حافظه رم DDR5 چیست و چه تفاوتی با نسل قبل دارد؟

حافظه رم DDR5 جدیدترین نسل حافظه رم محسوب می‌شود که اولین ماژول آن در سال 2020 معرفی شدند. نسل جدید حافظه رم تفاوت‌های قابل‌توجهی با نسل‌ پیشین خود یعنی DDR4 دارد. در این مطلب شما را بطور کامل با رم DDR5 آشنا می‌کنیم و سپس به مقایسه آن با نسل قبلی‌اش می‌پردازیم.

حافظه رم DDR5 چیست؟

DDR5 که در حال حاضر جدیدترین نسل حافظه رم در دسترس محسوب می‌شود، با هدف افزایش میزان رم، پهنای باند و سرعت به همراه کاهش مصرف انرژی عرضه شده. در این نوع حافظه از ۲۸۸ پین استفاده شده، دارای دو کانال ۳۲ بیتی است و همچنین با ماژول‌های ۱۲۸ گیگابایتی روبه‌رو هستیم. در این استاندارد جدید حداکثر فرکانس افزایش پیدا کرده و سیستم مدیریت نیرو و ولتاژ هم بهبود داشته است.

در ادامه این نوع رم را با نسل پیشین آن، DDR4 مقایسه می‌کنیم.

مقایسه رم DDR5 و DDR4

در این بخش قصد داریم این دو نسل از حافظه رم را از نظر تفاوت ظاهری، ساختار و معماری  ظرفیت، فرکانس، ولتاژ، مدیریت مصرف انرژی و سازگاری با سایر سخت‌افزارها مقایسه کنیم تا ببینیم  نسل جدید تا چه اندازه‌ نسبت به نسل قدیم پیشرفت کرده است.

شکل و ظاهر

شکل ظاهری ماژول‌های هر دو نسل رم تقریبا یکسان است و تنها چند تفاوت جزئی با هم دارند. تعداد پین‌های ماژول DDR5 افزایش نیافته و در حافظه رم DDR5 نیز مانند DDR4 از ۲۸۸ پین استفاده شده است. مهم‌ترین تفاوت ظاهری این دو نسل به طراحی برد مربوط می‌شود.

در نسل جدید ماژول رم یک IC و چند خازن دیده می‌شود که در ماژول نسل قبلی وجود ندارند (این IC و خازن‌ها مربوط به سیستم مدیریت نیرو هستند که در ادامه در مورد آن توضیح خواهیم داد). محل قرارگیری چفت ماژول در بین پین‌های رم تغییر کرده و برخلاف چفت ماژول DDR4 که در مرکز قرار دارد، در این نسل کمی در سمت راست قرار گرفته است؛ بنابراین در هنگام نصب ماژول DDR5 روی مادربرد باید دقت کنید تا پین‌های آن نشکنند.

ساختار و معماری

تفاوت اصلی بین این دو نسل حافظه رم، ساختار و معماری آن‌هاست. ماژول رم DDR4 دارای یک کانال ۶۴ بیتی و حافظه رم DDR5 دارای دو کانال ۳۲ بیتی است. اگرچه مجموع داده‌های قابل‌ انتقال در هر مرتبه از انتقال، در هر دو نسل حافظه رم یکسان است؛ اما برخورداری رم DDR5 از دو کانال مستقل از یکدیگر، باعث افزایش کارایی آن می‌شود.

در ضمن میزان دسترسی CPU به داده‌ها در هر بار فرمان خواندن و نوشتن داده روی حافظه رم (Burst length) در DDR5 نسبت به DDR4 دو برابر شده و از ۸ بیت به ۱۶ بیت افزایش یافته است. در سیستم‌های مجهز به رم DDR5، سی‌پی‌یو در هر مرتبه فرآیند دسترسی به داده‌های ذخیره‌شده در رم، به ۶۴ بایت داده دسترسی پیدا می‌کند.

دلیل دو برابر شدن Burst length در ماژول DDR5، دو برابر شدن تعداد بانک‌های آن نسبت به بانک‌های ماژول DDR4 و افزایش آن‌ها از ۱۶ به ۳۲ بانک است. منظور از بانک‌های رم، بلوک‌های حافظه‌ای است که می‌توانند به‌صورت مجزا از یکدیگر فعال و غیرفعال شوند. در ضمن تعداد گروه بانک‌ها نیز در رم DDR5 دو برابر شده و از ۴ گروه به ۸ گروه رسیده است (بانک‌های رم به چند گروه تقسیم می‌شوند).

