Memória DDR5: velocidades, vantagens e como funciona

Introdução

DDR5 significa Double Data Rate 5. Trata-se de uma tecnologia de memória RAM revelada em 2017 e lançada oficialmente em 2020 como sucessora do padrão DDR4. A sua principal vantagem é o desempenho maior em relação aos padrões anteriores, com destaque para a largura de banda, que pode atingir 64 GB/s (gigabytes por segundo).

Confira as características e os principais tipos de memórias DDR5 nas próximas linhas. Se preferir, acesse diretamente um dos seguintes links:

- Como a memória DDR5 funciona?
- Consumo de energia da tecnologia DDR5
- Capacidade de armazenamento das memórias DDR5
- Latência de CAS das memórias DDR5
- Nomenclatura dos módulos DDR5
- Aspectos físicos dos módulos DDR5
- A tecnologia DDR5 suporta Dual-Channel?

Pentes de memória DDR5 — imagem: Samsung

Como a memória DDR5 funciona?

Um dos avanços da tecnologia DDR5 está no uso de dois canais de comunicação com o processador (ou CPU). Cada canal tem largura de 32 bits. Nos módulos que suportam ECC (Error Correction Code), um mecanismo de correção de erros, há uma largura adicional de 8 bits, totalizando 40 bits.

As memórias DDR4, que consistem na geração anterior, têm um único canal de 64 bits e, quando é o caso, mais 8 bits de ECC. O uso de dois canais de 32 bits é uma abordagem mais eficiente porque cada um deles pode ser operado de modo independente.

Outro aspecto que favorece o desempenho dos módulos DDR5 é a pré-busca (prefetch), mecanismo que faz os dados armazenados nas colunas da memória serem transferidos para seus respectivos buffers de entrada ou saída e, na sequência, serem encaminhados à CPU.

Enquanto a memória DDR4 tem uma pré-busca de 8 bits (ou seja, permite que essa quantidade seja transferida por vez), o padrão DDR5 eleva esse limite para 16 bits. Essa característica duplica o volume de dados suportado pelo barramento, de modo que o número de operações de leitura ou gravação necessárias para acessar dados em uma coluna na memória seja menor em relação aos padrões antecessores.

A tecnologia DDR5 suporta ainda o conceito de grupos de bancos (bank groups). Memórias RAM armazenam dados em espaços divididos em linhas e colunas. Um banco consiste em um conjunto desses espaços. Logo, um grupo de bancos corresponde a vários conjuntos de linhas e colunas.

Esse conceito foi introduzido nas memórias DDR4, que trabalham com uma estrutura de 16 bancos distribuídos em quatro grupos. No padrão DDR5, há 32 bancos distribuídos em oito grupos.

Todos esses aspectos contribuem para as memórias DDR5 oferecerem taxa de transferência de dados típica de 4.800 MT/s, com esse parâmetro podendo ser escalado para até 8.000 MT/s, teoricamente. Para fins de comparação, a taxa de transferência típica das memórias DDR4 é de 3.200 MT/s.

MT/s significa megatransfers por segundo. Essa medida define a quantidade máxima de dados que pode ser transferida nesse período de tempo. 1 MT/s significa 1 milhão de transferências por segundo.

A largura de banda do padrão DDR5 pode chegar a 64 GB/s (gigabytes por segundo), outro atributo que contribui bastante para o desempenho.

Bancos no padrão DDR4 versus bancos no padrão DDR5 — imagem: TeamGroup

Consumo de energia da tecnologia DDR5

Outra grande vantagem da memória DDR5 em relação aos padrões anteriores está no consumo de energia menor. Por padrão, módulos baseados nessa tecnologia trabalham a 1,1 V. A lista a seguir resume as tensões típicas de cada versão:

• DDR5: 1,1 V
• DDR4: 1,2 V
• DDR3: 1,25 a 1,5 V
• DDR2: 1,8 V
• DDR: 2,5 a 2,6 V

Contribui para o aspecto do consumo energético a implementação, em módulos DDR5, do PMIC (Power Management Integrated Circuit), circuito de gerenciamento que ajuda na distribuição de energia para os diversos componentes do pente de memória.

Nas versões antecessoras da tecnologia, o circuito de gerenciamento fica na placa-mãe (motherboard) do computador. Com a integração desse mecanismo ao módulo das memórias DDR5, a distribuição de energia é feita de modo mais otimizado e há redução de ruídos no sinal, o que torna a tecnologia mais confiável.

Capacidade de armazenamento das memórias DDR5

Os pentes de memória DDR5 mais comuns do mercado armazenam 8 GB, 16 GB ou 32 GB de dados. Mas, teoricamente, módulos baseados na tecnologia podem alcançar ou até superar 512 GB de capacidade com o uso de tecnologias que aumentam a densidade de bits de cada chip de armazenamento do módulo.

Latência de CAS das memórias DDR5

CAS Latency (Column Address Strobe Latency), ou Latência de CAS, é um parâmetro que indica quanto tempo ou ciclos de clock o módulo de memória gasta para acessar determinado conjunto de dados existente em suas colunas e levá-lo para a saída, onde então é disponibilizado para o processador.

Para informar esse parâmetro, os fabricantes costumam usar as letras "CL" seguidas de um número. Se um módulo de RAM tem CL36, por exemplo, isso significa que ele precisa de 36 ciclos de clock para concluir a entrega dos dados.

