حافظه DDR5: چگونه رابط جدید عملکرد را با مصرف انرژی کمتر بهبود می بخشد

انتقال مرکز داده به DDR5 ممکن است مهمتر از ارتقاءهای دیگر باشد.با این حال، بسیاری از مردم به طور مبهم فکر می کنند که DDR5 فقط یک انتقال برای جایگزینی کامل DDR4 است.پردازنده‌ها به ناچار با ورود DDR5 تغییر می‌کنند و مقداری جدید خواهند داشتحافظهرابط ها، همانطور که در مورد نسل های قبلی ارتقاء DRAM از SDRAM بهDDR4.

با این حال، DDR5 فقط یک تغییر رابط نیست، بلکه در حال تغییر مفهوم سیستم حافظه پردازنده است.در واقع، تغییرات DDR5 ممکن است برای توجیه ارتقاء به یک پلت فرم سرور سازگار کافی باشد.

چرا یک رابط حافظه جدید انتخاب کنید؟

مشکلات محاسباتی از زمان ظهور رایانه‌ها پیچیده‌تر شده‌اند، و این رشد اجتناب‌ناپذیر تکامل را در قالب تعداد بیشتر سرورها، افزایش روزافزون ظرفیت حافظه و ذخیره‌سازی، و سرعت کلاک پردازنده و تعداد هسته‌های بالاتر و همچنین تغییرات معماری را هدایت کرده است. ، از جمله پذیرش اخیر تکنیک های هوش مصنوعی تفکیک شده و پیاده سازی شده.

برخی ممکن است فکر کنند که همه اینها پشت سر هم اتفاق می افتد زیرا همه اعداد در حال افزایش است.با این حال، در حالی که تعداد هسته‌های پردازنده افزایش یافته است، پهنای باند DDR سرعت خود را حفظ نکرده است، بنابراین پهنای باند هر هسته در واقع در حال کاهش است.

از آنجایی که مجموعه داده‌ها به ویژه برای HPC، بازی‌ها، کدگذاری ویدیویی، استدلال یادگیری ماشین، تجزیه و تحلیل داده‌های بزرگ و پایگاه‌های داده در حال گسترش هستند، اگرچه می‌توان پهنای باند انتقال حافظه را با افزودن کانال‌های حافظه بیشتر به CPU بهبود بخشید، اما این کار انرژی بیشتری مصرف می‌کند. .تعداد پین های پردازنده نیز پایداری این رویکرد را محدود می کند و تعداد کانال ها نمی تواند برای همیشه افزایش یابد.

برخی از برنامه‌ها، به‌ویژه زیرسیستم‌های هسته‌ای بالا مانند پردازنده‌های گرافیکی و پردازنده‌های تخصصی هوش مصنوعی، از نوعی حافظه با پهنای باند بالا (HBM) استفاده می‌کنند.این فناوری داده‌ها را از تراشه‌های DRAM انباشته شده به پردازنده از طریق خطوط حافظه 1024 بیتی اجرا می‌کند و آن را به یک راه‌حل عالی برای برنامه‌های حافظه فشرده مانند هوش مصنوعی تبدیل می‌کند.در این برنامه ها، پردازنده و حافظه باید تا حد امکان به یکدیگر نزدیک باشند تا انتقال سریع انجام شود.با این حال، همچنین گران‌تر است و تراشه‌ها نمی‌توانند روی ماژول‌های قابل تعویض/ارتقا قرار بگیرند.

و حافظه DDR5 که در سال جاری به طور گسترده عرضه شد، برای بهبود پهنای باند کانال بین پردازنده و حافظه طراحی شده است، در حالی که هنوز از قابلیت ارتقا پشتیبانی می کند.

پهنای باند و تاخیر

سرعت انتقال DDR5 سریعتر از هر نسل قبلی DDR است، در واقع، در مقایسه با DDR4، سرعت انتقال DDR5 بیش از دو برابر است.DDR5 همچنین تغییرات معماری اضافی را برای فعال کردن عملکرد در این نرخ‌های انتقال نسبت به دستاوردهای ساده معرفی می‌کند و کارایی گذرگاه داده مشاهده‌شده را بهبود می‌بخشد.

