Как видим из определений, разница между GDDR3 и GDDR5 заключается в технических особенностях каждого типа видеопамяти. Соответствие разным поколениям ОЗУ SDRAM создает основной набор отличий. GDDR - память графических систем, у которых имеется графический , и она физически распаивается на плате, а не расширяется дискретными планками. В остальном GDDR и DDR схожи, только с поправкой на поколения. Так, GDDR3 в работе идентична DDR2, а GDDR5 - DDR3.
Максимальная эффективная частота передачи данных у памяти GDDR3 составляет 2,5 ГГц, у GDDR5 - 3,6 ГГц, так что в ресурсоемких приложениях пятое поколение видеопамяти показывает заведомо лучшие результаты, естественно, при равенстве условий. За один такт GDDR5 передает вдвое больше бит данных, чем GDDR3: 4 против 2. Особенностью этого типа памяти можно считать и разделение частот передачи данных: за один такт передаются 2 бита адресов и команд на частоте CK и 4 бита данных на частоте WCK. Еще одно важное техническое отличие - напряжение питания: третье поколение требует 2 В, тогда как пятому достаточно 1,5 В. Так что GDDR5 представляется более энергоэкономичной и быстрой.
С GDDR3 поступили в продажу в 2004 году и до сих пор остаются ходовым товаром с поправкой на обновления линеек. Видеокарты с GDDR5 появились на прилавках магазинов в 2008 году, и на сегодняшний день практически весь сегмент hi-end снабжен этим типом памяти. При равенстве объема памяти и функциональных возможностей видеокарты GDDR5 несколько дороже GDDR3.
- GDDR2(DDR2) – представляет собой самую обычную DDR2, выполненную в другом корпусе для достижения более высоких тактовых частот при работе в составе видеокарты. Впервые был использован в видеокарте GeForce FX5800Ultra, в настоящее время применяется только в видеокартах начального уровня
- GDDR3 – электрические отличия от GDDR2 носят принципиальный характер и заключаются в наличии внутренней терминации и других усовершенствований, но к DDR3 эта память никакого отношения не имеет, поскольку по прежнему осуществляется четырёхкратная внутренняя предвыборка подобно DDR2 (т.е. сами ячейки памяти работают на вчетверо меньшей частоте, чем эффективная частота передачи данных, а тактовая частота интерфейса (которую обычно и считают тактовой частотой памяти) соответственно вдвое меньше этой частоты (также аналогично "обычной" DDR2).
Несмотря на относительную "древность"(Впервые был использован в GeForce 6800Ultra), данный тип памяти до сих пор является основным для видеокарт nVidia (Включая новейшую GeForce GTX 285), а также применяется в качестве унифицированной оперативной памяти в игровой консоли Xbox360. - GDDR4 - отличается от GDDR3 в первую очередь наличием восьмикратной предвыборки, подобно «обычной» DDR3, и, следовательно, способностью работать на ещё больших тактовых частотах при одинаковой технологии изготовления. В настоящее время данный тип памяти практически снят с производства и заменён GDDR5. Применялся ограниченно и только в видеокартах ATI, в первую очередь - в Radeon HD3870.
- GDDR5 - cамый современный и самый быстрый тип видеопамяти, радикальное отличие от GDDR4 заключается в раздельном тактировании линий передачи данных и адресов - адреса передаются в режиме DDR (Double Data Rate) на частоте CK, а данные передаются в режиме DDR на частоте WCK, которая в два раза выше первой, т.е. за один такт такая память передает 2 бита адресов и 4 бита данных. Также GDDR5 память отличается наличием эффективных средств снижения энергопотребления, и сейчас используется во всех производительных видеокартах AMD и nVidia. Кстати, эти производители указывают разные частоты для памяти - Nvidia указывает частоту WCK, а AMD - частоту CK.
TheDifference.ru определил, что отличие GDDR3 от GDDR5 заключается в следующем:
- GDDR5 - последнее поколение графической памяти стандарта DDR SDRAM.
