DDR4 SDRAM
Sucesora de la DDR3, de mayor velocidad y menor voltaje, la DDR4 ha sido aceptada como el estándar principal actual, ya que muchos procesadores/plataformas como Skylake, Kaby Lake, Haswell-E, Z170, Z270, X99 y los próximos Skylake-X y Ryzen han adoptado la DDR4. Al igual que una CPU, la DDR4 está construida para manejar un bombardeo de pequeñas tareas con baja latencia y cierta granularidad. La DDR4 es fundamentalmente adecuada para transferir pequeñas cantidades de datos con rapidez (comparativamente hablando), a expensas del ancho de banda agregado. La anchura del bus de la DDR4 es de 64 bits por canal, pero es combinacional; es decir, una anchura de bus de 128 bits en doble canal. Además, la DDR4 tiene un tamaño de búfer de preaprovisionamiento de 8n (ocho palabras de datos por acceso a la memoria), lo que significa que se pueden leer 8 palabras de datos consecutivas (las palabras pueden ser de entre 8 y 64 bits) y colocarlas de forma previsible en el búfer de E/S. Además, la interfaz de E/S está limitada a una lectura (salida de la memoria) o a una escritura (entrada a la memoria) por ciclo de reloj, pero no a ambas. A continuación, analizaremos el contraste de estas especificaciones con la GDDR5.
GDDR5 SGRAM
La GDDR5 es actualmente la memoria gráfica más común entre las dos últimas generaciones de GPU, pero la versión más reciente es la GDDR5X, que actualmente sólo está implementada en dos tarjetas: la GTX GeForce 1080 y la Titan X (pronto, 1080 Ti). Cabe destacar la memoria HBM (High-Bandwidth Memory) utilizada en algunas de las GPU Fiji de gama alta de AMD. La HBM 2 fue ratificada por el JEDEC en enero de 2016 y se utiliza en la nVidia Tesla P100 y presumiblemente se utilizará en las GPUs de gama alta basadas en Vega de AMD.
La GDDR5 está diseñada especialmente para el ancho de banda; por ejemplo, para mover grandes cantidades de datos dentro y fuera del framebuffer con el mayor rendimiento posible. Esto es posible gracias a un bus mucho más amplio, de 256 a 512 bits en 4-8 canales. Sin embargo, tiene el coste de una mayor latencia gracias a una sincronización interna mucho más floja en comparación con la DDR4. La latencia no es del todo un problema con las GPU, ya que su naturaleza paralela les permite realizar múltiples cálculos simultáneamente. Aunque la GDDR5 tiene el mismo tamaño de búfer de precarga que la DDR4, de 8n, el nuevo estándar GDDR5X lo supera con una profundidad de 16n (16 palabras de datos por acceso a la memoria). Además, GDDR puede gestionar la entrada y la salida en el mismo ciclo de reloj, a diferencia de DDR. Además, la GDDR5 funciona a un voltaje más bajo que la DDR4, en torno a ~1V, lo que supone un menor desperdicio de calor y un mayor rendimiento de los módulos. En los paquetes pequeños que se empaquetan densamente, como en la placa de circuito impreso de una tarjeta gráfica, es fundamental reducir el calor. La memoria del sistema tiene toda la superficie de la memoria para extenderse y está aislada de los componentes de alto calor (como la GPU).
Evolución
La SDRAM DDR no ve el crecimiento exponencial que experimentan sus homólogas basadas en gráficos. Se empezó a trabajar en la DDR4 hacia 2005, pero no llegó al mercado hasta 2014. La DDR3 se lanzó en 2007 y sigue siendo muy utilizada en la actualidad.
El largo periodo de gestación puede atribuirse a varios factores. En primer lugar, los proveedores de RAM tienden a competir más en base al precio que al rendimiento. La RAM se ha convertido en un producto básico. Además, la industria de las memorias RAM no está sometida a dos competidores que intentan constantemente adelantarse unos a otros. En segundo lugar, los nuevos estándares de memoria son desarrollados y ratificados por el organismo de estándares JEDEC, que está compuesto por todos los fabricantes de memoria del mundo que deliberan sobre los nuevos estándares. Por último, la industria de la memoria, en lo que respecta a los PC, no reclama precisamente un mayor ancho de banda: hoy en día, la RAM rara vez es un cuello de botella en los PC de sobremesa de alto rendimiento.
Hay muchos más catalizadores para el crecimiento generacional en lo que respecta a las CPU y las GPU, donde el desarrollo está impulsado en gran medida por uno o dos grandes fabricantes que compiten por la cuota de mercado. Además, la llegada de la GPGPU (General Purpose Computing on Graphics Processing Units) está haciendo que la computación acelerada por la GPU se convierta en algo habitual. Esto significa que las potentes GPU ya no son deseables exclusivamente para los jugadores, sino que la demanda está creciendo en varios ámbitos informáticos diferentes. Por lo tanto, la carrera por el hardware y la tecnología avanzados sigue siendo desenfrenada, ya que se necesita más potencia de cálculo para la IA, el aprendizaje profundo, el procesamiento avanzado de imágenes, el modelado financiero, los centros de datos, etc.
Conclusión
Aunque tanto la DDR4 como la GDDR5 comparten tecnologías básicas, una no es intrínsecamente mejor que la otra; ambas están eficazmente equipadas para servir a diferentes propósitos. Hay algunos diferenciadores que entran en juego -como hemos descrito aquí-, pero en términos triviales, podría describirse como latencia frente a ancho de banda. Las CPU dependen más de la caché y son más eficientes, y sus núcleos funcionan a una velocidad de reloj mucho mayor que la de las GPU. Por ello, las CPU no tienen que acceder a la memoria del sistema con tanta frecuencia, pero cuando lo hacen, es imprescindible que la latencia sea baja. Las GPU están menos cargadas de caché, pero tienen cantidades más pequeñas de memoria mucho más rápidas, por lo que normalmente se puede acceder a ella mucho más rápido. Por ello, las funciones de alta computación en las que el rendimiento es clave se descargan en la tarjeta de vídeo y su VRAM.
Editorial: Eric Hamilton