Чем отличаются поколения видеопамяти
Содержание
Содержание
Память, будь то оперативная память или видеопамять, является неотъемлемой частью современного компьютера. Сегодня вкратце узнаем, как все начиналось, как работает, почему диагностические программы показывают неверные частоты, в чем измеряется производительность памяти, как рассчитывается пропускная способность памяти и почему «МГц» для памяти — некорректное выражение.
До 2000-ых годов использовалась оперативная память стандарта SDR.
Потом ей на смену пришел новый стандарт памяти — DDR, который имел удвоенную пропускную способность памяти за счет передачи данных как по восходящим, так и по нисходящим фронтам тактового сигнала. Первоначально память такого типа, как и SDR, применялась в видеоплатах, но позднее появилась поддержка со стороны чипсетов.
DDR (Double Data Rate) расшифровывается как «удвоенная скорость передачи данных».
Таким образом, за один такт передается вдвое больше информации. Увеличилось количество передаваемой информации, реальная частота памяти осталась неизменной. Вместе с этим появилось такие понятия как эффективная частота, которая стала в два раза больше реальной.
Именно с приходом стандарта DDR появилась путаница с реальной и эффективной частотой работы памяти.
Реальная частота — частота шины модуля памяти. Эффективная частота — удвоенная частота шины модуля.
Как можно видеть, реальная частота памяти составляет 1900 МГц, в то время как эффективная в 2 раза больше — 3800 МГц, потому что за один такт теперь поступает вдвое больше данных.
Для того чтобы информация передавалась с удвоенной скоростью, она должна поступать из массива памяти вдвое быстрее. Реализовали это с помощью удвоения внутренней ширины модуля памяти. Благодаря чему за одну команду чтения мы стали получать сразу 2n единицы данных. Для стандарта DDR n = 1. Такая архитектура была названа n-prefetch (предвыборка). У памяти стандарта DDR, одной командой, при чтении, передается от ядра к буферу ввода-вывода две единицы данных.
Вместе с ростом производительности уменьшилось рабочее напряжение с 3.3V у SDR до 2.5V у DDR. Это позволило снизить энергопотребление и температуру, что дало возможность повысить рабочие частоты. На самом деле, потребление и, как следствие, нагрев, — это одна из самых больших проблем оперативной памяти того времени. При полном чтении всего модуля объемом 2 Гбайта память потребляет до 25 Ватт.
Оперативная память стандарта DDR2 пришла на смену стандарту DDR в 2003 году, правда, поддерживающие ее чипсеты появились годом позже. Основное отличие DDR2 от DDR заключается в увеличенной вдвое частоте работы внутренней шины, по которой данные поступают в буфер «ввод-вывод». Передача на внутреннюю шину теперь осуществляется по технологии (4n-Prefetch), одной командой из массива памяти к буферу поступает 4 единицы данных.
Таким способом удалось поднять пропускную способность в два раза, не увеличивая частоту работы чипов памяти. Это выгодно с точки зрения энергоэффективности, да и количество годных чипов, способных работать на меньшей частоте, всегда больше. Однако у данного способа увеличения производительности есть и минусы: при одинаковой частоте работы DDR2 и DDR временные задержки у DDR2 будут значительно выше, компенсировать которые можно только на более высоких частотах работы.
Рабочее напряжение понизилось почти на 30% до 1.8V.
На основе стандарта DDR для видеокарт в 2000 году был разработан новый стандарт памяти GDDR.
Технически GDDR и DDR похожи, только GDDR разработан для видеокарт и предназначен для передачи очень больших объемов данных.
GDDR (Graphics Double Data Rate) расшифровывается как двойная скорость передачи графических данных.
Несмотря на то, что они используются в разных устройствах, принципы работы и технологии для них очень похожи.
Главным отличием GDDR от DDR является более высокая пропускная способность, а также другие требования к рабочему напряжению.
Разработкой стандарта видеопамяти GDDR2 занималась компания NVIDIA. Впервые она была опробована на видеокарте GeForce FX 5800 Ultra.
GDDR2 это что-то среднее между DDR и DDR2. Память GDDR2 работает при напряжении 2.5V, как и DDR, однако обладает более высокими частотами, что вызывает достаточно сильный нагрев. Это и стало настоящей проблемой GDDR2. Долго данный стандарт на рынке не задержался.
