سیاست و بازاریابی

آخرين مطالب

مشخصات حافظه‌های DDR5 منتشر شد استارت آپ

مشخصات حافظه‌های DDR5 منتشر شد
  بزرگنمايي:

سیاست و بازاریابی - زومیت / مشخصات استانداردی جدید برای حافظه‌های رم که به‌نام DDR5 شناخته می‌شوند، منتشر شد. این حافظه‌ها قطعا سرعت و قابلیت‌های بسیار بیشتری خواهند داشت.
انجمن فناوری‌های حالت جامد JEDEC مشخصات نهایی استاندارد حافظه DDR5 SDRAM را منتشر کرد که نقطه‌ی مهمی در تاریخ توسعه‌ی حافظه‌های کامپیوتری محسوب می‌شود. DDR5 جدیدترین نسخه از استاندارد DDR محسوب می‌شود که از انتهای دهه‌ی 1990، وظیفه‌ی سرعت‌بخشی به پردازش‌ها را در انواع کامپیوترهای شخصی، سرور و دسته‌های گوناگون هر زیرمجموعه، بر عهده داشته است. استاندارد جدید، بار دیگر ظرفیت‌ها و قابلیت‌های DDR را افزایش می‌دهد و علاوه بر افزایش دوبرابری سرعت، ظرفیت آن‌ها را نیز بهبود خواهد داد. سخت‌افزارهایی که براساس استاندارد جدید تولید می‌شوند، احتمالا سال آینده به بازار می‌آیند و پیش از ورود به دنیای PC، ابتدا در دسته‌ی سرور استفاده خواهند شد.
انجمن JEDEC ابتدا سال 2018 را به‌عنوان زمان معرفی استاندارد DDR5 عنوان کرده بود و معرفی در سال 2020، کمی آن‌ها را از برنامه‌ی زمان‌بندی آتی عقب می‌اندازد. به‌هرحال تأخیر در معرفی مشخصات یک استاندارد، هیچ‌گاه چیزی از اهمیت آن کم نمی‌کند. نسخه‌ی جدید استاندارد DDR نیز مانند نسل‌های پیشین، روی افزایش ظرفیت و سرعت متمرکز می‌شود. JEDEC تصمیم دارد تا هردو را در نسخه‌ی جدید، دوبرابر کند. حداکثر سرعت طبق استاندارد جدید به 6/4 گیگابیت‌برثانیه می‌رسد و در بخش ظرفیت نیز حافظه‌های LRDIMM تکی تا 2 ترابایت ظرفیت مجاز خواهند داشت. تغییرات کوچک بسیار متعدد دیگری در استاندارد DDR5 دیده می‌شود که یا برای رسیدن به اهداف اصلی سرعت و ظرفیت طراحی شده یا با هدف ساده‌سازی برخی از جنبه‌های اکوسیستم، طراحی می‌شوند. به‌عنوان مثال تنظیم‌گری‌های مرتبط با ولتاژ DIMM و ECC قالب، تغییر کرده‌اند.
بزرگ‌تر شدن حافظه‌ها: حافظه‌ی چگال‌‌تر و قابلیت ترکیب تراشه‌های بیشتر
ابتدا ظرفیت و چگالی را در استاندارد جدید بررسی می‌کنیم. همان‌طور که گفته شد، این تغییرات، شاخص‌ترین بهبودها نسبت به DDR4 محسوب می‌شوند. DDR5 هم مانند نسل‌های قبلی به گونه‌ای طراحی شده است که سال‌ها عمر داشته باشد. این استاندارد، چگالی 64 گیگابیت‌ را برای حافظه‌های تکی ممکن می‌کند که چهار برابر چگالی در نسل قبلی محسوب می‌شود. چگالی جدید در ترکیب با قابلیت Die-Dtacking که امکان استفاده از هشت قالب حافظه را در یک تراشه‌ی تکی ممکن می‌کند، امکان ساخت یک LRDIMM با 40 المان و ظرفیت حافظه‌ی دو ترابایت را به‌همراه خواهد داشت. اگرچه چنین ظرفیتی مورد نیاز همه‌ی کاربران نیست، اما با استاندارد جدید می‌توان انتظار داشت که پیکربندی مرسوم دو کاناله در کامپیوترهای شخصی، بالاخره ظرفیتی معادل 128 گیگابایت را به مصرف‌کننده ارائه کند.
