هل تبحث عن الفرق بين ذواكر الوصول العشوائي DDR4 و DDR5؟ سيل البيانات التي تم إنشاؤها بواسطة كل شيء من الهواتف الذكية إلى المركبات ذاتية القيادة تتقارب في السحابة ، مما يدفع تقنية ذاكرة الخادم الحالية إلى حدودها المطلقة ، مع ملايين الخوادم التي تعالج الكثير من البيانات التي تم إنشاؤها عبر مشهد معقد بشكل متزايد من أحمال العمل ، تزداد الحاجة إلى معيار ذاكرة جديد لتلبية النطاق الترددي الشره ومتطلبات السعة للخوادم القوية المتزايدة يومًا بعد يوم.
التحويل من : DDR4 إلى DDR5
تم تقديم معيار الذاكرة الرئيسي الحالي DDR4 في عام 2014 ، ومهد الطريق لوحدات الذاكرة المضمنة المزدوجة (DIMM) بسعة تصل إلى 64 جيجابايت باستخدام حزم أحادية القالب ، كانت هذه قفزة بمقدار 4 أضعاف عن سعة 16 جيجا بايت من DDR3 ، حسنت بنية DDR4 الإجمالية من كفاءة الذاكرة والنطاق الترددي من سابقتها ، وفي العصر الحديث اليوم ، ومع ذلك ، فإن DDR4 لا تفي بمتطلبات التطبيق
لقد ارتفع البث كثيف البيانات ، ومؤتمرات الفيديو ، والألعاب عبر الإنترنت ، وتحليلات البيانات ، وبالطبع ، الطلب على الذكاء الاصطناعي / تعلم الآلة بشكل كبير ، وغالبًا ما يكون الحجم مصحوبًا بزيادة في الجودة (كثافة البيانات) ، كما هو الحال عندما ينتقل دفق الفيديو من HD إلى 4K ، وبالتالي ، فإن مراكز البيانات الفائقة النطاق الموجودة في قلب شبكة البيانات العالمية تشعر بالأزمة. يواصل عالم الأعمال تحويل حجم العمل من أماكن العمل إلى السحابة ، مما يؤدي إلى مضاعفة عدد مراكز البيانات فائقة النطاقات منذ عام 2015
وتساعد ذاكرة DDR5 DRAM الخوادم على التحول إلى سرعة أعلى من خلال توفير نطاق ترددي أكبر وزيادة السعة والمزيد. يوفر مزايا كبيرة لأداء الخادم من خلال مجموعة من تحسينات أداء الذاكرة والبنية (انظر الجدول).
مقارنة بين أداء وميزات DDR4 و DDR5 :
يصل حجم ذاكرة DDR5 إلى 6.4 جيجابت / ثانية :
لا يمكنك أبدًا الحصول على نطاق ترددي كافٍ للخادم ، تغذي DDR5 الحاجة إلى السرعة ، وتقدم زيادة فورية بنسبة 50٪ في عرض النطاق الترددي عبر DDR4 DIMMs بمعدل بيانات يبلغ 4.8 جيجابت / ثانية ، وفقًا لمعيار JEDEC ، ستحقق في النهاية ضعف معدل بيانات DDR4 عند 6.4 جيجابت / ثانية. بالإضافة إلى ذلك ، نفذت DDR5 معادلة ملاحظات القرار (DFE) لتسريع سرعات الإدخال / الإخراج.