در ضمن ظرفیت هر یک از ماژول‌های DDR5 به دلیل پشتیبانی از استاندارد JEDEC می‌تواند تا ۱۲۸ گیگابایت نیز افزایش یابد.

برخورداری از فناوری On-die ECC یکی دیگر از برتری‌های ساختاری شاخص رم DDR5 نسبت به DDR4 است که سرعت بیشتر و عملکرد پایدارتر را برای آن به ارمغان می‌آورد. وجود این فناوری در DDR5 باعث تصحیح خطای داده در حافظه رم می‌شود.

وجود فناوری ECC (eliminate data corruption) باعث جلوگیری از ایجاد تغییرات ناخواسته در داده‌های رم و هنگ کردن آن می‌شود. در حقیقت این فناوری از یک کد تصحیح خطا برای تشخیص تعدادی از بیت‌های داده‌های مرتبط با خطاهای موجود در حافظه رم و تصحیح آن‌ها استفاده می‌کند.

وجود این ویژگی برای رم‌هایی که می‌خواهید از آن‌ها در کامپیوترهای ورک‌استیشن یا سرورهایی استفاده کنید که قصد دارید بدون وقفه فعالیت کنند، ضروری است. در ضمن اگر اطلاعات ارزشمندی روی کامپیوتر خود دارید، توصیه می‌کنیم حتماً از رم DDR5 ECC استفاده کنید. در کل رم‌های دارای این فناوری در مقایسه با رم‌های فاقد آن قابل‌اعتمادتر هستند.

اگرچه فناوری ECC در نسل‌های قبلی حافظه نیز وجود دارد؛ اما همان‌طور که گفتیم حافظه رم DDR5 از فناوری On-die ECC بهره می‌برد. تفاوت On-die ECC با فناوری ECC این است که در ماژول‌های DDR5، فرآیند باگ‌گیری در هر یک از آی‌سی‌ها به‌صورت جداگانه انجام می‌شود و به‌نوعی باگ‌ها به‌صورت خودکار حذف می‌شوند که پایداری عملکرد رم را به دنبال دارد و از مختل و متوقف شدن فعالیت آن به دلیل وجود خطاها جلوگیری می‌کند.

لازم به ذکر است تنها برخی از ماژول‌های DDR5 از فناوری On-die ECC برخوردارند. درصورتی‌که در هر طرف ماژول به‌جای ۸ آی‌سی، ۹ آی‌سی وجود داشته باشد، نشان‌دهنده پشتیبانی ماژول از این فناوری است؛ البته فناوری On-die ECC زمانی قابلیت مفیدی محسوب می‌شود که مادربرد و CPU نیز از آن پشتیبانی کنند.

برخورداری رم DDR5 از فناوری Decision Feedback Equalization یکی دیگر از برتری‌های قابل‌توجه آن نسبت به رم DDR4 است. این ویژگی باعث می‌شود پهنای باند در هر ماژول بیشتر شود.

رم DDR5 از فناوری Same Bank Refresh نیز برخوردار است که این باعث می‌شود به‌جای اینکه تمام بانک‌های یک گروه بانک با هم رفرش شوند، تنها یکی از آن‌ها رفرش شود و سایر بانک‌ها همچنان در دسترس باقی بمانند. بانک‌ها در زمان رفرش شدن موقتاً از دسترس خارج و غیرقابل‌استفاده می‌شوند. رم‌های DDR5 به لطف برخورداری از این فناوری دارای سرعت و عملکرد بهتری هستند.

در رم DDR4 تمام بانک‌های یک گروه بانک باید با یکدیگر رفرش شوند. به همین دلیل CPU باید تا زمان تکمیل رفرش شدن تمام بانک‌های یک گروه بانک منتظر بماند. چنین ساختاری هنگامی‌که کامپیوتر دارای حافظه کمی باشد، مشکلی ایجاد نمی‌کند؛ اما در صورت افزایش رم، افزایش فشار کار روی کامپیوتر و افزایش تعداد هسته‌های CPU، حتی یک بیت حافظه آزاد هم می‌تواند تأثیرگذار باشد و عملکرد سیستم را تقویت کند.

سرعت

سرعت حافظه رم DDR5 در هنگام اورکلاک در فرکانس ۱.۶ گیگاهرتز، ۴.۸ گیگابیت در ثانیه و سرعت حافظه DDR4 در چنین شرایطی ۳.۲ گیگابیت در ثانیه است. دلیل برتری محسوس رم DDR5 نسبت به DDR4 در این زمینه، برخورداری از پهنای باند بیشتر به میزان ۵۰ درصد است؛ سرعت رم DDR5 می‌تواند تا ۸.۴ گیگابیت در ثانیه افزایش پیدا کند. لازم به ذکر است رم DDR5 در هر ماژول از پهنای باند ۵۱.۲ گیگابایت بر ثانیه پشتیبانی می‌کند.

