顯存容量

顯存容量

顯卡上顯存的容量數
顯存容量是顯卡上顯存的容量數,這是選擇顯卡的關鍵參數之一。顯存容量決定着顯存臨時存儲數據的多少,顯卡顯存容量有128MB、256MB、512MB、1024MB幾種,64MB和128MB顯存的顯卡現在已較為少見,主流的是2GB、4GB、6GB的産品。現如今最新版已經能達到12GB的顯存容量(Mac Pro)。在顯卡性能方面,随着顯示芯片的處理能力越來越強大,顯存容量在一定程度上也會影響到顯卡的性能。例如在顯示核心足夠強勁而顯存容量比較小的情況下,卻有大量的大紋理貼圖數據需要存放。[1]
    中文名:顯存容量 英文名:Memory capacity 顯存容量:512MB、1024MB或2048MB

簡介

顯存容量的大小決定着顯存臨時存儲數據的能力

在顯卡最大分辨率方面,最大分辨率在一定程度上跟顯存有着直接關系,因為這些像素點的數據最初都要存儲于顯存内,因此顯存容量會影響到最大分辨率。在早期顯卡的顯存容量隻具有512KB、1MB、2MB等極小容量時,顯存容量确實是最大分辨率的一個瓶頸;但目前主流顯卡的顯存容量,就連128MB也已經被淘汰,主流的娛樂級顯卡已經是512MB、1024MB或2048MB,某些專業顯卡甚至已經具有4GB的顯存,在這樣的情況下,顯存容量早已經不再是影響最大分辨率的因素。

性能

在顯卡性能方面,随着顯示芯片的處理能力越來越強大,特别是現在的大型3D遊戲和專業渲染需要臨時存儲的數據也越來越多,所需要的顯存容量也是越來越大,顯存容量在一定程度上也會影響到顯卡的性能。例如在顯示核心足夠強勁而顯存容量比較小的情況下,卻有大量的大紋理貼圖數據需要存放,如果顯存的容量不足以存放這些數據,那麼顯示核心在某些時間就隻有閑置以等待這些數據處理完畢,這就影響了顯示核心性能的發揮從而也就影響到了顯卡的性能。

應用

大小選擇

目前工作站顯卡所用的顯存容量一般都在64M、128M、256M甚至更大。

對于選擇多大的顯存容量合适,這取決于多種因素,比如應用的環境和硬件的相互制約關系,但通常來講可以參考下面公式:

顯存容量=顯示分辨率×顔色位數/8bit。

比如現在顯示分辨率基本都是1024x768,顔色位數為32bit,那麼需要的顯存容量=1024x768x32bit/8bit=3145728 byte,可是這針對是2D顯卡(普通平面),如果是3D加速卡,那麼需要的顯存容量為1024x768x32bitx3/8bit=9437184byte=9.216MB,這是最低需求,而且還必須增加一定的容量作為紋理顯示内存,否則當顯示資源被完全占用時,計算機隻有占用主内存作為紋理内存,這樣的二次調用會導緻顯示性能下降,因此作為真正的3D加速卡顯存容量一定大于9.216MB。目前工作站顯卡顯存都在64MB以上。比如2D繪圖應用,即使在1600x1200的情況下,它也最多是1600x1200x32bit/8bit=7680000byte=7.5MB,如果是三維繪圖比如3D Studio Max,那麼容量需求是7.5x3=22.5MB,不過這是最低需求,因此32MB容量的顯存是應付這類2D繪圖或者娛樂的視頻播放、普通三維設計。對于工作站而言,由于運行更大的軟件,更大的運算,所以顯存至少應該在64M以上。

速度選擇

另外還需要補充一點的就是顯存的速度。

早期的SDRAM顯存速度很慢,後來出現的DDR顯存逐漸成為主流。

在DDR兩倍速度于SD顯存的時候,面向高端顯卡的DDR2顯存橫空出世,使得顯存頻率得以高于600MHz。

現在的顯存用于低端的是DDR或者是DDR2,面向中高端的上DDR3,到06年,ATi的R580系列顯卡使用的顯存速度達到了1.8GHz!

顯存速度也是顯卡非常重要的一個參數。比如NV的GeForce6600。05年的6600标準版的顯存是DDR,速度标準為500,而後來推出的DDR2版的6600,在顯示核心(GPU)沒有任何改變的情況下,顯存變為800Mhz,性能卻提高了40%!所以顯存的速度也是非常重要的!

