DDR5 چیست؟ هرآنچه باید درباره‌ جدید‌ترین استاندارد رم بدانید

با پشتیبانی پردازنده‌های نسل دوازدهم آلدر لیک اینتل از DDR5 و احتمال فراوان پشتیبانی تراشه‌های Zen 4 سال آینده‌ی AMD از این فناوری، انتخاب بین DDR4 و DDR5 کمی چالش‌برانگیز خواهد شد. در این مقاله با زومیت همراه باشید تا DDR5 و قابلیت‌هایش و هر‌آنچه باید درباره‌ی آن بدانید، با‌هم بررسی کنیم.

DDR5 چیست و چه قابلیت‌هایی دارد؟

DDR5 مخفف Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic Random-Access Memory جدیدترین نسل از رم‌های کامپیوترها است که ابتدا قرار بود سال ۲۰۱۹ (۱۳۹۸) به بازار عرضه شود؛ اما رونمایی این ماژول حافظه به‌تعویق افتاد و نهایتاً اوایل سال ۲۰۲۱ (۱۴۰۰) و به‌عنوان محصولی گران‌قیمت معرفی شد. DDR5 نسخه‌ی تکامل‌یافته‌ی DDR4 است که بر افزایش چگالی و افزایش پهنای باند رم و کاهش مصرف انرژی تمرکز دارد. برای درک بهتر قابلیت‌های DDR5، ابتدا برخی از مشخصات رم را معرفی می‌کنیم.

فرکانس و نرخ انتقال و پهنای باند

سرعت عملکرد رم در‌واقع به عوامل مختلفی بستگی دارد؛ ازجمله فرکانس، پهنای باند، تعداد کل کانال‌ها و تأخیر. بیشتر افراد فرکانس یا همان تعداد دستورهایی که رم می‌تواند در ثانیه پردازش کند، به‌اشتباه سرعت رم در نظر می‌گیرند؛ درحالی‌که فرکانس رم، تنها یکی از عوامل تعیین‌کننده‌ی سرعت این ماژول است و عوامل بیشتری در محاسبه‌ی سرعت‌ رم‌ دخیل هستند. هرچه تعداد چرخه‌های اجرایی رم در هر ثانیه بیشتر باشد، داده‌های بیشتری انتقال پیدا می‌کنند و رم عملکردی روان‌تر را برای کاربر به‌ارمغان می‌آورد.

توجه کنید که در بحث گیمینگ، فرکانس رم بیشتر همیشه به‌معنی اجرای بهتر بازی‌ها نیست. معمولاً برای اجرای بازی‌های سنگین، ظرفیت رم از فرکانس آن مهم‌تر است و تعداد بازی‌هایی که از حداکثر فرکانس رم بهره می‌برند، انگشت‌شمار است.

رم‌ها معمولاً با دو مجموعه اعداد مانند DDR3-1600 و PC3-12800 برچسب‌گذاری می‌شوند. این اعداد به نسل رم و سرعت انتقال داده‌ی آن اشاره می‌کنند. عددی که بعد از DDR یا PC و قبل از خط فاصله نمایش داده می‌شود، نسل رم را نشان می‌دهد؛ مانند DDR2/PC2 یا DDR3/PC3. عددی که پس از DDR و خط فاصله درج می‌شود، نرخ انتقال داده در هر چرخه‌ی کامل (رفت و برگشت) را برحسب مگاترنسفربرثانیه (MT/s) نشان می‌دهد؛ اما فرکانس یا تعداد چرخه‌های اجرا‌شده در هر ثانیه بر‌حسب مگاهرتز بیان می‌شود.

عددی که بعد از PC و خط فاصله وجود دارد، پهنای باند را برحسب مگابایت‌بر‌ثانیه نشان می‌دهد. برای مثال، PC3-12800 پهنای باندی برابر با ۱۲٬۸۰۰ مگابایت‌برثانیه دارد. عدد دوم معادل نرخ انتقال داده در چرخه‌ی کامل ضرب در عدد هشت است؛ یعنی اگر در مشخصات رم، تنها پهنای باند برحسب مگابایت‌برثانیه برچسب‌گذاری شده بود، کافی است آن عدد را بر هشت تقسیم کنید تا به نرخ انتقال داده در چرخه‌ی کامل برسید. درواقع، هر عدد به‌طور مستقل اطلاعات یکسانی را در اشکال مختلف ارائه می‌دهد.

