DDR5: čo prináša nová generácia architektúry pamätí

Primárnym cieľom článku je pomôcť vám pri rozhodovaní, či už má zmysel investovať počítačov využívajúcich novú generáciu pamätí DDR5. Prvé prototypy DDR5 pamätí dostali výrobcovia základných dosiek v roku 2021, avšak tí potrebovali ešte niekoľko mesiacov na dôkladné testy a ladenie svojich produktov. Preto sa nové pamäťové moduly DDR5 spolu s kompatibilnými základnými doskami a aj novou generáciou procesorov dostali do predaja až na konci roku 2021.

DDR 5 je už piata generácia DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory), ktorá v porovnaní s DDR4 prináša veľa vylepšení výkonu a integrity údajov. Doterajšia prax ukazuje, že inovačný cyklus architektúry pamätí DDR SDRAM je približne 7 rokov. Je to výsledok intenzívnej spolupráce asociácie JEDEC, ktorá navrhuje štandardy s výrobcami čipov a pamätí a taktiež s návrhármi čipsetov pre základné dosky. JEDEC stanovuje konštrukčný faktor, rozmery, počet pinov, požiadavky na napájanie, rýchlosti, komunikáciu so zvyškom systému a ďalšie špecifikácie, ktoré zaručia kompatibilitu modulov jednotlivých výrobcov.

DDR5 moduly majú rovnaké rozmery, tvar aj počet pinov konektora ako DDR4, avšak umiestnenie kľúča, čiže zárezu v strede konektora zabráni inštalácii modulov do nekompatibilných systémov. Nová generácia pamätí totiž vyžaduje nižšie napájacia napätie a významnou novinkou DDR5 je aj zahrnutie obvodu PMIC (Power Management Integrated Circuit) na správu napájania.

DDR5 prinášajú presne to, čo sme od nových pamätí očakávali – zvýšenie rýchlosti a nárast kapacity. Prenosové rýchlosti prekonávajú súčasné rýchlosti podľa štandardov JEDEC pre DDR4 pamäte na úrovni 3 200 MT/s. Ako ukazujú prvé reálne testy, nové DDR5 dosahujú minimálne rýchlosti na úrovni 4 800 MT/s, ale za určitých podmienok je možné už v súčasnosti dosiahnuť aj rýchlosť 8 670 MT/s a to s maximálnou priepustnosťou na úrovni 67.2 GB/s. To naznačuje, že môžeme očakávať ešte viac ako bol sľubovaný dvojnásobný nárast výkonu a už len pre tento fakt sa oplatí uvažovať nad novou architektúrou. DDR5 pamäťový modul je z dôvodu zníženia latencie prístupov k údajom v pamäti rozdelený na dva nezávislé 32-bitové adresovateľné podkanály.

V predchádzajúcej stati je prenosová rýchlosť uvádzaná v jednotkách MT/s, čiže mega transferov za sekundu. Táto hodnota lepšie charakterizuje rýchlosti pamätí, než doteraz používaný údaj v MHz, ktorý je nejednoznačný a preto aj do určitej miery zavádzajúci. Zbernice totiž používajú nižšie pracovné frekvencie, ale počet dátových prenosov je u nich vyšší, pretože sa využíva vzostupná a zostupná nábehová hrana časového cyklu. Napríklad frekvencia je reálne 1 500 MHz, ale v každom takte sa prenesie dvojnásobné množstvo údajov, preto ich niektorí označujú ako 3 000 MHz. Naproti tomu údaj uvádzaný ako MT/s, teda hodnota skutočného počtu vykonaných prenosov (mega transferov) za sekundu, napr. 3 000 MT/s.

Ďalším pozitívom DDR5 je možnosť zvýšenia kapacity RAM. Podľa štandardu JEDEC je možné rozšíriť DDR5 pamäť až na 128GB, zatiaľ čo u DDR4 máme ako limit pre modul s maximálnou kapacitou 32GB. To sa samozrejme týka štandardu pre spotrebiteľské UDIMM a SODIMM, pretože serverové RDIMM a LRDIMM majú iné špecifikácie. V kombinácii s maximálnou priepustnosťou sa tak dramaticky zvýši výkon celého systému, čo nám otvára netušené možnosti pre nové aplikácie.

