DDR5？是的，我们几乎没有遇到DDR4

2020年1月， SK Hynix 在CES上以最快的速度推出了DDR5内存。根据谣言，美光和其他制造商正在测试类似的设备。尽管它们无法通过通常的通道，但是由于还没有适合它们的主板，所以这不是问题。据我们所知，首批可以利用新技术的主板将是英特尔的至强蓝宝石急流。但是，问题来了：这是什么技术？

SDRAM基础

通常，对于需要RAM的系统，有两个主要的竞争选择：静态和动态内存。有一些新技术，例如FeRAM和MRAM，但是经典的选择是静态的还是动态的。静态RAM是一堆开关，每位一个。设置并忘记。然后他们读了。她可以很快地工作。问题在于，通常至少有四个晶体管，通常是六个，进入这种开关，因此它们中的数量有限，可以推到某个区域。功耗通常过高，尽管现代设备可以很好地做到这一点。

因此，尽管静态内存在单板计算机和小型设备中很受欢迎，但PC或服务器将无法容纳千兆字节的静态内存。动态存储器使用一个小电容器来存储每个位。要将电容器连接到公共总线，您仍然需要一个晶体管，但可以将其紧密包装。不幸的是，存在一个大问题：电容器放电很快。有必要开发一种定期更新内存的方法，否则它将遗忘。例如，典型的DDR4模块需要每64 ms更新一次。

实际设备使用行和列电容器来最大化空间，并能够一次更新整个系列。这意味着需要每15.6 ms更新4096行的设备，以便每行保留其数据。更新本身仅需几纳秒。



典型的阵列具有用于行和列的总线。电容器连接至FET，FET可将其与列总线连接或断开连接。 FET阀连接到线路总线。线路信号选择整个FET线路。长列总线具有其自身的电容和电阻，因此需要一些时间来对信号进行预充电以使其稳定，然后多路复用器会从所需列中读取一位。记录以相反的顺序进行。如果需要，可以在浏览器中使用内存模拟器。

这就是动态内存或DRAM的工作方式。SDRAM呢？SDRAM是动态存储器，带有与存储器控制器的同步接口。该控制器允许您一次收集多个命令，并处理处理行和列的整个逻辑，甚至知道如何自动更新内存。控制器同时缓冲命令和数据，与许多其他技术相比，这增加了吞吐量。

故事

SDRAM的历史始于1992年，到2000年，它已取代了市场上几乎所有其他种类的DRAM。JEDEC行业小组在1993年对SDRAM的接口进行了标准化，因此使用不同制造商的存储器通常没有问题。

普通SDRAM可以在一个周期内接收一个命令并发送一个数据字。随着时间的流逝，JEDEC为双倍数据速率（DDR）定义了标准。他仍然每个周期执行一个命令，但是在一个节拍中写入或读取两个单词。他知道该怎么做，在时钟信号的上升沿发送一个字，在下降沿发送另一个字。实际上，这意味着在内部，他用一条命令读取两个字，这使内部计时器的工作速度比I / O慢。因此，如果I / O时钟频率为200 MHz，则内部定时器可以100 MHz工作，并且在传输数据时，它仍将在每个I / O时钟中传输两个字。



所有这些都运行得很好，最终他们发明了DDR2标准，该标准重新组织了内存，使其内部有四个单词，然后立即发送或接收了四个单词。当然，时钟频率没有变化，因此延迟增加了。 DDR3再次使其内部数据大小增加了一倍，从而相应地增加了延迟。

DDR4走了一条不同的道路。他没有将内部存储器总线加倍，而是间歇访问内部存储器库以提高吞吐量。降低电压还可以增加时钟频率。 DDR4出现在2012年，尽管它只是在2015年才达到临界质量。

有增加内存带宽的感觉吗？好吧，实际上。吞吐量的增加与处理器内核数量的增加大致吻合。因此，尽管净吞吐量在增长，但典型机器上每个内核的吞吐量在相当长的时间内没有变化。实际上，考虑到典型CPU上内核数量的快速增加，其平均值会降低。因此，现在是制定新标准的时候了。

DDR5

现在我们有了在2017年定义的DDR5。根据报告来看，DDR5-3200 SDRAM的吞吐量将比DDR4-3200高1.36，甚至更高。我们还听到预取大小将再次翻倍，至少是可选的。

一种	通量	电压	预取	年
特别提款权	1.6 GB /秒	3.3	1个	1993年
DDR	3.2 GB /秒	2.5	2	2000
DDR2	8.5 GB /秒	1.8	4	2003年
DDR3	8.5 GB /秒	1.8	8	2007年
DDR4	25.6 GB /秒	1.2	8	2017年
DDR5	32 GB /秒	1.1	8/16	2019年

从表中可以看出，在过去的26年中，吞吐量与原始SDR内存相比增长了20倍。不错。预取16个字看起来特别有趣，因为它将允许芯片一次填充典型的PC缓存。

还有其他好处。例如，如果您曾经尝试将SDRAM连接到您自己的电路或FPGA，您会喜欢环回模式。如果您确实喜欢大量内存，那么现在最大内存容量将为64 GB。

顺便说一下，还有针对智能手机等设备的低功耗存储器选件的LP-DDR5规范。该规范是去年发布的，到目前为止，在此类产品的生产中我们还没有看到什么大的竞争。LP-DDR4允许您从两个频率选项中进行选择，以便牺牲速度来降低能耗。LP-DDR5具有三种不同的调整选项。还有GDDR标准-在GDDR6之前-用于处理图形和其他高速应用。从长远来看，LP-DDR5将能够以每位I / O 6.4 Gb / s的带宽工作，而GGDR6可以根据字宽而拥有数百GB / s的带宽。

现在呢？

除非您有繁忙的服务器或将CPU的所有内核完全加载的东西，否则DDR4和DDR5之间不会有太大的区别。但是，又一次，谁不喜欢速度测试中的好成绩？

此外，从典型工作站的角度来看，主要重点是拥有足够的RAM以免过于频繁地访问磁盘。特别是如果您的磁盘带有旋转板，则以其低速而出名。在实际工作中，读写RAM的时间并不是那么重要。使用SSD时，情况并不像以前那样糟糕，但是典型的SSD的带宽仅比DDR3的带宽略高，尽管越来越快的驱动器已经迫在眉睫。因此，除非您忙于繁重的多核负载，否则最好拥有32 GB的DDR3，而不是4 GB的DDR5，因为更多的内存可以节省运行时间的时间。