Буквально чуть позже компания ATI представила GDDR3, в которой использовались все наработки DDR2. В GDDR3, как и DDR2, реализована технология 4n-Prefetch при операции записи данных. Память работала при напряжении 2V, что позволило решить проблему перегрева, и обладала примерно на 50% большей пропускной способностью, чем GDDR2. Несмотря на то, что разработкой стандарта занималась ATI, впервые его применила NVIDIA на обновленной видеокарте GeForce FX 5700 Ultra. Это дало возможность уменьшить общее энергопотребление видеокарты примерно на 15% по сравнению с GeForce FX 5700 Ultra с использованием памяти GDDR2.
Современные типы видеопамяти
На сегодняшний день наиболее распространенными типами видеопамяти являются GDDR5 и GDDR6, однако до сих пор в бюджетных решениях можно встретить память типа GDDR3-GDDR4 и даже DDR3.
GDDR3
GDDR4
Стандарт GDDR5 появился в 2008 году и пришел на смену стандарту GDDR4, который просуществовал совсем недолго, так и не получив широкое распространение вследствие не лучшего соотношения цена/производительность.
GDDR5 спроектирована с использованием наработок памяти DDR3, в ней используется 8-битовый Prefetch. Учитывая архитектурные особенности (используются две тактовые частоты CK и WCK), эффективная частота теперь в четыре раза выше реальной, а не в два, как было раньше. Таким способом удалось повысить эффективную частоту до 8 ГГц, а вместе с ней и пропускную способность в два раза. Рабочее напряжение составило 1.5V.
GDDR5X — улучшенная версия GDDR5, которая обеспечивает на 50% большую скорость передачи данных. Это было достигнуто за счет использования более высокой предварительной выборки. В отличие от GDDR5, GDDR5X использует архитектуру 16n Prefetch.
GDDR5X способна функционировать на эффективной частоте до 11 ГГц. Данная память использовалась только для топовых решений NVIDIA 10 серии GTX1080 и GTX1080Ti.
Память стандарт GDDR6 появился в 2018 году. GDDR6, как и GDDR5X, имеет архитектуру 16n Prefetch, но она разделена на два канала. Хотя это не улучшает скорость передачи данных по сравнению GDDR5X, оно позволяет обеспечить большую универсальность.
Сейчас данная память активно используется обоими производителями видеокарт в новой линейке NVIDIA серий GeForce 20 и 16 (кроме некоторых решений: GTX 1660 и GTX 1650, так как в них используется память GDDR5). При покупке нужно внимательно изучить характеристики видеокарты, потому как разница в производительности от типа памяти в данном случаи достигает от 5 до 15%. В то время как разница в цене совершенно несущественна.
GDDR5
GDDR6
Также тип памяти GDDR6 активно используется компанией AMD в видеокартах RX 5000 серии.
На начальном этапе GDDR6 способна функционировать с эффективной частотой 14 ГГц. Это позволяет удвоить пропускную способность относительно GDDR5. В дальнейшем эффективная частота будет увеличена, как это происходило с другими типами памяти.
Ddr или gddr что лучше
Одним из главных преимуществ процессоров Intel 12-го поколения стала поддержка абсолютно нового поколения оперативной памяти. Возможно, именно это стало главной причиной для многих пользователей, способствовавшей переходу на Alder Lake. Неясно, насколько хорошо обстоят дела с доступностью DDR5 в США и Европе, но российские пользователи фактически очутились перед дилеммой: либо купить комплект материнская плата + процессор и ждать появления новой ОЗУ в продаже, либо купить материнскую плату с поддержкой DDR4, что позволит использовать скоростные камни Intel уже сегодня. Почитать о дефиците ОЗУ можно в нашем материале.
реклама
Скорее всего, дефицит DDR5 пагубно отразится на продажах, поскольку многие пользователи не хотят брать компьютер по частям. А вообще не совсем ясно, насколько новая оперативная память быстрее существующих в продаже модулей предыдущего поколения. Разобраться в этом сложном деле решили ребята с канала Gamers Nexus. Они взяли несколько комплектов, на одном из которых работала DDR4, в то время как другой соседствовал на новой DDR5. В качестве процессора выступил 16-ядерный Core i9-12900K. Прежде чем мы приступим к результатам тестирования стоит уточнить, что далеко не все наши читатели согласятся с итогами, ведь комплект DDR4 был представлен четырьмя планками G.SKILL TRIDENT Z DDR4-3200 по 8 Гб с крайне низкими таймингами (CL14). Это представитель флагманской линейки, стоимость которого никогда не была и не будет низкой. А вот комплект DDR5 был представлен стандартными двумя модулями по 16 Гб производства Corsair с тактовой частотой до 5200 МГц и таймингами CL38. Также использовалась видеокарта GeForce RTX 3080.
