油瓶还是花瓶?深度探究GDDR5显存性能

    [泡泡网显卡频道 2009年5月11日]要说显卡上除了GPU之外最重要的部分是什么？想必在座各位都知道这个荣誉非显存不可。确实，显存就像是GPU的手足兄弟，如果只有GPU没有显存，就如同主机没有内存一样；之前网上有一句话叫做男人像主机，内存最重要！虽然是一句网言，但仍然体现出了内存在一台主机中的重要性，那么显存在显卡上的重要性也可以想象。

    显存和内存一样，也经历过EDORAM、SDRAM、DDR等时代，甚至还有显卡采用了Rambus显存，当然还有一些专门用于显卡上的显存标准，比如SGRAM显存。要说到显存的历史，估计说上好几个小时都说不完，我们还是来看看当下比较热门的显存标准。

    从目前市场上显卡所采用的显存情况来看，绝大部分显卡都采用GDDR3显存颗粒，也有一些低端显卡采用GDDR2显存颗粒；采用GDDR4显存的显卡很少，剩下的就是采用GDDR5显存颗粒的显卡了。GDDR3显存标准虽然是目前的主流，但是在一些高端显卡上，已经开始出现了瓶颈，显卡厂商不得不通过提高位宽的方式来弥补GDDR3显存在带宽上的瓶颈。

    很多朋友可能会问，为什么不采用GDDR4呢？实际上，GDDR4是一个过渡的方案，ATI早在1950XTX显卡上就采用了GDDR4的显存颗粒，但从后来的性能表现上来看，并没有想象中的那么好，而且延迟非常大，甚至出现了GDDR4显存性能还不及GDDR3的情况，所以GDDR3显存之后，业界普遍看好GDDR5。

    早在2007年上半年，业界就有很多关于GDDR5显存的消息，当时的DRAM大厂奇梦达还表示将会跳过GDDR4显存的生产，而直接进入GDDR5时代。三星也放出了GDDR5显存计划的蓝图。2007年8月，JEDEC终于发布了GDDR5显存标准，奇梦达、三星、海力士三大DRAM厂商都纷纷开始执行GDDR5显存生产计划。ATI也首先表示将会在RV770（HD4870）显卡上采用GDDR5显存颗粒。

奇梦达GDDR5显存颗粒

    从原英飞凌独立出来的DRAM子公司奇梦达无疑是对GDDR5最感兴趣的一家厂商，GDDR5标准发布后不久，奇梦达就展出了GDDR5显存颗粒的样品，并且交给AMD测试，以便于能够及早的在HD4870显卡上使用。

    去年6月，AMD的HD4870终于发布，其最大的特色就是采用了全球最为先进的GDDR5显存颗粒，当然显存颗粒就是出自奇梦达之手，因为在那个时候除了奇梦达之外，其他DRAM厂商都还没有开始量产GDDR5。甚至直到现在，三星、海力士的GDDR5显存颗粒在市场上仍然找不到踪影。

采用GDDR5显存的HD4870

    而今年4月底，AMD又推出了面向中端市场的HD4770显卡，采用512MB/128Bit的GDDR5显存颗粒，首度将GDDR5显存平民化。看来GDDR5显存取代GDDR3已经成为定局，NVIDIA在之前也公开表示将会在下一代产品中引入GDDR5显存技术。

    说一句题外话，奇梦达公司已经于今年1月份破产，目前市场上所有GDDR5显卡的显存都是奇梦达之前留下来的库存，包括刚刚上市的HD4770。说实话，奇梦达的显存在市场上的占用率还是很高的，破产主要是因为近两年DRAM市场大环境实在太不好，几乎所有的DRAM厂商都在亏损，而奇梦达在最后关头没有获得母公司英飞凌和德国政府的资助，只能宣布破产，笔者个人一直非常喜欢英飞凌的产品，奇梦达破产之后笔者也感到非常惋惜。

    如果说GDDR4是过渡产品的话，那么GDDR5完全可以认为是一次全新的变革。相对于GDDR3来说，GDDR5在单位时间内可以以工作频率的四倍读取和写入数据，而GDDR3、GDDR4等都只能两倍于实际频率读写数据，这就是GDDR5显存的工作频率=实际频率×4的原因。

    再来看看显存带宽！根据公式，显存带宽=工作频率×显存位宽/8，我们可以得出HD4870显卡上的显存带宽为3600MHz×256Bit/8=115.2GB/s，而HD4770的显存带宽为3400MHz×128Bit/8=54.4GB/s。反观GDDR3，比如NVIDIA的9800GT，其显存频率为1800MHz，但是采用了256Bit的位宽设计，可以计算出其显存带宽为57.6GB/s，HD4770以128Bit的位宽设计，理论带宽就可以接近9800GT的256Bit位宽设计，这就是GDDR5显存的优势。

    显存位宽确实决定了显卡的性能，不过更大的位宽对于显卡的设计、布线等都有更加严格的要求，成本也会随之升高，而GDDR5显存就可利用其本身的频率优势，在较低的显存位宽下提供较高的显存带宽。那么我们再想一下，如果采用512Bit的GDDR5显存，那么显存带宽将会非常高，至少在未来的几年内都不会成为显卡的瓶颈，这就是显卡厂商乃至整个业界都非常看好GDDR5显存的原因。

    除了可以提供更大的显存带宽之外，GDDR5还会更加省电。GDDR5的工作电压只有1.5V，而GDDR3的工作电压则有1.8V，同时GDDR5采用的工艺也比GDDR3/4要新，功耗方面也可以得到更加有效的控制。

    另外，GDDR5显存还支持更加先进的数据纠错技术，该技术可以检测显存在读取和写入数据的错误，而且可实现同步检测并修正。譬如发现有数据读写有错误或数据传输不同步，错误纠正技术能够实现快速重新发送，以确保显卡能够稳定运行。

    最后提一下GDDR5显存一个非常奇怪的技术——适应性界面计时。该技术可以让显存工作在x32/x16双模式。就拿HD4770和HD4870举例来说明吧，细心的朋友应该会发现，HD4770和HD4890所采用的显存完全一样（连编号都一样），理论上HD4770应该也有256Bit的位宽，但实际上只有128Bit，这就是GDDR5的“适应性界面计时”技术的作用。简单点理解，如果显卡PCB上布线能够满足32Bit，那么单颗显存就可以工作在x32模式，如果PCB上的布线只能满足16Bit，那么显存就工作在x16模式。因为HD4770本身只能支持128Bit的显存位宽，所以PCB布线都按照x16执行的，所以即使与HD4870采用一样的显存，其位宽只有128Bit。