Оперативная память DDR5: совместимость, преимущества, разгон

DDR5 дата выхода

Первыми о выпуске сертификации DDR5 заговорили в компании Intel в 2016 году. Однако специалисты предполагали, что на коммерческом рынке новое поколение ОЗУ выйдет не раньше 2020 года. И эти прогнозы сбылись.

В 2017 году рабочие прототипы ОЗУ были изготовлены компанией Micron. Для их проверки использовались контроллеры от компании Cadence. Однако эти прототипы не были выставлены даже на узкий корпоративный рынок.

Официальный выход DDR5 состоялся в 2020 году в октябре. Тогда представителями компании SK Hynix был официально представлен первый в мире модуль памяти пятого поколения. Сегодня на потребительском рынке доступны планки ОЗУ DDR5 от нескольких производителей, включая Kingston, Hynix, G.Skill и др.

Оперативная память DDR5 характеристики

Согласно проведенным компанией SK Hynix тестам первых модулей памяти, скорость передачи данных DDR5 ram больше скорости четвертого поколения почти в 2 раза. Инженеры заявляют, что она варьируется в пределах от 4800 Мбит/с до 5600 Мбит/сек на один контакт. Наряду с таким увеличением скорости, разработчикам удалось на 20% снизить потребление электроэнергии, уменьшив рабочее напряжение до 1.1 В. Подробнее на странице в Википедии — https://ru.wikipedia.org/wiki/DDR5_SDRAM.

Принято считать, что новое поколение ОЗУ полностью заменит DDR4 практически во всех областях, так как обладает рядом преимуществ:

• большая пропускная способность;
• увеличенная скорость работы;
• улучшенная энергоэффективность.

Еще одно немаловажное преимущество ОЗУ DDR5 — наличие в чипах микросхем контроля исправления ошибок ECC. Считается, что реализация данной технологии в модулях DDR5 позволяет увеличить надежность выполнения машинных инструкций до 20 раз путем нахождения и исправления наименьших однобитовых ошибок памяти.

Подробнее о DDR5 ECC

Чтобы обеспечить максимальную безопасность при работе с большими массивами важных данными, в современных компьютерных системах применяется ECC-память. Как правило, такой подход используется с серверными ЦП.

Шина одного канала модуля пятого поколения ОЗУ состоит из 40 бит, 32 из которых используются непосредственно для хранения данных, а остальные 8 выполняют функцию проверки и коррекции внезапных изменений битов памяти, которые интерпретируются как ошибки. В то время, как шина серверного ОЗУ DDR4 включает в себя 16 бит для хранения и 4 бита на коррекцию.

Однако контроль и коррекция ошибок в серверах реализованы сложнее. На таких компьютерах применяется комплексный подход на разных уровнях передачи данных и работы системы, в то время как в DDR5 контроль ошибок осуществляется только в чипе ОЗУ.

Таким образом получается, что у модулей DDR5 есть лишь частичная поддержка ECC, на уровне микросхемы ОЗУ. Однако разработчики заинтересованы в развитии технологии. И, возможно, в скором времени на рынок выйдут модули с дополнительными линиями передачи данных, которые позволят находить и исправлять ошибки в системе более эффективно.

Форм-фактор модулей DDR5

Современные модули DDR5, как и предшествующее поколение ОЗУ, выпускаются в форм-факторе DIMM и SO-DIMM. Их отличие состоит в размере планок и количестве контактов. SO-DIMM, как правило, используется на ноутбуках и уменьшенных материнских платах, в то время как DIMM применяется в полноразмерных материнках. На рынке представлены специальные адаптеры, позволяющие использовать SO-DIMM с полноценными платами.

Платы форм-фактора SO-DIMM четвертого и пятого поколений имеют разное количество контактов. В DDR4 — это 262 контакта, в то время как в DDR5 — 260. Однако у полноразмерных модулей DDR4 и DDR5 количество контактов одинаково — 288. Тем не менее, вставить планку в неподходящий слот не получится, так как на платах предусмотрено разное расположение так называемых ключей выравнивания (alignment keys).