قطعا حداکثرهایی که در مشخصات DDR5 می‌بینیم، برای سال‌های دور عمر این حافظه طراحی شده‌اند. درواقع باید منتظر باشیم تا توانایی تولیدکننده‌های تراشه، به نیازهای استاندارد نزدیک شود. درواقع تولیدکننده‌ها در مراحل اولیه برای ساختن DIMMها از تراشه‌های کنونی با چگالی‌های هشت و 16 گیگابیت استفاده خواهند کرد. درنتیجه اگرچه بهبود سرعت حافظه‌ها با DDR5 به سرعت انجام می‌شود، اما برای مشاهده‌ی بهبود ظرفیت، باید چند سال منتظر بمانیم.
سریع‌تر شدن حافظه‌ها: یک DIMM با دو کانال
افزایش پهنای باند حافظه، نکته‌ی مهم دیگر در مشخصات DDR5 به شمار می‌رود. به‌هرحال کاربران زیادی به‌دنبال افزایش بهره‌وری هستند و با افزایش ظرفیت حافظه‌ها، سرعت نیز باید بهبود پیدا کند. سازمان استاندارد، تلاش زیادی برای بهبود در بخش سرعت داشت تا نیازها به‌خوبی برطرف شوند.
سازمان JEDEC در DDR5 عملکردی ضربتی‌تر در افزایش مشخصات و قابلیت‌های استاندارد داشت. عموما استانداردهای جدید کار خود را از جایی شروع می‌کنند که استاندارد قبلی حضور دارد. به‌عنوان مثال، در انتقال از DDR3 به DDR4 شاهد بودیم که نسل جدید، از سرعت 1/6 گیگابیت‌برثانیه شروع شد که نسل قبلی در آن متوقف شده بود. سازمان استاندارد برای DDR5 برنامه‌های جالب‌تری دارد و اولین نمونه‌ها با سرعت 4/8 گیگابیت‌برثانیه توسعه پیدا می‌کنند. یعنی شاهد افزایش سرعت 50 درصدی در حافظه‌های اولیه‌ی DDR5 خواهیم بود. در سال‌های بعد هم سرعت به‌مرور افزایش می‌یابد تا به حداکثر 6/4 گیگابایت، یعنی دوبرابر حداکثر سرعت کنونی DDR4 برسد. البته DDR4 اکنون در برخی موارد سرعتی بالاتر از سرعت رسمی 3/2 گیگاهرتز را ارائه می‌کند، درنتیجه شاید شروع DDR5 آن‌چنان هم بالاتر از استاندارد کنونی نباشد.
هدف مهم بهبود قابلیت‌های سرعت، این بود که مقدار پهنای باند دردسترس در یک DIMM تکی، دوبرابر شود. به‌ همین دلیل شرکت‌ها قابلیت ارائه‌ی حافظه‌هایی بسیار بهینه‌تر خواهند داشت. شاید به همین خاطر باشد که SK Hynix، نقشه‌ی راه خود را برای رسیدن به DDR5-8400، پایان دهه‌ی جاری تنظیم کرده است.
رسیدن به سرعت‌های بالا نیاز به بهبودهای زیرساختی در هر دو بخش DIMM و باس حافظه دارد تا بتوان چنین حجم بالایی از داده را در هر چرخه‌ی کلاک، جابه‌جا کرد. مشکل اصلی کنونی که همیشه در سرعت‌های DRAM دیده می‌شود، از کمبود توسعه در نرخ‌های سرعت کلاک هسته در DRAM وجود دارد. بخش منطقی مدار مخصوص حافظه در مسیر سریع‌تر شدن قرار دارد و باس‌های حافظه نیز سریع‌تر می‌شوند؛ اما DRAM مبتنی بر خازن و ترانزیستور که زیرساخت حافظه‌های مدرن را تشکیل می‌دهد، توانایی کار کردن در کلاکی فراتر از چند صد مگاهرتز را ندارد. درنتیجه برای استخراج سرعت بیشتر از یک قابل DRAM، نیاز به کارهای موازی متعددی بود که در DDR5 به‌خوبی انجام شد.
