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显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算

2015-08-21 16:20 来源:超能网 作者:sadmin 人气: 评论(0

每次有新显卡发布,A饭、N饭们激烈争论的内容都非常细致,除了显卡的游戏性能、功耗、温度等关键指标之外,显存位宽也是争议点之一,高端显卡用384bit位宽甚至512bit位宽没什么问题,再次一点的显卡用256bit位宽也没什么问题,不过千元以上的显卡如果使用128bit位宽往往就要被吐槽。今天我们就来谈谈显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算的问题。
 
显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算
 
如果说内存带宽是处理器与内存交换数据的关键,那么显存带宽同样也是如此——GPU核心负责运算,显存负责数据存储,二者之间需要频繁交换数据,这就要依赖显存带宽了,更高的带宽可以让显卡在处理高分辨率、高画质时更加得心应手。
 
对显存带宽的作用,我们可以这么理解——好比顺丰镖局的物流运输,顺丰要想赚更多的钱,接单、派件的过程就要缩短。顺丰那端相当于GPU核心,收货/发货的买家/卖家相当于显存(反过来说也可以),顺丰要想提高效率要么就是让快递员速度更快(频率更高),要么同时派出大量快递员去收件或者派件(位宽更大),最好的情况下当然是两种方式同时运作,物流运输效率才能最大化。

 
显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算
 
提高运输速度,可以提高车辆速度甚至改用飞机,还可以多路进行

 
显存带宽的决定性因素:显存类型
 
显存带宽从大的方面来说是显存频率及显存位宽来决定的,不过实际带宽就要看具体情况了,目前主流显卡的位宽多是128bit、256bi、384bit及512bit,更能决定带宽的还是显存类型,它们决定了显存带宽的极限。目前最主流的显存当然是GDDR5,之前还有过昙花一现的GDDR4,现在低端市场上还有gDDR3显存残存,而AMD最近在R9 Fury系列显卡上使用了HBM显存,相比GDDR5显存更强大,带宽大幅提升,明年的HBM2带宽还会继续翻倍。
 
这里单独说下GDDR5显存与HBM显存,在此前的Fury X相关的解析与评测中实际上我们谈了很多HBM的优势,目前GDDR5显存频率已经达到了7Gbps甚至8Gbps,再往上提升频率会带来很多副作用,所以AMD、SK Hynix等公司推倒重来,不再追求频率转而提高显存内部位宽来提升总带宽。

 
显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算1
 
HBM显存与GDDR5显存的不同
 
就这二者来说,GDDR5内部I/O带宽是32bit,目前的NVIDIA显卡的GDDR5显存频率可以达到1750MHz(A卡多在1500MHz内),它是4倍速率机制,数据频率是7Gbps,单个芯片的带宽是28GB/s。目前的HBM显存的频率只有500MHz,2倍数率机制,数据频率是1Gbps,不过它的I/O带宽极高,弥补了频率不足。

 
显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算2

 
具体来说,目前的HBM显存都是堆栈(stack)设计的,每个堆栈有8个通道,每个通道提供128bit位宽,因此总的I/O位宽是128bit*8=1024bit。这还是单一堆栈的,Fury X显卡目前是4个堆栈,所以等效位宽就是四倍的4096bit了,NVIDIA明年的Pascal架构GPU也会使用4-Hi堆栈,不过那时应该是HBM2显存了,频率更高。
 
总之,将之前、现在以及日后的显存简单归纳起来就是如下所示:

 
显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算
 
不同显存的主要规格及特点
 
说了这么多,其实目前gDDR3显存基本上是NVIDIA及AMD部分低端显卡在用,这种显存可以说是卖场JS最爱了,如果是600元内的显卡,JS用4GB超大显存来吸引你,那你可就要小心了。
 
GDDR5没什么可说的了,这是目前的绝对主流,单颗芯片的容量逐渐从之前的2Gb提高到4Gb,美光前不久还量产出货了8Gb(1GB)颗粒的,高端显卡也只要4-8颗芯片即可实现4-8GB容量显存,这将进一步推动大容量显卡的出现。
 
HBM是冉冉升起的新星,目前是AMD家独一份,他们用的是第一代HBM,堆栈的显存核心容量2Gb(1个堆栈是4颗核心),数据频率1Gbps,位宽1024bit。
 
显存带宽计算方式
 
了解了不同显存类型的特点之后,现在计算显存带宽就简单多了,总的公式可以总结为
 
显存带宽(GB/s)=显存实际频率(MHz)*显存数据倍率(1、2、4不等)*显存等效位宽(64-512bit不等)/8
 
由于显卡厂更习惯用数字更大更好看的数据频率来标记产品规格,上述公司实际上还可以更简单,直接变成:
 
显存带宽(GB/s)=显存数据频率(Gbps)*显存等效位宽(bit)/8
 
再具体找几个例子来算下就会更直接了,先找个NVIDIA的GeForce GT 720显卡来垫背,这卡位宽仅为64bit,同时支持gDDR3和GDDR5显存,前者的典型频率900MHz,后者的典型频率是1250MHz,两种配置下带宽分别是:
 
gDDR3:GT 720显卡的带宽为900MHz*2*64bit/8=14.4GB/s,或者是1.8Gbps*64bit/8=14.4GB/s。
 
GDDR5:GT 720显卡的带宽为1250MHz*4*64bit/8=40GB/s,或者是5Gbps*64bit/8=40GB/s。
 
HBM显存目前只有AMD的Fury系列显卡使用,以Fury X显卡为例,其带宽计算如下:
 
HBM:Fury X显卡带宽为500MHz*2*1024bit*4/8=512GB/s,或者是1Gbps*4096bit/8=512GB/s。
 
以上是今天科普的主要内容,看起来很复杂,掌握规律之后就非常简单了。
 
此外,本文主要主要介绍的是显存位宽的计算方式,实际上显存这个话题非常庞大,比如这里说的gDDR3显存,实际上就存在DDR3、gDDR3以及GDDR3多种说法,它们不是大小写或者缩写这么简单,gDDR3与GDDR3实际上是不同的显存类型了,以后有机会的话,我们还可以就显存的类型继续解读。
 

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本文标签:显卡常识

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