زمان‌بندی و تأخیر

گاهی اوقات روی ماژول‌های رم با اعدادی مانند ۹-۱۰-۹-۲۷ مواجه می‌شوید که عملکرد ماژول را در نانوثانیه نشان می‌دهند. هرچه این اعداد کمتر باشد، رم سریع‌تر به درخواست‌ها واکنش نشان می‌دهد. در‌واقع به همان اندازه که سرعت و پهنای باند رم اهمیت دارند، زمان‌بندی و تأخیر در پاسخ به درخواست‌های ارسال‌شده یا زمان انتظار نیز مهم هستند:

CL - tRDC - tRP - tRAS

• CAS Latency یا CL: مدت‌زمان پاسخ‌گویی حافظه به درخواستی از سمت پردازنده
• tRCD: مدت‌زمان هدررفته برای ذخیره‌ی اطلاعات در سطر و ستون ماتریسِ رم
• tRP: مدت‌زمان لازم برای دسترسی از یک خط از خانه‌های حافظه به خط دیگر
• tRAS: مدت‌زمان لازم برای آماده‌کردن خانه‌ای در ماتریسِ رم برای خواندن یا نوشتن داده

در پایان، باید توجه کنید که این زمان‌بندی‌ها با کنترلر حافظه‌ اعمال می‌‌شوند و در‌صورتی‌که مادربرد اجازه دهد، تغییردادنی هستند. درواقع، می‌توان با اورکلاک‌کردن و تنظیم زمان‌بندی‌ها عملکرد رم را بهبود بخشید.

ECC

رم مجهز به کد تصحیح خطا (ECC) نوع خاصی از ماژول حافظه محسوب می‌شود که هدف آن شناسایی و تصحیح خرابی داده‌ها است. رم ECC در سرورهایی استفاده می‌شود که آسیب‌دیدن داده‌های حیاتی می‌تواند فاجعه‌بار باشد. مادربردها و پردازنده‌های مصرفی معمولاً از رم سازگار با ECC پشتیبانی نمی‌کنند.

سرعت واقعی رم

همان‌طورکه گفتیم، سرعت واقعی رم تابعی از فرکانس و نوع DDR و زمان‌بندی CL (اولین عدد از چهار عددی که زمان‌بندی رم را نشان می‌دهند) وابسته است.

در تصویر بالا، سرعت واقعی رم DDR4-3200 با زمان‌بندی ۱۴-۱۵-۱۵-۳۹ برحسب نانوثانیه محاسبه شده است.

***

اوایل آبان ۱۴۰۰، اینتل هم‌زمان با رونمایی پردازنده‌های نسل دوازدهم یا همان پردازنده‌های آلدرلیک اعلام کرد که این پردازنده‌ها از هر دو رم DDR4 و DDR5 پشتیبانی می‌کنند؛ اما هنوز نسل بعدی پردازنده‌های AMD با پشتیبانی از این ماژول معرفی نشده‌اند. بنابراین، در‌حال‌حاضر تنها پردازنده‌های نسل دوازدهم اینتل می‌توانند به رم DDR5 مجهز شوند.

اگر بخواهید کامپیوتر یا مادربردی مجهز به پردازنده‌های آلدرلیک بخرید، مهاجرت به DDR5 با تغییرات زیادی برایتان همراه خواهد بود و لازم است قبل از انجام این کار، درباره‌ی DDR5 و قابلیت‌های آن و تفاوت‌هایش با نسل قبل بیشتر بدانید.

ظرفیت‌های بیشتر DDR5

امروزه، حداکثر ظرفیت ارائه‌شده در رم‌های DDR4 برابر با ۳۲ گیگابایت است و با استفاده از ۴ اسلات DIMM رم DDR4، می‌توان رم کامپیوتری با کاربری عادی را به ۱۲۸ گیگابایت ارتقا داد تا رضایت هر گیمر حرفه‌ای نیز جلب شود. DDR5 ظرفیت‌هایی فراتر از این اعداد را نوید می‌دهد. سیستم پیشرفته‌ای مجهز به چهار اسلات DIMM رم DDR5 می‌تواند به ظرفیت ۵۱۲ گیگابایت برسد و حتی سیستم‌های قدرتمندتر با هشت اسلات DIMM رم DDR5 هم احتمالاً می‌توانند به ظرفیتی معادل یک ترابایت دست پیدا کنند.

