DDR5 vs DDR4, nowej generacji pamięci operacyjnej, DDR5, DDR 5, DDR4

DDR5 vs DDR4. Opowiadamy o nowej generacji pamięci operacyjnej

Już wkrótce, bo w listopadzie, na rynek mają wpaść nowe procesory Intela (Alder Lake), które razem ze swoimi konkretnymi płytami głównymi będą wspierać standard DDR5. Core 12. generacji będą więc tymi pierwszymi, kompatybilnymi z nowym standardem pamięci operacyjnej w środowisku konsumenckim. Na to samo od AMD poczekamy okrągły rok, ale wtedy nowe Ryzeny będą mogły pracować wyłącznie z DDR5, podczas gdy Core 12. generacji, zależnie od płyty głównej, będą mogły zostać połączone z obiema generacjami. Czeka więc nas okres przejściowy, dlatego nasze porównanie „DDR5 vs DDR4” z pewnością pozwoli Wam wybrać najlepiej.

Kilka słów o DDR i możliwościach DDR4

Pamięć operacyjną określaną pod skrótem “RAM” (Random-Access Memory – pamięć o swobodnym dostępie) znajdziemy w każdym komputerze, laptopie, konsoli czy telefonie, a tak naprawdę we wszystkim, czym zarządza jakiś system i co dokonuje nawet najprostszych obliczeń. To ściśle współpracujący z procesorem element, który pozwala mu pracować na najwyższych obrotach, podrzucając nieustannie jego pokładowi pamięci cache (L3, L2, L1), dane wymagane do przeprowadzania szeregu operacji.

Czytaj też: Uniwersalne ładowarki to tylko początek zmian, jakie chce wprowadzić Unia Europejska

Chociaż obecnie w smartfonach próbuje się rozszerzyć sztucznie RAM, korzystając z wirtualnego RAMu, czyli tego zapożyczonego z dysku półprzewodnikowego, jego wydajność jest zbyt niska i opóźnienia zbyt wysokie, aby pełnił funkcję pełnoprawnego RAMu. Wspominam o tym nie bez przyczyny, a po to, żeby podkreślić, jak szybki i wydajny musi być podsystem pamięci operacyjnej i dlaczego jego roli nie może odegrać np. szybki dysk SSD. To może kiedyś nadejść, ale jak na razie przyszłość maluje się w „barwach” właśnie RAMu.

Moduły pamięci operacyjnej pozwalają przyspieszyć cały proces przekazywania danych z dysku do procesora, który wykorzystując dane z pamięci cache, jest w stanie dokonywać obliczeń. Standard DDR5 przyspieszy to jeszcze bardziej. Dokona więc tego, co DDR4 zrobiło z DDR3 i DDR dla SDRAM, choć tak naprawdę w przypadku każdej iteracji DDR mamy do czynienia z technologią SDRAM… tyle że wykorzystującą nie jeden, a dwa stany zegara pamięci.

To tak zwane zbocze opadające i wzrastające, które położyło podwaliny pod samo określenie DDR (to skrót od Double Data Rate). Jeśli więc już przy tym jesteśmy, warto podkreślić różnice i błędne nazewnictwo, bo choć przyjęło się, że MT/s i MHz można używać zamiennie, to w rzeczywistości np. standardowe, wedle JEDEC DDR4-3200, pracuje na zegarze 1600 MHz, ale możliwość pracy w dwóch stanach, podbija tę liczbę do 3200, ale już nie częstotliwości podawanej w MHz, a transferze wykazywanym w MT/s.

DDR5 oczami konsumenta, czyli co musicie wiedzieć

Przybliżając nową generację pamięci operacyjnej, zacznijmy może od mniej zaawansowanego fragmentu, który dostarczy najważniejszych informacji na temat DDR5 tym, których nie interesują technologiczne niuanse. Podczas kupowaniu nowej platformy, będziecie musieli zwrócić szczególną uwagę na to, czy dana płyta główna wspiera standard DDR5. Producenci szykują bowiem dwa odmienne warianty swoich płyt, które albo będą, albo nie będą posiadać sekcji zasilania dla modułów pamięci. To o tyle ważne, że te w DDR5 zostały przeniesione z płyty głównej bezpośrednio na moduł, aby zapewnić niższe zużycie i wyższą stabilność napięcia.

Czytaj też: Wyciekły zrzuty ekranu z funkcji, pozwalającej na uruchomienie aplikacji z Androida na systemie Windows 11

Od razu warto podkreślić, że w standardowej specyfikacji DDR5 będą pracować na napięciu (VDD) 1,1 V, a nie 1,2 V jak DDR4. Teoretycznie oznacza to obniżenie temperatury pracy w wersjach niepodkręconych, ale w rzeczywistości DDR5 będą rozgrzewać się jeszcze bardziej. Nie tylko przez większa liczbę układów na pokładzie (12 V sekcja zasilania PMIC), ale też bardziej zaawansowane układy pamięci i wyższe taktowania.