Для начала просто подведём итоги: разница между DDR4 и DDR5 оказалась незначительной и не превысила 5% в пользу более нового стандарта. В среднем разброс составляет около 3%, а в некоторых играх оперативная память нового поколения оказалась медленнее. Всё это значит, что владельцам дорогих комплектов DDR4 можно даже не задумываться о поиске памяти DDR5, ведь разницы в скорости не будет. Мало того, DDR4-3200, несомненно, поддаётся разгону, что в итоге не только сократит разрыв, но позволит старому стандарту вырваться вперёд.
Эксперты поясняют, что в продаже пока нет дорогих комплектов ОЗУ DDR5, поэтому оценить производительность нового стандарта какое-то время не получается. Выходит, что пока даже для обычного пользователя двухкратная переплата ничего не решает, ну а энтузиастам лучше немного подождать. Скорее всего, более скоростные модули памяти мы увидим только к середине 2022 года, ближе к выходу следующих поколений процессоров AMD и Intel или одновременно с ними.
Разница между DDR4, GDDR5 и GDDR6 / GDDR6X
Компьютерная память в основном бывает двух типов: системная память (RAM) и графическая память (VRAM). Первый использует DDR4, а второй — стандарт GDDR5 (и GDDR6). Но в чем разница между ними. В этом посте мы сравниваем DDR4 и GDDR5 (и GDDR6) и исследуем различия и сходства между ними.
DDR4 против GDDR5
Обе карты серии RTX 20 подключаются к микросхемам памяти емкостью 1 ГБ через 8 (для 2080) и 12 (для Ti) 32-разрядных контроллеров или каналов памяти. GDDR5 и GDDR6 также могут работать в так называемом режиме раскладушки, когда каждый канал вместо того, чтобы быть подключенным к одной микросхеме памяти, делится между двумя. Это также позволяет производителям удвоить объем памяти и сделать возможными конфигурации гибридной памяти, такие как GTX 660 с шириной шины 192 бит.
GTX 670 имеет четыре чипа по 512 МБ на восьми каналах.
GTX 660 Ti имеет шесть стеков памяти, один из которых находится наверху (по два чипа в стеке) в режиме раскладушки. Это уменьшает ширину шины до 192 бит, а не до 256 бит.
Печатная плата GTX 660
GDDR5 против GDDR5X против GDDR6
GDDR6 предшествовала GDDR5X, которая была своего рода модернизацией на половину поколения. GDDR5X обеспечивает скорость передачи данных до 14 Гбит / с на вывод, что вдвое больше, чем у GDDR5, а также снижает напряжение с 1,5 до 1,35 В.
Это было достигнуто за счет использования более высокой предварительной выборки. В отличие от GDDR5, GDDR5X имеет архитектуру предварительной выборки 16n (против 8n на G5). Это позволяет ему получать 64 байта (512 бит) данных за цикл (на канал), в то время как GDDR5 был ограничен 32 байтами (256 бит). Точно так же GDDR5X также имеет более высокую длину пакета — 16 (как DDR5), что позволяет памяти загружать до 64-битной строки кэша за одну передачу. GDDR5 и DDR4 ограничены длиной пакета 8 (или 32B x 2 за цикл) и предварительной выборкой 8n.
Чтобы понять, что означает длина пакета, вам нужно знать, как осуществляется доступ к памяти. Когда ЦП или кеш запрашивают новые данные, адрес отправляется в модуль памяти и требуемую строку, после чего располагается столбец (если его нет, загружается новая строка). Учтите, что после каждого шага есть задержка. Затем весь столбец отправляется по шине памяти пакетами. Для DDR4 и GDDR5 каждый пакет составлял 8 (или 16 байт). С DDR5 (и GDDR5X / 6) он был увеличен до 32 (до 64 Б). Есть два пакета за такт, и они происходят с эффективной скоростью передачи данных.
GDDR6, как и GDDR5X, имеет предварительную выборку 16n, но разделена на два канала. Таким образом, GDDR6 извлекает 32 байта на канал, что в сумме составляет 64 байта, как GDDR5X и вдвое больше, чем GDDR5. Хотя это не улучшает скорость передачи памяти по сравнению с GDDR5X, но обеспечивает большую универсальность. Длина пакета также такая же, как у GDDR5X — 16 (64 Б).
Как и DDR4, и GDDR5, и GDDR6 имеют 16 банков памяти. config
GDDR6 может получать тот же объем данных, что и GDDR5X, но по двум отдельным каналам, что позволяет ему работать как два меньших чипа вместо одного, в дополнение к более широкому одиночному.