اکثر مصرف‌کنندگان و گیمرها واقعاً به بیش از ۱۶ یا نهایتاً ۳۲ گیگابایت حافظه نیاز ندارند و شاید از میان ۳۰ نفر، تنها یک نفر پیدا شود که برای مصارفی خاص مانند کارهای تحقیقاتی یا رندرینگ، رم سیستم خود را حتی تا ۵۱۲ گیگابایت نیز افزایش داده باشد.

پهنای باند گسترده‌تر و سرعت بیشتر DDR5 از DDR4

قابلیت دیگر DDR5 ارائه‌ی پهنای باند گسترده‌تر و درنتیجه سرعتی بيشتر از DDR4‌ است. حداقل فرکانس رم‌های DDR4 برابر با ۱۶۰۰ مگاهرتز و حداکثر فرکانس آن ۳۲۰۰ مگاهرتز است.امروزه، بیشتر سیستم‌ها از رم‌هایی با فرکانس ۲۶۶۶ مگاهرتز استفاده می‌کنند. بااین‌حال، حداقل فرکانس رم‌های DDR5 عدد بسیار بیشتری از حداقل فرکانس DDR4 و برابر با ۴۸۰۰ مگاهرتز است.

درواقع، DDR5 حدود ۵۰ درصد پهنای باند بیشتری از نسل قبلی خود ارائه می‌کند. برخی از رم‌های اورکلاک‌شده‌ی DDR4 می‌توانند به فرکانسی بیشتر از ۵۰۰۰ مگاهرتز نیز برسند؛ اما توجه کنید که ۴۸۰۰ مگاهرتز فرکانس پایه‌ی رم‌های DDR5 است و حتی احتمال دارد تا سال‌های آینده، فرکانس این نسل از رم‌ها به ۸۴۰۰ مگاهرتز نیز افزایش پیدا کند.

بهینه‌سازی مصرف انرژی

با گذشت زمان، مصرف انرژی رم‌ها نسل‌به‌نسل بهبود پیدا می‌کند و DDR5 هم از این موضوع مستثنی نیست. این مسئله شاید در مناطقی که هزینه‌ی زیادی برای برق پرداخت نمی‌کنند یا در شرایطی که منبع برق نامحدودی وجود دارد، چندان اهمیت نداشته باشد؛ اما مصرف بهینه می‌تواند در کارایی دستگاه‌های پرتابل مانند لپ‌تاپ‌ها بسیار مؤثر باشد.

افزایش پهنای باند و ظرفیت رم‌ها به‌خودی‌خود باعث افزایش مصرف می‌شود و در چنین شرایطی بهینه‌سازی مصرف انرژی کار ساده‌ای نیست. رم‌های DDR4 با ولتاژ ۱٫۲ ولت طراحی شده‌اند و رم‌های DDR5 با ولتاژی برابر ۱٫‍۱ ولت، می‌توانند علاوه‌بر ارائه‌ی عملکردی بهتر، مصرف انرژی بهینه‌تری نیز داشته باشند.

مقایسه‌ی DDR5 و DDR4

با‌‌توجه‌‌‌به آنچه تا این‌‌‌‌جا درباره‌ی قابلیت‌های رم DDR5 گفتیم، می‌توان این‌گونه نتیجه‌گیری کرد که DDR5 به‌طور‌کلی در هر زمینه‌ای درمقایسه‌با نسل قبلی خود بهبود پیدا کرده است. پهنای باند گسترده‌تر و ظرفیت بیشتر، مصرف انرژی کمتر و بهره‌مندی از ECC، همه‌و‌همه کارایی چشمگیری برای نسل جدید رم‌ها در سال‌های پیش‌ رو را نوید می‌دهند:

زمان مناسب برای مهاجرت به رم‌های DDR5

با وجود گذشت دو سال از معرفی رم‌های DDR5، هنوز مادربرد‌ها و پردازنده‌های زیادی از این فناوری پشتیبانی نمی‌کنند و همان‌طورکه DDR4‌ چندین سال پس از رونمایی جایگاه خود را در بازار پیدا کرد، امید است که DDR5 نیز در آینده‌ای نزدیک با استقبال بیشتری رو‌به‌رو شود.

