Спецификация DDR5 SDRAM утверждена: ждем DDR5-4800, DDR5-6400 и далее
Комитет JEDEC, отвечающий за разработку и стандартизацию компьютерной памяти, объявил о готовности финальной версии спецификации DDR5 SDRAM. Новый тип памяти обещает стать причиной серьезных изменений привычных платформ: стандарт предусматривает как минимум двукратное увеличение пиковых скоростей вместе с кратным ростом емкости модулей.
Утверждение спецификации DDR5 профильным отраслевым комитетом открывает новому стандарту путь на рынок, и можно ожидать, что первые системы с DDR5 SDRAM появятся уже в следующем году. Но внедрение, очевидно, начнется с серверного сегмента, в то время как в клиентских устройствах новая память обоснуется несколько позднее. Тем не менее, ввод в обиход модулей DDR5 SDRAM должен достаточно сильно изменить привычные вычислительные системы.
Основное внимание при разработке DDR5 SDRAM было уделено вопросам повышения производительности памяти, которая очевидным образом не поспевает за растущими потребностями многоядерных процессоров. Поэтому ожидается, что первые модули новой памяти со старта возьмут рубеж в 4,8 Гбит/с на контакт, то есть DDR5-4800. А впоследствии скорости будут прогрессировать до 6,4 Гбит/с. При этом стоит иметь в виду, что производители памяти для настольных систем часто выходят за рамки спецификаций, поэтому не стоит удивляться, если рано или поздно на рынке появятся в том числе и модули DDR5-8400 или им подобные.
В основе роста скоростей лежит не рост тактовой частоты ядер памяти, которая масштабируются с большим трудом. Вместо этого разработчики традиционно занимаются увеличением параллелизма. Ключевой идеей, внедренной в стандарте DDR5, выступает разделение одного модуля на два независимых канала. Иными словами, в то время как в DDR4 данные передаются по шине шириной 64 бит, в DDR5 используется две независимые шины по 32 бит (или 40 бит с ECC). Попутно длина пакета (Burst Length) для каждого канала увеличена с 8 до 16, что выливается в пересылку по 64 байт за такт по каждому каналу одного модуля. Это значит, что при одинаковой частоте ядра технология DDR5 предлагает удвоение пропускной способности по сравнению с DDR4.
Отдельно стоит подчеркнуть, что реализованная в DDR5 передача данных порциями по 64 байт позволяет синхронизировать работу оперативной памяти с функционированием типичной процессорной кеш-памяти, где также используются строки по 64 байт.
Вместе с другими изменениями, такими как раздельное обновление содержимого банков вместе с увеличением числа групп банков, все это позволяет достичь дополнительного прироста реальной производительности благодаря снижению накладных расходов. Результаты моделирования показывают, что даже при сравнении модулей памяти DDR4 и DDR5 с формально одинаковой скоростью (например, 3,2 Гбит/с), новая память обеспечивает в 1,36 раза более высокую эффективную пропускную способность. При сравнении же DDR5-4800 и DDR4-3200 оценочная производительность первой оказывается выше в 1,87 раз.
Еще одним важным шагом вперед стало увеличение предельной емкости одного чипа до 64 Гбит, что в 4 раза превышает емкость чипов DDR4. Таким образом, при штабелировании по 8 чипов в микросхеме и использовании 32 чипов на модуле (это возможно в случае LRDIMM) емкость одного модуля может быть доведена до внушительных 2 Тбайт. Впрочем, если говорить о небуферизованных DIMM для потребительских систем, то стандарт DDR5 делает возможным создание модулей объемом по 128 Гбайт, что тоже довольно неплохо.
Спецификация DDR5 предполагает, что новые модули памяти будут требовать напряжения 1,1 В и улучшат свою энергоэффективность. При этом DIMM нового стандарта продолжат использовать 288-контактный форм-фактор. Впрочем, другое назначение выводов и измененное расположение ключей в слоте не позволит по ошибке установить DDR5 DIMM в слоты для DDR4 SDRAM.
Стоит понимать, что сегодня речь идет только о появлении стандарта, в то время как широкого распространения DDR5 SDRAM придется подождать еще как минимум год или полтора. AMD планирует внедрить работу с DDR5 лишь в архитектуре Zen 4, которая выйдет в 2022 году. Intel же начнет поддерживать DDR5 SDRAM с серверных процессоров Sapphire Rapids, которые, вероятно, выйдут в следующем году.
