Типы памяти видеокарты или «видеопамять GDDR»

На очереди у нас достаточно немаловажная характеристика видеокарты – это тип памяти. А немаловажная она потому, что две совершенно идентичные по характеристикам видеокарты, но с разным типом видеопамяти – будут очень существенно различаться по производительности.

Поэтому при выборе видеокарты , также нужно руководствоваться этим параметром. Это мы обязательно рассмотрим в рамках данной статьи на реальных примерах. Также, в очередной раз разрушим миф зависимости типа памяти видеокарты от типа оперативной памяти, в рамках одной системы.

Видеопамять стандарта DDR3

Видеопамять стандарта DDR3 (также называемая GDDR3, Graphics DDR3) – устаревший по состоянию на настоящий момент вариант. Графические ускорители, оснащаемые ею, выпускались с 2004 года по 2015-2016 годы. Затем она потеряла единственное своё преимущество в сравнении со следующим поколением– цену. GDDR5-видеокарты стали дешевле.

В целом видеопамять DDR3 характеризуется следующим образом:

  1. Максимальная тактовая частота – 2,5 ГГц;
  2. Энергопотребление – 2 В;
  3. 2 передаваемых бита за такт.

Таким образом, памятью DDR3 оснащаются только малопроизодительные видеокарты. Конечно, в 2010 году они были верхом мощи и совершенства, но за окном немного не эта дата. На компьютере, оснащённом DDR3-видеокартой, в современные игры «побегать» не удастся.

Единственный плюс DDR3 – это сравнительно низкая цена. Купить конфигурацию с 4 ГБ видеопамяти в 2021 году за 6 тысяч рублей – более чем реально. За устройство с таким же объёмом и подобным графическим ускорителем, но на DDR5, придётся заплатить в лучшем случае вдвое больше.

Итак, подведём итоги.

Достоинства

  • Сравнительно низкая цена.

Недостатки

  • Сравнительно низкая производительность;
  • Высокое энергопотребление.

Видеокарты с видеопамятью DDR3 – это бюджетное решение, которое предназначено для офисных и домашних компьютеров. Они являют собой «затычки», использующиеся исключительно для вывода видеосигнала. Играть на компьютерах с такими видеокартами можно будет разве что в старые «тайтлы» — проекты, вышедшие ориентировочно до 2011-2012 года.

Кроме того, памятью стандарта DDR3 оснащаются и так называемые профессиональные видеокарты. Эти графические ускорители используются в первую очередь для создания 3D-моделей, расчёта искусственного интеллекта и проведения многопоточных математических вычислений. И они также дешевле GDDR5-моделей, так что DDR3-конфигурации можно использовать в бюджетных организациях и домашних серверах, на которых «крутится» искусственный интеллект или что-то в этом духе.

Снимок.PNG

GDDR6 против HBM2

Данные о GDDR6, которые компания SK Hynix представила на GTC 2017, особенно интересно сравнить с информацией о другой новой графической памяти года — HBM2. В лучшем случае оба типа памяти обеспечивают примерно одинаковую пропускную способность. Различия заметны в объеме. AMD объявила о готовящейся к выходу на рынок в конце июня 2021 года карты «не для геймеров» с памятью объемом 16 Гбайт. Поскольку конфигурация микросхем GDDR6 должна остаться идентичной конфигурации GDDR5, преодолеть порог в 12 Гбайт на одной карте производители графических ускорителей, скорее всего, не смогут.

HBM2 некоторое время будет иметь ограничение на уровне 16 Гбайт, но у этого стандарта есть возможность поднять планку повыше — причем в прямом смысле этого слова, поскольку до сих пор 3D-память используется в версии только 4 Гбайт на стек («4-Hi Stack»), но располагает возможностью объема стека до 8 Гбайт. Таким образом, объем HBM2-видеопамяти на графических картах может достигать 32 Гбайт.


AMD представляет Radeon Vega Frontier Edition на AMD Financial Analyst Day 2017

Сравнение и чем отличаются

В силу своей «первородности», DDR3 является своеобразным стандартом, от которого можно отталкиваться, если говорить об отличиях двух типов.

