مشخصات حافظه‌های DDR5 منتشر شد

زوميت/ مشخصات استانداردي جديد براي حافظه‌هاي رم که به‌نام DDR5 شناخته مي‌شوند، منتشر شد. اين حافظه‌ها قطعا سرعت و قابليت‌هاي بسيار بيشتري خواهند داشت. انجمن فناوري‌هاي حالت جامد JEDEC مشخصات نهايي استاندارد حافظه DDR5 SDRAM را منتشر کرد که نقطه‌ي مهمي در تاريخ توسعه‌ي حافظه‌هاي کامپيوتري محسوب مي‌شود. DDR5 جديدترين نسخه از استاندارد DDR محسوب مي‌شود که از انتهاي دهه‌ي ۱۹۹۰، وظيفه‌ي سرعت‌بخشي به پردازش‌ها را در انواع کامپيوترهاي شخصي، سرور و دسته‌هاي گوناگون هر زيرمجموعه، بر عهده داشته است. استاندارد جديد، بار ديگر ظرفيت‌ها و قابليت‌هاي DDR را افزايش مي‌دهد و علاوه بر افزايش دوبرابري سرعت، ظرفيت آن‌ها را نيز بهبود خواهد داد. سخت‌افزارهايي که براساس استاندارد جديد توليد مي‌شوند، احتمالا سال آينده به بازار مي‌آيند و پيش از ورود به دنياي PC، ابتدا در دسته‌ي سرور استفاده خواهند شد. انجمن JEDEC ابتدا سال ۲۰۱۸ را به‌عنوان زمان معرفي استاندارد DDR5 عنوان کرده بود و معرفي در سال ۲۰۲۰، کمي آن‌ها را از برنامه‌ي زمان‌بندي آتي عقب مي‌اندازد. به‌هرحال تأخير در معرفي مشخصات يک استاندارد، هيچ‌گاه چيزي از اهميت آن کم نمي‌کند. نسخه‌ي جديد استاندارد DDR نيز مانند نسل‌هاي پيشين، روي افزايش ظرفيت و سرعت متمرکز مي‌شود. JEDEC تصميم دارد تا هردو را در نسخه‌ي جديد، دوبرابر کند. حداکثر سرعت طبق استاندارد جديد به ۶/۴ گيگابيت‌برثانيه مي‌رسد و در بخش ظرفيت نيز حافظه‌هاي LRDIMM تکي تا ۲ ترابايت ظرفيت مجاز خواهند داشت. تغييرات کوچک بسيار متعدد ديگري در استاندارد DDR5 ديده مي‌شود که يا براي رسيدن به اهداف اصلي سرعت و ظرفيت طراحي شده يا با هدف ساده‌سازي برخي از جنبه‌هاي اکوسيستم، طراحي مي‌شوند. به‌عنوان مثال تنظيم‌گري‌هاي مرتبط با ولتاژ DIMM و ECC قالب، تغيير کرده‌اند. بزرگ‌تر شدن حافظه‌ها: حافظه‌ي چگال‌‌تر و قابليت ترکيب تراشه‌هاي بيشتر ابتدا ظرفيت و چگالي را در استاندارد جديد بررسي مي‌کنيم. همان‌طور که گفته شد، اين تغييرات، شاخص‌ترين بهبودها نسبت به DDR4 محسوب مي‌شوند. DDR5 هم مانند نسل‌هاي قبلي به گونه‌اي طراحي شده است که سال‌ها عمر داشته باشد. اين استاندارد، چگالي ۶۴ گيگابيت‌ را براي حافظه‌هاي تکي ممکن مي‌کند که چهار برابر چگالي در نسل قبلي محسوب مي‌شود. چگالي جديد در ترکيب با قابليت Die-Dtacking که امکان استفاده از هشت قالب حافظه را در يک تراشه‌ي تکي ممکن مي‌کند، امکان ساخت يک LRDIMM با ۴۰ المان و ظرفيت حافظه‌ي دو ترابايت را به‌همراه خواهد داشت. اگرچه چنين ظرفيتي مورد نياز