หน่วยความจำ DDR5: อินเทอร์เฟซใหม่ปรับปรุงประสิทธิภาพโดยสิ้นเปลืองพลังงานน้อยลงอย่างไร

การย้ายศูนย์ข้อมูลไปยัง DDR5 อาจมีความสำคัญมากกว่าการอัพเกรดอื่นๆอย่างไรก็ตาม หลายๆ คนคิดอย่างคลุมเครือว่า DDR5 เป็นเพียงการเปลี่ยนมาแทนที่ DDR4 โดยสมบูรณ์โปรเซสเซอร์มีการเปลี่ยนแปลงอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้เมื่อมีการมาถึงของ DDR5 และจะมีโปรเซสเซอร์ใหม่บางอย่างหน่วยความจำอินเทอร์เฟซ เช่นเดียวกับในกรณีของการอัพเกรด DRAM รุ่นก่อนหน้าจาก SDRAM เป็นDDR4.

อย่างไรก็ตาม DDR5 ไม่ใช่แค่การเปลี่ยนแปลงอินเทอร์เฟซเท่านั้น แต่ยังเปลี่ยนแนวคิดของระบบหน่วยความจำของโปรเซสเซอร์ด้วยที่จริงแล้ว การเปลี่ยนแปลง DDR5 อาจเพียงพอที่จะพิสูจน์การอัพเกรดเป็นแพลตฟอร์มเซิร์ฟเวอร์ที่เข้ากันได้

เหตุใดจึงเลือกอินเทอร์เฟซหน่วยความจำใหม่

ปัญหาด้านคอมพิวเตอร์มีความซับซ้อนมากขึ้นนับตั้งแต่การถือกำเนิดของคอมพิวเตอร์ และการเติบโตที่หลีกเลี่ยงไม่ได้นี้ได้ขับเคลื่อนวิวัฒนาการในรูปแบบของจำนวนเซิร์ฟเวอร์ที่เพิ่มมากขึ้น หน่วยความจำและความจุในการจัดเก็บข้อมูลที่เพิ่มมากขึ้นเรื่อยๆ และความเร็วสัญญาณนาฬิกาของโปรเซสเซอร์ที่สูงขึ้นและจำนวนคอร์ แต่ยังผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมด้วย รวมถึงการนำเทคนิค AI แบบแยกส่วนและนำไปใช้ล่าสุดมาใช้

บางคนอาจคิดว่าทั้งหมดนี้เกิดขึ้นควบคู่กันเพราะตัวเลขทั้งหมดกำลังเพิ่มขึ้นอย่างไรก็ตาม แม้ว่าจำนวนคอร์ของโปรเซสเซอร์จะเพิ่มขึ้น แต่แบนด์วิดท์ DDR ก็ยังตามไม่ทัน ดังนั้นแบนด์วิดท์ต่อคอร์จึงลดลงจริงๆ

เนื่องจากชุดข้อมูลมีการขยายตัวมากขึ้น โดยเฉพาะ HPC, เกม, การเข้ารหัสวิดีโอ, เหตุผลด้าน Machine Learning, การวิเคราะห์ Big Data และฐานข้อมูล แม้ว่าแบนด์วิธของการถ่ายโอนหน่วยความจำจะปรับปรุงได้โดยการเพิ่มช่องหน่วยความจำให้กับ CPU มากขึ้น แต่สิ่งนี้กินไฟมากกว่า .จำนวนพินของโปรเซสเซอร์ยังจำกัดความยั่งยืนของแนวทางนี้ และจำนวนช่องสัญญาณไม่สามารถเพิ่มขึ้นได้ตลอดไป

แอปพลิเคชันบางตัว โดยเฉพาะอย่างยิ่งระบบย่อยที่มีคอร์สูง เช่น GPU และตัวประมวลผล AI เฉพาะทาง ใช้หน่วยความจำแบนด์วิธสูง (HBM)เทคโนโลยีนี้รันข้อมูลจากชิป DRAM แบบสแต็กไปยังโปรเซสเซอร์ผ่านช่องทางหน่วยความจำ 1024 บิต ทำให้เป็นโซลูชันที่ยอดเยี่ยมสำหรับแอปพลิเคชันที่ใช้หน่วยความจำมาก เช่น AIในแอปพลิเคชันเหล่านี้ โปรเซสเซอร์และหน่วยความจำจะต้องอยู่ใกล้ที่สุดเพื่อให้สามารถถ่ายโอนข้อมูลได้อย่างรวดเร็วอย่างไรก็ตาม มันยังมีราคาแพงกว่าอีกด้วย และชิปไม่สามารถพอดีกับโมดูลที่เปลี่ยน/อัพเกรดได้

และหน่วยความจำ DDR5 ซึ่งเริ่มเปิดตัวอย่างกว้างขวางในปีนี้ ได้รับการออกแบบมาเพื่อปรับปรุงแบนด์วิดท์ช่องสัญญาณระหว่างโปรเซสเซอร์และหน่วยความจำ ในขณะที่ยังคงรองรับความสามารถในการอัพเกรด

แบนด์วิธและเวลาแฝง

อัตราการถ่ายโอนของ DDR5 นั้นเร็วกว่า DDR รุ่นก่อนหน้าใด ๆ อันที่จริงเมื่อเปรียบเทียบกับ DDR4 อัตราการถ่ายโอนของ DDR5 นั้นมากกว่าสองเท่าDDR5 ยังแนะนำการเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมเพิ่มเติมเพื่อให้สามารถทำงานได้ที่อัตราการถ่ายโอนเหล่านี้มากกว่าการเพิ่มแบบธรรมดา และจะปรับปรุงประสิทธิภาพบัสข้อมูลที่สังเกตได้