تغییر اصلی برای بهبود حافظه را می‌توان در رویکردی مشابه با LPDDR4 و GDDR6 مشاهده کرد که یک DIMM را به دو کانال می‌شکنند. درنتیجه، DDR5 به‌جای یک کانال 64 بیتی داده در هر DIMM، دو کانال 32 بیتی استفاده می‌شود که با اضافه کردن ECC تا 40 بیت هم می‌رسد. به‌علاوه، طول Burst برای هر کانال، از هشت بایت به 16 بایت افزایش یافته است. به بیان ساده، هر کانال می‌تواند در هر عملیات، 64 بایت داده ارائه کند. درنهایت DDR5 DIMM در مقایسه با DDR4 DIMM با درنظرگرفتن سرعت‌های هسته‌ی برابر، سرعت دوبرابری را در حافظه ارائه می‌کند. DDR5 در زمانی‌که DDR4 DIMM یک عملیات 64 بیتی را ارائه می‌کند، دو عملیات ارائه خواهد کرد و پهنای باندی مؤثر را دوبرابر می‌کند.
تغییرات اصلی، دو برابر شدن ظرفیت و سرعت حافظه‌ها هستند
در مجموع، مقدا 63 بایت برای فعالیت‌های حافظه به‌عنوان عدد جادویی عمل می‌کند، چون 64 بایت، همان ابعاد خط کش استاندارد است. درنتیجه اگر طول برست در حافظه‌ی سبک DDR4 افزایش پیدا می‌کرد، فعالیت‌های 128 بایتی داشتیم که برای یک خط کش تکی، بیش‌از‌حد بزرگ محسوب می‌شود. درنهایت بازدهی حافظه کاهش پیدا می‌کرد. اکنون در DDR5 و با استفاده از دو کانال مستقل، کنترلر حافظه می‌تواند از دو موقعیت مجزا، 64 بایت داده درخواست کند که شباهت زیادی به عملکرد پردازنده پیدا خواهد کرد.
تأثیر بهینه‌سازی‌های بالا برای یک کامپیوتر رومیزی استاندارد این‌گونه خواهد بود که به‌جای ساختار کنونی DDR4، ساختار جدیدی پیاده‌سازی خواهد شد. در پیکربندی جدید، به‌حای استفاده از دو DIMM که دو کانال را برای شکل‌دهی ساختار 2x64bit اشغال می‌کنند، DDR5 مانند یک ساختار 4x32bit عمل خواهد کرد. حافظه‌ها عموما به‌صورت جفتی نصب می‌شوند و قطعا امروز دیگر به ساختارهای قدیمی SIMMهای 32 بیتی باز نمی‌گردیم. البته پیکربندی حداقلی طبق استاندارد جدید، نیاز به کانال‌های کوچک‌تر دوگانه‌ی DDR5 دارد.
تغییر ساختار در طراحی حافظه‌ها، پیامدهای کوچک و بزرگی در بخش‌های دیگر هم دارد. DDR5 یک قابلیت بهینه‌سازی شده در نوسازی بانک حافظه دارد. بانک‌ها از زیرساخت‌های لایه پایین حافظه‌ی رم هستند. قابلیت جدید، امکان نوسازی یک بانک را در زمان استفاده از بانک دیگر فراهم می‌کند. درنتیجه ریشارژ الزامی خازن زودتر از مسیر خارج می‌شود و درکنار کاهش تأخیرها، بانک‌های غیرفعال نیز زودتر دردسترس قرار می‌گیرند. حداکثر تعداد گروه‌های بانک نیز در استاندارد جدید از 4 به 8 افزایش می‌یابد که کاهش بهره‌وری بر اثر دسترسی‌های ترتیبی به حافظه را به حداقل می‌رساند.
تغییر در ساختار باس
افزایش سرعت باس در حافظه‌ی رم، به‌صورت هم‌زمان هم آسان و هم دشوار به‌نظر می‌رسد. ایده‌ی اصلی ساده به‌نظر می‌رسد، اما پیاده‌سازی آن آسان نیست. درنهایت برای دو برابر کردن سرعت حافظه‌های DDR، باس حافظه‌های DDR5 باید سرعت دوبرابری نسبت به DDR4 داشته باشد. برای افزایش سرعت باس، تغییرات متعددی انجام شد که البته هیچ‌کدام به اندازه‌ی تغییرات گذشته همچون QDR یا سیگنال‌دهی دیفرانسیلی بزرگ نبودند. درنهایت اعضای JEDEC با استفاده از باس کمی متفاوت با DDR4 موفق به رسیدن به اهداف خود شدند.
نکته‌ی مهم تغییر باس در DDR5 در قابلیتی به‌نام Decision Feedback Equalization یا DFE دیده می‌شود. در سطوح بسیار بالا، DFE به‌معنای کاهش تداخل inter-symbol خواهد بود که با ا