همه‌ي کاربران نيست، اما با استاندارد جديد مي‌توان انتظار داشت که پيکربندي مرسوم دو کاناله در کامپيوترهاي شخصي، بالاخره ظرفيتي معادل ۱۲۸ گيگابايت را به مصرف‌کننده ارائه کند. قطعا حداکثرهايي که در مشخصات DDR5 مي‌بينيم، براي سال‌هاي دور عمر اين حافظه طراحي شده‌اند. درواقع بايد منتظر باشيم تا توانايي توليدکننده‌هاي تراشه، به نيازهاي استاندارد نزديک شود. درواقع توليدکننده‌ها در مراحل اوليه براي ساختن DIMMها از تراشه‌هاي کنوني با چگالي‌هاي هشت و ۱۶ گيگابيت استفاده خواهند کرد. درنتيجه اگرچه بهبود سرعت حافظه‌ها با DDR5 به سرعت انجام مي‌شود، اما براي مشاهده‌ي بهبود ظرفيت، بايد چند سال منتظر بمانيم. سريع‌تر شدن حافظه‌ها: يک DIMM با دو کانال افزايش پهناي باند حافظه، نکته‌ي مهم ديگر در مشخصات DDR5 به شمار مي‌رود. به‌هرحال کاربران زيادي به‌دنبال افزايش بهره‌وري هستند و با افزايش ظرفيت حافظه‌ها، سرعت نيز بايد بهبود پيدا کند. سازمان استاندارد، تلاش زيادي براي بهبود در بخش سرعت داشت تا نيازها به‌خوبي برطرف شوند. سازمان JEDEC در DDR5 عملکردي ضربتي‌تر در افزايش مشخصات و قابليت‌هاي استاندارد داشت. عموما استانداردهاي جديد کار خود را از جايي شروع مي‌کنند که استاندارد قبلي حضور دارد. به‌عنوان مثال، در انتقال از DDR3 به DDR4 شاهد بوديم که نسل جديد، از سرعت ۱/۶ گيگابيت‌برثانيه شروع شد که نسل قبلي در آن متوقف شده بود. سازمان استاندارد براي DDR5 برنامه‌هاي جالب‌تري دارد و اولين نمونه‌ها با سرعت ۴/۸ گيگابيت‌برثانيه توسعه پيدا مي‌کنند. يعني شاهد افزايش سرعت ۵۰ درصدي در حافظه‌هاي اوليه‌ي DDR5 خواهيم بود. در سال‌هاي بعد هم سرعت به‌مرور افزايش مي‌يابد تا به حداکثر ۶/۴ گيگابايت، يعني دوبرابر حداکثر سرعت کنوني DDR4 برسد. البته DDR4 اکنون در برخي موارد سرعتي بالاتر از سرعت رسمي ۳/۲ گيگاهرتز را ارائه مي‌کند، درنتيجه شايد شروع DDR5 آن‌چنان هم بالاتر از استاندارد کنوني نباشد. هدف مهم بهبود قابليت‌هاي سرعت، اين بود که مقدار پهناي باند دردسترس در يک DIMM تکي، دوبرابر شود. به‌ همين دليل شرکت‌ها قابليت ارائه‌ي حافظه‌هايي بسيار بهينه‌تر خواهند داشت. شايد به همين خاطر باشد که SK Hynix، نقشه‌ي راه خود را براي رسيدن به DDR5-8400، پايان دهه‌ي جاري تنظيم کرده است. رسيدن به سرعت‌هاي بالا نياز به بهبودهاي زيرساختي در هر دو بخش DIMM و باس حافظه دارد تا بتوان چنين حجم بالايي از داده را در هر چرخه‌ي کلاک، جابه‌جا کرد. مشکل اصلي کنوني که هميشه در سرعت‌هاي DRAM ديده مي‌شود، از کمبود توسعه در نرخ‌هاي سرعت کلاک هسته در DRAM وجود دارد. بخش