Помимо этого, GDDR6 также увеличил плотность до 16 Гбит / с (в 2 раза по сравнению с GDDR5X, с максимальным значением JEDEC 32 ГБ) и значительно улучшает пропускную способность за счет увеличения базовой частоты с 12 Гбит / с до 14 Гбит / с (максимум 16 Гбит / с).
GDDR6 против GDDR6X
NVIDIA является первым поставщиком, который выбрал память GDDR6X в своих графических процессорах серии RTX 30, по крайней мере, в более дорогих. Он увеличивает пропускную способность на вывод с 14 Гбит / с до 21 Гбит / с и общую пропускную способность до 1008 ГБ / с, что даже больше, чем у стека HBM2 шириной 3072 бита.
| GDDR6X | GDDR6 | GDDR5X | HBM2 | |
| Ч / Б на контакт | 21 Гбит / с | 14 Гбит / с | 11,4 Гбит / с | 1,7 Гбит / с |
| Емкость чипа | 1 ГБ (8 ГБ) | 1 ГБ (8 ГБ) | 1 ГБ (8 ГБ) | 4 ГБ (32 ГБ) |
| Кол-во чипсов / сомов | 12 | 12 | 12 | 3 |
| Ч / Б на чип / стек | 84 ГБ / с | 56 ГБ / с | 45,6 ГБ / с | 217,6 ГБ / с |
| Ширина автобуса | 384-битный | 384-битный | 352-битный | 3072-бит |
| Всего ч / б | 1008 ГБ / с | 672 ГБ / с | 548 ГБ / с | 652,8 ГБ / с |
| Напряжение DRAM | 1.35 V | 1.35 V | 1.35 V | 1.2 V |
| Скорость передачи данных | QDR | QDR | DDR | DDR |
| Сигнализация | PAM4 | Двоичный | Двоичный | Двоичный |
Секретный соус памяти GDDR6X — это кодирование PAM4. Проще говоря, он удваивает передачу данных за такт по сравнению с GDDR6, который использует NRZ или двоичное кодирование.
С NRZ у вас было всего два состояния, 0 и 1. PAM4 удваивает его до четырех, 00, 01,10 и 11. Используя эти четыре состояния, вы можете отправлять четыре бита данных за цикл (два на край). Минус PAM4 — высокая цена, особенно на более высоких частотах GDD6X. Это причина того, что раньше никто не пытался реализовать его в потребительской памяти.
Это один недостаток. В то время как GDDR6 имеет длину пакета 16 байтов (BL16), GDDR6X ограничен BL8 или 8 байтами, но из-за сигнализации PAM4 каждый из его 16-битных каналов также доставляет 32 байта за операцию. Следовательно, большая часть улучшения пропускной способности произошла за счет более высокой рабочей частоты GDDR6X. Имейте в виду, что GDDR6X не является стандартом JEDEC, а является проприетарным решением Micron.
Память с высокой пропускной способностью (HBM)
Память с высокой пропускной способностью или HBM, впервые получившая популярность благодаря видеокартам AMD Fiji, представляет собой стандарт памяти с низким энергопотреблением и широкой шиной. HBM обеспечивает значительно более высокую пропускную способность по сравнению с GDDR5 при меньшем потреблении энергии в небольшом форм-факторе.
HBM использует тактовую частоту до 500 МГц, чтобы соответствовать низкому целевому показателю TDP, и компенсирует потерю полосы пропускания за счет большой шины (обычно 4096 бит). Карты AMD Radeon RX Vega — лучший пример реализации HBM2 в потребительском оборудовании. HBM2 решил проблему HBM1 в 4 ГБ, но ограниченная производительность в сочетании с нехваткой памяти не позволили AMD извлечь выгоду из потребительского GPU.
А есть ли смысл в переходе на память DDR5? Сравнение DDR5-4800 и DDR4-3200 говорит не в пользу нового стандарта
Судя по первым тестам, переплачивать за DDR5 особого смысла нет
Процессоры Intel Alder Lake (Intel Core 12) поддерживают память обоих стандартов, DDR4 и DDR5, что позволяет сравнить их производительность. Собственно, источник так и поступил: сравнил результаты тестов памяти Kingston DDR4-3200 и Micron DDR5-4800, которая использовалась с процессорами Core i9-12900 и i9-12900K. Все данные сведены в таблицу ниже, результаты DDR5 выделены жирным.