ظرفیت

حداکثر حافظه قابل‌ ایجاد در یک ماژول DDR5 در مقایسه با DDR4 افزایش چشمگیری داشته. هر ماژول DDR4 می‌تواند حداکثر ۶۴ گیگابایت ظرفیت داشته باشد، هرچند بیشتر در بازار نمونه‌های ۳۲ گیگابایتی وجود دارند. در مقابل هر ماژول DDR5 می‌تواند حداکثر ۱۲۸ گیگابایت ظرفیت داشته باشد. حافظه رم DDR5 در ظرفیت‌های ۸ تا ۱۲۸ گیگابایت عرضه می‌شود.

دلیل امکان‌پذیر بودن ایجاد حافظه ۱۲۸ گیگابایتی تنها در یک ماژول DDR5، افزایش تراکم، تعداد بانک‌ها و اندازه بانک‌های آن است. البته مسلما تا مدت‌ها به رم بالای ۱۲۸ گیگابایت نیاز پیدا نمی‌کنید و رم بالاتر از این میزان بیشتر برای سرورها و موارد خاص کاربرد دارد، بنابراین فعلا نیازی به خرید چند ماژول ۱۲۸ گیگابایتی نخواهید داشت.

فرکانس

حداقل فرکانس حافظه رم DDR5 برابر ۴۸۰۰ مگاهرتز است که از حداکثر فرکانس استاندارد قابل‌استفاده با حافظه رم DDR4، یعنی ۳۲۰۰ مگاهرتز ۵۰ درصد بیشتر است. جالب است بدانید که حداقل فرکانس رم DDR4 برابر ۲۱۳۳ مگاهرتز است که با حداقل فرکانس رم DDR5 تفاوت فاحشی دارد. فرکانس رم DDR5 می‌تواند تا ۸۴۰۰ مگاهرتز نیز افزایش پیدا کند که رقمی باورنکردنی است؛ البته میزان استاندارد حداکثر فرکانس آن ۶۴۰۰ مگاهرتز است

ولتاژ

با تکامل نسل‌های مختلف حافظه‌های رم، ولتاژ پایه در هر نسل کمتر می‌شود. ولتاژ پایه رم DDR3 برابر ۱.۵ ولت، رم DDR4 برابر ۱.۲ ولت و رم DDR5 به میزان ۱.۱ ولت است؛ البته میزان ولتاژ مصرفی هنگام افزایش فرکانس به نسبت‌های متفاوتی افزایش پیدا می‌کند. این موضوع مبحث پیچیده‌ای محسوب می‌شود و صحبت در مورد آن خارج از بحث این مقاله است.

مدیریت نیرو

در سیستم‌های دارای رم DDR4 مدیریت نیروی مصرفی برعهده مادربرد است و این قطعه مشخص می‌کند چه میزان ولتاژ در اختیار رم قرار بگیرد؛ اما در سیستم DDR5، به دلیل کاهش ولتاژ پایه سیستم مدیریت نیرو مستقیماً به خود ماژول منتقل شده است؛ زیرا ولتاژ ۱.۱ ولت ولتاژ بسیار کمی برای کنترل شدن با مادربرد محسوب می‌شود و به همین دلیل سیستم مدیریت نیرو در رم DDR5، مستقیماً به خود آن منتقل شده است. چنین ساختاری باعث می‌شود جریان نیرو به شکل پایدارتری کنترل شود.

بار دیگر به تصویر نشان‌دهنده ظاهر دو رم DDR5 و DDR4 در ابتدای مقاله نگاه کنید. همان‌طور که می‌بینید، در بالای ماژول DDR5 یک IC و چند خازن وجود دارد که در کنار یکدیگر سیستم مدیریت نیرو را تشکیل می‌دهند.

IC استفاده‌ شده برای مدیریت نیرو در ماژول DIMM DDR برابر ۵ ولت است. درصورتی‌که سیستم مدیریت نیرو مستقیم روی خود ماژول باشد، کنترل مصرف نیرو بهتر انجام می‌شود و عملکرد حافظه رم در فرآیند یکپارچگی داده‌ای و تشخیص نویز بهبود پیدا می‌کند. زمانی که فرایند یکپارچگی داده‌ای به‌درستی انجام شود و نویز به‌خوبی تشخیص داده شود و کاهش پیدا کند، داده‌ها بدون اختلال در مدار منتقل می‌شوند و مشکل اختلال میدان مغناطیسی نیز به وجود نمی‌آید که خود بهبود عملکرد رم را به دنبال دارد.