GDDR5顯存

技術發展

在顯卡技術領域,随着GPU性能的逐步提升,顯卡對顯存帶寬的需求也與日俱增,而GDDR3顯存已經無法滿足下一代GPU的需求。為此芯片廠商推出了GDDR4顯存顆粒,遺憾的是,相比GDDR3而言,GDDR4并沒有徹底解決功耗和帶寬問題,而且成本過于昂貴。芯片廠商則直接跳過了GDDR4,轉而發展GDDR5顯存顆粒,與GDDR3顯存顆粒相比,GDDR5具有哪些特點呢?

突破瓶頸

帶寬提升三倍

顯存帶寬決定了GPU與顯存之間的數據傳輸速率,通常來說顯存帶寬越大,顯卡性能就越出色,但要提高顯存帶寬,最直接有效的辦法是提升顯存位寬。遺憾的是,顯存位寬并不是由芯片技術決定,而是取決于闆卡設計,它與顯存顆粒位寬和顯存頻率息息相關,在這點上,盡管GDDR3顯存顆粒是時下的主流,但面對采用RV770核心的新一代GPU(VPU)構架,如RadeonHD4870,GDDR3顯存顆粒已經呈現出了疲态,此時GDDR4或GDDR5顯存顆粒就是最好的補充。不過由于GDDR4顯存顆粒的頻率提升不夠顯着,加之顆粒參數上的限制,有時會造成性能缺陷,而GDDR5顯存顆粒卻擁有足夠大的帶寬。

根據公式:顯存帶寬=(顯存頻率×顯存位寬)/8。我們知道,如果要提高顯存帶寬,可以增加顯存工作頻率或顯存位寬,而要改變顯存位寬,最常見的辦法就是增加顯存顆粒數,這樣勢必提升顯卡成本,而且還會增加顯存的功耗。對于顯存顆粒廠商而言,提升顯存頻率以提升顯存帶寬成了一條主攻路線,而顯存頻率的大小,又主要取決于顯存顆粒的速度,GDDR5顯存顆粒就是通過采用最新的技術工藝,使得顯存芯片擁有更高的頻率。

據資料顯示,目前主流顯卡采用了GDDR3顯存顆粒,其每個引腳的數據傳輸率僅為1.6Gbps,單顯存顆粒(32bit)也隻能提供6.4GB/s帶寬,而現在高速的GDDR5顯存顆粒每個引腳的數據傳輸率可以達到5Gbps(即傳輸頻率為5GHz,時鐘頻率為2.5GHz)或6Gbps,單顯存顆粒(32bit)可以提供20GB/s帶寬(即5GHz×32bit/8),如果搭配同數量、同顯存位寬的顯存顆粒,GDDR5顯存顆粒提供的總帶寬是GDDR3的3倍以上,譬如顯卡的顯存位寬為256bit,其數據傳輸率可以達到160GB/s,如果使用主流512bit配置設計,顯卡數據吞吐可以達到驚人的320GB/s帶寬。

小貼士:顯存的引腳是指顯存顆粒與内存PCB上的金屬觸點,顯存芯片在封裝後,顯存與PCB需要通過金屬觸點進行信号傳輸,對于GDDR5顯存而言,由于其采用了FBGA封裝形式,為此柱狀焊點按陣列形式分布在封裝下面,并向芯片中心方向引出,其優點是有效地縮短了信号的傳導距離,信号傳輸線的長度僅是TSOP封裝(薄型小尺寸封裝)的1/4,降低了抗幹擾,也提升了性能,而“每引腳數據傳輸率”指的是每個金屬觸點所能提供的數據傳輸速度。

高效節能

功耗降低20℅

毫無疑問,相比GDDR3或GDDR4顯存顆粒而言,GDDR5顯存顆粒最大的亮點就是擁有更高的帶寬,但顯存頻率的提升,也增加了芯片功耗,這會制約顯卡性能的發揮。從技術标準來看,GDDR3顯存顆粒的工作電壓為1.8V,而GDDR4及GDDR5的工作電壓都為1.5V,不過GDDR4并沒有解決高功耗、高發熱的問題,導緻GDDR4顯存顆粒的功耗反而比GDDR3高,這也是造成GDDR4顯存顆粒的頻率停留在1GHz~1.4GHz的主要原因。

相比GDDR4顯存顆粒而言,GDDR5顯存顆粒不單單将數據傳輸率提升了一倍,它還擁有更低的工作功耗。據了解,得益于優秀的電源管理技術,GDDR5顯存顆粒會比GDDR4省電20℅左右。譬如在空閑時自動降低顯存的頻率,功耗和發熱量得到了很好的控制。而且在制程技術上,GDDR4顯存顆粒采用的是80nm甚至90nm工藝制程,而GDDR5顯存顆粒将采用66nm或55nm工藝制程,并采用170FBGA封裝方式(是指采用了FBGA封裝,并擁有170個球狀觸點),從而大大減小了芯片體積,芯片密度也可以做到更高,為此進一步降低了顯存芯片的發熱量。