Отличие ключей выравнивания (alignment keys) в модулях DDR4 и DDR5

Объем оперативной памяти

Объем ОЗУ — главный плюс. Минимальная плотность 1 кристалла — 8 Гбит, максимальная — 64. Этот показатель в 4 раза больше, чем в DDR4.

Частота оперативной памяти DDR5

Общая скорость работы ОЗУ складывается из двух основных составляющих:

• частота;
• тайминг (скорость отклика).

Тактовая частота оперативной памяти измеряется в Герцах. Чтобы представить себе, что значит эта характеристика, введем понятие цикл — каждая запись и чтение данных. Так, частота в 3200 МГц означает, что память способна выполнить 3200 миллионов циклов за одну секунду. Соответственно, с увеличением частоты растет и объем данных, который может обработать модуль ОЗУ за единицу времени.

Важно при определении скорости работы оперативной памяти учитывать CAS-тайминги, которые определяют временной интервал между получением и исполнением команды модулем ОЗУ. Для определения реальной скорости работы оперативной памяти следует тактовую частоту поделить на первый числовой показатель задержки в строке тайминга.

Согласно спецификации DDR5, стандартная тактовая частота модулей оперативной памяти составляет 4800 МГц. По сравнению с предшествующим поколением ОЗУ, удалось добиться прироста в 50%.

Рекордный показатель разгона DDR5 составляет 8704 МГц. Эксперимент проводили специалисты компании MSI. Для тестирования использовался модуль пятого поколения оперативной памяти G.Skill Trident Z5-6000. Разгон проходил на материнской плате ASUS ROG Maximus Z690 Apex с процессором Intel Core i7-12700KF. Стоит обратить внимание, что перед инженерами не стояла задача достичь максимальной эффективности. Единственная цель эксперимента заключалась в достижении максимальной частоты ОЗУ.

DDR5 тайминги, разгон*

Оперативная память пятого поколения поддерживает функцию Memory Try It!, которая существенно упрощает разгон модулей, особенно, если в этом нет большого опыта. Memory Try It! позволяет загрузить уже готовые профили с правильными настройками для разгона: пониженными задержками и повышенной частотой.

В начале процесса разгона необходимо выбрать тактовую частоту, которая превышает частоту в XMР-профиле. Далее следует постепенно пробовать настройки с пониженными таймингами, чтобы найти наилучший вариант работы.

Существует возможность более детальной настройки задержек вручную. Основное внимание надо обратить на тайминги tCL, tRCD, tRP. Постепенно снижая данные значения можно добиться максимально эффективного разгона.

Для достижения большего эффекта можно поработать с несколькими напряжениями: CPU SA, CPU VDDQ, DRAM и DRAM VDDQ.

DDR4 vs DDR5

Подводя итоги вышесказанного, остановимся на основных отличиях ОЗУ четвертого и пятого поколений и рассмотрим преимущества перехода на оперативную память DDR5:

• увеличенный объем модуля. Максимальный объем памяти на одной планке оперативной памяти пятого поколения может составлять 256 ГБ, в то время как в DDR4 этот показатель составляет 64 ГБ;
• независимые подканалы. В DDR4 был доступен только один канал доступа с 72-битной шиной. Такой подход порождает некоторые проблемы при взаимодействии с многоядерными процессорами, способными одновременно получать доступ к банкам памяти по дополнительных каналах.
  
  
  
  
  Архитектура каналов.

Несмотря на неизменную ширину шины в 64 бита, она разделена на два подканала, независящие друг от друга, что позволяет центральному процессору более эффективно взаимодействовать с модулем;

• пониженное рабочее напряжение. Для корректной работы четвёртого поколения памяти требуется напряжение в 1.2 В. DDR5 в этом смысле является более эффективной, так как для нее требуется 1.1 В. Согласно подсчетам инженеров Samsung, такое незначительное на первый взгляд понижение напряжения позволяет повысить общую энергоэффективность до 20–30%;
• увеличенная тактовая частота и скорость работы. 5 поколение оперативной памяти работает на стандартной частоте в 4800 МГц, в то время как частота предшествующего поколения ОЗУ составляла 2133 МГц. DDR5 на процессоре Intel 12-го поколения достигает скорости в 4800 МТ/с, в DDR4 этот показатель составляет 3200 МТ/с.