Quanto menor a Latência de CAS, melhor. Porém, quanto mais recente a geração da tecnologia DDR, maior tende a ser a duração desse parâmetro. Enquanto memórias DDR4 têm latências entre 15 e 24 ciclos de clock (mas algumas podem superar essa faixa), módulos DDR5 costumam exigir de 30 a 40 ciclos de clock.

Felizmente, as características técnicas do padrão DDR5, avançadas que são, conseguem compensar uma eventual perda de desempenho causada pela latência maior em relação às versões anteriores da tecnologia.

Vale ressaltar que alguns fabricantes informam o tempo de duração de CAS Latency em nanossegundos (ns), mas essa não é uma abordagem comum.

Nomenclatura dos módulos DDR5

Os principais tipos de memórias DDR5 são estes, de acordo com a Wikipedia:

• DDR5-4000 / PC5-32000
• DDR5-4400 / PC5-35200
• DDR5-4800 / PC5-38400
• DDR5-5200 / PC5-41600
• DDR5-5600 / PC5-44800
• DDR5-6000 / PC5-48000
• DDR5-6200 / PC5-49600
• DDR5-6400 / PC5-51200
• DDR5-6800 / PC5-54400
• DDR5-7200 / PC5-57600
• DDR5-7600 / PC5-60800
• DDR5-8000 / PC5-64000

Observe que cada tipo conta com dois padrões de nomenclatura:

• DDR5-XXXX: o 'XXXX' remete à quantidade máxima de dados transferida por segundo, medida dada em megatransfers por segundo (MT/s). Por exemplo, a memória DDR5-4800 (PC5-38400) suporta 4.800 MT/s;
• PC5-YYYYY: o 'YYYYY' remete à largura de banda máxima da memória, parâmetro informado em megabytes ou gigabytes por segundo. Por exemplo, a memória PC5-38400 (DDR5-4800) transmite até 38.400 MB ou 38,4 GB por segundo.

Aspectos físicos dos módulos DDR5

Os módulos DDR5 mais conhecidos, que são aqueles direcionados a desktops, estações de trabalho (workstations) e determinados servidores, seguem o formato DIMM (Dual In-Line Memory Module) de 288 pinos (contatos metálicos).

Essa é a mesma configuração dos módulos DDR4 no formato DIMM. Contudo, os pentes DDR5 têm uma ranhura entre os contatos que fica mais ao centro em relação aos módulos DDR4. Essa diferença evita que memórias DDR5 sejam encaixadas em slots DDR4 e vice-versa (as duas tecnologias não são compatíveis entre si).

Módulos DDR5 versus DDR4 — imagem: Kingston

Em notebooks, é comum o uso de memórias DDR5 no formato SO-DIMM (Small Outline DIMM), com 262 pinos. Esses módulos são mais altos, mas menos largos do que as opções do tipo DIMM.

Há ainda variações voltadas para o segmento enterprise, isto é, a aplicações profissionais, como servidores e datacenters. Entre elas estão:

• UDIMM: é um formato DIMM mais simples e que não possui determinados componentes, como chip de buffer. Geralmente tem latência baixa, mas seus demais parâmetros de desempenho são mais limitados. Seu custo é inferior em relação aos demais padrões;
• RDIMM: possui registradores integrados para prevenir endereçamentos ou comandos inadequados. Por ser mais confiável, é ideal para memórias DDR5 direcionadas a aplicações com alta demanda ou desempenho. Tem custo maior;
• LRDIMM: o formato mais avançado, possui um buffer especial que ajuda a reduzir a carga de energia elétrica, favorecendo capacidades, velocidades e estabilidades maiores no módulo DDR5. Possui ECC e tem custo maior. É direcionado a aplicações mais sofisticadas, como edge computing.

Memórias DDR5 SO-DIMM — imagem: ADATA

A tecnologia DDR5 suporta Dual-Channel?

O padrão DDR5 suporta Dual-Channel, mas de uma forma diferente em relação aos padrões antecessores.

Como explicado no tópico de funcionamento, cada módulo DDR5 trabalha com dois canais de 32 bits, enquanto as versões anteriores da tecnologia suportam um único canal de 64 bits. Essa é uma abordagem que favorece o desempenho da RAM, mas não consiste no Dual-Channel em si.

Nas tecnologias anteriores, é possível ativar um método de dois canais de 64 bits na transmissão de dados instalando um ou mais pares de memórias no computador. Essa, sim, é a técnica de Dual-Channel.

A boa notícia é que você também pode instalar um par de memórias DDR5 em seu computador. Havendo suporte pela placa-mãe, o par vai funcionar como se estivesse em Dual-Channel, afinal, quatro canais de 32 bits estarão em uso, dois de cada módulo.

Finalizando

As memórias DDR5 correspondem à quinta geração do padrão Double Data Rate, introduzido pela JEDEC no início da década de 2000. Saiba mais sobre o histórico da tecnologia e sobre memórias RAM em geral acessando os seguintes links:

• Memórias RAM e ROM
• Memória DDR: o que é, como funciona e velocidades
• O que é memória DDR2? Funcionamento e velocidades
• Memória DDR3: o que é, como funciona e velocidades
• O que é memória DDR4: velocidades e características

Serviram de referência para este texto:

• Kingston
• Crucial
• Lenovo

Publicado em 22_05_2024. Atualizado em 22_05_2024.