對于顯卡來說,基于應用需求的不同,涉及大量圖形數據處理的GPU需要更快的顯存支持,GPU自身也因此具有驚人的内存位寬,而面對下一代512bit位寬的顯卡,GPU必須與頻率更高的顯存芯片配合,如果讓頻率相對較低的GDDR3顯存顆粒去搭配RadeonHD4870顯卡,顯然無法發揮GPU的性能潛力,而使用55nm工藝制程的GDDR5顯存顆粒就正好門當戶對。這不僅僅可以實現低功耗,還能讓顯卡内部的協調更有效,從而最大限度地發揮顯卡性能。

新技術

讓顯卡更穩定

正是由于GDDR5顯存顆粒具有低功耗、高性能的特點,為此還有利于提高顯卡電路設計的穩定性,顯卡在實際應用中,可以獲得更高的數據安全性,因而相比GDDR4的誤糾正技術,該技術可以檢測顯存在讀取和寫入數據的錯誤,而且可實現同步檢測并修正。譬如發現有數據讀寫有錯誤或數據傳輸不同步,錯誤糾正技術能夠實現快速重新發送,以确保顯卡能夠穩定運行。

GDDR5顯存顆粒還加入了一項“适應性界面計時”技術,該技術可以根據系統的實際需要,自動調節顯存可伸縮的字節。此舉可以讓數據傳輸更加高效,同時還具有節能的效果,确保顯卡的穩定運行。對于顯卡廠商而言,利用“适應性界面計時”技術還可以減少PCB闆的成本,讓顯卡更加廉價。GDDR5顯存顆粒還有一項“DEO(數據眼優化)”技術,它支持時間延遲調整,允許廠商自行設定延遲,讓顯卡可以滿足不同用戶的應用需求。此外,“數據眼優化”技術還能對界面驅動、工作電壓等進行優化和調節,不僅可以提升顯卡性能,也讓顯卡PCB闆和電路設計更加穩定。

高顯存帶寬

引爆PCI-E2.0

對于高端顯卡來說,PCI-E2.0顯卡搭配GDDR5顯存顆粒是十分必要的,PCI-E2.0接口帶寬達到了單向8GB/s(雙向16GB/s),充足的接口帶寬對于高性能GPU會有明顯的性能提升,但如果隻搭配GDDR4顯存顆粒,顯存帶寬低了不少,也就意味着顯卡性能大打折扣,從實際應用角度來看,随着GPU性能越來越強,以及SLI、QuadSLI雙模式甚至多核心顯卡的推出,GDDR5顯存顆粒與PCI-E2.0規格的雙雙聯合,會讓顯卡GPU的3D性能得到充分發揮。而且也降低了顯卡成本,讓主流顯卡更具競争力。

市場趨勢

與GDDR4相比,GDDR5擁有高性能、低功耗、穩定性更好等優勢,它更能滿足3D圖形帶寬的發展需求。我們可以斷定,盡管GDDR4早已在市場上開始應用,但它隻是過渡性的臨時方案,GDDR5才代表未來的主流趨勢。據了解,在2007年的高端圖形市場中,GDDR4僅占了10%的市場,2008年GDDR4市場的成長幅度較快,但仍無法在一年之内成為主導。而在2008年下半年,奇夢達、三星、現代等廠商将會開始大規模量産GDDR5芯片,而且将占顯卡市場7%的份額,預計到2009年,GDDR5将會超過20%的市場占有率,2010年時将成為主流,此時GDDR4的市場将被徹底擠占。NVIDIA、ATI及Intel已經開始準備在下一代顯卡,如RadeonHD4870上采用GDDR5顯存。

總的來看,GDDR5顯存顆粒可大幅提升繪圖硬件效能,同時為軟件設計師帶來更大空間,讓遊戲及繪圖世界能更加真實,減少因顯存頻率、帶寬不足而造成的瓶頸。在顯存容量上,主流顯卡為512MB、768MB,盡管相比此前的256MB有突破性提升,但依然無法滿足雙核CPU在大型程序下的數據交換需要。采用GDDR5顯存後,顯卡顯存的容量起點将是512MB,這讓入門級顯卡也擁有了出色的3D性能,而且屆時1GB顯存容量将成為市場主流。為了滿足市場需求,預計到2009年,顯存芯片商将會推出更高容量的顯存顆粒。到那時候,GDDR5顯存将全面統領顯卡市場。

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