Наглядно ознакомиться с разницей в технических характеристиках четвертого и пятого поколений ОЗУ можно из таблицы, приведенной ниже.

DDR5 оперативная память: синтетический тест производительности

Для тестирования характеристик DDR4 и DDR5 определим начальные условия. Для теста был использован процессор Core i7-12700K, все задержки установлены по умолчанию с использованием профилей XMP. Для DDR4 были применены следующие настройки:

Память с частотой в 3200 МГц и 3600 МГц работает с контроллером памяти в синхронном режиме. Для всех остальных скоростей применялось соотношение частоты контроллера и памяти — 1:2.

Настройки DDR5 для теста:

Следует уточнить, что при тесте четвертого поколения ОЗУ использовались двухранговые модули по 16 Гб, а при тесте пятого поколения — планки аналогичного объема, но с одноранговой структурой.

После проведения всех предварительных настроек в программе AIDA64 был запущен синтетический тест Cache & Memory Benchmark. В результате были получены прогнозируемые показатели: пятое поколение оперативной памяти превосходит DDR4 в пропускной способности, а главное достоинство DDR4 — низкий уровень латентности.

Совместимость DDR5

Чтобы использовать технологию DDR5 в своем компьютере, важно наличие ее совместимости с материнской платой и процессором. Необходимо понимать, что в DDR5 отсутствует обратная совместимость, поэтому установить модуль в слот материнской платы, предназначенный для прошлого поколения, не получится.

Какие процессоры поддерживают DDR5

В ноябре прошлого года компания Intel представила поддержку DDR5 в своих процессорах 12-го поколения. Отметим, что эти процессоры поддерживают и работу с четвертым поколением памяти. Все зависит от выбора материнской платы.

Основной конкурент Intel — компания AMD — пока не заявляла о поддержке DDR5 своими чипсетами. Тем не менее, ожидается, что в этом году будет объявлено о выпуске такого процессора на пользовательский рынок.

Какие материнские платы поддерживают DDR5

Чтобы определить возможность поддержки нового поколения оперативной памяти материнской платой, необходимо обратить внимание на ее набор микросхем. Если этот набор поддерживает работу с DDR5, то, соответственно, все модели материнских плат с этими микросхемами будут работать с пятым поколением ОЗУ, независимо от бренда и конкретной модели.

Стоит отметить, что на сегодняшний день нет ни одной материнской платы от производителя AMD, которая бы поддерживала DDR5 ОЗУ. В ближайшем будущем это должно измениться за счет стремительного распространения нового поколения памяти.

Поддерживают DDR5 только материнские платы с чипсетом Intel серии 600 из линеек Z, B, H. При замене оперативной памяти на пятое поколение необходимо учитывать, что она не имеет обратной совместимости.

DDR 5 цена

Как и все новые технологии, при своем появлении оперативная память пятого поколения оценивалась крайне дорого. Однако с началом продаж и ростом популярности цены пошли на спад. Так, за летний период этого года оперативная память DDR5 уменьшилась в стоимости почти на 20%. Согласно данным аналитиков компании DigiTimes Asia, в осенний период эта тенденция только усилится.

Специалисты прогнозируют, что на ОЗУ пятого поколения цены стабилизируются только в следующем году и дойдут примерно до уровня стоимости DDR4. На сегодняшний день цены на восьми гигабайтные модули DDR5 стартуют от $60 в зависимости от производителя и характеристик. Например, на Amazon стоимость ОЗУ Kingston FURY Beast DDR5 8GB 4800MT/s составляет $59 на момент написания этого материала.

При решении перейти на пятое поколение оперативной памяти следует учитывать и обязательные дополнительные затраты. Из-за отсутствия обратной совместимости, возможно, придется поменять материнскую плату и приобрести соответствующий центральный процессор.

Перемены на рынке ОЗУ уже начались. Следующие пару лет DDR5 будет существовать с DDR4, но отметим, что первый имеет больший потенциал для наращивания пропускной способности и объема модулей памяти.