Giới Thiệu Về RAM DDR5, So Với DDR4, DDR5 Có Những ưu điểm Gì?

Bài viết này mô tả công nghệ bộ nhớ DDR5 và các tính năng của nó, so sánh DDR5 với bộ nhớ DDR4 thế hệ trước và giải thích lợi ích của DDR5 đối với khách hàng.

DDR5 là gì?

DDR5 là RAM mới nhất hiện có cho máy chủ Lenovo ThinkSystem, Dell PowerEdge, HPE ProLiant… DDR có nghĩa là “tốc độ dữ liệu gấp đôi”, và “5” có nghĩa là đây là thế hệ thứ năm của loại RAM này. Các thế hệ mới được phát hành khoảng năm năm một lần, với RAM DDR ban đầu được phát hành vào năm 1998.

Tốc độ dữ liệu kép cho biết loại bộ nhớ này thực hiện hai lần truyền dữ liệu trên mỗi chu kỳ xung nhịp. Ví dụ, bộ nhớ DDR4-3200 thực hiện 3200 MT/giây hoặc MegaTransfers mỗi giây, với tốc độ xung nhịp là 1600 MHz. Vì một lần truyền dữ liệu rộng 64 bit hoặc 8 byte, nên bộ nhớ này cũng có thể được mô tả là PC-25600, cho biết tốc độ truyền dữ liệu tối đa là 25.600 MB/giây hoặc 25,6 GB/giây.

So sánh DDR5 với DDR4

Bộ nhớ DDR5 khác với DDR4 ở nhiều điểm, bao gồm:

Hiệu suất cao hơn

Cải tiến quan trọng nhất trong DDR5 là hiệu suất. Trong khi DDR4 có giới hạn trên là 3200 MT/giây, DDR5 bắt đầu ở mức 4800 MT/giây và cuối cùng sẽ mở rộng lên 6400 MT/giây và có thể cao hơn nữa.

Ngoài ra, trong khi DDR4 có một kênh dữ liệu rộng 64 bit duy nhất cho mỗi DIMM, DDR5 có hai kênh dữ liệu 32 bit có thể hoạt động độc lập. Độ dài burst – số lần truyền dữ liệu được thực hiện trong một thao tác duy nhất – đã được tăng gấp đôi trong DDR5. Hai thay đổi này có nghĩa là một DIMM DDR5 có thể đáp ứng gấp đôi số yêu cầu CPU so với một DIMM DDR4 trong một khoảng thời gian nhất định, giúp giảm độ trễ và giúp DDR5 hiệu quả hơn. Những thay đổi khác, ngoài phạm vi giới thiệu này, cũng đã làm tăng tốc độ hoạt động của DDR5.

Công suất thấp hơn

Bộ nhớ DDR5 sử dụng 1,1 V so với 1,2 V mà DDR4 sử dụng. Việc giảm khoảng 20% điện năng này sẽ giúp giảm mức tiêu thụ điện năng trong máy chủ và sẽ tạo ra ít nhiệt hơn cần loại bỏ khỏi hệ thống.

Ngoài ra, việc điều chỉnh điện áp hiện được thực hiện trên DIMM thay vì trên bo mạch chủ, giúp hiệu quả hơn, có khả năng mở rộng hơn và ít nhiễu điện hơn. RDIMM (DIMM đã đăng ký) sẽ sử dụng đầu vào 12 V cho bộ điều chỉnh điện áp, trong khi UDIMM (DIMM chưa đăng ký) sẽ sử dụng 5 V. RDIMM và UDIMM không thể được trộn lẫn trong một hệ thống.

Công suất cao hơn

DDR5 có thể sử dụng mật độ lên đến 64 Gb DRAM trong một gói đơn (SDP), trong khi DDR4 đạt tối đa 16 Gb DRAM trong một SDP. Dung lượng thiết bị cao hơn chuyển thành DIMM có dung lượng cao hơn. DIMM DDR4 có thể có dung lượng lên đến 64 GB (sử dụng SDP) và DIMM dựa trên SDP DDR5 tăng gấp bốn lần lên 256 GB.

Lưu ý rằng 3DS (3D stacked) DIMM, với chip nhớ 3D stacked, cho phép dung lượng 256 GB hoặc thậm chí 512 GB cho bộ nhớ DDR4. Công nghệ tương tự sẽ cho phép tối đa 2 TB DDR5 DIMM. 3DS và DIMM thông thường không thể được trộn lẫn trong một hệ thống.

Tính toàn vẹn dữ liệu mạnh mẽ hơn

DDR5 giới thiệu một chức năng tự động sửa lỗi bit đơn (SEC) trên đế chip, sửa lỗi có thể xảy ra trước khi đưa dữ liệu ra bộ điều khiển. Chức năng sửa lỗi tiếp tục ở cấp độ hệ thống, trong đó mỗi kênh DDR5 bao gồm 32 bit dữ liệu và 8 bit ECC (kiểm tra và sửa lỗi), so với 64 bit dữ liệu và 8 bit ECC của DDR4 kênh đơn.

