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

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Grz
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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
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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:
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> 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
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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:
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> > > ※ 引述《PCABC》的留言:
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> 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
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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
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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
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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
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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

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