جهد منخفض ، طاقة منخفضة :
أداء الخادم مقيد بالقدرة على إزالة الحرارة ، لذلك يجب أن يأخذ معيار الذاكرة الجديد في الاعتبار تقنيات تقليل الطاقة في البداية ، يؤدي خفض جهد التشغيل (VDD) من 1.2 فولت إلى 1.1 فولت إلى تقليل استهلاك طاقة DDR5 بشكل كبير ، ومع ذلك ، فإن جهد التشغيل المنخفض يعني هامشًا أصغر لمناعة الضوضاء ، مما يزيد من تعقيد التصميم والتنفيذ
وينتقل ناقل CA من إشارة المنطق المنتهية بسلسلة أبتر (SSTL) (والتي تتطلب توفير سكة جهد إضافية أو إنهاء مشتق من VDD الذي يحرق تيارًا ثابتًا) إلى إشارة منطق فتح الصرف الزائف (PODL) التي تستخدم VDD كإنهاء و يسحب تيارًا صفريًا عندما تكون الإشارة عالية ، أخيرًا ، تمكّن تعليمات DRAM الجديدة ، Write Pattern (WRP) ، المعالج من التخلص من خط ذاكرة تخزين مؤقت سعة 64 بايت بدون أي نشاط على خطوط البيانات. النمط المكتوب على العنوان الهدف قابل للبرمجة من خلال سجل الوضع.
هندسة الطاقة الجديدة :
مع DDR5 DIMMs ، تنتقل إدارة الطاقة من اللوحة الأم إلى DIMM نفسها. ستحتوي وحدات DDR5 DIMM على IC (PMIC) لإدارة الطاقة بجهد 12 فولت على DIMM ، مما يسمح بتفاصيل أفضل لتحميل طاقة النظام ، ولا يحتاج مصممو الخوادم الآن إلى توفير المنظمين على متن الطائرة لدعم أقصى تحميل DIMM ، حيث يؤدي توصيل 12 فولت إلى DIMM إلى تقليل انخفاض الأشعة تحت الحمراء ، وتعمل وحدة PMIC على تخفيف تحديات سلامة الإشارة والضوضاء ، مما يوفر تحكمًا أفضل على DIMM في مصدر الطاقة ، ويساعد على تخفيف خسارة الهامش من جهد التشغيل المنخفض. يقدم PMIC خمسة جهود متميزة لوحدة DIMM تتراوح من 1.0إلى 1.8 فولت.
تحديث بنية القناة :
يحتوي DDR5 أيضًا على بنية قناة DIMM جديدة تمامًا : تحتوي وحدات DDR4 DIMM على ناقل 72 بت ، يتألف من 64 بت بيانات بالإضافة إلى ثماني بتات ECC ، مع DDR5 ، سيكون لكل DIMM قناتان. سيكون عرض كل قناة 40 بت : 32 بت بيانات مع ثماني بتات ECC ، في حين أن عرض البيانات هو نفسه (إجمالي 64 بت) ، فإن وجود قناتين مستقلتين أصغر حجمًا يحسن كفاءة الوصول إلى الذاكرة ، وفي بنية DDR5 DIMM ، يتم تقديم الجانبين الأيسر والأيمن من DDR5 DIMM بواسطة قناة مستقلة بعرض 40 بت تشترك في برنامج تشغيل الساعة المسجل (RCD) ، مع DDR4
قدم RCD ساعتي إخراج لكل جانب ، لكن DDR5’s RCD يضاعف ذلك ، في أربع ساعات إخراج لكل جانب. هذا يحد من تحميل الساعة إلى خمسة أجهزة DRAM فقط ، وهي نصف رتبة واحدة (20 بت) على 2Rx4 DIMM. يؤدي تزويد كل نصف مرتبة بساعة مستقلة إلى تحسين سلامة الإشارة ويساعد على معالجة مشكلة الهامش المنخفض للضوضاء التي أثيرت عن طريق خفض VDD.
أطول مدة طاقة قصوى :
من خلال زيادة طول القطع المتواصل وطول الاندفاع إلى ثمانية و 16 ، يمكن للدفقة الواحدة الوصول إلى 64 بايت من البيانات ، واحد بعرض 40 بت وبالتالي يمكن أن تقدم القناة حجمًا نموذجيًا لذاكرة التخزين المؤقت لوحدة المعالجة المركزية ، مما يحسن من كفاءة التوافق والذاكرة ، مع وقت نقل أطول يبلغ 16 وحدة ، يمكن للمضيف قراءة المعاملات بشكل أكثر فاعلية حيث يكون وقت الوصول إلى الصف ثابتًا نسبيًا من جيل إلى جيل ، وتم تمكين زيادة التوازي والقدرة على الوصول إلى خطوط الأنابيب من خلال زيادة بنوك DRAM الداخلية إلى 32.
