Железо,  Статьи

Быстрее, выше, сильнее — что принесет DDR5-память в майнинг?

Кто с техникой дружит, тому она верно служит...

В конце 2021 года в розничную продажу начали поступать модули памяти пятого поколения — DDR5 (Double Data Rate 5) RAM. Это серьезный шаг в мире компьютерной техники, который выведет ее производительность на новый уровень. Наибольшее влияние будет оказано на сферы, связанные с обработкой больших массивов данных, технологиями искусственного интеллекта, облачными вычислениями, 5G и прочими технологическими «фишками» во все более цировизирующемся обществе.

Повышение быстродействия подсистемы памяти окажет влияние и на сферу майнинга, так как существует множество алгоритмов, которые хорошо отзываются на разгон оперативной памяти компьютера (например, RandomX (криптовалюта Monero), randomwow (монета Wownero) и другие).

Какие характеристики DDR5-памяти положительно влияют на майнинг? Насколько она быстрее памяти четвертого поколения и чем отличается от GDDR5-памяти? Есть ли смысл гнаться за немедленным обновлением компьютеров? Попытка ответить на эти вопросы содержится в данной статье.

Какие особенности имеет память DDR5-типа?

Память DDR5-типа предназначена для использования в качестве оперативной на материнских платах современных компьютеров. Новая память имеет более высокие быстродействие, энергоэффективность, полезную емкость на единицу площади кристалла.

Первая версия DDR5-памяти (стандарт JESD79-5 SDRAM) была опубликована в июле 2020 года, последнее обновление (JESD79-5A) произошло 26 октября 2021 года. В розничную продажу модули памяти пятого поколения, а также подходящие для них процессоры и платы, начали поступать только в четвертом квартале 2021 года.

DIMM-модуль памяти Kingston FURY Beast DDR5 RAM емкостью 16 GB с рабочей частотой 4800/5200 мегагерц и таймингами CL38/CL40:

DIMM-модули DDR4 и DDR5-памяти имеют одинаковое количество пинов, равное 288, но у них различное расположение ключа, исключающее ошибочную установку в неподходящий разъем.

Чипы памяти DDR5 в сравнении с DDR4 имеют более плотную компоновку, меньший размер, что позволяет разместить вдвое больше чипов на одном модуле:

Для работы DDR5-микросхем требуется вольтаж 1.1V, в то время как для памяти DDR4 — 1.2 вольта, а DDR3/DDR3L — 1.5/1.35V.

Каждый модуль DDR5-памяти имеет собственный регулятор напряжения (PMIC, Power Management Integrated Circuit), что позволяет пользователям осуществлять индивидуальную настройку режима их работы:

Функциональная диаграмма микросхем памяти DDR5-типа:

Чтобы использовать оперативную память пятого поколения нужно приобрести совместимую материнскую плат и процессор. Работу с DDR5-модулями поддерживают:

  • процессоры Intel Core 12 поколения (Alder Lake), материнские платы с LGA1700-сокетом (чипсет Z690 и новее);
  • процессоры AMD с архитектурой Zen 4, материнские платы под сокет AM5.

Таблица с информацией о DDR5-памяти, совместимой с процессорами Intel по состоянию на сентябрь 2021 года:

Как видно из представленной таблицы, компанией Intel в начале осени 2021 года были сертифицированы только модули памяти DDR5-4800 (пропускная способность одной планки памяти 38,4 GB/s.). Нужно отметить, что компания Samsung уже начала производство 512 GB (!) модулей памяти DDR5-7200, созданных по 14nm технологическому процессу с использованием ультрафиолетовой литографии. В них используется восьмислойный стэк, 3D TSV-технологии, благодаря чему на 20% увеличивается количество транзисторов, а также уменьшается их потребление.

Насколько DDR5-память быстрее в сравнении с чипами предыдущего (четвертого) поколения?

Лучшие образцы чипов DDR4-памяти работают с частотой до 3.2 — 4 GHz, в то время как младшие модули DDR5-память стартуют с 4.8 GHz. Производительность памяти DDR5-4800 в 1.87 раза выше, чем у модуля DDR4-3200:

Обмен данными в модуле DDR5-памяти производится более эффективно: по двум 32-битным каналам, в то время как у DDR4 — по одному 64 битному. Размер пакета данных при чтении (записи) из оперативной памяти DDR5-типа (параметр Burst Length, BL) равен 8 или 16 байт, а у DDR4 — всего по 4 или 8 байт. Благодаря этому даже на одной тактовой частоте быстродействие памяти пятого поколения будет вдвое выше.

Модули памяти пятого поколения потребляют на 10% меньше энергии, соответственно меньше греются, благодаря чему могут быть дополнительно разогнаны. Кроме того, DDR5-память использует ряд новых технологических решений, отсутствующих в памяти предыдущего поколения (например, Decision Feedback Equalization, DFE — технологию, ускоряющую операции ввода-вывода).

DIMM-модули DDR5-памяти имеют встроенный контроллер питания и работают в двухканальном режиме:

Чипы каждого из каналов расположены по сторонам от центра модуля. Обмен осуществляется по 40-битной шине, 32 бита — данные, 8 бит — ECC коррекция ошибок:

К недостаткам DDR5 SDRAM можно отнести большую стоимость и необходимость использования совместимых материнских плат/процессоров. Кроме того, из-за меньшего рабочего напряжения, они более подвержены к воздействию электромагнитных помех.

Сравнение модулей памяти DDR4 и DDR5-типа:

Чем отличаются DDR5-чипы от микросхем DDR4, GDDR5 и LPDDR5?