Самым главным отличием, безусловно, является физическое воплощение графической памяти. Она распаивается в виде микросхемы на видеокарте и не может заменяться без нее по желанию капризного пользователя, в отличие от привычных «планок» DDR3. При этом важно помнить, что GDDR5 энергозависимой памятью и при выключении питания все данные с нее стираются.

В силу особенностей требований, предъявляемых к графическим системам, у GDDR5 есть еще одно важное отличие — буферы предварительной выборки. Это предварительное чтение данных с жесткого диска, к которым прикладная программа только прогнозирует обратиться. Это значительно сокращает время для обработки данных графической памятью и позволяет повысить производительность компьютера.

Как уже упоминалось, DDR3 применяется в виде модулей оперативной памяти компьютеров. Этому стандарту уже больше 10 лет, однако его высокие показатели работы по-прежнему сохраняют свое первенство.

GDDR5 устанавливается на видеокарты для обработки и построения из массива данных изображений. Высокое качество графики современных игр предъявляет высокие требования к аппаратному обеспечению ПК, что делает относительно дорогой GDDR5 абсолютно востребованным на рынке.

Популярные видеокарты

HBM 2 — это HBM-память второго поколения, имеющая все характеристики HBM, но с более высокой скоростью и пропускной способностью памяти. Она может иметь до 8 DRAM на стек, со скоростью передачи до 2 Гбит/с. С интерфейсом памяти шириной 1024 бит, пропускную способность памяти 256 ГБ / с на стек, что вдвое больше, чем у памяти HBM. Общая емкость HBM2 также больше, и она может иметь до 8 ГБ на стек. Первым чипом GPU, использующим память HBM2, является Nvidia Tesla P100. Новейшая видеокарта Nvidia серии Pascal для рабочих станций Nvidia Quadro GP100 также оснащена памятью HBM2. Память HBM2 будет использоваться в основном для VR-игр, AR-игр и других приложений где нужно быстрая работа с видеопамятью.

Читайте также: 

Архитектуры GPU, поддерживаемые HBM2, включают Vega, Pascal и новейшую архитектуру Volta GPU от Nvidia. Преемником HBM2 является HBM3, который будет выпущен в 2020 году. Топовые графические карты, использующие память HBM2: Nvidia Titan V, Radeon Vega Frontier Edition, Radeon RX Vega 56, Radeon Vega RX 64, Nvidia Quadro GP100.

Видеопамять GDDRх. Что это?

GDDR (graphics double data rate memory) – это подвид энергозависимой динамической памяти, которая предназначена для использования в видеокартах. GDDR отличается от DDR (оперативной памяти), хотя принципы и технологии для них являются общими. Среди основных отличий можно выделить: более низкое потребление у GDDR, по сравнению с DDR, к тому же, в GDDR применяются специальные методы управления буфером ввода-вывода, для улучшения пропускной способности. А также масса других улучшений. То есть, можно назвать видеопамять GDDR более продвинутым видом памяти, нежели обычная оперативная память (DDR).

В этом небольшом учебнике мы объясним основные различия между этими двумя типами памяти. Это учебное пособие представляет собой расширенную тему в книге; для более глубокого понимания предмета мы рекомендуем прочитать. На видеокартах с более высокой производительностью встроенный графический контроллер в графическом процессоре использует несколько 32-битных каналов. На видеокарте с 256-битным дорожкой будут использоваться восемь чипов.

Эта конфигурация называется оболочкой. Однако такие чипы еще не существуют коммерчески. Существуют «внешние часы» памяти и «часы данных». «Внешние часы» используются для отправки команд и адресов. «Часы данных» в два раза превышают «внешние часы» памяти и используются для передачи данных.

На сегодняшний день, основным типом памяти для видеокарт является GDDR, а именно – версии GDDR3 и GDDR5.

Пожалуй, для наглядности пройдёмся по всем поколениям памяти GDDR, указывая их основные отличия. Это нужно для того, чтобы понимать, почему же стоит отдать предпочтение видеокарте с типом памяти GDDR5, а не GDDR3:

GDDR – первое поколение графической памяти с удвоенной скоростью передачи данных .

Эффективность потребления энергии

Это уменьшает информационный путь. Каждый дополнительный гигабайт в секунду полосы пропускания начинает потреблять слишком много энергии, чтобы представлять разумное, эффективное или экономически эффективное решение для дизайнеров и потребителей.