Zníženie napätia a vylepšená korekcia chýb - podobne ako predošlá generácia, aj nové DDR5 prinášajú ako jednu z hlavných výhod zníženie prevádzkového napätia z 1,2V (DDR4) na 1,1 V (DDR5), čo znamená nižšiu spotrebu energie. Nové moduly majú zároveň integrovaný vlastný obvod na správu napájania (PMIC), ktorý sa v minulosti nachádzal na základnej doske. Ten sa stará o správu napätia aj ďalších komponentov na pamäťovom module a v moduloch pre PC umožňuje využívať napr. aj priame 5 V napájanie pre niektoré komponenty na zlepšenie celkovej integrity signálu a zníženie digitálneho šumu. Je to veľká výhoda, ktorá umožňuje výrobcom efektívnejšie manažovať napájanie pamäťových modulov a ich komponentov a prispôsobovať ho aktuálnej potrebe.

K zvýšeniu stability pri extrémnych rýchlostiach prispieva aj na moduloch integrovaný obvod na automatické korekcie chýb (ECC), alebo nový komponent SPD hub, ktorý integruje SPD (Serial Presence Detect) EEPROM s ďalšími prvkami. To všetko pomáha správne nastaviť konfiguráciu pamätí a zlepšiť stabilitu komunikácie.

Je pochopiteľné, že pamäťové moduly aj základné dosky novej generácie sú v porovnaní s DDR4 pri prepočítaní na cenu za gigabajt drahšie, avšak ich cena postupne klesá. Preto veľa používateľov premýšľa nad tým, kedy je ten správny čas rozhodnúť sa pre nákup, či upgrade počítača s najmodernejšími technológiami.  Ak sa pre upgrade rozhodnete skôr, získate nielen najvýkonnejšie technológie súčasnosti, ale aj solídny základ pre jednoduchší upgrade v budúcnosti. Keď si teraz dobre vyberiete, počítač vám vydrží s prípadnými drobnými neskoršími upgrade pokojne aj tých 7 rokov a to už sa pravdepodobne budeme baviť o ďalšej generácii v podobe DDR6. DDR4 sú totiž v súčasnosti už na hranici svojich možností. Predpokladá sa, že DDR5 ich nahradia ako hlavná technológia DRAM do roku 2023.

Kingston uviedol na trh DDR5 pamäte FURY Beast pre osobné počítače vhodné aj na pretaktovanie v októbri 2021. V marci 2022 predstavili aj DDR5 pamäte FURY Impact pre notebooky a malé počítače. Marcin Gaczor, Business Development Manager Kingston pre Českú a Slovenskú republiku na podujatí pre novinárov, kde predstavil výhody novej technológie prezradil, že onedlho prídu na trh aj nové DDR5 pamäte Kingston FURY Renegade  pre najnáročnejších používateľov a taktiež aj DDR5 pre servery, ktoré budú uvedené ihneď po tom, ako  budú dostupné vhodné serverové platformy.

Označenie modulov Kingston FURY

Počiatočný dopyt po DDR5 pamätiach bol výrazne vyšší než sa očakávalo. Aktuálne jediným vážnejším problémom u nových pamätí sú občasné výpadky dodávok na trhu spôsobené súčasnými svetovými problémami ako sú čipová kríza, lockdown v dôsledku ďalšej mutácie COVID, alebo vojna medzi Ruskom a Ukrajinou. To všetko negatívne ovplyvňuje ceny počítačových komponentov. Na konci roku 2021 bol Kingston jedným z mála výrobcov, ktorí  boli vôbec schopní DDR5 spoľahlivo dodávať. Výrobné kapacity DDR5 sú už navýšené a tým pádom sa výrazne zlepšila ich dostupnosť.

Aby sme o DDR5 nehovorili len teoreticky, v redakcii pripravujeme  seriál článkov a videí o stavbe PC s procesorom intel Core najnovšej 12-tej generácie a pamäťami DDR5