Innymi słowy – będzie coraz cieplej, a z czasem na pewno doczekamy się podkręconych DDR5 z aktywnym chłodzeniem. Warto też wspomnieć, że spadkowi uległo też napięcie Vpp, które dotyczy sytuacji, w których moduł sięga po wyższe napięcie w chwilach zapotrzebowania. Mowa o spadku z 2,5 V do zaledwie 1,8 V. Przejdźmy jednak już do tego, co najważniejsze – możliwości i wydajności.

Pierwotnie celem dla DDR5 było podwojenie standardowego taktowania DDR4, a więc osiągnięcie 4800 MT/s. Dziś takie moduły DDR4 nie zaskakują w żadnym stopniu, dlatego na długo przed premierą DDR5 producenci zapowiedzieli już moduły z transferem nawet 8400 i 12000 MT/s. Na ten moment, oficjalnie wspomina się jednak głównie o 4800-6400 MT/s w pierwszych miesiącach funkcjonowania pamięci na rynku i opóźnieniach na poziomie od 36-36-36-76 do 40-40-40-76. To zresztą będzie początkowo bolączką DDR5. Tak, mowa o znacznie wyższych opóźnieniach.

Dodatkowo DDR5 będą dzierżyć bardziej “upakowane” krzemowe układy pamięci DRAM, a więc takie o większej gęstości, co przekłada się na pojemność. W grę wejdą DRAM o gęstości nie dotychczasowych 16 Gb, bo nawet 64 Gb, co sprawi, że najpewniej nie powstaną 4-GB moduły DDR5, bo tymi najmniej pojemnymi będą 8 GB. Początkowe zapowiedzi producentów skupiają się na zestawach 2×16 GB.

Na sam koniec warto też wspomnieć o lepszej strukturze dostępu do banków pamięci, przeniesienia bezpośrednio na moduł konfiguracji Dual-Channel i zapewnienia pamięciom wbudowanej funkcji korekcji błędów ECC. Ta ostatnia wprawdzie nie będzie aż tak zaawansowana, jak w serwerowych rozwiązaniach, ale i tak powinna zapewnić wiele dobrego. O tym jednak (i nie tylko) poniżej.

Tajemnice DDR5. Nowe pamięci to nie tylko wyższy transfer, pojemność i niższe napięcie

Nowy standard pamięci operacyjnej poszedł dalej w imię wyższej wydajności. Podczas gdy DDR4 mają 72-bitową magistralę, składającą się z 64 bitów danych (+ ewentualnie dodatkowych ośmiu bitów dla wersji ECC), DDR5 zaoferują dwa kanały w jednym module. Oznacza to, że jedna kość DDR5 będzie sama w sobie działać tak, jak dwie DDR4 w konfiguracji Dual-Channel. W tym przypadku oba kanały DDR5 będą cechować się magistralą o szerokości 40 bitów (32 na dane i ewentualnie 8 na korekcję ECC), co poprawi wydajność dostępu do pamięci. To jednak nie wszystko.

W DDR5 lewa i prawa strona każdego modułu, ze wspomnianym niezależnym 40-bitowym kanałem, współdzieli RCD (Register Clock Driver). Ten jest obecny również w DDR4 i zapewnia dwa zegary wyjściowe „na stronę”, ale w DDR5 rozwija się o kolejne dwa, zapewniając już aż cztery wyjściowe zegary na stronę. Dzięki temu, przykładowo zgrupowane „po pięć” kości DRAM mogą otrzymać swój własny, niezależny zegar, co poprawia integralność sygnału.

Czytaj też: [Aktualizacja] Zbiór informacji o Intel Core 12. generacji. Alder Lake nie dla wszystkich gier?

Wchodząc dalej w szczegóły działania DDR5, należy podkreślić sposób odczytywania danych z modułów. Teraz zamiast impulsów o długości 8, w grę będą wchodzić te o długości 16, co umożliwia jednorazowy dostęp do aż 64 bajtów danych za pomocą tylko jednego z dwóch niezależnych kanałów. To z kolei zapewnia znaczną poprawę współbieżności, a przy obu kanałach znacznie większą wydajność.

Najbardziej zaawansowane kości DRAM, DDR5 Samsunga, DRAM DDR5 Samsunga

Wspomniana korekcja błędów ECC jest zapewne nie tyle dodatkiem, ile wymogiem przy takich prędkościach. Trudno się temu dziwić – do tej pory moduły z układami ECC były używane w zastosowaniach serwerowych, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo błędów po stronie pamięci i tym samym szanse na zawieszenie systemu. Nadal jednak będą powstawać pełnoprawne moduły DDR5 ECC, które będą miały dodatkowe linie danych, aby jeszcze skuteczniej korygować błędne dane.