Как видно, в однопоточном тесте результаты DDR4 и DDR5 практически одинаковы. В многопоточном тесте DDR4 обходит DDR5 в тестах чтения и записи примерно на 20%, но в смешанном тесте вперед выходит уже DDR5, пускай и ненамного. Зато DDR5 обеспечивает ощутимо меньшую задержку доступа к данным: 87 мс против 136 мс.
Источник отмечает, что ввиду того, что Alder Lake не финализированы, на основе этих данных пока нельзя делать окончательные выводы, однако, судя по всему, память DDR5-4800 будет обеспечивать примерно ту же производительность, что и нынешние популярные комплекты DDR4. Большую производительность можно ожидать от DDR5-6400 и, в перспективе, от DDR5-8400, однако эти комплекты будут существенно дороже. Пока же можно говорить, что переход с DDR4 на DDR5 не обеспечит сколь-либо ощутимого преимущества.
Сравниваем DDR3 и GDDR5 | Важные отличия
Видеокарты в компьютерах постоянно эволюционируют, и их эволюция идёт семимильными шагами. Казалось бы, ещё лет 10-15 назад даже 128 мегабайт видеопамяти и 560 мегагерц тактовой частоты видеопроцессора было топовым, недостижимым для большинства «простых смертных» решением. А сейчас – вон RTX, 1.6 ГГц видеопроцессор, 4352 ядра CUDA, 12 ГБ памяти…
Впрочем, кое-что роднит «новые» топовые видеокарты со «старыми» – они так же недоступны для «простых смертных». Поэтому людям, которые хотят приобрести игровой компьютер, но при этом не желают продавать почку и машину, приходится выбирать какое-либо компромиссное решение. И отыскать подходящую модель не так просто, как хотелось бы.
Ведь на среднем и нижнем ценовых сегментах начинается битва технических характеристик. На пользователя вываливают кучу информации – о ядрах, о частоте, о дисплеях, о видеопамяти… На что обращать внимание, а что проигнорировать?
Одна из важнейших характеристик, определяющих быстродействие видеокарты – это тип видеопамяти. И в это материале мы разберём, в чём разница между DDR3 и GDDR5, а также определимся, какой графический ускоритель всё-таки выбрать.
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:
Максимальная тактовая частота – 2,5 ГГц;
Энергопотребление – 2 В;
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 2019 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
Недостатки
Сравнительно низкая производительность;
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.
Видеопамять стандарта GDDR5
Видеопамять стандарта GDDR5 – это новое и актуальное на момент составления данного материала (июнь 2019 года) поколение носителей. Именно она устанавливается в абсолютное большинство графических ускорителей – от бюджетных до топовых, от мобильных до настольных. Она разработана с нуля специально для использования в видеокартах, благодаря чему достигается высокая производительность.
Компания AMD выпускает свои видеокарты на GDDR5 с 2008 года. NVIDIA немного задержались – релиз первого устройства на этой памяти состоялся в 2010 году.
В целом GDDR5 характеризуется следующим образом:
Максимальная тактовая частота – 7 ГГц (но на практике она практически не встречается, в отличие от 4-5 ГГц);
Энергопотребление – 1.5 В;
4 передаваемых бита за такт.
Всё это делает GDDR5-стандарт очень производительной видеопамятью. О скорости её работы говорит также то, что в некоторых игровых консолях (в частности PS4) и серверных конфигурациях, где требуется максимальное быстродействие в сочетании с отказоустойивостью, GDDR5-модулю используются в качестве «оперативки».
Итак, подведём итоги.
Достоинства
Высокая производительность, которая отвечает требованиям современных игр;
Недостатки
Видеокарты с видеопамятью GDDR5 – это современное решение, которое отвечает актуальным требованиям по производительности. Увеличенная вдвое по сравнению с DDR3 скорость работы обеспечивает быстрый доступ к любым шейдерам, библиотекам и объектам, хранящимся в накопителях GDDR5.
GDDR5 в 2019 году оснащаются графические ускорители всех классов – и бюджетного, и среднего, и топового. Вопрос лишь в объёме и производительности ядра. Кроме того, стоит учесть, что конкретная скорость зависит от модели видеокарты, её производителя и некоторых других параметров.
Сравнение
Итак, DRR3 дешевле, а GDDR5 – производительнее. Но этим разница между ними не ограничивается.
Сравним два стандарта:
Минимальная цена видеокарты (на момент написания статьи, по данным интернет-магазина «ДНС»)
Предельная тактовая частота, ограниченная сверху технологией
В целом, «бюджетность» DDR3 совершенно не оправдывает экономии. Сейчас лучше брать варианты на GDDR5.