นอกจากนี้ ความยาวต่อเนื่องเพิ่มขึ้นสองเท่าจาก BL8 เป็น BL16 ทำให้แต่ละโมดูลมีช่องย่อยอิสระสองช่อง และเพิ่มช่องสัญญาณที่มีอยู่ในระบบเป็นสองเท่าคุณไม่เพียงได้รับความเร็วการถ่ายโอนที่สูงขึ้นเท่านั้น แต่คุณยังได้รับช่องหน่วยความจำที่สร้างขึ้นใหม่ซึ่งมีประสิทธิภาพเหนือกว่า DDR4 แม้ว่าจะไม่มีอัตราการถ่ายโอนที่สูงกว่าก็ตาม

กระบวนการที่ต้องใช้หน่วยความจำมากจะเห็นการเพิ่มขึ้นอย่างมากจากการเปลี่ยนไปใช้ DDR5 และปริมาณงานที่ใช้ข้อมูลจำนวนมากในปัจจุบัน โดยเฉพาะ AI ฐานข้อมูล และการประมวลผลธุรกรรมออนไลน์ (OLTP) สอดคล้องกับคำอธิบายนี้

อัตราการส่งข้อมูลก็มีความสำคัญเช่นกันช่วงความเร็วปัจจุบันของหน่วยความจำ DDR5 คือ 4800~6400MT/sเมื่อเทคโนโลยีเติบโตเต็มที่ อัตราการส่งข้อมูลก็คาดว่าจะสูงขึ้น

การใช้พลังงาน

DDR5 ใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า DDR4 เช่น 1.1V แทนที่จะเป็น 1.2Vแม้ว่าความแตกต่าง 8% อาจฟังดูไม่มากนัก แต่ความแตกต่างจะปรากฏชัดเจนเมื่อนำมายกกำลังสองเพื่อคำนวณอัตราส่วนการใช้พลังงาน เช่น 1.1²/1.2² = 85% ซึ่งแปลว่าช่วยประหยัดค่าไฟฟ้าได้ 15%

การเปลี่ยนแปลงทางสถาปัตยกรรมที่นำมาใช้โดย DDR5 จะเพิ่มประสิทธิภาพแบนด์วิธให้เหมาะสมและอัตราการถ่ายโอนที่สูงขึ้น อย่างไรก็ตาม ตัวเลขเหล่านี้ยากที่จะระบุปริมาณโดยไม่ต้องวัดสภาพแวดล้อมการใช้งานที่แน่นอนซึ่งใช้เทคโนโลยีนี้แต่ขอย้ำอีกครั้ง เนื่องจากสถาปัตยกรรมที่ได้รับการปรับปรุงและอัตราการถ่ายโอนที่สูงขึ้น ผู้ใช้จะรับรู้ถึงการปรับปรุงพลังงานต่อบิตของข้อมูล

นอกจากนี้ โมดูล DIMM ยังสามารถปรับแรงดันไฟฟ้าได้ด้วยตัวเอง ซึ่งสามารถลดความจำเป็นในการปรับแหล่งจ่ายไฟของเมนบอร์ด จึงให้ผลในการประหยัดพลังงานเพิ่มเติม

สำหรับศูนย์ข้อมูล เซิร์ฟเวอร์จะใช้พลังงานเท่าใดและค่าใช้จ่ายในการทำความเย็นเป็นเท่าใด และเมื่อพิจารณาปัจจัยเหล่านี้แล้ว DDR5 ซึ่งเป็นโมดูลที่ประหยัดพลังงานมากกว่าอาจเป็นเหตุผลในการอัพเกรดได้อย่างแน่นอน

แก้ไขข้อผิดพลาด

DDR5 ยังรวมเอาการแก้ไขข้อผิดพลาดบนชิป และเนื่องจากกระบวนการ DRAM ยังคงลดลง ผู้ใช้จำนวนมากจึงกังวลเกี่ยวกับการเพิ่มอัตราข้อผิดพลาดบิตเดียวและความสมบูรณ์ของข้อมูลโดยรวม

สำหรับแอปพลิเคชันเซิร์ฟเวอร์ ECC บนชิปจะแก้ไขข้อผิดพลาดบิตเดียวระหว่างคำสั่งอ่านก่อนที่จะส่งออกข้อมูลจาก DDR5ซึ่งจะช่วยลดภาระ ECC บางส่วนจากอัลกอริธึมการแก้ไขระบบไปยัง DRAM เพื่อลดภาระบนระบบ

DDR5 ยังแนะนำการตรวจสอบข้อผิดพลาดและการฆ่าเชื้อ และหากเปิดใช้งาน อุปกรณ์ DRAM จะอ่านข้อมูลภายในและเขียนกลับข้อมูลที่ได้รับการแก้ไข

สรุป

แม้ว่าอินเทอร์เฟซ DRAM มักจะไม่ใช่ปัจจัยแรกที่ศูนย์ข้อมูลพิจารณาเมื่อดำเนินการอัปเกรด แต่ DDR5 สมควรได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิด เนื่องจากเทคโนโลยีสัญญาว่าจะประหยัดพลังงานในขณะที่ปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมาก

DDR5 เป็นเทคโนโลยีที่ช่วยให้ผู้ใช้งานในยุคแรกๆ สามารถโยกย้ายไปยังศูนย์ข้อมูลที่ประกอบและปรับขนาดได้แห่งอนาคตอย่างสวยงามผู้นำด้านไอทีและธุรกิจควรประเมิน DDR5 และพิจารณาว่าจะย้ายจาก DDR4 ไปเป็น DDR5 อย่างไรและเมื่อใดเพื่อให้แผนการเปลี่ยนแปลงศูนย์ข้อมูลเสร็จสมบูรณ์