DDR5 cũng hỗ trợ chức năng kiểm tra lỗi và xóa (ECS) cho phép phát hiện sớm các lỗi DRAM có thể xảy ra để tránh hoặc giảm thời gian chết. ECS đọc dữ liệu và sửa chữa nếu cần, sau đó ghi lại dữ liệu đã sửa chữa. Số lượng và vị trí sửa chữa được ghi lại.

Một tính năng gọi là sửa chữa sau khi đóng gói cho phép hoán đổi một vùng dữ liệu dự phòng để thay thế cho vùng dữ liệu bị lỗi.

DIMM DDR5 triển khai ECC có hai loại: 10×4 và 9×4. 10×4 nghĩa là toàn bộ 40 bit, 32 dữ liệu cộng với 8 ECC được triển khai trong mỗi kênh. Trong DIMM 9×4, mỗi kênh bao gồm 36 bit, 32 bit dữ liệu cộng với 4 bit ECC. Vì ít bit ECC hơn làm giảm khả năng phát hiện và sửa lỗi của các DIMM này, nên máy chủ có thể sẽ chỉ sử dụng DIMM 10×4. DIMM không phải ECC chỉ có 32 bit dữ liệu trên mỗi kênh và sẽ chỉ được sử dụng trong các thiết bị của người dùng cuối.

Độ chi tiết

Kích thước DDR4 DIMM theo thứ tự 1, 2, 4 … – có các kích thước 16, 32, 64 và 128 GB, nhưng không có kích thước nào ở giữa. DDR5 DIMM cũng sẽ có dung lượng trung gian, vì vậy, ví dụ, sẽ có DIMM 48 GB và 96 GB.

Đầu nối khác nhau

DDR4 và DDR5 được so sánh về mặt vật lý trong hình bên dưới. Các phần được gắn nhãn của hình ảnh DDR5 bao gồm một số chữ viết tắt. SPD Hub là hub Serial Presence Detect, dùng để xác định mô-đun và đo nhiệt độ của mô-đun. PMIC là Power Management IC.

Các thành phần chính của DDR5 DIMM. Hình ảnh do Kingston Technology Corporation cung cấp; được sử dụng với sự cho phép.

Như đã lưu ý, DDR5 sử dụng điện áp hoạt động khác với DDR4, có kiến trúc khác và có khe cắm chìa khóa ở vị trí khác. Những yếu tố này khiến DDR5 và DDR4 không tương thích về mặt vật lý và điện.

Ưu điểm của DDR5 dành cho khách hàng

Việc áp dụng DDR5 mang lại nhiều lợi ích cho khách hàng.

Hiệu suất – Hiện tại và Tương lai

DDR4 đã đạt đến giới hạn hiệu suất của nó. Các sản phẩm DDR5 ban đầu nhanh hơn và hiệu quả hơn DDR4 mới nhất, và sẽ còn nhanh hơn nữa khi công nghệ được cải thiện. Ngoài ra, vì các loại bộ nhớ không tương thích, nên việc lựa chọn DDR5 có nghĩa là máy chủ phải là thiết kế mới hơn, giúp nó có khả năng chống lỗi trong tương lai hơn so với thiết kế sử dụng DDR4.

Dung tích

Bộ nhớ DDR5 hỗ trợ các thiết bị RAM lớn hơn DDR4, cung cấp dung lượng DIMM thông thường tối đa là 256 GB. Với xếp chồng 3D, dung lượng DIMM DDR5 là 2 TB là có thể. Điều này rất quan trọng đối với các môi trường như cơ sở dữ liệu trong bộ nhớ. DIMM có dung lượng cao hơn sẽ cho phép máy chủ hỗ trợ tổng dung lượng bộ nhớ lớn hơn nhiều, ví dụ như 16 TB cho 8 khe DIMM. Ngoài ra, các kích thước DIMM trung gian được đề cập ở trên (48 GB và 96 GB) sẽ cho phép khách hàng tùy chỉnh bộ nhớ hệ thống theo nhu cầu của họ với phương pháp chi tiết hơn.

Tiêu thụ điện năng thấp hơn

Tiêu thụ điện năng thấp hơn ở cấp độ DIMM đơn lẻ không đáng kể. Đối với các trung tâm dữ liệu lớn có hàng trăm máy chủ và hàng nghìn DIMM, mức tiêu thụ điện năng thấp hơn có thể quan trọng. Không chỉ bản thân DIMM tiêu thụ ít điện năng hơn mà còn cần ít điện năng hơn để làm mát chúng. Năng lượng tiết kiệm được có thể tạo ra sự khác biệt đáng kể theo thời gian.

Được hỗ trợ bởi Máy chủ mới hơn

Các hãng sản xuất máy chủ như Lenovo, Dell, HP Enterprise, Supermicro… Có hỗ trợ bộ nhớ DDR5 và đều có bộ xử lý Intel Xeon Scalable thế hệ thứ tư hoặc AMD EPYC. Điều này bao gồm các máy chủ có bộ xử lý Intel và AMD, và trong các dòng máy chủ rack, tower, siêu dày đặc và quan trọng. Hiệu suất cao của bộ nhớ DDR5 là cần thiết để theo kịp các bộ xử lý mới hơn, đặc biệt là những bộ xử lý có số lượng lõi cao.