DDR4 ve DDR5 Arasındaki Önemli Farklar

Bilgisayarlarımız, tabletlerimiz, akıllı telefonlarımız, oyun konsollarımız… Hayatımızda büyük yer kaplayan teknolojik cihazların kalbindeki önemli parçalardan biri Random Access Memory, yani RAM. Kullandığınız bilgisayarın çalışma hızını işlemciden sonra en çok etkileyen bileşenin RAM olması, bu bellek parçasını daha da önemli kılıyor.

DDR5, yakın gelecekte endüstrinin kullanımına sunulacak olan yüksek hızlı bir bellek standardı. DDR5, JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council/Ortak Elektron Cihazları Mühendisliği Birliği) tarafından planlanan 2018’den tam iki sene sonra, 14 Temmuz 2020 yılında standart olarak sunuldu. JESD79-5 DDR5 SDRAM olarak açıklanan bu yeni bellekler, güç verimliliği ve bant genişliğini iki katına çıkarırken, birtakım tasarımsal zorlukları da beraberinde getiriyor.

Peki, DDR5 ile DDR4 Arasında Hangi Farklar Bulunuyor?

Aslında tahmin edebileceğiniz gibi en büyük fark gördüğünüz gibi hız değerlerinde ve bir modülde sağlanabilecek RAM miktarında ortaya çıkıyor. Bu da neredeyse iki katı bant genişliğine sahip olacağımız ve DDR4’e göre 4 kat daha fazla boyutta bellekler görebileceğimiz anlamına geliyor. Aynı zamanda bellek modülü başına kanal sayısının da 1’den 2’ye çıkarıldığını görüyoruz.

DDR5 belleklerle birlikte gelecek ikinci büyük değişiklik ise çalışma voltajı olarak tabir ettiğimiz VDD’de yaşanacak azalmadır. Böylece DDR5 bellekler daha düşük güç tüketecekler. DDR5 ile birlikte DRAM’lerde arabellek çipi kayıt saati sürücüsü (RCD) ve veri arabelleği (DB) bileşenlerine ait voltaj değerleri 1.2’den 1.1’e düşecek. Daha düşük VDD değerleri ise bellek tasarımı yapacak mühendislerin daha küçük gürültü bağışıklığı marjını göz önüne almasını gerektirecek.

Ayrıca DDR5 DIMM’lerde sisteme ait güç beslemesi hakkında daha iyi ayrıntı sağlayan, PMIC (Power Management Integrated Circuit) olarak bilinen 12V güç yönetimi çipi bulunuyor. PMIC yardımıyla 1.1 VDD dağıtılıyor ve daha iyi bir şekilde DIMM kontrolü sağlanarak sinyal bütünlüğü (signal integrity) ile gürültü (noisy) seviyesi dengeleniyor.

DDR5 ile beraber her bir DIMM modülünün iki adet 40 bitlik kanalı olacak. Bu 40 bitlik kanalların her biri 32 adet veri bitinden ve 8 ECC bitinden oluşuyor. Veri genişliği aynı olsa da (toplamda 64 bit), daha küçük iki bağımsız kanala sahip olmak bellek erişim verimliliğini artırıyor. Bundan yola çıkarak DDR5’in sadece hız artışından ibaret olmadığını, aynı zamanda verimlilik anlamında da yüksek MT/s ile beraber daha iyi olacağını söyleyebiliriz.

DDR5 DIMM bellek mimarisinde her biri bağımsız bir 40 bitlik geniş kanal tarafından hizmet edilen modülün sol ve sağ tarafı RCD’yi (Register Clock Driver) paylaşıyor. DDR4’te RCD, her tarafta iki çıkış saati sağlarken DDR5’te ise, her tarafta dört çıkış saati sağlanıyor. X4 DRAM’li en yüksek yoğunluklu DIMM’lerde bu, her 5 DRAM grubunun (tek sıra, yarım kanal) kendi bağımsız saatini almasına izin veriyor. Böylece her sıraya ve yarım kanala (half-channel) verilen bağımsız saatler sinyal bütünlüğünü iyileştiriyor ve VDD’yi düşürünce ortaya çıkan daha düşük gürültü marjı sorununu gidermeye yardımcı oluyor.

DDR5 ile yaşanan bir başka önemli değişiklik ise bellek modüllerinin veri bloğu uzunluğundaki (Burst Length) farklılık. DDR5 için, veri kesimi (burst chop) ve veri bloğu uzunluğu, burst yükünü artırmak için sekiz ve on altıya çıkarılıyor. Onaltılık burst uzunlukları (BL16), tek bir burst yardımıyla tipik CPU önebllek boyutu olan 64 bayt veriye erişme imkanı tanıyor. Bu, belleklerde bulunan iki bağımsız kanaldan yalnızca biri kullanılarak yapılabiliyor. Bu, eşzamanlı çalışmada önemli bir gelişme ve iki kanal ile daha fazla bellek verimliliği sağlıyor.

Belki de en önemli ve dikkat çeken değişikliklerden biri DDR5’in daha yüksek kapasiteli DRAM’leri desteklemesi. DDR5 ile beraber tek bir RAM çipi üzerinde 64 Gb, yani 8 GB yer alabilecek. Bu da tek modülde 512 GB kapasite sunabilen belleklerin yolunu açıyor.  İki modül ile 1 TB, 4 modül ile 2 TB kapasiteye ulaşmak işten bile değil. DDR4 ise tek bir çipte (SDP) maksimum 16 Gb DRAM destekliyor.

DDR5, yüksek kapasiteli modeülleri desteklemek için çip üzerinde ECC, hata şeffaflık modu, paketleme sonrası onarım ve okuma ve yazma CRC modları gibi özellikleri de destekliyor.

Bilgisayarların kapasitelerinin ve işlem yeteneklerinin her geçen gün artmasını göz önüne alacak olursak, neredeyse 16 GB bellekler bile yetmemeye başladı. DDR4 DIMM’ler SDP kullanarak 64 GB’a kadar kapasiteler sunabilirken DDR5 SDP tabanlı DIMM modülleri bunu sekiz katına çıkararak 512 GB’a kadar destek sağlıyor.

Tasarımı zorlu bir süreç olsa da, DDR5 bellek için aslında çok fazla beklememize gerek yok. Yeni DDR5 bellekleri bu yılın sonunda göreceğiz. Frekans hızlarında ve boyutlarda yaşanan artış nedeniyle zaman içerisinde artık yavaş yavaş düşük boyutlu bellek modüllerinin tedavülden kalkmaya başladığını görebiliriz. Fakat dünyada halihazırda süren çip krizi nedeniyle bu bellekleri beklediğimiz zaman diliminde göremeyebiliriz.