantikan hampir semua varietas DRAM lainnya dari pasar. Kelompok industri JEDEC menstandardisasi antarmuka untuk SDRAM pada tahun 1993, jadi biasanya tidak ada masalah menggunakan memori dari produsen yang berbeda.

SDRAM yang normal dapat menerima satu perintah dan mengirimkan satu kata data per siklus. Seiring waktu, JEDEC menetapkan standar untuk laju data ganda, atau DDR. Dia masih mengambil satu perintah per siklus, tetapi menulis atau membaca dua kata dalam satu ketukan. Dia tahu bagaimana melakukan ini, mentransmisikan satu kata di tepi naik dari sinyal jam, dan yang lain di tepi jatuh. Dalam praktiknya, ini berarti bahwa di dalam, pada satu perintah, ia membaca dua kata, yang memungkinkan timer internal bekerja lebih lambat daripada I / O. Jadi jika frekuensi I / O clock adalah 200 MHz, maka timer internal dapat beroperasi pada 100 MHz, dan saat mentransmisikan data, ia masih akan mengirimkan dua kata per jam I / O.



Semua ini bekerja sangat baik sehingga pada akhirnya mereka menemukan standar DDR2, yang mengatur ulang memori sehingga bekerja dengan empat kata di dalamnya, dan kemudian mengirim atau menerima empat kata sekaligus. Tentu saja, frekuensi clock tidak berubah, sehingga penundaannya meningkat. DDR3 kembali menggandakan ukuran data internalnya, sehingga meningkatkan latensi.

DDR4 mengambil jalur yang berbeda. Dia tidak menggandakan bus memori internal, tetapi membuat akses intermiten ke bank memori internal untuk meningkatkan throughput. Mengurangi tegangan juga memungkinkan Anda meningkatkan frekuensi clock. DDR4 muncul di 2012, meskipun hanya mendapatkan massa kritis pada 2015.

Punya rasa menumbuhkan bandwidth memori? Ya, praktis. Peningkatan throughput kira-kira bertepatan dengan peningkatan jumlah core pada prosesor. Jadi, meskipun throughput bersih tumbuh, throughput per satu inti pada mesin biasa tidak berubah selama beberapa waktu. Bahkan, mengingat peningkatan cepat dalam jumlah core pada CPU yang khas, nilai rata-rata menurun. Jadi sudah waktunya untuk standar baru.

DDR5


Dan sekarang kami memiliki DDR5, yang ditentukan pada 2017. Ditinjau dari laporan, throughput DDR5-3200 SDRAM akan menjadi 1,36 lebih dari DDR4-3200, dan mungkin bahkan lebih. Kami juga mendengar bahwa ukuran prefetch akan berlipat ganda lagi, setidaknya secara opsional.

Sebuah tipeThroughputTeganganPrefetchTahun
SDR1,6 GB / s3.311993
DDR3,2 GB / s2.522000
DDR28,5 GB / s1.842003
DDR38,5 GB / s1.882007
DDR425,6 GB / s1.282017
DDR532 GB / s1.18/162019


Seperti dapat dilihat dari tabel, lebih dari 26 tahun, throughput dibandingkan dengan memori SDR asli telah tumbuh 20 kali. Tidak buruk. Prefetching 16 kata terlihat sangat menarik karena akan memungkinkan chip untuk mengisi cache PC pada suatu waktu.

Ada manfaat lainnya. Misalnya, jika Anda pernah mencoba menghubungkan SDRAM ke sirkuit atau FPGA Anda sendiri, Anda akan menyukai mode loopback. Jika Anda benar-benar menyukai memori dalam jumlah besar, maka kapasitas memori maksimum sekarang akan menjadi 64 GB.

Omong-omong, ada juga spesifikasi LP-DDR5 untuk opsi memori berdaya rendah untuk perangkat seperti smartphone. Spesifikasi ini dirilis tahun lalu, dan sejauh ini kami tidak melihat ras besar dalam produksi produk tersebut. LP-DDR4 memungkinkan Anda memilih dari dua opsi frekuensi sehingga Anda dapat mengorbankan kecepatan untuk konsumsi energi. LP-DDR5 memiliki tiga opsi penyetelan yang berbeda. Dan ada juga standar GDDR - sudah ada sebelum GDDR6 - untuk memproses grafik dan aplikasi berkecepatan tinggi lainnya. Dalam jangka panjang, LP-DDR5 akan dapat bekerja dengan bandwidth 6,4 Gb / s per bit I / O, dan GGDR6 dapat membanggakan ratusan GB / s tergantung pada lebar kata.

Dan sekarang apa?


Kecuali Anda memiliki server yang sibuk atau sesuatu yang lain memuat semua inti CPU Anda, Anda tidak akan merasakan banyak perbedaan antara DDR4 dan DDR5. Tetapi, sekali lagi, siapa yang tidak suka hasil yang bagus dalam tes kecepatan?

Selain itu, dari perspektif workstation biasa, fokus utama adalah memiliki cukup RAM untuk tidak mengakses disk terlalu sering. Terutama jika Anda memiliki disk dengan piring berputar, terkenal karena kecepatan rendahnya. Waktu untuk menulis dan membaca RAM bukan merupakan faktor yang signifikan dalam pekerjaan nyata. Dengan SSD, situasinya tidak seburuk sebelumnya, tetapi bandwidth SSD tipikal hanya sedikit lebih tinggi daripada DDR3, meskipun drive yang lebih cepat menjulang di cakrawala. Jadi, kecuali jika Anda sibuk dengan beban banyak core, Anda sebaiknya memiliki 32 GB DDR3 dari 4 GB DDR5, karena lebih banyak memori akan menghemat waktu Anda pada operasi yang lebih lambat.

More articles:


All Articles