DDR5 چيست؟ هرآنچه بايد درباره‌ جديد‌ترين استاندارد رم بدانيد [به همراه ويديو]

با همراهي پردازنده‌هاي نسل دوازدهم آلدر ليك اينتل از DDR5 و احتمال فراوان همراهي تراشه‌هاي Zen 4 سال آينده‌ي AMD از اين فناوري، انتخاب بين DDR4 و DDR5 كمي چالش‌برانگيز خواهد شد. در اين مقاله با اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران همراه باشيد تا DDR5 و قابليت‌هايش و هر‌آنچه بايد درباره‌ي آن بدانيد، با‌هم مطالعه كنيم.

مقاله پيش‌رو در تاريخ ۱۱ تير ۱۴۰۱ با افزوده شدن ويديوي همه چيز درباره‌ي رم DDR5 به‌روز شد.

DDR5 مخفف Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory جديدترين نسل از رم‌هاي كامپيوترها است كه ابتدا قرار بود سال ۲۰۱۹ (۱۳۹۸) به بازار عرضه شود؛ اما رونمايي اين ماژول حافظه به‌تعويق افتاد و نهايتاً اوايل سال ۲۰۲۱ (۱۴۰۰) و به‌عنوان محصولي گران‌ارزش معرفي شد. DDR5 نسخه‌ي تكامل‌يافته‌ي DDR4 است كه بر افزايش چگالي و افزايش پهناي باند رم و كاهش مصرف انرژي تمركز دارد. براي درك بهتر قابليت‌هاي DDR5، ابتدا برخي از مشخصات رم را معرفي مي‌كنيم.

سرعت عملكرد رم در‌واقع به عوامل مختلفي بستگي دارد؛ ازجمله فركانس، پهناي باند، تعداد كل كانال‌ها و تأخير. بيشتر افراد فركانس يا همان تعداد دستورهايي كه رم مي‌تواند در ثانيه پردازش كند، به‌اشتباه سرعت رم در انديشه متخصصين مي‌گيرند؛ درحالي‌كه فركانس رم، تنها يكي از عوامل تعيين‌كننده‌ي سرعت اين ماژول است و عوامل بيشتري در محاسبه‌ي سرعت‌ رم‌ دخيل هستند. هرچه تعداد چرخه‌هاي اجرايي رم در هر ثانيه بيشتر باشد، داده‌هاي بيشتري انتقال پيدا مي‌كنند و رم عملكردي روان‌تر را براي متخصص به‌ارمغان مي‌آورد.

توجه كنيد كه در مباحثه گيمينگ، فركانس رم بيشتر هميشه به‌معني اجراي بهتر بازي‌ها نيست. معمولاً براي اجراي بازي‌هاي سنگين، ظرفيت رم از فركانس آن مهم‌تر است و تعداد بازي‌هايي كه از حداكثر فركانس رم بهره مي‌برند، انگشت‌شمار است.

رم‌ها معمولاً با دو مجموعه اعداد مانند DDR3-1600 و PC3-12800 برچسب‌گذاري مي‌شوند. اين اعداد به نسل رم و سرعت انتقال داده‌ي آن اشاره مي‌كنند. عددي كه بعد از DDR يا PC و قبل از خط فاصله نمايش داده مي‌شود، نسل رم را نشان مي‌دهد؛ مانند DDR2/PC2 يا DDR3/PC3. عددي كه پس از DDR و خط فاصله درج مي‌شود، نرخ انتقال داده در هر چرخه‌ي كامل (رفت و برگشت) را برحسب مگاترنسفربرثانيه (MT/s) نشان مي‌دهد؛ اما فركانس يا تعداد چرخه‌هاي اجرا‌شده در هر ثانيه بر‌حسب مگاهرتز بيان مي‌شود.

