Стандарт пам’яті DDR5: знайомство із технологією модулів оперативної пам’яті нового покоління

DDR5 (або DDR5 SDRAM) є п’ятим поколінням оперативної пам’яті. Роботу над розробкою цього стандарту пам’яті у 2017 році почав JEDEC (Об’єднаний комітет з питань розробки електронних пристроїв) за участі провідних розробників напівпровідникової пам’яті та чипсетів, серед яких є і компанія Kingston; новий функціонал DDR5 призначений забезпечувати вищу продуктивність при меншому енергоспоживанні та більшій цілісності даних. Пам’ять стандарту DDR5 було представлено у 2021 році.

Більша стартова швидкість

Швидкість DDR5 становить 4800 МТ/с * , тоді як максимальна швидкість DDR4 — 3200 МТ/с. Це означає збільшення пропускної здатності на 50%. В процесі випуску нових обчислювальних платформ заплановано збільшення стандартних швидкостей DDR5 до 8800 МТ/с і вище.

Нижчі енерговитрати при більшій продуктивності

За напруги 1,1 В модуль пам’яті DDR5 споживає на 20% менше електроенергії, аніж еквівалентні компоненти DDR4 за напруги 1,2 В. Це не тільки економить ресурс акумулятора ноутбука, але також є значною перевагою для працюючих цілодобово індустріальних серверів.

PMIC

Модулі DDR5 оснащені вбудованими інтегральними схемами керування живленням (PMIC), що регулюють споживання живлення різними компонентами модуля (DRAM, регістр, SPD-хаб тощо). На модулях серверного класу схема PMIC використовує напругу 12 В, а для модулів класу ПК — 5 В. Порівняно із попередніми поколіннями це забезпечує кращий розподіл живлення та цілісність сигналу, а також зменшує рівень шуму.

SPD-хаб

DDR5 використовує новий пристрій, що інтегрує SPD-мікросхему EEPROM із додатковими функціями хаба, контролюючи доступ до зовнішнього контролера та розділяючи навантаження пам’яті на внутрішній шині від зовнішньої.

Два 32-бітні підканали

Модуль DDR5 розділений на два окремих 32-бітних адресних підканали, щоби підвищити продуктивність і зменшити затримки під час доступу контролера пам’яті до даних. Ширина шини даних модуля DDR5 все ще становить 64 біти, однак розділення її на два 32-бітні адресні канали підвищує загальний рівень продуктивності. Для пам’яті серверного класу (RDIMMs) на кожний підканал додано 8 біт для підтримки ECC, при цьому загальна кількість бітів на підканал становить 40, а на планку — 80. Дворенкові модулі мають чотири 32-бітних підканали.

Ключ модуля

Виріз в центрі модуля діє за принципом ключа, що має співпадати із виступами слота стандарту DDR5 — це зроблено для того, щоби унеможливити встановлення DDR4, DDR3 або інших несумісних типів модулів. На відміну від DDR4, в DDR5 ключі відрізняються залежно від типу модуля: UDIMM і RDIMM.

Вбудована в кристал технологія ECC

Вбудована технологія ECC (код виправлення помилок) — це нова функція, призначення якої полягає у виправленні помилок бітів, які виникають всередині чипа DRAM. У міру зростання щільності чипів DRAM через зменшення літографії зростає ризик псування даних. Вбудована технологія ECC мінімізує цей ризик шляхом виправлення помилок на самому чипі, що підвищує надійність і зменшує кількість дефектів. Ця технологія не може виправити помилки поза чипом або ті, що виникають на шині між модулем і контролером пам’яті, що знаходиться в процесорі. Процесори з ECC-підтримкою для серверів та робочих станцій мають кодування, що моментально виправляє як одиночні, так і множинні помилки. Для виправлення помилок мають бути доступні додаткові біти DRAM, наявні на таких ECC-модулях, як ЕСС небуферизована, регістрова пам’ять

Додаткові температурні сенсори

DDR5 RDIMM серверного класу також оснащені температурними датчиками, що здійснюють моніторинг температурних показників по всій довжині DIMM. Це забезпечує більш точний контроль над охолодженням системи на відміну від DDR4.

