DDR5-Speicher: Wie die neue Schnittstelle die Leistung bei geringerem Stromverbrauch verbessert

Die Migration des Rechenzentrums auf DDR5 ist möglicherweise wichtiger als andere Upgrades.Viele Leute glauben jedoch nur vage, dass DDR5 nur ein Übergang ist, um DDR4 vollständig zu ersetzen.Mit der Einführung von DDR5 ändern sich zwangsläufig die Prozessoren, und es wird einige neue gebenErinnerungSchnittstellen, wie es bei früheren Generationen von DRAM-Upgrades von SDRAM auf der Fall warDDR4.

DDR5 ist jedoch nicht nur eine Schnittstellenänderung, sondern verändert auch das Konzept des Prozessor-Speichersystems.Tatsächlich könnten die Änderungen an DDR5 ausreichen, um ein Upgrade auf eine kompatible Serverplattform zu rechtfertigen.

Warum eine neue Speicherschnittstelle wählen?

Rechenprobleme sind seit dem Aufkommen von Computern komplexer geworden, und dieses unvermeidliche Wachstum hat die Entwicklung in Form einer größeren Anzahl von Servern, immer größerer Speicher- und Speicherkapazitäten sowie höherer Prozessortaktraten und Kernzahlen vorangetrieben, aber auch zu architektonischen Änderungen geführt , einschließlich der jüngsten Einführung disaggregierter und implementierter KI-Techniken.

Manche könnten denken, dass dies alles gleichzeitig geschieht, weil alle Zahlen steigen.Doch während die Anzahl der Prozessorkerne zugenommen hat, konnte die DDR-Bandbreite nicht mithalten, sodass die Bandbreite pro Kern tatsächlich abgenommen hat.

Da sich die Datensätze insbesondere für HPC, Spiele, Videokodierung, maschinelles Lernen, Big-Data-Analyse und Datenbanken ausgeweitet haben, kann zwar die Bandbreite der Speicherübertragungen durch Hinzufügen weiterer Speicherkanäle zur CPU verbessert werden, dies verbraucht jedoch mehr Strom .Auch die Anzahl der Prozessor-Pins schränkt die Nachhaltigkeit dieses Ansatzes ein und die Anzahl der Kanäle kann nicht ewig steigen.

Einige Anwendungen, insbesondere High-Core-Subsysteme wie GPUs und spezielle KI-Prozessoren, verwenden eine Art High-Bandwidth-Speicher (HBM).Die Technologie leitet Daten von gestapelten DRAM-Chips über 1024-Bit-Speicherspuren an den Prozessor, was sie zu einer großartigen Lösung für speicherintensive Anwendungen wie KI macht.Bei diesen Anwendungen müssen Prozessor und Speicher möglichst nahe beieinander liegen, um schnelle Übertragungen zu ermöglichen.Allerdings ist es auch teurer und die Chips passen nicht auf austauschbare/aufrüstbare Module.

Und DDR5-Speicher, dessen breite Einführung in diesem Jahr begann, ist darauf ausgelegt, die Kanalbandbreite zwischen Prozessor und Speicher zu verbessern und gleichzeitig die Aufrüstbarkeit zu unterstützen.

Bandbreite und Latenz

Die Übertragungsrate von DDR5 ist schneller als die jeder früheren DDR-Generation. Im Vergleich zu DDR4 ist die Übertragungsrate von DDR5 sogar mehr als doppelt so hoch.DDR5 führt außerdem zusätzliche Architekturänderungen ein, um die Leistung bei diesen Übertragungsraten gegenüber einfachen Verbesserungen zu ermöglichen und die beobachtete Datenbuseffizienz zu verbessern.

Darüber hinaus wurde die Burst-Länge von BL8 auf BL16 verdoppelt, sodass jedes Modul über zwei unabhängige Unterkanäle verfügt und die verfügbaren Kanäle im System praktisch verdoppelt werden.Sie erhalten nicht nur höhere Übertragungsgeschwindigkeiten, sondern auch einen neu aufgebauten Speicherkanal, der DDR4 sogar ohne höhere Übertragungsraten übertrifft.

Speicherintensive Prozesse werden durch den Übergang zu DDR5 einen enormen Schub erfahren, und viele der heutigen datenintensiven Workloads, insbesondere KI, Datenbanken und Online-Transaktionsverarbeitung (OLTP), passen in diese Beschreibung.

Auch die Übertragungsrate ist sehr wichtig.Der aktuelle Geschwindigkeitsbereich von DDR5-Speicher liegt zwischen 4800 und 6400 MT/s.Mit zunehmender Reife der Technologie wird eine höhere Übertragungsrate erwartet.

Energieverbrauch

DDR5 verwendet eine niedrigere Spannung als DDR4, nämlich 1,1 V statt 1,2 V.Auch wenn ein Unterschied von 8 % nicht viel klingt, wird der Unterschied deutlich, wenn man sie quadriert, um das Verhältnis des Stromverbrauchs zu berechnen, also 1,1²/1,2² = 85 %, was einer Einsparung von 15 % bei der Stromrechnung entspricht.

Die durch DDR5 eingeführten Architekturänderungen optimieren die Bandbreiteneffizienz und höhere Übertragungsraten. Diese Zahlen sind jedoch schwer zu quantifizieren, ohne die genaue Anwendungsumgebung zu messen, in der die Technologie verwendet wird.Andererseits wird der Endbenutzer aufgrund der verbesserten Architektur und der höheren Übertragungsraten eine Verbesserung der Energie pro Datenbit wahrnehmen.

Darüber hinaus kann das DIMM-Modul die Spannung auch selbst anpassen, wodurch die Notwendigkeit einer Anpassung der Stromversorgung des Motherboards reduziert werden kann und dadurch zusätzliche Energiespareffekte erzielt werden.

Für Rechenzentren sind die Frage, wie viel Strom ein Server verbraucht und wie hoch die Kühlkosten sind, und wenn diese Faktoren berücksichtigt werden, kann DDR5 als energieeffizienteres Modul sicherlich ein Grund für ein Upgrade sein.

Fehler Korrektur

DDR5 beinhaltet auch eine On-Chip-Fehlerkorrektur, und da die DRAM-Prozesse immer kleiner werden, sind viele Benutzer besorgt über eine Erhöhung der Einzelbitfehlerrate und der gesamten Datenintegrität.

Bei Serveranwendungen korrigiert On-Chip-ECC Einzelbitfehler bei Lesebefehlen, bevor Daten aus DDR5 ausgegeben werden.Dadurch wird ein Teil der ECC-Last vom Systemkorrekturalgorithmus auf den DRAM verlagert, um die Belastung des Systems zu verringern.

DDR5 führt außerdem eine Fehlerprüfung und -bereinigung ein. Wenn diese Funktion aktiviert ist, lesen DRAM-Geräte interne Daten und schreiben korrigierte Daten zurück.

Zusammenfassen

Während die DRAM-Schnittstelle normalerweise nicht der erste Faktor ist, den ein Rechenzentrum bei der Implementierung eines Upgrades berücksichtigt, verdient DDR5 einen genaueren Blick, da die Technologie eine Stromeinsparung bei gleichzeitig erheblicher Leistungssteigerung verspricht.

DDR5 ist eine Basistechnologie, die Early Adopters dabei hilft, reibungslos auf das zusammensetzbare, skalierbare Rechenzentrum der Zukunft zu migrieren.IT- und Unternehmensleiter sollten DDR5 evaluieren und bestimmen, wie und wann sie von DDR4 auf DDR5 migrieren, um ihre Pläne zur Transformation ihres Rechenzentrums abzuschließen.