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油瓶還是花瓶?深度探究GDDR5顯存性能

    [泡泡網(wǎng)顯卡頻道 2009年5月11日]要說顯卡上除了GPU之外最重要的部分是什么？想必在座各位都知道這個榮譽非顯存不可。確實，顯存就像是GPU的手足兄弟，如果只有GPU沒有顯存，就如同主機沒有內(nèi)存一樣；之前網(wǎng)上有一句話叫做男人像主機，內(nèi)存最重要！雖然是一句網(wǎng)言，但仍然體現(xiàn)出了內(nèi)存在一臺主機中的重要性，那么顯存在顯卡上的重要性也可以想象。

    顯存和內(nèi)存一樣，也經(jīng)歷過EDORAM、SDRAM、DDR等時代，甚至還有顯卡采用了Rambus顯存，當然還有一些專門用于顯卡上的顯存標準，比如SGRAM顯存。要說到顯存的歷史，估計說上好幾個小時都說不完，我們還是來看看當下比較熱門的顯存標準。

    從目前市場上顯卡所采用的顯存情況來看，絕大部分顯卡都采用GDDR3顯存顆粒，也有一些低端顯卡采用GDDR2顯存顆粒；采用GDDR4顯存的顯卡很少，剩下的就是采用GDDR5顯存顆粒的顯卡了。GDDR3顯存標準雖然是目前的主流，但是在一些高端顯卡上，已經(jīng)開始出現(xiàn)了瓶頸，顯卡廠商不得不通過提高位寬的方式來彌補GDDR3顯存在帶寬上的瓶頸。

    很多朋友可能會問，為什么不采用GDDR4呢？實際上，GDDR4是一個過渡的方案，ATI早在1950XTX顯卡上就采用了GDDR4的顯存顆粒，但從后來的性能表現(xiàn)上來看，并沒有想象中的那么好，而且延遲非常大，甚至出現(xiàn)了GDDR4顯存性能還不及GDDR3的情況，所以GDDR3顯存之后，業(yè)界普遍看好GDDR5。

    早在2007年上半年，業(yè)界就有很多關于GDDR5顯存的消息，當時的DRAM大廠奇夢達還表示將會跳過GDDR4顯存的生產(chǎn)，而直接進入GDDR5時代。三星也放出了GDDR5顯存計劃的藍圖。2007年8月，JEDEC終于發(fā)布了GDDR5顯存標準，奇夢達、三星、海力士三大DRAM廠商都紛紛開始執(zhí)行GDDR5顯存生產(chǎn)計劃。ATI也首先表示將會在RV770（HD4870）顯卡上采用GDDR5顯存顆粒。

奇夢達GDDR5顯存顆粒

    從原英飛凌獨立出來的DRAM子公司奇夢達無疑是對GDDR5最感興趣的一家廠商，GDDR5標準發(fā)布后不久，奇夢達就展出了GDDR5顯存顆粒的樣品，并且交給AMD測試，以便于能夠及早的在HD4870顯卡上使用。

    去年6月，AMD的HD4870終于發(fā)布，其最大的特色就是采用了全球最為先進的GDDR5顯存顆粒，當然顯存顆粒就是出自奇夢達之手，因為在那個時候除了奇夢達之外，其他DRAM廠商都還沒有開始量產(chǎn)GDDR5。甚至直到現(xiàn)在，三星、海力士的GDDR5顯存顆粒在市場上仍然找不到蹤影。

采用GDDR5顯存的HD4870

    而今年4月底，AMD又推出了面向中端市場的HD4770顯卡，采用512MB/128Bit的GDDR5顯存顆粒，首度將GDDR5顯存平民化?？磥鞧DDR5顯存取代GDDR3已經(jīng)成為定局，NVIDIA在之前也公開表示將會在下一代產(chǎn)品中引入GDDR5顯存技術。