عددي كه بعد از PC و خط فاصله وجود دارد، پهناي باند را برحسب مگابايت‌بر‌ثانيه نشان مي‌دهد. براي مثال، PC3-12800 پهناي باندي برابر با ۱۲٬۸۰۰ مگابايت‌برثانيه دارد. عدد دوم معادل نرخ انتقال داده در چرخه‌ي كامل ضرب در عدد هشت است؛ يعني اگر در مشخصات رم، تنها پهناي باند برحسب مگابايت‌برثانيه برچسب‌گذاري شده بود، كافي است آن عدد را بر هشت تقسيم كنيد تا به نرخ انتقال داده در چرخه‌ي كامل برسيد. درواقع، هر عدد به‌طور مستقل اطلاعات يكساني را در اشكال مختلف ارائه مي‌دهد.

گاهي اوقات روي ماژول‌هاي رم با اعدادي مانند ۹-۱۰-۹-۲۷ مواجه مي‌شويد كه عملكرد ماژول را در نانوثانيه نشان مي‌دهند. هرچه اين اعداد كمتر باشد، رم سريع‌تر به درخواست‌ها واكنش نشان مي‌دهد. در‌واقع به همان اندازه كه سرعت و پهناي باند رم اهميت دارند، زمان‌بندي و تأخير در پاسخ به درخواست‌هاي ارسال‌شده يا زمان انتظار نيز مهم هستند:

CL - tRDC - tRP - tRAS

• CAS Latency يا CL: مدت‌زمان پاسخ‌گويي حافظه به درخواستي از سمت پردازنده
• tRCD: مدت‌زمان هدررفته براي ذخيره‌ي اطلاعات در سطر و ستون ماتريسِ رم
• tRP: مدت‌زمان لازم براي دسترسي از يك خط از خانه‌هاي حافظه به خط ديگر
• tRAS: مدت‌زمان لازم براي آماده‌كردن خانه‌اي در ماتريسِ رم براي خواندن يا نوشتن داده

در پايان، بايد توجه كنيد كه اين زمان‌بندي‌ها با كنترلر حافظه‌ اعمال مي‌‌شوند و در‌صورتي‌كه مادربرد اجازه دهد، تغييردادني هستند. درواقع، مي‌توان با اوركلاك‌كردن و تنظيم زمان‌بندي‌ها عملكرد رم را بهبود بخشيد.

رم مجهز به كد تصحيح خطا (ECC) نوع خاصي از ماژول حافظه محسوب مي‌شود كه هدف آن شناسايي و تصحيح خرابي داده‌ها است. رم ECC در سرورهايي استفاده مي‌شود كه آسيب‌ديدن داده‌هاي حياتي مي‌تواند فاجعه‌بار باشد. مادربردها و پردازنده‌هاي مصرفي معمولاً از رم سازگار با ECC همراهي نمي‌كنند.

همان‌طوركه گفتيم، سرعت واقعي رم تابعي از فركانس و نوع DDR و زمان‌بندي CL (اولين عدد از چهار عددي كه زمان‌بندي رم را نشان مي‌دهند) وابسته است.

در تصوير بالا، سرعت واقعي رم DDR4-3200 با زمان‌بندي ۱۴-۱۵-۱۵-۳۹ برحسب نانوثانيه محاسبه شده است.

اوايل آبان ۱۴۰۰، اينتل هم‌زمان با رونمايي پردازنده‌هاي نسل دوازدهم يا همان پردازنده‌هاي آلدرليك اعلام كرد كه اين پردازنده‌ها از هر دو رم DDR4 و DDR5 همراهي مي‌كنند؛ اما هنوز نسل بعدي پردازنده‌هاي AMD با همراهي از اين ماژول معرفي نشده‌اند. بنابراين، در‌حال‌حاضر تنها پردازنده‌هاي نسل دوازدهم اينتل مي‌توانند به رم DDR5 مجهز شوند.

اگر بخواهيد كامپيوتر يا مادربردي مجهز به پردازنده‌هاي آلدرليك بخريد، مهاجرت به DDR5 با تغييرات زيادي برايتان همراه خواهد بود و لازم است قبل از انجام اين كار، درباره‌ي DDR5 و قابليت‌هاي آن و تفاوت‌هايش با نسل قبل بيشتر بدانيد.