- GDDR5 быстрее, чем GDDR3.
- GDDR3 соответствует типу памяти DDR2, GDDR5 соответствует DDR3.
- Максимальная эффективная частота GDDR5 выше.
- GDDR5 энергоэкономичнее, чем GDDR3.
- Видеокарты с GDDR5 дороже и принадлежат к среднему и высшему сегментам.
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:
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).
Видеокарты всегда оснащались самой продвинутой с технологической точки зрения, а потому и самой быстрой памятью. Начиная с 2009 года наиболее быстрой графической памятью была GDDR5, впервые появившаяся в видеокартах AMD Radeon HD 4800. Но время идет, и современным картам пропускной способности GDDR5 уже не хватает. В старших моделях видеокарт стала появляться видеопамять GDDR5X, HBM и HBM2. Сравним эти микросхемы памяти.
| Тип памяти | GDDR5 | GDDR5X | HBM | HBM2 |
| Производители | Samsung, Hynix, Micron | Micron | Hynix, Samsung | Samsung, Hynix |
| Формат чипа | Квадратный/прямоугольный чип | Квадратный/прямоугольный чип | Куб/прямоугольный параллелепипед | |
| Максимальный объем | 8 ГБ на чип | 16 ГБ на чип | 1 ГБ на стек | 4/8 ГБ на стек |
| Максимальная пропускная способность | 8 Гбит/с | 10-14 Гбит/с Планируется переход на 16 Гбит/с |
1 Гбит/с | 2 Гбит/с |
| Ширина шины | 32 бит на чип | 64 бит на чип | 1024 бит на стек | 1024 бит на стек или больше |
| Энергопотребление | Низкое | Ниже, чем у GDDR5 | Ниже, чем у GDDR5X | Ниже, чем у HBM |
| Применение | Большинство видеокарт от бюджетных до High-End, например, GT740, GTX 1060, RX480 | GeForce GTX 1080, Nvidia Titan X (Pascal) | Radeon R9 Fury X, Radeon Pro Duo | Nvidia Tesla P100, Nvidia Quadro GP100 |
GDDR5
GDDR5 - наиболее широко используемая высокоскоростная память, которая распространена на видеокартах текущего поколения. Она является преемником памяти GDDR3 и GDDR4. В настоящее время GDDR3 или DDR3 используется только в графических картах начального уровня, тогда как GDDR4 не используется совсем.
GDDR5 является одним из самых быстрых типов графической памяти и используется во многих видеокартах от бюджетных и до высокопроизводительных карт. Примером мощных видеокарт, использующих память GDDR5, могут служить GTX 1060, GTX 1070 и Radeon RX 480. Бюджетные и средние видеокарты с памятью GDDR5 - это GT 730, GT 740, RX 460, GTX 750 Ti, GTX 1050 Ti и т. д.
GDDR5 - это память, по сравнению с предшественниками, имеет высокую пропускную способность и меньшее энергопотребление. Скорость передачи данных может достигать 8 Гбит/с. Микросхемы памяти GDDR5 выпускаются Samsung, Hynix, ELPIDA или Micron. Чипы имеют объемы 512 МБ, 1, 2, 4 и 8 ГБ. Ширина шины каждого чипа памяти GDDR5 составляет 32 бита. Сейчас на смену GDDR5 приходит память GDDR5X.
GDDR5X - это улучшенная версия памяти GDDR5. Как и предшественница, GDDR5X относится к высокопроизводительной SGRAM (синхронная графическая оперативная память), которая используется в видеокартах, высокопроизводительных серверах и других современных аппаратных устройствах. GDDR5X вдвое быстрее обычной памяти GDDR5 и может достигать скоростей в диапазоне 10-14 Гбит/с. В будущем скорость пропускная способность памяти GDDR5X может достичь значений в 16 Гбит/с. В настоящее время память GDDR5X выпускается фирмой Micron.