Збільшені кількість банків та довжина пакету даних

DDR5 подвоює кількість банків з 16 до 32. Це дає змогу одночасно відкривати більше сторінок, підвищуючи ефективність роботи. Максимальна довжина пакету даних також зросла вдвічі порівняно із DDR4 — з 8 до 16. Це підвищує ефективність роботи шини, при цьому обсяг даних на шині збільшився вдвічі, а кількість операцій читання/запису для доступу до тієї самої строки кешованих даних відповідно зменшується.

Вдосконалені команди оновлення

В DDR5 реалізовано нову команду, яка називається SAME-BANK Refresh — вона дозволяє оновлювати не всі банки одразу, а лише один банк у групі. Порівняно із DDR4 ця команда дозволяє DDR5 додатково підвищити продуктивність і ефективність.

Функція DFE

В DDR5 реалізовано функцію DFE («Еквалізація за зворотним зв’язком по рішеннях», Decision Feedback Equalization), яка забезпечує стабільність, цілісність та надійність сигналу в модулі, що є необхідним для забезпечення високої пропускної здатності.

Формфактори

Хоча самі модулі пам’яті виглядають подібно до DDR4, існують суттєві відмінності, що роблять їх несумісними із старими системами. Положення ключа в центрі попереджає встановлення несумісних типів модулів.

• Регістровий ECC-модуль DIMM (RDIMM)
• Мультиплексний модуль DIMM з об’єднаними ренками (MCRDIMM)
• Модуль DIMM з багаторенковою буферизацією (MRDIMM)
• ECC-модуль DIMM без буферізації (ECC UDIMM)
• ECC-модуль SODIMM без буферізації (ECC SODIMM)
• Модуль DIMM без підтримки ECC та без буферізації (UDIMM)
• Модуль SODIMM без підтримки ECC та без буферізації (SODIMM)
• Модуль пам’яті для підключення тиском (CAMM)

Сертифіковано провідними виробниками системних плат 1

Модулі пам’яті Kingston протестовані та схвалені провідними виробниками системних плат, тому ви можете впевнено використовувати їх, створюючи власну конфігурацію або модернізуючи систему на бажаній системній платі.

Стандартные отраслевые спецификации JEDEC

МТ/с та МГц: Точніше вимірювання швидкості роботи пам’яті

МГц є скороченням від «мегагерц», і означає мільйон циклів на секунду або один мільйон герц (10 6 Гц). Ця одиниця виміру визначена у Міжнародній системі одиниць виміру та в комп’ютерних обчисленнях використовується для визначення швидкості передачі даних всередині компонентів та між ними.

Коли наприкінці 90-х з’явилася технологія пам’яті SDRAM (синхронна динамічна пам’ять із довільним доступом), швидкість передачі даних вимірювалася синхронно із тактовим генератором материнської плати, при цьому дані передавалися лише на висхідному фронті тактового циклу. В цілях вимірювання швидкості роботи SDRAM-пам’яті 100 МГц позначало 100 x 10 6 транзакцій на секунду.

Модулі пам’яті DDR SDRAM з’явилися на початку 2000-х. Ця технологія дозволила вдвічі збільшити обсяг передачі даних за тактовий цикл та здійснювати передачу даних як під час зростання, так і під час спаду циклу.

Але одиниця виміру залишилася такою ж. Із тактовою частотою 100 МГц фактична швидкість передачі даних за допомогою технології DDR досягнула показника 200 млн. транзакцій на тактовий цикл. Нова, точніша одиниця виміру була дуже на часі.

Що таке МТ/с?

МТ/с означає «мегатранзації за секунду» та є точнішою одиницею виміру фактичної швидкості передачі даних в пам’яті DDR SDRAM. Абревіатура «МТ/с» є скороченням терміну «мегатранзакції (або мільйон транзакцій) на секунду».

SDRAM
Тактова частота: 100 МГц
Швидкість передачі: 100 МТ/с
Пропускна здатність: 800 МБ/с

DDR SDRAM
Тактова частота: 100 МГц
Швидкість передачі: 200 МТ/с
Пропускна здатність: 1600 МБ/с