امروزه، حداكثر ظرفيت ارائه‌شده در رم‌هاي DDR4 برابر با ۳۲ گيگابايت است و با استفاده از ۴ اسلات DIMM رم DDR4، مي‌توان رم كامپيوتري با متخصصي عادي را به ۱۲۸ گيگابايت ارتقا داد تا رضايت هر گيمر حرفه‌اي نيز جلب شود. DDR5 ظرفيت‌هايي فراتر از اين اعداد را نويد مي‌دهد. سيستم پيشرفته‌اي مجهز به چهار اسلات DIMM رم DDR5 مي‌تواند به ظرفيت ۵۱۲ گيگابايت برسد و حتي سيستم‌هاي قدرتمندتر با هشت اسلات DIMM رم DDR5 هم احتمالاً مي‌توانند به ظرفيتي معادل يك ترابايت دست پيدا كنند.

اكثر مصرف‌كنندگان و گيمرها واقعاً به بيش از ۱۶ يا نهايتاً ۳۲ گيگابايت حافظه نياز ندارند و شايد از ميان ۳۰ نفر، تنها يك نفر پيدا شود كه براي مصارفي خاص مانند كارهاي تحقيقاتي يا رندرينگ، رم سيستم خود را حتي تا ۵۱۲ گيگابايت نيز افزايش داده باشد.

قابليت ديگر DDR5 ارائه‌ي پهناي باند گسترده‌تر و درنتيجه سرعتي بيشتر از DDR4‌ است. حداقل فركانس رم‌هاي DDR4 برابر با ۱۶۰۰ مگاهرتز و حداكثر فركانس آن ۳۲۰۰ مگاهرتز است.امروزه، بيشتر سيستم‌ها از رم‌هايي با فركانس ۲۶۶۶ مگاهرتز استفاده مي‌كنند. بااين‌حال، حداقل فركانس رم‌هاي DDR5 عدد بسيار بيشتري از حداقل فركانس DDR4 و برابر با ۴۸۰۰ مگاهرتز است.

درواقع، DDR5 حدود ۵۰ درصد پهناي باند بيشتري از نسل قبلي خود ارائه مي‌كند. برخي از رم‌هاي اوركلاك‌شده‌ي DDR4 مي‌توانند به فركانسي بيشتر از ۵۰۰۰ مگاهرتز نيز برسند؛ اما توجه كنيد كه ۴۸۰۰ مگاهرتز فركانس پايه‌ي رم‌هاي DDR5 است و حتي احتمال دارد تا سال‌هاي آينده، فركانس اين نسل از رم‌ها به ۸۴۰۰ مگاهرتز نيز افزايش پيدا كند.

با گذشت زمان، مصرف انرژي رم‌ها نسل‌به‌نسل بهبود پيدا مي‌كند و DDR5 هم از اين موضوع مستثني نيست. اين مسئله شايد در مناطقي كه هزينه‌ي زيادي براي برق پرداخت نمي‌كنند يا در شرايطي كه منبع برق نامحدودي وجود دارد، چندان اهميت نداشته باشد؛ اما مصرف بهينه مي‌تواند در كارايي دستگاه‌هاي پرتابل مانند لپ‌تاپ‌ها بسيار مؤثر باشد.

افزايش پهناي باند و ظرفيت رم‌ها به‌خودي‌خود باعث افزايش مصرف مي‌شود و در چنين شرايطي بهينه‌سازي مصرف انرژي كار ساده‌اي نيست. رم‌هاي DDR4 با ولتاژ ۱٫۲ ولت طراحي شده‌اند و رم‌هاي DDR5 با ولتاژي برابر ۱٫‍۱ ولت، مي‌توانند علاوه‌بر ارائه‌ي عملكردي بهتر، مصرف انرژي بهينه‌تري نيز داشته باشند.