Так же GDDR5X потребляет меньше энергии по сравнению с GDDR5. Чипы памяти GDDR5X доступны в объемах 4 ГБ, 6 ГБ, 8 ГБ и 16 ГБ. Самые популярные графические карты, использующие память данного типа включают в себя GeForce GTX 1080 и Nvidia TITAN X (Pascal). Высокопроизводительные графические карты для рабочих станций, такие как Nvidia Quadro P5000 и Quadro P6000, также используют высокоскоростную память GDDR5X. Samsung планирует запустить память GDDR6 в 2018 году, которая станет настоящим преемником памяти GDDR5. Он будет иметь скорость до 16 Гбит/с и иметь еще более низкое энергопотребление.
Стоит отметить, что замена памяти с GDDR5 на GDDR5X невозможна, так как чипы имеют разное количество контактов (170 у GDDR5 и 190 у GDDR5X).
HBM
(от High Bandwidth Memory - память с высокой пропускной способностью) выпускается компаниями Hynix и Samsung. Так же как и описанные выше типы памяти используется в видеокартах и других современных устройствах. На данный момент память HBM используется в нескольких видеокартах. По конструкции HBM - это непланарная память с трехмерной конструкцией в виде куба или прямоугольный параллелепипед. В HBM несколько микросхем памяти сложены друг над другом, чтобы сформировать кубическую структуру. Благодаря этому снижается площадь, занимаемая чипами памяти, что делает возможным размещение ее в непосредственной близости к графическому процессору.
Каждая «стопка» (стек) памяти HBM не зависит от остальных, но они работают вместе. Из-за малого форм-фактора HBM также известна как компактная память или многоуровневая память. Обычный стек памяти HBM состоит из четырех слоев DRAM на базовой матрице и имеет два 128-битовых канала на каждый кристалл DRAM, что в сумме дает 8 каналов, что приводит к 1024 бит на стек стека интерфейса памяти. Таким образом, видеокарта, имеющая четыре стека 4-Hi HBM, имеет ширину шины памяти 4 x 1024 = 4096 бит. Рабочая скорость памяти HBM составляет 1 Гбит/с, но ее пропускная способность памяти намного выше по сравнению с памятью GDDR5. Это связано с гораздо более широкой шиной памяти. Ширина полосы пропускания памяти HBM может достигать 128 Гбайт/с на стек
. HBM может иметь емкость 1 ГБ на каждый стек и поддерживает 4 ГБ на каждый пакет.
Память HBM потребляет меньше энергии по сравнению с памятью GDDR5 и GDDR5X. Первой видеокартой, использующей память HBM, стала AMD Radeon R9 Fury X. Она также используется в двух видеокартах с графическим процессором Radeon Pro Duo.
HBM2 - это память второго поколения HBM со всеми характеристиками HBM, но с более высокой скоростью и пропускной способностью. Он может иметь 8 DRAM-матриц на стек и скорость передачи до 2 Гбит/с. С 1024-битным интерфейсом памяти он может иметь пропускную способность памяти 256 Гбайт/с на стек, что вдвое больше обычной памяти HBM или HBM 1. Суммарная 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 от Nvidia для рабочих станций Nvidia Quadro GP100 также оснащена памятью HBM2. Память HBM2 будет использоваться в основном для игр VR, дополненной реальности и других приложений, активно работающих с памятью. Преемником HBM2 будет HBM3, производство которой планируется начать в 2019 или 2020 году.
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 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).
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 .
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 .
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.
Выбор видеокарты GDDR3 или GDDR5
С учётом вышеуказанных факторов при выборе видеокарты, стоит, по возможности, отдавать преимущество именно видеокартам с GDDR5-памятью на борту, ибо при равной шине памяти, мы получаем удвоенную пропускную способность .