يدعم ذاكرة DRAM عالية السعة :
يدعم DDR5 أجهزة DRAM ذات سعة أعلى من سابقاتها. باستخدام DDR5 DIMMs المخزنة ، يمكن للخادم أو مصمم النظام استخدام كثافات تصل إلى 64 جيجا بايت DRAMs في حزمة أحادية القالب ، يصل الحد الأقصى للذاكرة DDR4 إلى 16 جيجا بايت DRAM في حزمة أحادية القالب ، مما يحد من السعة إلى 64 جيجا بايت ، في حين أن DDR5 RDIMMs ستكون قادرة على تحقيق 256 جيجا بايت باستخدام حزمة أحادية القالب
يمكن تحقيق سعات DIMM أكبر من ذلك باستخدام 3DS DRAMs ، حيث يتم دعم مجموعات من 2 إلى 16 DRAM يموت (ما يصل إلى ثمانية فقط لـ 64 جيجا بايت) في حزمة واحدة عبر السيليكون (TSV) مدعومة بالمعيار.
لأول مرة ، سيتم دعم كثافة غير ثنائية تبلغ 24 جيجا بايت بين كثافات 16 و 32 جيجا بايت ، وسيسمح هذا بقدرات أعلى ، وربما تكلفة أقل لكل بت ، لدخول السوق بشكل أسرع ، وتمكين صانعي الخوادم من ضبط قدراتهم بدقة أكبر لكل مركز ، يدعم DDR5 أيضًا ميزات مثل ECC أثناء التشغيل ، ووضع شفافية الخطأ ، وإصلاح ما بعد الحزمة ، وقراءة أوضاع CRC وكتابتها لتحقيق وحدات DIMM ذات السعة العالية.
جمع كل ذلك معا :
مع هذه التحسينات تأتي اعتبارات التصميم الجديدة ، من المهم التأكد من أن شبكة توصيل الطاقة (PDN) يمكنها التعامل مع الحمل بسرعات أعلى مع الحفاظ على سلامة الإشارة ، يحتاج المصممون إلى التأكد من أن اللوحات الأم ووحدات الذاكرة المضمنة المزدوجة تدعم سرعات إشارة أعلى أيضًا. عند إجراء عمليات محاكاة على مستوى النظام ، يجب التحقق من سلامة الإشارة في جميع مواقع DRAM
ويتطلب ناقل عنوان الأوامر اهتمامًا خاصًا ، ولحسن الحظ ، تعمل رقائق واجهة ذاكرة DDR 5 على حل هذه التحديات من خلال تحسين تكامل الإشارة لإشارات الأوامر والعنوان من وحدة التحكم في الذاكرة إلى DRAMs على DIMM. هذا يقلل من الحمل على الحافلة ، مما يتيح ذاكرة DRAM ذات سعة أعلى على DIMM بأقل تأثير زمن انتقال ، وقد دفعت الحوسبة السحابية تقنية الذاكرة الحالية إلى أقصى حدودها.
تم تصميم DDR 5 لتوفير سعة أعلى وعرض نطاق ترددي أكبر تتطلبه أحمال العمل كثيفة البيانات ، مع أداء جهاز DRAM الجديد وميزات DIMM المعمارية الجديدة وجيل جديد من رقائق واجهة الذاكرة ، ستعمل ذاكرة DDR 5 على تعزيز الأداء في الخوادم القادمة في عام 2022 وما بعده.
شاهد أيضًا: أفضل 9 ميزات مخفية في YouTube…عليك تجربتها
