Minęło już sporo czasu od zapowiedzi oraz kluczowych informacji na temat nowego standardu pamięci operacyjnej, jakim jest DDR5 (Double Data Rate 5). Coś, co już trafiło do smartfonów (patrz Motorola Edge+) i będzie trafiać częściej już wkrótce. Przyjrzyjmy się więc nowemu wymiarowi RAMu.
Wstęp, czyli o pamięci DDR
Jak to bywa ze skomplikowanymi tematami, zanim wejdzie się w nie po same uszy, należy przypomnieć co nieco w kwestii podstaw. Tak więc, pamięć operacyjną określaną często pod skrótem “RAM”, a więc Random-Access Memory znajdziemy w każdym komputerze, laptopie, konsoli, telefonie… po prostu wszystkim, czym zarządza jakiś system i co dokonuje nawet najprostszych obliczeń (tak, mowa nawet o smartwatchach, czy czujnikach).
To ściśle współpracujący z procesorem element, który pozwala mu pracować na wysokich obrotach, podrzucając mu nieustannie wymagane do przeprowadzania szeregu operacji dane. Jeśli zastanawiacie się nad tym, dlaczego nie może za to odpowiadać zwyczajna pamięć masowa (dyski SSD/HDD), to odpowiedź jest prosta – są zbyt wolne. Podobnie sprawa ma się z procesorem graficznym, ale tam nie występuje pamięć DDR, a GDDR (Graphic Double Data Rate).
Pamięć DDR jest więc tym, czym wydajne wtryski dla silnika, czym uszczypliwa żona dla naszego stoickiego, ale powoli wyczerpującego się pokładu spokoju, czy brak maseczki na twarz w dobie pandemii. Pozwala po prostu przyspieszyć cały proces, który w przypadku urządzeń cyfrowych dotyczy skomplikowanych obliczeń. Standard DDR5 przyspieszy to jeszcze bardziej. Dokona więc tego, co DDR4 zrobiło z DDR3 i nawet DDR dla SDRAM, choć tak naprawdę w przypadku każdej iteracji mamy do czynienia z technologią SDRAM… tyle że wykorzystującą nie jeden, a dwa stany zegara pamięci. To tak zwane zbocze opadające i wzrastające, które położyło podwaliny pod samo określenie DDR (skrót od Double Data Rate).
Dotyczy to jednak dziejów tak dawnych, że już praktycznie zapomnianych, dlatego wróćmy do głównego tematu. Nie będzie on jednak jeszcze długi, ponieważ wszystko co musicie jeszcze wiedzieć na temat pamięci DDR, sprowadza się do jej specyfikacji, a więc najważniejszych cech. Mowa o pojemności, częstotliwości taktowania zegara, szeregu opóźnień oraz napięciu VDDQ, na którym pracują.
Long live the DDR4…
Obecny standard, czyli DDR4 w surowej formie występuje najszerzej w pojemności 4 GB w ramach jednego modułu, choć znajdziemy nawet 16 GB konsumenckie warianty. Zapewnia taktowanie rzędu 2400 Mhz (co w skrócie i ogromnym, karygodnym wręcz uproszczeniu można uznać za 2400 Mb/s) z opóźnieniami 16-16-16 (CL-tRCD-tRP) oraz napięciem 1,2V. Oczywiście po tylu latach obcowania na rynku doczekaliśmy się dziesiątek wariantów
Warto też tutaj wspomnieć o Vpp. Nie jest to powszechnie znany termin, bo dotyczy tego, czego nie widzimy i nad czym się często nie zastanawiamy, bo wykorzystywanym przez moduły pamięci napięciem. Dzięki zastosowanemu w DDR4 terminie Vpp, który dotyczy też technologii, moduł w chwilach zapotrzebowania na wyższe napięcie, sięga po inne źródło, które w przypadku DDR4 dotyczy linii 2,5V. Ta praktyka poprawia zarówno wydajność per se, jak i tą energetyczną.