Возьмем парочку реальных видеокарт, у которых всё идентично, но разные типы памяти:
1. Asus Radeon HD 6670 GDDR5 (128 bit);
2. Asus Radeon HD 6670 GDDR3 (128 bit);
А вот результаты тестов easycom с участием этих двух видеокарт:
Довольно чётко прослеживается преимущество HD 6670 с GDDR 5, как в искусственных тестах 3Dmark, так и в реальной игровой нагрузке.
Независимость типов оперативной памяти от типа памяти GDDR5 в рамках одной системы
Была замечена тенденция вопросов относительно совместимости типов памяти видеокарты и типов оперативной памяти, в рамках одного компьютера. Хотелось бы в очередной раз развеять данные сомнения (у тех кто сомневается). Как таковой совместимости типов видеопамяти и оперативной памяти нет впринципе.
В системе может быть установлена видеокарта с типом памяти GDDR5 (как мы помним построенная на модулях DDR3) и оперативная память DDR2. Всё будет совместимо и прекрасно работать. Относительно видеокарты, может быть лишь несовместимость с более старой шиной AGP (и соответствующим слотом) на материнской плате, но таких материнских плат осталось очень мало, а про обратную совместимость PCI-express , я думаю, наслышаны практически все.
Можно всегда увидеть большой выбор дискретных видеокарт как на основе GDDR3, так и на основе GDDR5. А вот «чистых» DDR3 или DDR5 – как ни ищи – не найти. На самом деле, все очень просто: DDR3 и DDR5 – это стандарты оперативной памяти. Соответственно, на их базе построены и видеокарты, использующие память GDDR3 и GDDR5.
Видеопамять и ОЗУ
Хотя эти две памяти схожи по своему функционалу и даже, как видно теперь, используют схожий стандарт, занимаются они разными вещами:
- оперативная память сохраняет набор часто повторяющихся инструкций и процессорных команд для быстрого обращения к ним ЦП. Ведь оперативная память очень быстрая. Извлекать данные оттуда гораздо эффективнее, чем из внешнего хранилища или жесткого диска. Хотя увеличить объем памяти видеокарты DDR3 , например, можно и за счет планок ОЗУ;
- в видеопамяти также хранятся данные для быстрого обращения к ним со стороны графического процессора. Только данные эти касаются исключительно видео – текстуры, результаты шейдерных и полигональных вычислений и т.д.
Как «оперативка» использует различные интерфейсы для подключения к материнской плате – DDR, DDR3, DDR5 и т.д., так и видеопамять – GDDR3, GDDR5. Разница между ними заключается в технических особенностях каждого типа видеопамяти, но, если объяснять совсем просто, то GDDR5 почти в два раза лучше по скорости работы, чем GDDR3. Ведь GDDR3 строится на базе DDR2 SDRAM, то есть, памяти DDR2 с увеличенной эффективной частотой, а GDDR5 – на базе «оперативки» DDR3 SDRAM.
Немаловажное отличие ОЗУ от видеопамяти заключается и в том, что для расширения видеопамяти она физически распаивается на плате, а не расширяется дискретными планкам, как это происходит с «оперативкой».
Основные отличия между GDDR3 и GDDR5
Конечно, рядовому пользователю может показаться излишним путаница в маркировках. Можно привести лишь некоторые основные отличия между этими типами видеопамяти:
- видеокарты с памятью типа GDDR3 практически вдвое медленнее, чем видеокарты GDDR5;
- эффективная частота GDDR5 выше, чем у GDDR3, отсюда и ее высокое быстродействие;
- GDDR5 относится к более современным стандартам. Все топовые продукты в обязательном порядке имеют интерфейс GDDR5. А вот устройства среднего и бюджетного класса — GDDR3;
- видеокарты с памятью типа GDDR3 дешевле;
- зато видеокарты с памятью типа GDDR5 менее энергозатратны.
Конечно, опираясь на вышеприведенные данные, каждый пользователь может выбрать себе игровую видеокарту по вкусу. Окончательный выбор всегда остается за ним.