منطقي مدار مخصوص حافظه در مسير سريع‌تر شدن قرار دارد و باس‌هاي حافظه نيز سريع‌تر مي‌شوند؛ اما DRAM مبتني بر خازن و ترانزيستور که زيرساخت حافظه‌هاي مدرن را تشکيل مي‌دهد، توانايي کار کردن در کلاکي فراتر از چند صد مگاهرتز را ندارد. درنتيجه براي استخراج سرعت بيشتر از يک قابل DRAM، نياز به کارهاي موازي متعددي بود که در DDR5 به‌خوبي انجام شد. تغيير اصلي براي بهبود حافظه را مي‌توان در رويکردي مشابه با LPDDR4 و GDDR6 مشاهده کرد که يک DIMM را به دو کانال مي‌شکنند. درنتيجه، DDR5 به‌جاي يک کانال ۶۴ بيتي داده در هر DIMM، دو کانال ۳۲ بيتي استفاده مي‌شود که با اضافه کردن ECC تا ۴۰ بيت هم مي‌رسد. به‌علاوه، طول Burst براي هر کانال، از هشت بايت به ۱۶ بايت افزايش يافته است. به بيان ساده، هر کانال مي‌تواند در هر عمليات، ۶۴ بايت داده ارائه کند. درنهايت DDR5 DIMM در مقايسه با DDR4 DIMM با درنظرگرفتن سرعت‌هاي هسته‌ي برابر، سرعت دوبرابري را در حافظه ارائه مي‌کند. DDR5 در زماني‌که DDR4 DIMM يک عمليات ۶۴ بيتي را ارائه مي‌کند، دو عمليات ارائه خواهد کرد و پهناي باندي مؤثر را دوبرابر مي‌کند. تغييرات اصلي، دو برابر شدن ظرفيت و سرعت حافظه‌ها هستند در مجموع، مقدا ۶۳ بايت براي فعاليت‌هاي حافظه به‌عنوان عدد جادويي عمل مي‌کند، چون ۶۴ بايت، همان ابعاد خط کش استاندارد است. درنتيجه اگر طول برست در حافظه‌ي سبک DDR4 افزايش پيدا مي‌کرد، فعاليت‌هاي ۱۲۸ بايتي داشتيم که براي يک خط کش تکي، بيش‌از‌حد بزرگ محسوب مي‌شود. درنهايت بازدهي حافظه کاهش پيدا مي‌کرد. اکنون در DDR5 و با استفاده از دو کانال مستقل، کنترلر حافظه مي‌تواند از دو موقعيت مجزا، ۶۴ بايت داده درخواست کند که شباهت زيادي به عملکرد پردازنده پيدا خواهد کرد. تأثير بهينه‌سازي‌هاي بالا براي يک کامپيوتر روميزي استاندارد اين‌گونه خواهد بود که به‌جاي ساختار کنوني DDR4، ساختار جديدي پياده‌سازي خواهد شد. در پيکربندي جديد، به‌حاي استفاده از دو DIMM که دو کانال را براي شکل‌دهي ساختار 2x64bit اشغال مي‌کنند، DDR5 مانند يک ساختار 4x32bit عمل خواهد کرد. حافظه‌ها عموما به‌صورت جفتي نصب مي‌شوند و قطعا امروز ديگر به ساختارهاي قديمي SIMMهاي ۳۲ بيتي باز نمي‌گرديم. البته پيکربندي حداقلي طبق استاندارد جديد، نياز به کانال‌هاي کوچک‌تر دوگانه‌ي DDR5 دارد. تغيير ساختار در طراحي حافظه‌ها، پيامدهاي کوچک و بزرگي در بخش‌هاي ديگر هم دارد. DDR5 يک قابليت بهينه‌سازي شده در نوسازي بانک حافظه دارد. بانک‌ها از زيرساخت‌هاي لايه پايين حافظه‌ي رم هستند. قابليت جديد، امکان نوسازي يک بانک را در زمان