Op deze website gebruiken we cookies om content en advertenties te personaliseren, om functies voor social media te bieden en om ons websiteverkeer te analyseren. Ook delen we informatie over uw gebruik van onze site met onze partners voor social media, adverteren en analyse. Deze partners kunnen deze gegevens combineren met andere informatie die u aan ze heeft verstrekt of die ze hebben verzameld op basis van uw gebruik van hun services. Meer informatie.

Akkoord
abonneren

Hoe wordt werkgeheugen in de toekomst nog sneller?

Inhoudsopgave

  1. > Inleiding
  2. > Lees verder op pagina 2
Wanneer we over werkgeheugen spreken, dan kunnen we het over allerlei verschillende soorten hebben. In dit artikel kijken we naar het geheugen, en dan met name naar de toekomst. Want hoe wordt geheugen de komende tijd doorontwikkeld?

Lees ook: Waar op te letten bij aanschaf RAM

Geheugen wordt in een computer toegepast voor verschillende doeleinden. Denk aan het werkgeheugen van de processor (cpu). Dit geheugen is het primaire geheugen van je computer. Dit soort geheugen noemen we RAM, random-acces memory. Op een grafische kaart zit uiteraard ook geheugen, het zogeheten VRAM. Dit is het werkgeheugen wat de gpu (graphics processing unit) van de grafische kaart gebruikt.

Zowel het interne geheugen van je computer als het videogeheugen wordt gebruikt om data in weg te schrijven en uit te lezen. Dit noemen we vluchtig geheugen, zodra dit geheugen spanning verliest is de data verloren. Dus als je je computer uit zet staan er geen gegevens meer in het RAM en VRAM. Vluchtig geheugen is daarom niet geschikt om data in te bewaren. Het bewaren van data doen we op een harde schijf, blu-ray of ssd. Dit type opslaggeheugen behoudt wel zijn gegevens als de spanning ervan af wordt gehaald. We spreken dan over niet-vluchtig geheugen.

Geheugen op videokaarten

Grafische kaarten maken gebruik van speciaal dram-geheugen, graphics ddr (gddr). Alhoewel er veel overeenkomsten zijn, wijkt gddr-geheugen af van het ddr-geheugen dat voor intern geheugen wordt gebruikt. Bij grafische kaarten is geheugenbandbreedte van hogere prioriteit dan de ‘Latency’ (reactiesnelheid) van het geheugen. De ‘latency’ van geheugen is de snelheid waarop het geheugen reageert op de geheugencontroller, hoe lager hoe beter. Voor een cpu is de reactiesnelheid van het geheugen weer belangrijker.

De meeste grafische kaarten maakten tot voor kort gebruik van gddr5-geheugen. Daar zien we verandering in komen. Een goed voorbeeld is Nvidia’s nieuwe GeForce GTX 1080. Deze grafische kaart maakt gebruik van gddr5x-geheugen. Dit type geheugen is door Micron doorontwikkeld van gddr5-geheugen en is veel sneller. Door de hoge snelheden is er ook een veel hogere geheugenbandbreedte mogelijk. Ter illustratie: een GeForce GTX 980 heeft gddr5-geheugen met een snelheid van 1750 MHz een bandbreedte van 224 GB/s. De GTX 1080 heeft met eenzelfde 256-bit geheugencontroller een bandbreedte van 320 GB/s. Dit komt doordat het gddr5x-geheugen op een snelheid van 2500 MHz is geklokt. Deze snelheden waren bij gddr5-geheugen niet denkbaar.

HBM - high bandwidth memory

De tweede ontwikkeling voor grafische kaarten is HBM (high-bandwith memory). Dit wordt door AMD al sinds 2015 gebruikt in hun Radeon R9 Fury X grafische kaart. HBM heeft een veel lagere kloksnelheid dan gddr5x. Het HBM op de Radeon R9 Fury X is slechts op 500 MHz geklokt. Zeer hoge snelheden zijn bij HBM ook niet nodig, de bandbreedte wordt op een hele andere manier behaald.

Bij HBM worden de geheugencellen in lagen gestapeld. Elke laag heeft een 128-bit geheugen bus, 8 van deze lagen gestapeld zorgt dat dit totaal 1024-bit wordt. Bij een Radeon R9 Fury X resulteert dit in een bandbreedte van maar liefst 512GB/s. Een van de grootste nadelen van de 1ste generatie HBM is capaciteit. De Radeon R9 Fury X heeft dan ook slechts 4GB HBM, terwijl een GeForce GTX 1080 beschikt over 8GB gddrx. Dit probleem moet bij de 2de generatie (HBM2) worden opgelost.

Grafische kaarten met 16GB aan HBM2 en een bandbreedte van 1024GB/s, moeten hierdoor mogelijk zijn. De verwachting is dat zowel AMD als Nvidia, in 2017 grafische kaarten met HBM2 zullen uitbrengen. We gaan ervan uit dat daarna alle nieuwe High-end grafische kaarten gebruik maken van HBM2. Vermoedelijk zal gddr5x de komende jaren gebruikt worden bij de grafische kaarten in het middensegment.