Наследие отраслевых инноваций

Миф: карты с 2 ГБ памяти быстрее, чем у карт с одним ГБ. Неудивительно, что бренды оснащают свои карты начального уровня чрезмерным объемом памяти, потому что каждый может поверить, что плата с большей памятью будет быстрее. Давайте будем ясны: емкость памяти графической карты не влияет на ее производительность, если настройки игры не полностью ее насыщают.

GDDR2 – это версия, которая базируется на обычной оперативной памяти DDR2 и отличается от нее, лишь вышеуказанными доработками. Имеет более высокие частотные показатели, по сравнению с GDDR. Аналогично сравнению оперативной памяти DDR и DDR2.

GDDR3 – это дальнейшее развитие графической памяти. Она также построена на модулях памяти DDR2. Технологически, данный тип памяти очень схож с GDDR2, но за счёт более эффективного потребления и тепловыделения, удалось увеличить тактовые частоты .

Что можно использовать для получения дополнительной видеопамяти? Чтобы ответить на этот вопрос, мы уже должны знать, что такое память. Путем упрощения мы приходим к следующим четырем применениям. Загрузить текстурыКоллективный буфер буфераКопируйте буфер глубины Примите другие элементы, необходимые для рендеринга изображения. Естественно, размер загружаемых в память текстур зависит не только от игры, но и от графических настроек. С другой стороны, текстуры, необходимые для рендеринга определенной сцены, должны оставаться в памяти.

Графический буфер используется для хранения изображения при его визуализации до или во время его отправки на устройство отображения. Поэтому его объем памяти зависит от определения экрана и количества буферов. Поскольку некоторые режимы сглаживания увеличивают количество пикселов, которые должны быть отображены, они пропорционально увеличивают объем требуемой видеопамяти. С этой точки зрения противодействие сглаживанию на основе рендеринга является особенно сложным, так как потребности увеличиваются с помощью выборки.

GDDR4 – тип памяти, который не набрал популярности и стал всего лишь переходной ступенью с GDDR3 на GDDR5. Опять же, базируется на всё той же DDR2. И в очередной раз из основных изменений – повышенные частоты и улучшенное энергопотребление.

GDDR5 – наконец наиболее продвинутый и последний мейнстрим-вариант, среди поколений видеопамяти. За счёт того, что он построен на памяти DDR3, количество передаваемых бит за такт увеличено в два раза (с 2 до 4) по сравнению с GDDR3 и GDDR4. С приходом GDDR5, стало возможным увеличить ПСП в два раза по сравнению с GDDR3, при этом не увеличивая шину.

Читайте также:  Программы для ускорения видео

Дополнительные буферы также занимают видеопамять. Таким образом, большое количество видеопамяти позволяет. Играйте в более высоких определениях Играйте с лучшими текстурами Играйте с сильным сглаживанием на основе рендеринга. Объем требуемой видеопамяти определяется прежде всего определением, к которому он играет: естественно, чем выше оно, тем больше потребностей происходит. Второй фактор — использование одного из описанных выше типов сглаживания. Если предположить, что один играет с эквивалентными настройками из одной игры в другую, другие факторы менее важны.

Графическая карта DDR3 — Asus GeForce GT 610

Этот вопрос вызвал серьезные дебаты. XBOX один и PS4 являются основной причиной. В XBOX используется DDR3-плейер, в то время как PS4 использует RAM GDDR5.

Да, DDR5 = GDDR5. Они одно и то же.

Многие быстро говорят, что GDDR5 лучше, поскольку он новее. Но вы можете быть удивлены, узнав, что есть что-то, что делает DDR3.

Любопытно? Читать дальше.

Современная видеопамять — GDDR5 vs HBM


Ни для кого не секрет, что современным видеокартам для работы нужна собственная память, причем чем ее больше и чем она быстрее — тем лучше. И на сегодняшний день идет соревнование двух разных типов памяти — «традиционной» GDDR5 и новой HBM. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы, и в этой статье рассмотрим, что лучше для игровой видеокарты.