استفاده از بانک ديگر فراهم مي‌کند. درنتيجه ريشارژ الزامي خازن زودتر از مسير خارج مي‌شود و درکنار کاهش تأخيرها، بانک‌هاي غيرفعال نيز زودتر دردسترس قرار مي‌گيرند. حداکثر تعداد گروه‌هاي بانک نيز در استاندارد جديد از ۴ به ۸ افزايش مي‌يابد که کاهش بهره‌وري بر اثر دسترسي‌هاي ترتيبي به حافظه را به حداقل مي‌رساند. تغيير در ساختار باس افزايش سرعت باس در حافظه‌ي رم، به‌صورت هم‌زمان هم آسان و هم دشوار به‌نظر مي‌رسد. ايده‌ي اصلي ساده به‌نظر مي‌رسد، اما پياده‌سازي آن آسان نيست. درنهايت براي دو برابر کردن سرعت حافظه‌هاي DDR، باس حافظه‌هاي DDR5 بايد سرعت دوبرابري نسبت به DDR4 داشته باشد. براي افزايش سرعت باس، تغييرات متعددي انجام شد که البته هيچ‌کدام به اندازه‌ي تغييرات گذشته همچون QDR يا سيگنال‌دهي ديفرانسيلي بزرگ نبودند. درنهايت اعضاي JEDEC با استفاده از باس کمي متفاوت با DDR4 موفق به رسيدن به اهداف خود شدند. نکته‌ي مهم تغيير باس در DDR5 در قابليتي به‌نام Decision Feedback Equalization يا DFE ديده مي‌شود. در سطوح بسيار بالا، DFE به‌معناي کاهش تداخل inter-symbol خواهد بود که با استفاده از پاسخ يک گيرنده‌ي باس حافظه، برابرسازي بهتري انجام مي‌شود. با برابرسازي بهتر، مي‌توان سيگنال‌‌دهي تميزتري براي باس حافظه‌ي DDR5 داشت تا در نرخ‌هاي تبادل بالاتري کار کند. همان‌طور که گفته شد، تغييرات کوچک‌تر متعددي در استاندارد رخ دادند تا اين دستاورد محقق شود. مادربردهاي ساده تر، DIMMهاي پيچيده‌تر: تنظيم ولتاژ روي DIMM ولتاژهاي عملياتي، بخش ديگري بود که در استاندارد جديد بهينه‌سازي شد. در جدول مشخصات گفتيم DDR5 با Vdd 1.1v کار مي‌کند که کمتر از Vdd 1.2 نسل قبل خواهد بود. تغيير جديد، بازدهي برق را نسبت به نسل قبلي بهبود مي‌بخشد. البته بهبود جديد آن‌چنان به اندازه‌ي بهبود DDR4 نسبت به نسل‌هاي قبلي شاخص و مهم به‌نظر نمي‌رسد. JEDEC همچنين در استاندارد جديد، مديريت و تنظيم ولتاژ را هم از مادربرد به DIMM منتقل مي‌کند. درنتيجه DIMMهاي جديد داراي تنظيم‌گر داخلي ولتاژ خواهند بود که در همه‌ي بخش‌ها از UDIMM تا LRDIMM ديده مي‌شود. به‌هرحال تصميم جديد موجب ساده‌تر شدن ساختار مادربردها و کاهش هزينه‌هاي توليد آن‌ها نيز مي‌شود. JEDEC مي‌گويد با تنظيم ولتاژ روي خود DIMM، تلرانس ولتاژي هم بهتر خواهد شد. همين تغييرات کوچک هم به‌مرور بازدهي مصرف نيرو را افزايش مي‌دهند. مشخصات تنظيم‌گرهاي ولتاژي به تصميم‌هاي توليدکننده بستگي دارد و سازمان، جزئيات زيادي از آن منتشر نکرده است. البته به‌نظر نمي‌رسد درنهايت شاهد يک نوع تنظيم‌گر براي هر