Opvolger van DDR4

Bijna alle nieuwe midden en high-end computers maken voor het interne geheugen gebruik van ddr4. Op korte termijn blijft dit de standaard en zullen we alleen verbeteringen zien in de snelheid van dit geheugen en capaciteit. Reepjes van 16 GB ddr4-3200 geheugen zijn nu al verkrijgbaar. Je zou misschien verwachten dat ddr5 een logische vervolg stap is. Dat is echter niet het geval, fabrikanten hebben moeite om ddr5 te maken met een lage reactiesnelheid. De voornaamste reden dat er geen ddr5 komt is omdat fabrikanten al bezig zijn met andere alternatieven om ddr4 op te volgen. Het zijn de volgende drie geheugen types: ‘Wide I/O 2’, HMC en HBM.

Als eerste ‘Wide I/O 2’. Dit is de tweede generatie Wide I/O geheugen en wordt rechtstreeks op de SoC (system on a chip) gestapeld. Een SoC is meer dan een processor alleen. Het bevat een cpu, maar daarnaast ook ander functionaliteit zoals de gpu en wifi. Doordat ‘Wide I/O 2’ rechtstreeks op de SoC is gestapeld is er een lagere reactiesnelheid en snellere communicatie tussen de chip en het geheugen. Nadeel is dat de hitte van de SoC door het geheugen heen moet.

Voornamelijk smartphones en tablets maken gebruik van een SoC. De verwachting is dan ook dat Wide I/O 2 geheugen voornamelijk hierin gebruikt zal worden. Als vervanging van het ddr4-geheugen zal het vermoedelijk nog niet zo snel komen. Pas als in laptops en desktopcomputers de cpu’s meer en meer worden vervangen door SoC’s zal Wide I/O 2 een logische stap zijn.

De tweede mogelijke opvolger van ddr4 is de Hybrid Memory Cube, HMC. Dit is een nieuwe geheugen standaard van Intel en Micron. Ook andere grote fabrikanten werken hieraan mee, Microsoft, IBM, Samsung, HP en ARM. Het is ontworpen voor multicore cpu’s.

Ten opzichte van ddr4 heeft het een veel hogere geheugen bandbreedte, lagere reactiesnelheden en verbruikt het minder stroom. Ook dit type geheugen is opgebouwd uit gestapelde geheugenlagen. Helaas is de prijs per gigabyte van HMC een stuk hoger dan dat van ddr4. De eerste HMC-modules worden in de loop van 2016 en 2017 verwacht.

Tot slot HBM, dit is hetzelfde ‘High Bandwith Memory’ die we ook bij de grafische kaarten terugzien. Aangezien steeds meer cpu’s een geïntegreerde grafische processor hebben, is de stap naar HBM zo gek nog niet. HBM biedt een enorme bandbreedte en verbruikt minder stroom dan HMC. AMD wil in de loop van 2016 een APU uitbrengen die met HBM werkt. Welke van de drie nieuwe geheugen types de nieuwe standaard voor intern geheugen gaat worden is nu nog onduidelijk. Voorlopig zijn we nog lang niet af van het ddr4-geheugen.

VNAND, 3D-NAND

Bij opslag kijken we in de eerste instantie naar ssd’s. De harde schijf is inmiddels een achterhaalde techniek. De meest actuele ontwikkeling bij ssd’s is de stap van NAND naar 3D NAND flashgeheugen. Bij 3D NAND (ook wel VNAND), wordt het flashgeheugen in lagen opgeslagen. De nieuwste generatie VNAND-chips bestaan al uit 48-lagen is 256 Gbit groot.

Samsung heeft de grootste ssd op zijn naam, door een ssd te bouwen van maar liefst 16 TB. De volgende stap is een verdubbeling naar 96-lagen voor 512 Gbit-chips. Toekomstige generaties zullen dit weer verdubbelen naar 192-lagen voor 1024 Gbit-chips. Samsung verwacht dat al in 2017 te halen. Chips met deze opslagcapaciteit en omvang waren met het oudere NAND-flashgeheugen niet denkbaar.

Er is een aantal geheugentypes die in aanmerking komen om VNAND te vervangen. Als eerste MRAM, ook wel Magnetoresistive of Magnatic random-access memory. Net als flash-geheugen is MRAM bedoeld om geheugen vast te houden en ideaal voor opslag van data. MRAM maakt gebruik van magnetisme. De geheugen cellen bestaan uit verschillende magnetische lagen. Een cel bevat twee magnetische lagen die gescheiden zijn door een isolatielaag.

De magnetische laag kan een noordpool of zuidpool zijn. Als beide lagen gelijk zijn (parallel) staat dit voor een 0. Als beiden verschillend zijn (anti-parallel) dan is dit gelijk aan een 1. Als een geheugencel parallel is dan is de weerstand lager dan bij een anti-parallelle cel. Door de weerstand te ‘lezen’ kan er dus bepaald worden of de cel een 0 of een 1 is.

Geschreven door: Redactie PCM op

Category: Nieuws

Tags:

Nieuws headlines

donderdag 09 november

Laatste reactie