با‌‌توجه‌‌‌به آنچه تا اين‌‌‌‌جا درباره‌ي قابليت‌هاي رم DDR5 گفتيم، مي‌توان اين‌گونه نتيجه‌گيري كرد كه DDR5 به‌طور‌كلي در هر زمينه‌اي درمقايسه‌با نسل قبلي خود بهبود پيدا كرده است. پهناي باند گسترده‌تر و ظرفيت بيشتر، مصرف انرژي كمتر و بهره‌مندي از ECC، همه‌و‌همه كارايي چشمگيري براي نسل جديد رم‌ها در سال‌هاي پيش‌ رو را نويد مي‌دهند:

شايد اكنون زمان مناسبي براي مهاجرت به رم‌هاي DDR5 نباشد؛ چراكه از يك سو فعلاً تنها پردازنده‌هاي نسل دوازدهم اينتل از DDR5 همراهي مي‌كنند و اين احتمال نيز وجود دارد كه پردازنده‌هاي نسل بعدي AMD هم با همراهي از اين فناوري به بازار عرضه شوند و از سوي ديگر، رم‌هاي DDR5 موجود فعلي از‌انديشه متخصصين حجم و سرعت و كارايي تفاوت چنداني با رم‌هاي DDR4 پرچم‌دار و اوركلاك‌شده ندارند؛ اما درمقايسه‌با آن‌ها با ارزش رم DDR5، گران‌تر (حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد گران‌تر) است.

به‌عبارت‌ديگر، مي‌توانيد فعلاً به‌جاي خريد رم ۴۸۰۰ مگاهرتزي DDR5، رم گيمينگ ۵۰۰۰ مگاهرتزي را بخريد و تا بهبود بحران كمبود تراشه‌ و فراگيرتر‌شدن DDR5 براي خريد اين فناوري صبر كنيد.

به‌طورخلاصه، LPDDR5 براي دستگاه‌هاي پرتابل مانند موبايل‌هاي هوشمند و لپ‌تاپ‌ها استفاده مي‌شود. DDR5 براي كامپيوترها و GDDR5 نيز حافظه‌ي گرافيكي است كه در برخي از كارت‌هاي گرافيكي متخصصد دارد. در‌واقع، DDR5 و LPDDR5 و GDDR5 همگي براساس DRAM هستند و مشخصات يا استانداردي واحد را بيان مي‌كنند؛ اما تفاوت‌هاي مهمي بين آن‌ها وجود دارد.

DRAM يا Dynamic Random Access Memory حافظه‌ي دستيابي مستقيم پويا است كه به‌جاي ترانزيستور، از خازن براي نگه‌داري اطلاعات و تبادل آن‌ها استفاده مي‌كند. اين حافظه‌ي نيمه‌هادي نوع متداول حافظه‌ي دسترسي تصادفي يا همان رم است كه معمولاً در كامپيوترها و سرورها براي داده يا كد برنامه‌ي مورد‌نياز پردازنده به‌كار مي‌رود.

LPDDR5 جديدترين نسل حافظه يا رم است كه در موبايل‌هاي هوشمند، تبلت‌ها، ساعت‌هاي هوشمند و... استفاده مي‌شود. DDR5 نسل بعدي رم براي پلتفرم‌هاي كامپيوتري است كه هنوز چندان فراگير نشده است و GDDR5 نيز در كارت‌هاي گرافيك مجزا به‌كار مي‌رود. اين محصولات نوعي حافظه‌ي دسترسي تصادفي پوياي هم‌ز‌مان با نرخ دوبرابري (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) هستند.

رايج‌ترين رم در بازار فعلي كامپيوترها DDR4 است. در جولاي ۲۰۲۰، انجمن JEDEC رم DDR5 را رسماً معرفي كرد. فركانس اين رم از ۴۸۰۰ مگاهرتز شروع مي‌شود و در آينده نيز مي‌تواند به ۶۴۰۰ مگاهرتز افزايش يابد.

LPDDR يا Low Power Double Rate SDRAM نوعي از رم DDR است كه مصرف انرژي كمتر و اندازه‌ي كوچك‌تري از همان نسل رم DDR دارد. استاندارد رم LPDDR5 امروزه رسماً در موبايل‌هاي هوشمند استفاده مي‌شود و در ۲۰ فوريه ۲۰۱۹، انجمن JEDEC آن را عرضه كرده است. اين رم در‌‌مقايسه‌‌با نسل قبلي، يعني LPDDR4، سريع‌تر و نرخ انتقال داده‌ي آن در چرخه‌ي ماكل از ۳۲۰۰ مگاترنسفربرثانيه به ۶۴۰۰ مگاترنسفربرثانيه افزايش يافته است.