Микросхемы GDDR5 (от англ. Graphics Double Data Rate, двойная скорость передачи данных графики), широко использовавшиеся до недавнего времени на видеокартах, созданы для работы с графикой на максимально возможной частоте с короткой шиной данных. У GDDR5-памяти используются чипы, похожие на память DDR3/DDR4 SDRAM, но в них используются более высокие рабочие частоты и увеличенные тайминги.

Чипы DDR5-памяти изготовлены по новому технологическому процессу и предназначены для использования в качестве оперативной памяти на компьютерах/серверах. Их тактовая частота пока меньше, чем у GDDR5-памяти, но они работают с более быстрыми таймингами. Кроме того, у микросхем GDDR5 и DDR5 используется другая архитектура каналов, иной порядок работы с данными и другие параметры.

Микросхемы LPDDR-памяти (Low Power Double Data Rate) являются разновидностью DDR-памяти с уменьшенным потреблением электроэнергии. Например, LPDDR4X-память питается напряжением 0.6 вольт, а LPDDR5 — 0.5 вольт. Такие микросхемы устанавливаются на мобильных устройствах (смартфоны, планшеты) и малопроизводительных видеокартах, например, на видеокарте Intel DG1, которая имеет 4 GB VRAM LPDDR4X-типа, работающей на частоте 4266 MHz (разрядность 128 бит, пропускная способность шины памяти 68.3 GB/s, хешрейт на ethash до 8.5 MH/s).

Микросхемы DDR4-памяти имеют 78 FBGA-шара, DDR5 — 78 плюс 4, а GDDR5-память — 170 (для реболлинга требуются трафареты для шаров диаметром 0.45 мм).

Различия между пинами DDR4 и DDR5 памяти:

Таблица с информацией о различиях между DDR4 и DDR5 памятью:

Чипы DDR5-памяти (фирма Micron, маркировка Z9ZSB):

Назначение контактов у чипов DDR5-памяти:

10-нм чипы DDR4-памяти (фирма Samsung, маркировка K4A8G085WD):

Чипы GDDR5-памяти (фирма Samsung, маркировка K4G80325FB-HC25):

10-нм чипы памяти LPDDR4X-типа (фирма Samsung, маркировка K3UH7H7):

Максимальная эффективная частота работы лучших микросхем GDDR5 равна 11ГГц, при этом большинство чипов, например VRAM производства Elpida, работают на гораздо более низких частотах (до 8 GHz). Микросхемы DDR5-памяти, которые только начали выпускаться, работают с эффективной частотой 4.8-7.2 GHz, но скоро ими будет уверенно преодолена десятигигагерцовая планка. Теоретически это позволит их использовать и при майнинге криптовалют, требовательных к скорости обработки больших массивов данных, например, на алгоритме Ethash. Для этого придется использовать многоканальные конфигурации (серверные платы), так как в противном случае не получится получить большую разрядность шины памяти и высокую пропускную способность.

Какой хешрейт может обеспечить DDR5-память на алгоритме Ethash?

Хешрейт вычислений на алгоритме Ethash в первую очередь связан с пропускной способностью шины памяти. Ее можно увеличить за счет установки большого числа микросхем VRAM, работающих в многоканальном режиме под управлением быстродействующего контроллера. За счет увеличения количества каналов и разрядности шины памяти достигается увеличение пропускной способности. Именно в связи с этим на видеокартах используется большое количество совместно работающих микросхем памяти, каждая пара которых образует один канал VRAM.

Например, видеокарта R9 295X2 с шиной 1024bit имеет 24 микросхемы GDDR5-памяти (2х6 каналов общей емкостью 8GB), обеспечивающих пропускную способность 320х2=640 GB/s. Благодаря этому она может майнить на алгоритме Ethash с хешрейтом до 80 mh/s! Для этого нужно по максимуму разогнать ее видеочипы, что возможно только при использовании очень производительной системы охлаждения (TDP этой карты равен 500 ваттам!).

Хешрейт компьютера с двумя модулями памяти DDR4-3200 (пропускная способность в двухканальном режиме 25.6х2=51.2 Gbps) на алгоритме Ethash составит порядка 6.4 MH/s (при майнинге только на процессоре). На компьютере с двумя модулями DDR5-4800 (пропускная способность памяти 38,4х2=76.8 Gbps) теоретически можно получить хешрейт порядка 9.6 MH/s (на 33% больше).

Как видно, из приведенных данных, компьютеры с DDR5-памятью при использовании малого количества модулей памяти на алгоритмах, интенсивно производящих вычисления, не могут соревноваться даже со старыми видеокартами. В то же время, при использовании нескольких оверклокерских модулей DDR5-памяти пропускная способность ОЗУ возрастет до значений, сопоставимых с GPU, что позволит запускать майнинг ethash-монет даже на процессоре.

Заключение

Память пятого поколения несет в компьютерный мир новые свершения в виде возросшей боле чем на 50% производительности при обработке больших массивов информации. В последующие годы будет происходить постепенный переход компьютерной техники на новые модули памяти с увеличенным объемом ОЗУ. Из-за своей дороговизны DDR5-память в первую очередь будет устанавливаться на центрах обработки данных, в суперкомпьютерах и на корпоративных серверах. С увеличением производства модулей памяти произойдет насыщение рынка и уже в 2023-2024 году все новые компьютеры будут работать на памяти пятого поколения. Тогда будет обкатана технология производства, устранены выявленные недостатки и произойдет удешевление производства. До этого домашним пользователям, не имеющим больших доходов, вряд ли стоит надрываться и переходить на новое оборудование, залезая в долги…

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

English English Русский Русский