شاید اکنون زمان مناسبی برای مهاجرت به رم‌های DDR5 نباشد؛ چراکه از یک سو فعلاً تنها پردازنده‌های نسل دوازدهم اینتل از DDR5 پشتیبانی می‌کنند و این احتمال نیز وجود دارد که پردازنده‌های نسل بعدی AMD هم با پشتیبانی از این فناوری به بازار عرضه شوند و از سوی دیگر، رم‌های DDR5 موجود فعلی از‌نظر حجم و سرعت و کارایی تفاوت چندانی با رم‌های DDR4 پرچم‌دار و اورکلاک‌شده ندارند؛ اما درمقایسه‌با آن‌ها با قیمت گران‌تری (حدود ۳۰ تا ۴۰ درصد گران‌تر) فروخته می‌شوند.

به‌عبارت‌دیگر، می‌توانید فعلاً به‌جای خرید رم ۴۸۰۰ مگاهرتزی DDR5، رم گیمینگ ۵۰۰۰ مگاهرتزی را بخرید و تا بهبود بحران کمبود تراشه‌ و فراگیرتر‌شدن DDR5 برای خرید این فناوری صبر کنید.

مقایسه‌ی DDR5 و LPDDR5 و GDDR5

به‌طورخلاصه، LPDDR5 برای دستگاه‌های پرتابل مانند گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها استفاده می‌شود. DDR5 برای کامپیوترها و GDDR5 نیز حافظه‌ی گرافیکی است که در برخی از کارت‌های گرافیکی کاربرد دارد. در‌واقع، DDR5 و LPDDR5 و GDDR5 همگی براساس DRAM هستند و مشخصات یا استانداردی واحد را بیان می‌کنند؛ اما تفاوت‌های مهمی بین آن‌ها وجود دارد.

DRAM یا Dynamic Random Access Memory حافظه‌ی دستیابی مستقیم پویا است که به‌جای ترانزیستور، از خازن برای نگه‌داری اطلاعات و تبادل آن‌ها استفاده می‌کند. این حافظه‌ی نیمه‌هادی نوع متداول حافظه‌ی دسترسی تصادفی یا همان رم است که معمولاً در کامپیوترها و سرورها برای داده یا کد برنامه‌ی مورد‌نیاز پردازنده به‌کار می‌رود.

کاربردها

LPDDR5 جدیدترین نسل حافظه یا رم است که در گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها، ساعت‌های هوشمند و... استفاده می‌شود. DDR5 نسل بعدی رم برای پلتفرم‌های کامپیوتری است که هنوز چندان فراگیر نشده است و GDDR5 نیز در کارت‌های گرافیک مجزا به‌کار می‌رود. این محصولات نوعی حافظه‌ی دسترسی تصادفی پویای هم‌ز‌مان با نرخ دوبرابری (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) هستند.

مشخصات

رایج‌ترین رم در بازار فعلی کامپیوترها DDR4 است. در جولای ۲۰۲۰، انجمن JEDEC رم DDR5 را رسماً معرفی کرد. فرکانس این رم از ۴۸۰۰ مگاهرتز شروع می‌شود و در آینده نیز می‌تواند به ۶۴۰۰ مگاهرتز افزایش یابد.

LPDDR یا Low Power Double Rate SDRAM نوعی از رم DDR است که مصرف انرژی کمتر و اندازه‌ی کوچک‌تری از همان نسل رم DDR دارد. استاندارد رم LPDDR5 امروزه رسماً در گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شود و در ۲۰ فوریه ۲۰۱۹، انجمن JEDEC آن را عرضه کرده است. این رم در‌‌مقایسه‌‌با نسل قبلی، یعنی LPDDR4، سریع‌تر و نرخ انتقال داده‌ی آن در چرخه‌ی ماکل از ۳۲۰۰ مگاترنسفربرثانیه به ۶۴۰۰ مگاترنسفربرثانیه افزایش یافته است.