История GDDR — как DDR, только быстрее

Когда видеокарты стали активно развиваться, создатели видеокарт особо не задумывались, какую память использовать — скоростей обычной ОЗУ вполне хватало для работы, поэтому ее они и использовали. Однако время шло, производительность видеокарт росла очень быстро, а вот скорость ОЗУ наращивалась медленно: к примеру, пропускная способность FPM RAM в 1990 году была порядка 200 МБит/с, а у DDR2 к 2005 году она была всего 3200 МБит/с, то есть за 15 лет рост был в 16 раз. Видеокарты же за то время прошли путь от простейшего ускорения 2D графики на разрешениях порядка 400х200 пикселей до полноценного вывода 3D на разрешениях около FHD, то есть рост производительности был на 2 порядка минимум. Поэтому скоростей обычной ОЗУ в видеокартах уже стало не хватать, и в 2006 году появились первые решения на GDDR2 памяти: по сути это была та же DDR2, но работающая на существенно более высоких частотах и использующая более короткую шину. В дальнейшем вышло улучшение в виде GDDR3, которая имела еще большие частоты. GDDR4 из-за небольшого прироста производительности в сравнении с GDDR3 широкого распространения не получила, и вот, в 2008 году, вышел первый видеоускоритель на GDDR5 памяти, которая уже была основана на DDR3 (она в среднем вдвое быстрее DDR2). И с тех пор прогресс ощутимо замедлился — лишь в 2016 году стали выходить решения на GDDR5X: да, этот тип памяти в теории может быть вдвое быстрее GDDR5, но вот ничего качественно нового он не привнес (по сути контроллер GDDR5X просто может выбирать за цикл 64 байта памяти против 32 у GDDR5, отсюда и идет рост в 2 раза):

В итоге, грубо говоря, за почти 30 лет существований видеоускорителей их память качественно не менялась — это все та же ОЗУ, просто очень быстрая.

HBM — как SSD в мире HDD

Итак, как мы выяснили, GDDR5 является по сути обычной оперативной памятью: быстрые чипы памяти, с эффективной частотой порядка 6-9 ГГц, соединяются с GPU по узкой шине, всего 128-512 бит. В случае с HBM AMD поступили по-другому: эффективные частоты памяти низкие, порядка 1 ГГц (сравнимо с GDDR2), но используется четыре стэка (stack — пачка, стопка) чипов памяти, каждый из которых имеет шину в 1024 бита — в итоге для связи с GPU получается шина в 4096 бит — до 8 раз шире, чем в случае с GDDR5. Однако это накладывает свои ограничения: даже шину в 512 бит подвести к GPU бывает достаточно трудно, а с шиной в 4096 бит это вообще было нереально, поэтому AMD пришлось пойти другим путем: разместить чипы памяти на одной подложке с GPU. Увы — это принесло как и плюсы, так и минусы: с одной стороны, такое близкое размещение чипов памяти к GPU позволяет существенно упростить конструкцию и ускорить взаимодействие памяти с видеочипом, с другой стороны — из-за технических проблем с реализацией больших чипов (и большого числа чипов) на одной подложке, пришлось ограничить размер памяти одного стэка одним гигабайтом, а так как стэка четыре — максимальный объем HBM памяти для одного видеочипа может быть 4 ГБ:

Читайте также:  Видеокарта глючит что делать

С учетом того, что эта память была очень дорогой, а производство трудным — AMD стали ставить ее только во флагманы (Fury X, Fury Nano), и тут объем в 4 ГБ сыграл над AMD злую шутку: производительность GPU у Fury была хорошая, местами сравнимая с референсной GTX 980 Ti, но вот у последней 6 ГБ памяти, и в играх, где нужно больше 4 ГБ памяти (Rise of Tomb Rider, Deus Ex: Mankind Divided), видеокарта от AMD вынуждена была использовать ОЗУ как часть видеопамяти, и поэтому итоговый fps был ощутимо ниже, чем у 980 Ti.

В 2016 году AMD представляет новую версию своей памяти, HBM2. Исправлений было много: во-первых, частота памяти возросла с 500 МГц (эффективные 1 ГГц для DDR) до 2 ГГц (соответственно 4 ГГц для DDR), во-вторых — стали использоваться так называемые псевдоканалы: один аппаратный канал памяти разбивается на два виртуальных, то есть один стек теперь может обслуживать вдвое больше памяти. Так же выросло само возможное число стеков — теперь их может быть не 4, а 8. В итоге, к одному GPU теперь можно «подключить» 1 ГБ х 2 х 8 = 16 ГБ памяти, что очень солидно (напомню — топовое пользовательское решение, Titan Xp, имеет 12 ГБ GDDR5X памяти).

