DDR4 SDRAM
Un succesor cu viteză mai mare și voltaj mai mic al DDR3, DDR4 a fost acceptat ca fiind standardul curent, deoarece multe procesoare/platforme, cum ar fi Skylake, Kaby Lake, Haswell-E, Z170, Z270, X99 și viitoarele Skylake-X și Ryzen au adoptat DDR4. La fel ca un procesor, DDR4 este construit pentru a face față unui bombardament de sarcini mici cu o latență scăzută și o anumită granularitate. DDR4 este în mod fundamental potrivită pentru a transfera rapid (comparativ vorbind) cantități mici de date, în detrimentul lățimii de bandă agregate. Lățimea magistralei DDR4 este de 64 de biți pe canal, dar este combinațională; de exemplu, lățimea magistralei de 128 de biți în canal dublu. În plus, DDR4 are o dimensiune a buffer-ului de prefetch de 8n (opt cuvinte de date per acces la memorie), ceea ce înseamnă că 8 cuvinte de date consecutive (cuvintele pot fi între 8-64 de biți) pot fi citite și plasate cu precădere în buffer-ul I/O. De asemenea, interfața I/O este limitată la o citire (ieșire din memorie) sau o scriere (intrare în memorie) pe ciclu de ceas, dar nu la ambele. Mai jos, vom discuta modul în care aceste specificații contrastează cu GDDR5.
GDDR5 SGRAM
GDDR5 este în prezent cea mai răspândită memorie grafică în rândul ultimelor două generații de GPU-uri, dar cea mai nouă versiune este GDDR5X, aceasta fiind implementată în prezent doar pe două plăci: GTX GeForce 1080 și Titan X (în curând, 1080 Ti). Demnă de menționat este HBM (High-Bandwidth Memory), utilizată pe unele dintre GPU-urile Fiji de vârf ale AMD. HBM 2 a fost ratificată de JEDEC în ianuarie 2016 și este utilizată în nVidia Tesla P100 și se presupune că va fi utilizată în GPU-urile high-end bazate pe Vega de către AMD.
GDDR5 este construită special pentru lățimea de bandă; de exemplu, pentru a muta bucăți masive de date în și din framebuffer cu cel mai mare debit posibil. Acest lucru este posibil datorită unui bus mult mai larg – undeva între 256 și 512 biți pe 4-8 canale. Cu toate acestea, acest lucru se face cu prețul unei latențe crescute prin intermediul unor temporizări interne mult mai slabe în comparație cu DDR4. Latența nu este în totalitate o problemă în cazul GPU-urilor, deoarece natura lor paralelă le permite să efectueze mai multe calcule simultan. Deși GDDR5 are aceeași dimensiune a buffer-ului de prefetch ca DDR4, de 8n, cel mai nou standard GDDR5X o depășește cu o adâncime de 16n (16 cuvinte de date pe acces la memorie). În plus, GDDR poate gestiona intrările și ieșirile pe același ciclu de ceas, spre deosebire de DDR. În plus, GDDR5 funcționează la o tensiune mai mică decât DDR4, de aproximativ ~1V, ceea ce înseamnă mai puțină risipă de căldură și module mai performante. În pachetele mici care sunt ambalate dens, cum ar fi pe PCB-ul unei plăci grafice, căldura mai mică este esențială. Memoria de sistem are la dispoziție întreaga suprafață a stick-ului pentru a se răspândi și este izolată de componentele cu căldură ridicată (cum ar fi GPU).
Evoluție
DDR SDRAM nu cunoaște creșterea exponențială pe care o cunosc omologii săi pe bază grafică. Lucrările la DDR4 au început în jurul anului 2005, dar nu a ajuns pe piață până în 2014. DDR3 a fost lansată în 2007 și este încă utilizată pe scară largă în prezent.
Perioada lungă de gestație poate fi atribuită câtorva factori. În primul rând, furnizorii de memorie RAM tind să concureze mai degrabă pe bază de preț, decât pe bază de performanță. RAM este un produs de bază. Mai mult, industria RAM nu este subjugată de doar doi concurenți care încearcă în mod constant să se depășească unul pe celălalt. În al doilea rând, noile standarde de memorie sunt dezvoltate și ratificate de organismul de standardizare JEDEC, care este format din toți producătorii de memorii din lume care deliberează asupra noilor standarde. În cele din urmă, industria memoriilor, în ceea ce privește PC-urile, nu cere cu insistență o lățime de bandă mai mare – în zilele noastre, memoria RAM este rareori un blocaj în PC-urile desktop performante.
Există mult mai mulți catalizatori pentru creșterea generațională în ceea ce privește procesoarele și GPU-urile, unde dezvoltarea este în mare parte stimulată de unul sau doi mari producători care concurează pentru cota de piață. În plus, odată cu apariția pipeline-ului GPGPU (General Purpose Computing on Graphics Processing Units), calculul accelerat de GPU devine curent. Acest lucru înseamnă că GPU-urile puternice nu mai sunt dezirabile exclusiv pentru gameri, cererea crescând în mai multe domenii de calcul diferite. Astfel, cursa pentru hardware și tehnologie avansată rămâne galopantă, deoarece este nevoie de mai multă putere de calcul pentru AI, învățare profundă, procesare avansată a imaginilor, modelare financiară, centre de date etc.
Concluzie
În timp ce atât DDR4, cât și GDDR5 au în comun tehnologii de bază, una nu este în mod inerent mai bună decât cealaltă; ambele sunt echipate în mod eficient pentru a servi unor scopuri diferite. Există câțiva factori de diferențiere care intră în joc – așa cum am descris aici – dar, în termeni triviali, ar putea fi descrisă ca latență vs. lățime de bandă. Unitățile centrale de procesare depind mai mult de memoria cache și sunt mai eficiente, iar nucleele lor funcționează la o frecvență de ceas mult mai mare decât cea a GPU-urilor. Ca atare, procesoarele nu trebuie să acceseze memoria de sistem la fel de frecvent, dar atunci când o fac, o latență scăzută este imperativă. GPU-urile sunt mai puțin încărcate cu memorie cache, dar au cantități mai mici de memorie mult mai rapidă, astfel încât, de obicei, aceasta poate fi accesată mult mai rapid. Ca atare, funcțiile de calcul înalt, în care viteza de procesare este esențială, sunt descărcate pe placa video și pe VRAM-ul acesteia.
Editorial: Eric Hamilton