GDDR یا Graphics DDR عمدتاً برای پردازش تصویر با سرعت زیاد برای گرافیک‌های کامپیوتری استفاده می‌شود و می‌توان آن را به‌سادگی حافظه‌ی مخصوص گرافیک‌ها معرفی کرد که در‌مقایسه‌با DDR، فرکانس بیشتر و گرمای کمتری دارد. GDDR5 به‌عنوان رم ویدئویی نسل قبلی شناخته می‌شود و در‌حال‌حاضر، GDDR6 در سری RTX30 انویدیا و جدیدترین کارت‌های گرافیک سری 6000 ای‌ام‌دی استفاده شده است.

مسیرهای توسعه

با وجود تفاوت عملکرد DDR و LPDDR و GDDR، این رم‌ها مسیرهای توسعه و مراحل بهبود متفاوتی طی می‌کنند. از نام‌های LPDDR و GDDR این‌طور به‌نظر می‌رسد که این دو محصول از استاندارد DDR مشتق شده باشند؛ اما در‌واقع، این اتفاق تنها درباره‌ی چند نسل ابتدایی صدق می‌کند و در‌حال‌حاضر، هر‌کدام در جهات مختلفی در حال توسعه هستند.

LPDDR و DDR کاربردهای نسبتاً مشابهی دارند (LPDDR تا قبل از LPDDR4)، براساس همان نسل از DDR توسعه داده می‌شد؛ اما پس از چهار نسل، این دو مسیر توسعه‌ی متفاوتی را آغاز کردند. DDR عمدتاً با افزایش فرکانس هسته‌ عملکرد را بهبود می‌بخشد؛ درحالی‌که LPDDR تعداد بیت‌های واکشی اولیه‌ی (Prefetch) را افزایش می‌دهد. از‌نظر تجاری‌سازی نیز، LPDDR4 قبل از DDR4 به تولید انبوه رسید.

LPDDR5 قبل از DDR5 معرفی شد و پیش از تأیید رسمی مشخصات DDR5 به تولید انبوه رسید. از‌این‌رو، می‌توان گفت که LPDDR5 بر پیشرفت‌های DDR5 وابسته نیست و خودش نسل جدیدی از رم‌های کم‌مصرف پلتفرم‌های گوشی‌های هوشمند و نسخه‌ای بازطراحی‌شده از LPDDR4X محسوب می‌شود.

آخرین استاندارد فعلی GDDR نیز GDDR6 است که به‌نظر می‌رسد یک نسل از LPDDR5 و DDR5 جلوتر باشد؛ اما این رم گرافیکی درحقیقت نسل بعدی GDDR5 است که ده سال از معرفی آن می‌گذرد. GDDR5 مانند GDDR3 و GDDR4 براساس فناوری DDR3 و GDDR6 نیز براساس فناوری DDR4 تولید شده است. GDDR ازلحاظ تفاوت در عملکرد، مسیری نسبتاً مستقل‌تر از دو محصول دیگر طی می‌کند.

جمع‌بندی

_{تغییرات نسل‌به‌نسل DDRها}

هم‌اکنون، رم‌های DDR5 به‌سختی و با قیمت‌های گران در بازار یافت می‌شوند. این رم‌ها تا به‌تکامل‌رسیدن زمان زیادی پیش رو دارند؛ به‌همین‌دلیل، می‌توان گفت که در‌حال‌حاضر خرید رم‌های DDR4 انتخاب بهتری درمقایسه‌با رم‌های DDR5 محسوب می‌شود. افزون‌براین، برای مهاجرت به جدیدترین نسل رم‌ باید پردازنده و مادربرد کامپیوتر را نیز تغییر دهید که هنوز توجیه اقتصادی ندارد.

دیدگاه شما کاربران زومیت درباره‌ی رم DDR5 چیست؟ فکر می‌کنید این نسل از رم برای فراگیر‌شدن در بازار چقدر زمان نیاز دارد؟