ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية GDDR5

ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة ذات معدل نقل البيانات المزدوج للرسومات ( GDDR5 SDRAM ) هي نوع من ذاكرة الوصول العشوائي المتزامنة للرسومات (SGRAM) ذات نطاق ترددي عالٍ (" معدل نقل بيانات مزدوج ") مصممة للاستخدام في بطاقات الرسومات ، وأجهزة ألعاب الفيديو ، والحوسبة عالية الأداء . ^{[ 1 ]} وهي نوع من GDDR SDRAM (ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية للرسومات DDR SDRAM ).

على غرار سابقتها، GDDR4 ، تعتمد GDDR5 على ذاكرة DDR3 SDRAM ، التي تحتوي على ضعف عدد خطوط البيانات مقارنةً بذاكرة DDR2 SDRAM . كما تستخدم GDDR5 مخازن مؤقتة لجلب البيانات المسبق بعرض 8 بت، على غرار GDDR4 و DDR3 SDRAM .

تتوافق ذاكرة GDDR5 SGRAM مع المعايير المحددة في مواصفات GDDR5 من قِبل JEDEC . ذاكرة SGRAM أحادية المنفذ، ولكنها قادرة على فتح صفحتين من الذاكرة في آنٍ واحد، مما يحاكي طبيعة المنفذين في تقنيات VRAM الأخرى. تستخدم هذه الذاكرة بنية جلب مسبق 8N وواجهة DDR لتحقيق أداء عالٍ، ويمكن تهيئتها للعمل في وضع ×32 أو وضع ×16 (وضع الصدفة) الذي يتم اكتشافه أثناء تهيئة الجهاز. تنقل واجهة GDDR5 كلمتين من البيانات بعرض 32 بت لكل دورة ساعة كتابة (WCK) من وإلى منافذ الإدخال/الإخراج. وبالتوافق مع الجلب المسبق 8N، تتكون عملية الكتابة أو القراءة الواحدة من نقل بيانات بعرض 256 بت لدورتين ساعة CK في نواة الذاكرة الداخلية، وثماني عمليات نقل بيانات بعرض 32 بت لكل دورة ساعة WCK عند منافذ الإدخال/الإخراج.

تعمل ذاكرة GDDR5 بنوعين مختلفين من الساعات. ساعة أوامر تفاضلية (CK) تُستخدم كمرجع لإدخال العناوين والأوامر، وساعة كتابة تفاضلية مُعاد توجيهها (WCK) تُستخدم كمرجع لقراءة وكتابة البيانات، وتعمل بتردد مضاعف لتردد CK. وبشكل أدق، تستخدم ذاكرة GDDR5 SGRAM ثلاث ساعات إجمالاً: ساعتا كتابة مرتبطتان ببايتين (WCK01 وWCK23) وساعة أوامر واحدة (CK). على سبيل المثال، في ذاكرة GDDR5 بمعدل بيانات 5 جيجابت /ثانية لكل طرف، تعمل ساعة الأوامر (CK) بتردد 1.25 جيجاهرتز، بينما تعمل ساعتا الكتابة (WCK) بتردد 2.5 جيجاهرتز. تتم محاذاة طور ساعتي الأوامر (CK) والكتابة (WCK) أثناء عملية التهيئة والتدريب. تتيح هذه المحاذاة الوصول للقراءة والكتابة بأقل زمن استجابة.   

تحتوي شريحة GDDR5 واحدة ذات 32 بت على حوالي 67 دبوس إشارة، والباقي عبارة عن طاقة وأرضي في حزمة BGA 170 .

كشفت شركة سامسونج للإلكترونيات عن ذاكرة GDDR5 في يوليو 2007. وأعلنت أنها ستبدأ الإنتاج الضخم لذاكرة GDDR5 ابتداءً من يناير 2008. ^{[ 2 ]}

أطلقت شركة هاينكس لأشباه الموصلات أول ذاكرة GDDR5 من  فئة "1  جيجابت" (1024 ^بت ) بتقنية 60 نانومتر في عام 2007. ^{[ 3 ]} وقد دعمت هذه الذاكرة نطاق ترددي يبلغ 20  جيجابت/ثانية على ناقل بيانات 32 بت، مما أتاح تكوينات ذاكرة بسعة 1 جيجابايت بسرعة 160  جيجابت/ثانية باستخدام 8 دوائر فقط على ناقل بيانات 256 بت. وفي العام التالي، 2008، تفوقت هاينكس على هذه التقنية بإصدارها ذاكرة GDDR5 من  فئة "1  جيجابت" بتقنية 50 نانومتر.

