記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

ADVERTISEMENT


章節目錄

第一章:記憶體動態特性與充放電機制

第二章:DRAM結構性瓶頸、I/O突破與預取技術

第三章:SDR與DDR技術與規格演進,SDR、DDR、DDR2差異性

第四章:主流老將DDR3,說好要來的DDR4在哪裡

第五章:因應GPU需求誕生的GDDR顆粒

第六章:初代GDDR2與兄弟gDDR2,稱霸市場的GDDR3

第七章:短命的GDDR4與高時脈霸主GDDR5

GPU特殊需求導致GDDR誕生

說完系統用的DDR之後,再來了解顯示卡使用的GDDR(Graphics Double Data Rate)是什麼。最初顯示卡使用的記憶體顆粒,與系統用的記憶體顆粒並無不同。當時GPU運算效能有限,即使使用相同的顆粒也沒有太多的問題,或是造成效能瓶頸。但隨著GPU快速發展,系統用的記憶體顆粒已經無法滿足GPU的使用需求,這也導致DDR的變種GDDR的誕生。

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲GDDR4先天與後天都相當悽慘,加上只有AMD使用,市占率非常小,稍後會說明這故事。

GPU對記憶體的3項要求

GPU與CPU的應用需求有哪裡不同呢?主要可歸納出3個方向。首先是GPU比CPU更需要大頻寬,GPU與記憶體之間的資料量交換遠高於CPU,頻寬低容易造成效能瓶頸。記憶體頻寬=工作時脈x記憶體介面頻寬,三者對於GPU都很重要,要增加記憶體頻寬的方式,可透過提升工作時脈或是增加介面頻寬。

其次是記憶體介面頻寬(Memory Interface Width),顯示卡對於PCB佈線要求較高,要提升記憶體介面頻寬可透過增加記憶體顆粒來達到,但PCB面積有限,自然不可能沿用介面頻寬較小的標準顆粒。DDR系列記憶體的介面頻寬一直都是64bit,單顆記憶體顆粒則是4~8bit不等,而GDDR顆粒最初16bit到32bit都很普遍。

最後則是工作時脈,系統記憶體顆粒因為應用較廣,難以針對GPU最佳化。加上GPU的記憶體控制器比起北橋或是CPU內建控制器效能更出色,且GPU可針對記憶體顆粒最佳化,即便是高工作時脈也沒問題,自然比處處受限的標準顆粒適合用於GPU。由於應用面的需求差異,系統記憶體與顯示記憶體分家是必然的結果,也就誕生了GDDR顆粒。

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲GDDR家族比DDR還要龐大,但基本上都是由DDR衍生而來。

GDDR與DDR相近但細節不同

既然GDDR是DDR的變種,規格方面自然非常接近。第一代的GDDR顆粒預取同樣是2bit,甚至是時脈方面也與DDR版本相當。直到後期改進製程,且部分顯卡對於GDDR顆粒最佳化,此時的GDDR運作時脈最高可達900MHz左右,相比同期的DDR顆粒差距很大。

最初16bit的TSOP封裝GDDR顆粒外觀、規格與DDR相當接近,但在細節規格上還是有些許不同。像是GDDR顆粒是採用4K循環,周期是32ms,DDR顆粒則是8K循環,周期則是64ms。GPU對於記憶體延遲較不敏感,因此GDDR的延遲比DDR還高。為了提升效能,後來還有MBGA封裝的GDDR顆粒,單顆介面頻寬為32bit,這種高階用32bit顆粒,低階用16bit顆粒的模式,後來也延續下來。

至於GPU為什麼不重視延遲,主要在於GPU強調的海量的資料數據佔滿頻寬,CPU則是要求瑣碎的資料但反應快速。有人比喻說,你想要喝可樂,可以請服務生從冰箱拿瓶來給你,或是打電話叫司機運整車的可樂給你,前者是CPU後者則是GPU的運作方式。

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲這是使用TSOP II封裝的GDDR顆粒,當年FX 5700共搭載8顆。來源:PCPOP

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲後期GDDR顆粒使用MBGA封裝,時脈可達到900MHz。來源:PCPOP

下一章:初代GDDR2與兄弟gDDR2,稱霸市場的GDDR3

魯蛇實驗室
作者

戶田惠梨香 新垣結衣 長澤雅美 吉高由里子 志田未來 北川景子 香里奈 竹內結子 北乃紀伊 菅野美穗 黑川智花 宮崎葵 夏帆 貫地谷詩穗梨 石原里美 有村架純 井上真央 真野恵里菜 能年玲奈 深田恭子

使用 Facebook 留言
Grz
1人給推

6.  Grz (發表於 2014年3月07日 14:05)
※ 引述《tandee》的留言:
> ※ 引述《PCABC》的留言:
> > 看完了
> > 不夠過癮啊
>
> 可惡,看樣子要加碼特別篇了(倒)

說好了就不反悔呀
魯蛇實驗室
2人給推

7.  魯蛇實驗室 (發表於 2014年3月07日 14:36)
※ 引述《Grz》的留言:
> ※ 引述《tandee》的留言:
> > ※ 引述《PCABC》的留言:
> > > 看完了
> > > 不夠過癮啊
> >
> > 可惡,看樣子要加碼特別篇了(倒)
>
> 說好了就不反悔呀

目前在寫Tegra K1架構設計,記憶體續戰篇待有空再來處理(逃)
Roy Hu
1人給推

8.  Roy Hu (發表於 2014年3月07日 17:18)
※ 引述《tandee》的留言:
> ※ 引述《Grz》的留言:
> > ※ 引述《tandee》的留言:
> > > ※ 引述《PCABC》的留言:
> > > > 看完了
> > > > 不夠過癮啊
> > >
> > > 可惡,看樣子要加碼特別篇了(倒)
> >
> > 說好了就不反悔呀
>
> 目前在寫Tegra K1架構設計,記憶體續戰篇待有空再來處理(逃)

我要RAMBUS!(敲碗)
KoGaSenRx
1人給推

9.  KoGaSenRx (發表於 2014年3月07日 22:48)
好久沒看到這種解釋文...

不過能不能寫一下顯示卡上頭的DDR3 跟 GDDR3 的恩怨

很多消費者還分不清這兩者是同一個還是不同東西

又會跟系統記憶體的DDR3 扯在一塊...
魯蛇實驗室
3人給推

10.  魯蛇實驗室 (發表於 2014年3月08日 09:19)
※ 引述《KoGaSenRx》的留言:
> 好久沒看到這種解釋文...
>
> 不過能不能寫一下顯示卡上頭的DDR3 跟 GDDR3 的恩怨
>
> 很多消費者還分不清這兩者是同一個還是不同東西
>
> 又會跟系統記憶體的DDR3 扯在一塊...

原來我寫了gDDR2跟GDDR2,卻漏了gDDR3跟GDDR3,找個時間來補上,謝謝你的建議
t7
1人給推

12.  t7 (發表於 2014年3月10日 00:41)
是否可以新增單頁全文閱讀的模式讓讀者選擇,要換頁真的麻煩
魯蛇實驗室
1人給推

14.  魯蛇實驗室 (發表於 2014年3月10日 12:45)
※ 引述《t7》的留言:
> 是否可以新增單頁全文閱讀的模式讓讀者選擇,要換頁真的麻煩

你好,這點我們會建議技術部門,看能否增加全頁閱讀的模式,謝謝你的建議
發表回應
謹慎發言,尊重彼此。按此展開留言規則