GDDR3显卡值得买?显存技术分析与测试

    泡泡网显卡频道7月9日 显存对于一款专业游戏显卡来说，重要性不言而喻，显存颗粒体质的好坏同样关乎玩家们超频的乐趣，时代变迁技术发展，曾经的GDDR3和如今的GDDR5到底有哪些性能上的提升呢？为什么常见的中高端游戏显卡配备GDDR5显存，低端显卡有配备GDDR3显存？GDDR5到底强在哪里？两者有何不同？我们带着这些问题走进今天的技术探究。

● GDDR3：一代王者GDDR3源于DDR2技术

    无论GDDR还是GDDR2，由于在技术方面与DDR/DDR2并无太大差别，因此最终在频率方面GDDR并不比DDR高太多。在经历了GDDR2的失败之后，两大图形巨头NVIDIA和ATI对JEDEC组织慢如蜗牛般的标准制订流程感到越来越失望，认为他们制定的显存不能适应GPU快节奏的产品更新换代周期，于是NVIDIA和ATI的工作人员积极参与到了JEDEC组织当中，以加速显存标准的起草及制定。

    双方一致认为，显存与内存在数据存储的应用方面完全不同，在内存核心频率(电容刷新频率)无法提升的情况下，单纯提高I/O频率来获得高带宽很不现实。因此，必须要有一种针对高速点对点环境而重新定义的I/O接口。于是GDDR3诞生了，这是第一款真正完全为GPU设计的存储器。

    GDDR3和GDDR2/DDR2一样，都是4Bit预取架构，GDDR3主要针对GDDR2高功耗高发热的缺点进行改进，并提升传输效率来缓解高延迟的负面影响。

    GDDR2只有一条数据选择脉冲（DQS），是单一双向的，而GDDR3则拥有读与写两条独立的DQS，而且是点对点设计。这样做的好处在于，在读取之后如果马上进行写入时，不必再等DQS的方向转变，由此实现读写操作的快速切换。

    相比GDDR2/DDR2，GDDR3的读写切换动作可以少一个时钟周期，如果需要对某一个连续的区块同时读写数据时，GDDR3的速度就要比GDDR2快一倍。

    由于存储单元自身的特性，内存颗粒的逻辑Bank是无法同时读写数据的，并不存在“全双工”一说，但GDDR3的这项改进让顺序读写成为可能。GPU本身缓存很小，与显存之间的数据交换极其频繁，读写操作穿插进行，因此GDDR3点对点设计的DQS可以让显存存储效率大增。但对于CPU来说，读写切换并不如GPU那么频繁，而且CPU拥有大容量的二三级缓存，所以GDDR3这种设计并不能极大的提升内存带宽，也没有引入到下一代DDR3当中。

    同时GDDR3也对I/O控制电路和终结电阻进行了修改，它不再沿用GDDR2的“推式（Push Pull）”接收器，而将其改为虚拟开极逻辑方式（Pseudo Open Drain Logic），并且通过将所有的三相数据信号转移到本位电路上，来简化数据处理，将DC电流压至最小，只有当逻辑LOW移至总线上时才会消费电力，从而很好的控制了功耗和发热。

    即便使用了8bit预取技术，可GDDR4还是没有与GDDR3拉开频率差距，因为瓶颈在I/O控制器上面而不是内核，而GDDR5就是用来解决这一瓶颈的。

● GDDR5：恐怖的频率是如何达成的

    和GDDR4一样，GDDR5采用了DDR3的8bit预取技术，核心频率显然不是瓶颈，如何提升I/O频率才是当务之急。但GDDR5并没有让I/O频率翻倍，而是使用了两条并行的DQ总线，从而实现双倍的接口带宽。

GDDR5各项总线工作频率示意图

    双DQ总线的结果就是，GDDR5的针脚数从GDDR3/4的136Ball大幅增至170Ball，相应的GPU显存控制器也需要重新设计。GDDR5显存拥有多达16个物理Bank，这些Bank被分为四组，双DQ总线交叉控制四组Bank，达到了实时读写操作，一举将数据传输率提升至4GHz以上！

    以往GDDR1/2/3/4和DDR1/2/3的数据总线都是DDR技术(通过差分时钟在上升沿和下降沿各传输一次数据)，官方标称的频率X2就是数据传输率，也就是通常我们所说的等效频率。而GDDR5则不同，它有两条数据总线，相当于Rambus的QDR技术，所以官方标称频率X4才是数据传输率。比如HD4870官方显存频率是900MHz，而大家习惯称之为3600MHz。

    NVIDIA对于GDDR5当然很感兴趣，但却一点都不着急，保守的NVIDIA决定坚守GDDR3，GTX200核心使用了512Bit显存控制器来提升带宽。比起R600的环形总线，NVIDIA从256Bit到384Bit再到512Bit一步一个脚印走出来的交叉总线显然更加成熟。

    以256Bit对抗512Bit，ATI只能将筹码全部押在GDDR5身上，于是在GDDR5标准尚未完全确立之前，ATI已经在紧锣密鼓的测试性能，并督促DRAM厂投产。可以说GDDR5和GDDR2/4一样也是个早产儿，但失败乃成功之母，有了完善的技术规格和制造工艺的支持，GDDR5一出世便令人刮目相看。