دو نوع UDIMM مخصوص کاربر و LRDIMM مخصوص سرور باشيم، چون نيازهاي ولتاژي متفاوتي دارند. DDR5 DIMM: استفاده از ۲۸۸ پين هميشگي با تغيير در طراحي همان‌طور که در نمونه‌هاي متعدد اوليه از توليدکننده‌ها مشخص شده بود، در DDR5 هم مانند نسل قبلي شاهد استفاده از ۲۸۸ پين در هر ماژول خواهيم بود. در تغييير از DDR2 به DDR3 نيز همين روند وجود داشت و تعداد پين‌ها، برابر با ۲۴۰ پين حفظ شد. ثابت ماندن تعداد پين‌ها به اين معني نيست که مي‌توان از DIMM نسل جديد در سوکت نسل قبلي استفاده کرد. ترکيب پين‌ها و طراحي آن‌ها با هدف ارائه‌ي قابليت‌هاي جديد DDR5 تغيير مي‌کند. تغيير مهم اين است که باس آدرس و دستور، کوچک‌‌تر و تقسيم مي‌شوند. پين‌هايي که باقي مي‌مانند، براي باس داده در کانال حافظه‌ي ثانويه استفاده خوهند شد. DDR5 به‌جاي استفاده از يک باس CA با ساختار ۲۴ بيتي، از دو باس CA با ساختار هفت بيتي استفاده مي‌کند که هرکدام براي يک کانال کاربرد دارند. هفت بيت بسيار کمتر از نصف بيت نسل قبلي است، درنتيجه کار براي کنترلرهاي حافظه پيچيده‌تر مي‌شود. نمونه‌سازي اوليه، شروع توليد از ۱۲ تا ۱۸ ماه آينده اخبار اخير JEDEC را نمي‌توان رونمايي محصول دانست. درواقع تنها جزئيات استاندارد براي اعضا بيان شد تا به‌مرور در ساخت محصول از آن‌ها پيروي کنند. بزرگ‌ترين توليدکننده‌ها که از روزهاي اول در توسعه‌ي DDR5 همکاري کرده‌اند، اکنون نمونه‌هاي اوليه را در دست دارند و به‌دنبال يکپارچه‌سازي فعاليت‌ها و ساخت اولين محصولات تجاري هستند. اولين محصولات تجاري مبتني بر JEDEC احتمالا از ۱۲ تا ۱۸ ماه آينده آماده‌ي عرضه به بازار هستند. انجمن JEDEC با وجود عدم اشاره‌ي مستقيم، ترجيح مي‌دهد که اولين محصولات براي بازار سرور عرضه شوند. غول‌هاي دنياي پردازنده يعني اينتل و AMD هم تاکنون پلتفرمي با پشتيباني از DDR5 معرفي نکرده‌اند، اما قطعا به‌زودي شاهد اخبار آن‌ها خواهيم بود. طول عمر DDR5 در بازار هم مانند دو استاندارد قبلي حدود هفت سال يا کمي بيشتر پيش‌بيني مي‌شود. البته JEDEC پيش‌بيني مي‌کند DDR5 نسبت به DDR4 بيشتر در قفسه‌ي فروشگاه‌ها بماند چون قابليت‌هاي بالغ و کاملي را ارائه مي‌کند که تا سال‌ها، نياز کاربران را برطرف مي‌کنند. امسال سال اعلام رسمي مهاجرت اپل از اينتل به آرم هم بود که اولين محصولاتش سال آينده به بازار مي‌آيند. درنتيجه ۲۰۲۱ مي‌تواند سال جذابي ازلحاظ عرضه‌ي کامپيوترهاي جديد در دسته‌هاي شخصي و سرور باشد.

همراهان عزيز، آخرين خبر را بر روي بسترهاي زير دنبال کنيد: ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد

---

بازار

---