سازگاری

در حال حاضر حافظه رم DDR5 با نسل دوازدهم پردازنده‌های اینتل یعنی «آلدر لیک» (Alder Lake) پردازنده‌های سری ۷۰۰۰ رایزن AMD سازگار است.

در ضمن در حال حاضر تنها مادربردهای سری ۶۰۰ اینتل از رم DDR5 پشتیبانی می‌کنند که شامل مادربردهای Z690 و B660 و H610 اینتل می‌شود. نصب رم‌های DDR5 روی مادربردهای DDR4 امکان‌پذیر نیست. حتی ممکن است برای استفاده از نسل جدید حافظه رم، مجبور شوید پاور کامپیوتر خود را نیز تعویض کنید.

در کل با توجه به اینکه حافظه‌های رم DDR5 قطعات جدیدی محسوب می‌شوند و پیشرفت بیشتر آن‌ها در دو سه سال آینده محتمل و مورد انتظار است، توصیه می‌کنیم درصورتی‌که قصد خرید این نسل از حافظه رم را دارید، حتی درصورتی‌که سخت‌افزار سیستم شما از آن پشتیبانی می‌کند، خرید خود را به چند سال دیگر موکول کنید تا در آینده بتوانید رم‌هایی را خریداری کنید که هم از حداکثر میزان اورکلاک بالاتری پشتیبانی کنند و هم نسبت به رم‌های کنونی ارزان‌تر باشند.

در حال حاضر تعداد رم‌های DDR5 موجود در بازار محدود است و به همین دلیل با قیمت نسبتا بالایی عرضه می‌شوند. تولیدکنندگان رم‌های DDR5 شامل برندهای مختلفی می‌شود که یکی از آن‌ها ای‌دیتا است. ای‌دیتا علاوه بر برند اصلی‌اش، رم DDR5 با برند XPG هم در بازار به فروش می‌رساند که این رم‌ها در ایران با گارانتی آونگ عرضه می‌شود.

مقابله با افزایش حرارت در رم DDR5

تا به اینجای مقاله در مورد برتری‌های رم DDR5 نسبت به رم DDR4 توضیح دادیم؛ اما رم DDR5 یک عیب بالقوه اساسی دارد. ممکن است در هنگام اورکلاک کردن حافظه DDR5 با مشکل مواجه شویم. در هنگام اورکلاک کردن رم، دمای آن افزایش پیدا می‌کند و مقابله مناسب با افزایش دما در میزان تأثیرگذاری اورکلاک در عملکرد رم نقش بسیار مهمی دارد.

در ماژول‌های رم DDR4 و نسل‌های قبل از آن از جمله رم DDR 3 احتمال افزایش دمای سطح آی‌سی‌ها در هنگام اورکلاک بیشتر از سایر بخش‌هاست. به همین دلیل در هنگام طراحی این ماژول‌ها، چه در هنگام طراحی یک هیت‌سینک و چه در هنگام طراحی روش‌های مقابله با افزایش دمای رم در هنگام اورکلاک، به ایجاد روش مناسب برای کاهش دمای آی‌سی‌ها توجه ویژه‌ای می‌شود. اهمیت کاهش دمای آی‌سی‌ها در رم DDR5 بیشتر است؛ زیرا همان‌طور که گفتیم ماژول DDR5 دارای یک سیستم مدیریت نیرو است که در ماژول‌های نسل قبل وجود ندارد.

این سیستم مدیریت نیرو که در حقیقت یک IC است، خود باعث می‌شود میزان افزایش دمای رم DDR5 در هنگام اورکلاک بیشتر از رم‌های نسل‌های قبلی باشد؛ زیرا این ماژول رم دارای یک iC بیشتر نسبت به ماژول نسل‌های قبلی است.

با توجه به اینکه انتخاب روش مناسب برای مقابله با افزایش دما در هنگام اورکلاک، نقش بسیار مهمی در میزان تأثیرگذاری اورکلاک در عملکرد رم دارد، انتخاب روش مناسب جهت مقابله با افزایش دمای رم DDR5 در هنگام اورکلاک آن، می‌تواند به یک چالش تبدیل شود.

سوالات متداول در مورد حافظه رم DDR5