GDDR يا Graphics DDR عمدتاً براي پردازش تصوير با سرعت زياد براي گرافيك‌هاي كامپيوتري استفاده مي‌شود و مي‌توان آن را به‌سادگي حافظه‌ي مخصوص گرافيك‌ها معرفي كرد كه در‌مقايسه‌با DDR، فركانس بيشتر و گرماي كمتري دارد. GDDR5 به‌عنوان رم ويدئويي نسل قبلي شناخته مي‌شود و در‌حال‌حاضر، GDDR6 در سري RTX30 انويديا و جديدترين كارت‌هاي گرافيك سري 6000 اي‌ام‌دي استفاده شده است.

با وجود تفاوت عملكرد DDR و LPDDR و GDDR، اين رم‌ها مسيرهاي توسعه و مراحل بهبود متفاوتي طي مي‌كنند. از نام‌هاي LPDDR و GDDR اين‌طور به‌انديشه متخصصين مي‌رسد كه اين دو محصول از استاندارد DDR مشتق شده باشند؛ اما در‌واقع، اين اتفاق تنها درباره‌ي چند نسل ابتدايي صدق مي‌كند و در‌حال‌حاضر، هر‌كدام در جهات مختلفي در حال توسعه هستند.

LPDDR و DDR متخصصدهاي نسبتاً مشابهي دارند (LPDDR تا قبل از LPDDR4)، براساس همان نسل از DDR توسعه داده مي‌شد؛ اما پس از چهار نسل، اين دو مسير توسعه‌ي متفاوتي را آغاز كردند. DDR عمدتاً با افزايش فركانس هسته‌ عملكرد را بهبود مي‌بخشد؛ درحالي‌كه LPDDR تعداد بيت‌هاي واكشي اوليه‌ي (Prefetch) را افزايش مي‌دهد. از‌انديشه متخصصين تجاري‌سازي نيز، LPDDR4 قبل از DDR4 به توليد انبوه رسيد.

LPDDR5 قبل از DDR5 معرفي شد و پيش از تأييد رسمي مشخصات DDR5 به توليد انبوه رسيد. از‌اين‌رو، مي‌توان گفت كه LPDDR5 بر پيشرفت‌هاي DDR5 وابسته نيست و خودش نسل جديدي از رم‌هاي كم‌مصرف پلتفرم‌هاي موبايل‌هاي هوشمند و نسخه‌اي بازطراحي‌شده از LPDDR4X محسوب مي‌شود.

آخرين استاندارد فعلي GDDR نيز GDDR6 است كه به‌انديشه متخصصين مي‌رسد يك نسل از LPDDR5 و DDR5 جلوتر باشد؛ اما اين رم گرافيكي درحقيقت نسل بعدي GDDR5 است كه ده سال از معرفي آن مي‌گذرد. GDDR5 مانند GDDR3 و GDDR4 براساس فناوري DDR3 و GDDR6 نيز براساس فناوري DDR4 توليد شده است. GDDR ازلحاظ تفاوت در عملكرد، مسيري نسبتاً مستقل‌تر از دو محصول ديگر طي مي‌كند.

تغييرات نسل‌به‌نسل DDRها

هم‌اكنون، رم‌هاي DDR5 به‌سختي و با ارزش‌هاي گران در بازار يافت مي‌شوند. اين رم‌ها تا به‌تكامل‌رسيدن زمان زيادي پيش رو دارند؛ به‌همين‌دليل، مي‌توان گفت كه در‌حال‌حاضر خريد رم‌هاي DDR4 انتخاب بهتري درمقايسه‌با رم‌هاي DDR5 محسوب مي‌شود. افزون‌براين، براي مهاجرت به جديدترين نسل رم‌ بايد پردازنده و مادربرد كامپيوتر را نيز تغيير دهيد كه هنوز توجيه اقتصادي ندارد.

انديشه متخصصينات شما متخصصان اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران درباره‌ي رم DDR5 چيست؟ فكر مي‌كنيد اين نسل از رم براي فراگير‌شدن در بازار چقدر زمان نياز دارد؟