    說一句題外話，奇夢達公司已經(jīng)于今年1月份破產(chǎn)，目前市場上所有GDDR5顯卡的顯存都是奇夢達之前留下來的庫存，包括剛剛上市的HD4770。說實話，奇夢達的顯存在市場上的占用率還是很高的，破產(chǎn)主要是因為近兩年DRAM市場大環(huán)境實在太不好，幾乎所有的DRAM廠商都在虧損，而奇夢達在最后關頭沒有獲得母公司英飛凌和德國政府的資助，只能宣布破產(chǎn)，筆者個人一直非常喜歡英飛凌的產(chǎn)品，奇夢達破產(chǎn)之后筆者也感到非常惋惜。

    如果說GDDR4是過渡產(chǎn)品的話，那么GDDR5完全可以認為是一次全新的變革。相對于GDDR3來說，GDDR5在單位時間內(nèi)可以以工作頻率的四倍讀取和寫入數(shù)據(jù)，而GDDR3、GDDR4等都只能兩倍于實際頻率讀寫數(shù)據(jù)，這就是GDDR5顯存的工作頻率=實際頻率×4的原因。

    再來看看顯存帶寬！根據(jù)公式，顯存帶寬=工作頻率×顯存位寬/8，我們可以得出HD4870顯卡上的顯存帶寬為3600MHz×256Bit/8=115.2GB/s，而HD4770的顯存帶寬為3400MHz×128Bit/8=54.4GB/s。反觀GDDR3，比如NVIDIA的9800GT，其顯存頻率為1800MHz，但是采用了256Bit的位寬設計，可以計算出其顯存帶寬為57.6GB/s，HD4770以128Bit的位寬設計，理論帶寬就可以接近9800GT的256Bit位寬設計，這就是GDDR5顯存的優(yōu)勢。

    顯存位寬確實決定了顯卡的性能，不過更大的位寬對于顯卡的設計、布線等都有更加嚴格的要求，成本也會隨之升高，而GDDR5顯存就可利用其本身的頻率優(yōu)勢，在較低的顯存位寬下提供較高的顯存帶寬。那么我們再想一下，如果采用512Bit的GDDR5顯存，那么顯存帶寬將會非常高，至少在未來的幾年內(nèi)都不會成為顯卡的瓶頸，這就是顯卡廠商乃至整個業(yè)界都非?？春肎DDR5顯存的原因。

    除了可以提供更大的顯存帶寬之外，GDDR5還會更加省電。GDDR5的工作電壓只有1.5V，而GDDR3的工作電壓則有1.8V，同時GDDR5采用的工藝也比GDDR3/4要新，功耗方面也可以得到更加有效的控制。

    另外，GDDR5顯存還支持更加先進的數(shù)據(jù)糾錯技術，該技術可以檢測顯存在讀取和寫入數(shù)據(jù)的錯誤，而且可實現(xiàn)同步檢測并修正。譬如發(fā)現(xiàn)有數(shù)據(jù)讀寫有錯誤或數(shù)據(jù)傳輸不同步，錯誤糾正技術能夠?qū)崿F(xiàn)快速重新發(fā)送，以確保顯卡能夠穩(wěn)定運行。

    最后提一下GDDR5顯存一個非常奇怪的技術——適應性界面計時。該技術可以讓顯存工作在x32/x16雙模式。就拿HD4770和HD4870舉例來說明吧，細心的朋友應該會發(fā)現(xiàn)，HD4770和HD4890所采用的顯存完全一樣（連編號都一樣），理論上HD4770應該也有256Bit的位寬，但實際上只有128Bit，這就是GDDR5的“適應性界面計時”技術的作用。簡單點理解，如果顯卡PCB上布線能夠滿足32Bit，那么單顆顯存就可以工作在x32模式，如果PCB上的布線只能滿足16Bit，那么顯存就工作在x16模式。因為HD4770本身只能支持128Bit的顯存位寬，所以PCB布線都按照x16執(zhí)行的，所以即使與HD4870采用一樣的顯存，其位寬只有128Bit。