Сравнение производительности — HBM2 vs GDDR5X

В итоге, на данный момент, HBM2 избавилась от, пожалуй, единственной «детской болезни» — объема памяти теперь с избытком хватает для современных игровых видеокарт. Остается один вопрос — и кто же все-таки быстрее? Для этого возьмем два топовых решения от компании PNY (которая известна своими профессиональными видеокартами).

Nvidia Quadro GP100 имеет 16 ГБ HBM2 (то есть теоретический максимум), и ее пропускная способность — 717 Гб/с:

Nvidia Quadro P6000 является топовым решением с GDDR5X, ее тут 24 ГБ, с пропускной способностью в 432 Гб/с:

Цифры говорят сами за себя. Даже с учетом того, что GDDR5X можно разогнать, самый потолок, который удастся получить — это 500 Гб/с, что все еще на 30% медленнее скорости HBM2. Что это означает для пользователей? Наконец-то, спустя несколько десятков лет, мы получаем действительно новую память, которая не будет сдерживать рост производительности GPU. А с учетом того, что в профессиональных решениях HBM2 уже используется, ее можно ожидать уже в следующем поколении пользовательских видеокарт от Nvidia (Volta) и в текущем от AMD (Vega).

GDDR5

Современные компьютерные игры настолько требовательны к ресурсам компьютера и его возможностям, что для помощи основной графические видеокарты используют собственную память.

Такие карты в своем наименовании используют приставку Graphics для разделения с привычными типами оперативной памяти. Нынешний тип, GDDR5, успешно используется вот уже больше десяти лет, в отличие от своего предшественника, GDDR4, который «не пошел в народ» из-за довольно скромных характеристик по сравнению со своим предшественником – стандартом GDDR3.

Пропускная способность вашего компьютера рассчитывается с использованием нескольких различных параметров. Однако, в простейшем смысле, чем выше скорость оперативной памяти (в МГц), тем более функциональной она является. Однако помните, что оперативная память DDR4 почти всегда будет быстрее любого предыдущего поколения.

Кроме того, не стоит забывать, что размер оперативной памяти тоже имеет значение. Чем больше оперативной памяти, тем лучше, и там быстрее она работает. Например, если у вас установлена планка с 32 ГБ ОЗУ на 2400 МГц, в большинстве случаев она будет работать лучше, чем 16 ГБ на 3600 МГц.

Когда на рынке появились первые планки оперативной памяти DDR4, они были слишком дорогие, и многим пользователям пришлось остаться на DDR3. Скорее всего, такую участь ждет и DDR5.

Сильные и слабые стороны нового стандарта

Основные преимущества HBM перед GDDR5:

  • Высокая пропускная способность, посредством широкой шины;
  • Потребление меньшего количества энергии, что является актуальным при близком размещении к графическому процессору;
  • Снижение задержек в работе;
  • Компактность физических размеров;
  • Гибкая поддержка кода коррекции ошибок, благодаря независимой работе стеков;
  • Уменьшение рабочей температуры, за счет снижения потребляемого напряжения;
  • Упрощенная архитектура установки, размещение чипов памяти осуществляется на одной подложке с GPU.

Однако есть у этой технологи некоторые недостатки. Во-первых, предполагаемая конфигурация состоит всего из четырех стеков памяти, которые составляют 4 ГБ в целом.

Этим недостатком могут воспользоваться конкуренты, выпускающие видеоадаптеры, хоть и с меньшей шириной шины, но с большим объемом GDDR5. Во-вторых, производство нового чипа достаточно сложный процесс, который в свою очередь увеличит себестоимость.

Стековые чипы, на сегодняшний день, являются перспективным направлением в развитии технологий микросхем памяти. HBM — это современное решение проблемы пропускной способности памяти, и в ее последующих версиях ожидается еще больший прирост передачи данных.

Ссылка на основную публикацию