في نوفمبر 2007، قامت شركة كيموندا ، وهي شركة منبثقة عن إنفينون ، بعرض وتجربة ذاكرة GDDR5، ^{[ 4 ]} ونشرت ورقة بحثية حول التقنيات الكامنة وراءها. ^{[ 5 ]} وفي 10 مايو 2008، أعلنت كيموندا عن بدء الإنتاج بكميات كبيرة لمكونات GDDR5 بسعة 512 ميغابت ، بسرعات 3.6 غيغابت/ثانية (900 ميغاهرتز )، و4.0 غيغابت/ثانية (1 غيغاهرتز)، و4.5 غيغابت/ثانية (1.125 غيغاهرتز). ^{[ 6 ]}       

في 20 نوفمبر 2009، أعلنت شركة Elpida Memory عن افتتاح مركز تصميمها في ميونخ، المسؤول عن تصميم وهندسة ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية للرسومات ( GDDR ). وقد حصلت Elpida على أصول تصميم GDDR من شركة Qimonda AG في أغسطس 2009 بعد إفلاس Qimonda. يضم مركز التصميم حوالي 50 موظفًا، وهو مجهز بمعدات اختبار ذاكرة عالية السرعة تُستخدم في تصميم وتطوير وتقييم ذاكرة الرسومات. ^{[ 7 ] [ 8 ]} في 31 يوليو 2013، أصبحت Elpida شركة تابعة مملوكة بالكامل لشركة Micron Technology ، واستنادًا إلى الملفات الشخصية المهنية المنشورة على LinkedIn ، لا تزال Micron تُدير مركز تصميم الرسومات في ميونخ. ^{[ 9 ] [ 10 ]}

أُصدرت ذاكرة GDDR5 من نوع Hynix 40  nm فئة "2  جيجابت" (2 × 1024 ³  بت) في عام 2010. تعمل هذه الذاكرة بسرعة ساعة فعالة تبلغ 7 جيجاهرتز، وتعالج بيانات تصل إلى 28  جيجابايت/ثانية. ^{[ 11 ] [ 12 ]}  ستُمكّن رقائق ذاكرة GDDR5 "2 جيجابت" بطاقات الرسومات المزودة  بذاكرة مدمجة سعة 2 جيجابايت أو أكثر من  عرض نطاق ترددي يصل إلى 224 جيجابايت/ثانية أو أعلى. في 25 يونيو 2008، أصبحت AMD أول شركة تُطلق منتجات تستخدم ذاكرة GDDR5 مع سلسلة بطاقات الفيديو Radeon HD 4870 ، والتي تتضمن وحدات ذاكرة Qimonda سعة 512 ميجابت بعرض نطاق ترددي 3.6 جيجابت/ثانية. ^{[ 13 ] [ 14 ]}  

في يونيو 2010، أعلنت شركة Elpida Memory  عن حلول ذاكرة GDDR5 بسعة 2 جيجابت، والتي طُوّرت في مركز تصميم الشركة في ميونخ. ويمكن للشريحة الجديدة العمل  بسرعة ساعة فعّالة تصل إلى 7 جيجاهرتز، وسيتم استخدامها في بطاقات الرسومات وتطبيقات الذاكرة الأخرى ذات النطاق الترددي العالي. ^{[ 15 ]}

أصبحت مكونات ذاكرة GDDR5 بسعة 4  جيجابايت (4 × 1024 ^بت ) متاحة في الربع الثالث من عام 2013. أصدرتها شركة Hynix في البداية، ثم لحقت بها شركة Micron Technology سريعًا بإصدارها في عام 2014. في 20 فبراير 2013، أُعلن أن جهاز PlayStation 4 سيستخدم ست عشرة شريحة ذاكرة GDDR5 بسعة 4 جيجابايت ، ليصبح المجموع 8 جيجابايت من ذاكرة GDDR5 بسرعة 176 جيجابت/ثانية (تردد الساعة 1.375 جيجاهرتز وتردد التشغيل 2.75 جيجاهرتز)، وذلك كذاكرة وصول عشوائي (RAM) مشتركة للنظام والرسومات، لاستخدامها مع نظام AMD المتكامل على شريحة واحدة، والذي يتألف من 8 أنوية Jaguar ، و1152 معالج تظليل GCN ، وتقنية AMD TrueAudio . ^{[ 16 ]} أكدت عمليات تفكيك المنتج لاحقًا استخدام ذاكرة GDDR5 بسعة 4 جيجابايت في جهاز PlayStation 4. ^{[ 17 ] [ 18 ]}    

في فبراير 2014، ونتيجة لاستحواذها على شركة Elpida، أضافت شركة Micron Technology منتجات GDDR5 بسعة 2 جيجابت و4 جيجابت إلى محفظة حلول ذاكرة الرسومات الخاصة بالشركة . ^{[ 19 ]}