علاوه بر این، طول انفجار از BL8 به BL16 دو برابر شد، که به هر ماژول اجازه می‌دهد دو کانال فرعی مستقل داشته باشد و اساسا کانال‌های موجود در سیستم را دو برابر می‌کند.نه تنها سرعت انتقال بالاتری دریافت می کنید، بلکه یک کانال حافظه بازسازی شده نیز دریافت می کنید که حتی بدون نرخ انتقال بالاتر از DDR4 بهتر عمل می کند.

فرآیندهای فشرده حافظه از انتقال به DDR5 شاهد افزایش چشمگیری خواهند بود و بسیاری از بارهای کاری فشرده امروزی، به ویژه هوش مصنوعی، پایگاه های داده و پردازش تراکنش آنلاین (OLTP) با این توصیف مطابقت دارند.

سرعت انتقال نیز بسیار مهم است.محدوده سرعت فعلی حافظه DDR5 4800 ~ 6400MT/s است.با بلوغ فناوری، انتظار می رود نرخ انتقال بالاتر باشد.

مصرف انرژی

DDR5 از ولتاژ کمتری نسبت به DDR4 استفاده می کند، یعنی 1.1 ولت به جای 1.2 ولت.در حالی که تفاوت 8٪ ممکن است زیاد به نظر نرسد، تفاوت زمانی آشکار می شود که آنها برای محاسبه نسبت مصرف برق مربع شوند، یعنی 1.1²/1.2² = 85٪، که به معنای صرفه جویی 15٪ در قبوض برق است.

تغییرات معماری ارائه شده توسط DDR5 کارایی پهنای باند و نرخ انتقال بالاتر را بهینه می‌کند، با این حال، تعیین کمیت این اعداد بدون اندازه‌گیری محیط کاربردی دقیقی که این فناوری در آن استفاده می‌شود، دشوار است.اما باز هم، به دلیل معماری بهبود یافته و نرخ انتقال بالاتر، کاربر نهایی بهبود انرژی در هر بیت داده را درک خواهد کرد.

علاوه بر این، ماژول DIMM همچنین می تواند به تنهایی ولتاژ را تنظیم کند که می تواند نیاز به تنظیم منبع تغذیه مادربرد را کاهش دهد و در نتیجه اثرات صرفه جویی بیشتری در مصرف انرژی ایجاد کند.

برای مراکز داده، میزان مصرف انرژی سرور و هزینه های خنک کننده نگران کننده است، و زمانی که این عوامل در نظر گرفته شوند، DDR5 به عنوان یک ماژول کم مصرف تر قطعا می تواند دلیلی برای ارتقا باشد.

تصحیح خطا

DDR5 همچنین دارای تصحیح خطای روی تراشه است و با ادامه کاهش فرآیندهای DRAM، بسیاری از کاربران نگران افزایش نرخ خطای تک بیتی و یکپارچگی کلی داده‌ها هستند.

برای برنامه های سرور، ECC روی تراشه، خطاهای تک بیتی را در طول دستورات خواندن قبل از خروجی داده از DDR5 تصحیح می کند.این مقداری از بار ECC را از الگوریتم تصحیح سیستم به DRAM تخلیه می کند تا بار روی سیستم کاهش یابد.

DDR5 همچنین بررسی خطا و پاکسازی را معرفی می‌کند و در صورت فعال بودن، دستگاه‌های DRAM داده‌های داخلی را می‌خوانند و داده‌های تصحیح شده را بازنویسی می‌کنند.

خلاصه کنید

در حالی که رابط DRAM معمولاً اولین عاملی نیست که مرکز داده هنگام اجرای ارتقاء در نظر می گیرد، DDR5 شایسته نگاهی دقیق تر است، زیرا این فناوری وعده می دهد که در مصرف انرژی صرفه جویی کند و در عین حال عملکرد را تا حد زیادی بهبود بخشد.

DDR5 یک فناوری توانمند است که به پذیرندگان اولیه کمک می‌کند تا به‌خوبی به مرکز داده‌های مقیاس‌پذیر و قابل ترکیب آینده مهاجرت کنند.رهبران فناوری اطلاعات و کسب و کار باید DDR5 را ارزیابی کنند و تعیین کنند که چگونه و چه زمانی از DDR4 به DDR5 مهاجرت کنند تا برنامه‌های تحول مرکز داده خود را تکمیل کنند.