… do premiery DDR5
Tak też dochodzimy do nowego standardu DDR5, który tak naprawdę majaczył gdzieś na horyzoncie od kilku lat, ale którego dopiero niedawno zapowiedziano. Ujawnienia dokonała firma SK Hynix, zachwycając się możliwościami nowego standardu bez reszty, udostępniając takie oto porównania:
Pierwotnie celem dla DDR5 było podwojenie standardowego taktowania DDR4, a więc osiągnięcie 4800 MHz. Jednak producenci postarali się o to, abyśmy już w zasięgu DDR4 mogli otrzymać podkręcone moduły z zegarami właśnie rzędu 4800 MHz za sowitą opłatę. Dlatego m.in. SK Hynix postanowił pochwalić się możliwością stworzenia modeli o szybkości 8400 MHz. Jednak będzie to zapewne najwyższa półka cenowa, dlatego my, zwyczajni konsumenci powinniśmy oczekiwać modułów o taktowaniu od 4800 do 6400 MHz.
Chociaż kiedyś te wartości nie miały wielkiego znaczenia dla wydajności w połączeniu z procesorem. AMD udowodniło serią Ryzen, że im wyższe zegary, tym każdy Ryzen radzi sobie znacznie lepiej, a sama poprawa sięga kilkudziesięciu procent w porównaniu np. DDR4-2400 z DDR4-4600. Dlatego po debiucie nowych pamięci, to AMD zyska najwięcej… chyba że Intel poczyni stosowne ulepszenia swoich CPU.
Wyższe prędkości nie oznaczają wyższego zapotrzebowania na napięcie. Tak jak bywało to wcześniej i w przypadku DDR5 zmniejszenie rozmiaru tranzystorów pozwoliło uciąć nieco zużycie prądu – z 1,2 do 1,1 V w przypadku napięcia stałego i z 2,5 do zaledwie 1,8V w przypadku wspomnianego Vpp (w porównaniu do DDR4). To poprawi wydajność baterii w urządzeniach mobilnych, ale to nie koniec zalet w związku ze zmniejszoną wielkością tranzystorów.
Dzięki temu nowe moduły pamięci operacyjnej będą dzierżyć bardziej “upakowane” krzemowe układy pamięci, a więc takie o większej gęstości w imię pojemności (z 16 Gb do nawet 64 Gb). Przekłada się to na ogólną pojemność kości, co po debiucie DDR5 na rynku konsumenckim sprawi zapewne odejście 4 GB modeli do lamusa na rzecz podstawowych 8 GB i 16 GB. W przyszłości zapewne doczekamy się nawet 64 GB, choć może być to zarezerwowane tylko na rynek serwerowy.
DDR5 przyniosą jednak poprawę dotyczącą nie tylko samej specyfikacji. Postarają się też o odpowiedni bagaż nowinek i technologii. Jedną z nich będzie możliwość uzyskania dostępu do poszczególnych banków pamięci (te uległy podwojeniu), kiedy pozostałe są odświeżane, co jednoznacznie wpłynie pozytywnie na opóźnienia. Ponadto będzie czerpać korzyści z DFE (Decision Feedback Equalizer), który poprawia proces zapisu i usprawnia działanie bufora (więcej o tym w patencie).
Finalnie DDR5 dostają też coś, co do tej pory było zarezerwowane dla środowisk profesjonalnych, czyli wbudowany układ ECC (Error Correction Code). Ten rozszerza szynę danych, którą przesyłane są nadmiarowe dane kontrolne, umożliwiające korygowanie błędów, co zapewnia większą stabilność działania systemu komputerowego.
Premiera pamięci DDR5 jest odległa
Chociaż doczekaliśmy się już “papierowej premiery” DDR5, to jest jeszcze długa droga zanim położymy swoje łapki na konsumenckich modułach DDR5. Te najpierw trafią na rynek serwerowy, gdzie cena za nowe technologie nie gra roli i gdzie “przeczekają” swoją najwyższą cenę aż do premiery platform od Intela i AMD, które zaczną wspierać DDR5. Według szacunków, pierwsze komputery serwerowe z nowym standardem pamięci operacyjnej pojawią się dopiero na końcu 2021 roku, wypychając mozolnie DDR4 przez następne trzy/cztery lata.
Innymi słowy, tak jak czekaliśmy na interfejs PCIe 4.0, tak będziemy czekać na rozpowszechnienie się DDR5. Najpierw na rynku konsumenckim nowe pamięci będą wspierać najdroższe płyty główne, a dopiero z czasem platformy w racjonalnym zasięgu cenowym powiedzą im buenos días.