أعلنت سامسونج في بيان صحفي بتاريخ 15 يناير 2015 عن بدء الإنتاج الضخم لرقائق ذاكرة GDDR5 بسعة 8 جيجابت (8 × 1024 ^{بت )} بتقنية تصنيع  20 نانومتر . ولمواكبة الطلب المتزايد على شاشات العرض عالية الدقة (مثل 4K )، بات من الضروري استخدام رقائق ذات كثافة أعلى لتوفير مخازن إطارات أكبر للحسابات الرسومية المكثفة، وتحديدًا ألعاب الكمبيوتر الشخصي وغيرها من تطبيقات العرض ثلاثي الأبعاد . وتُعادل زيادة عرض النطاق الترددي للوحدات الجديدة عالية الكثافة 8 جيجابت/ثانية لكل طرف × 170 طرفًا على حزمة BGA × 32 بت لكل دورة إدخال/إخراج ، أو 256 جيجابت/ثانية عرض نطاق ترددي فعلي لكل رقاقة. ^{[ 20 ]}  

في 6 يناير 2015، أعلن مارك آدامز، رئيس شركة مايكرون تكنولوجي، عن نجاح عملية أخذ عينات من ذاكرة  GDDR5 بسعة 8 جيجابت خلال مكالمة الأرباح للربع الأول من السنة المالية 2015. ^{[ 21 ] [ 22 ]} ثم أعلنت الشركة، في 25 يناير 2015، أنها بدأت الشحنات التجارية لذاكرة GDDR5 باستخدام  تقنية تصنيع 20 نانومتر. ^{[ 23 ] [ 24 ] [ 25 ]} وجاء الإعلان الرسمي عن ذاكرة GDDR5 بسعة 8 جيجابت من مايكرون  في شكل منشور على مدونة الشركة ، مؤرشف في 7 سبتمبر 2015 على موقع Wayback Machine، بقلم كريستوفر كيدو، على موقع الشركة الإلكتروني في 1 سبتمبر 2015. ^{[ 26 ] [ 27 ]}

في يناير 2016، اعتمدت JEDEC معيار GDDR5X SGRAM. ^{[ 28 ]} يستهدف GDDR5X معدل نقل بيانات يتراوح بين 10 و14  جيجابت/ثانية لكل طرف، أي ضعف معدل GDDR5. ^{[ 29 ]} يوفر هذا المعيار لوحدة تحكم الذاكرة خيار استخدام وضع معدل نقل بيانات مزدوج مع جلب مسبق 8 نانوثانية، أو وضع معدل نقل بيانات رباعي مع جلب مسبق 16 نانوثانية. ^{[ 30 ]} بينما يقتصر GDDR5 على وضع معدل نقل بيانات مزدوج مع جلب مسبق 8 نانوثانية. ^{[ 31 ]} يستخدم GDDR5X أيضًا 190 طرفًا لكل شريحة (190 BGA ). ^{[ 30 ]} في المقابل، يحتوي GDDR5 القياسي على 170 طرفًا لكل شريحة (170 BGA ). ^{[ 31 ]} ولذلك، يتطلب GDDR5X لوحة دوائر مطبوعة معدلة . يمكن استخدام معدل البيانات الرباعي (QDR) للإشارة إلى ساعة أمر الكتابة (WCK)، ومعدل البيانات الثماني (ODR) للإشارة إلى ساعة الأمر (CK). ^{[ 32 ]}

تسويق GDDR5X

بدأت شركة Micron Technology في أخذ عينات من رقائق GDDR5X في مارس 2016، ^{[ 33 ]} وبدأت الإنتاج الضخم في مايو 2016. ^{[ 34 ]}

أعلنت شركة إنفيديا رسميًا عن أول بطاقة رسومات تستخدم ذاكرة GDDR5X، وهي بطاقة GeForce GTX 1080 المبنية على معمارية Pascal ، في 6 مايو 2016. ^{[ 35 ]} وفي وقت لاحق، أُعلن عن ثاني بطاقة رسومات تستخدم ذاكرة GDDR5X، وهي Nvidia Titan X (Pascal) في 21 يوليو 2016، ^{[ 36 ]} ثم GeForce GTX 1080 Ti في 28 فبراير 2017، ^{[ 37 ]} وأخيرًا Nvidia Titan Xp في 6 أبريل 2017. ^{[ 38 ]}

• قائمة معدلات نقل البيانات للواجهة

• مقدمة إلى GDDR5 SGRAM (بواسطة ELPIDA)
• إجراء قياسات دقيقة على أنظمة ذاكرة GDDR5
• مخطط توصيل وشرح GDDR5