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

第一代GDDR2高溫又高壓

GDDR2雖說DDR2的變種,且預取量同為4bit,但事實上GDDR2顆粒上市略早DDR2顆粒。首度支援DDR2的Intel 915P主機板約在2004年中上市,而使用GDDR2顆粒的顯示卡,像是FX5800 Ultra則約2003年初發表。當初NV30的FX5800 Ultra記憶體介面頻寬為128bit,當時GDDR的700MHz時脈無法滿足該卡的需求,因此選用GDDR2記憶體。

但因為製程仍與DDR、GDDR相同,2.5V的運作電壓下,導致功耗與發熱量過高。第一代GDDR2只有用在FX5800、FX5800 Ultra、FX5600 Ultra等少數顯卡上,高溫、高功耗、高成本給人的印象並不好。後期FX 5900捨棄GDDR2改用256bit且高時脈(約900MHz)的GDDR顆粒,讓第一代GDDR2顆粒就此消失,甚至連進入中低階市場的機會都沒有。

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GDDR2顆粒當年用在8400GE上,共計搭載8顆。來源:Expreview

第二代GDDR2顆粒搶攻中低階

你會說GDDR2明明在中低階市場到處都是,哪有因此而消失。沒錯,因為第一代GDDR2顆粒的失敗,後來廠商在DDR2的基礎上做出第二代的GDDR2顆粒(亦稱為gDDR2),基本上就是DDR2顆粒。此時的顆粒電壓從2.5V降低到1.8V,雖然最初時脈不高,但後期製程上去後,電壓1.8V時脈也能上到1000~1200MHz。且製程提升、成本降低、容量增加,導致中低階顯卡大量使用,像是NVIDIA的FX 7系列、AMD的X1600 Pro等顯卡,都是當年的代表產品。

至於小寫的gDDR2、gDDR3與大寫的GDDR2、GDDR3有什麼差別?普遍來說,大寫的GDDR代表專為顯卡推出的顆粒,而小寫的gDDR則是由DDR顆粒稍做改良而成,後者本質上與系統記憶體差異較小。GDDR源自於DDR,GDDR2來自DDR2,但GDDR3可不是從DDR3而來,千萬不要誤解。

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲會用gDDR2顆粒的大多是中低價的顯卡,效能無法與GDDR3相比,此處則是8500 GT使用的顆粒。來源:4gamer

GDDR3稱霸市場,源自DDR2顆粒

GDDR與GDDR2規格上都跟DDR、DDR2相似,無法滿足AMD與NVIDIA對於記憶體的需求,也因此積極加入JEDEC的規格制定,以符合自家對於記憶體的要求與適用性。AMD與NVIDIA雙方認為,核心時脈無法提升的情況下,透過I/O提升等效時脈並不合理,必須要針對高速環境重新設計I/O才能應付雙方的使用需求,這也是GDDR3的源起,也是實質意義上第一款針對GPU而推出的記憶體顆粒。

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲這張HD 5450使用的gDDR3版本,也就是DDR3顆粒,效能跟GDDR不是一個等級。

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲HD 4670使用的是GDDR3顆粒,GDDR3是顯示記憶體的里程碑。

DQS與I/O改良

GDDR3還有2個提升效率的設計,那就是DQS(data strobe)最佳化與I/O的改進。GDDR2時期只有1條DQS,且為單一雙向設計,GDDR3讀寫各有獨立的DQS,並為點對點設計。DQS增加的好處在於,若讀取之後緊接著需要寫入,不再需要等待DQS方向轉換,透過這種方式能夠增加讀寫效率。相較於DDR2、GDDR2,GDDR3的讀寫切換可以快1個週期,部分環境中GDDR3的讀寫效率可達GDDR2的2倍。GPU本身的快取(Cache)很小,GPU與顯示記憶體之間的存取十分頻繁,穿插讀寫動作,因此GDDR3點對點的DQS設計有助於提升GPU效能。對於CPU來說,本身就擁有大量的L2、L3快取,加上讀寫切換不如GPU,因而GDDR3的這項特色並沒有引入DDR3當中。

I/O方面也是GDDR3的改進方向,對於I/O控制電路與終結電阻進行修改,不再延用GDDR2與DDR2的Push Pull設計,改用Pseudo Open Drain Logic的方式,並將所有通過三相信號轉移到本位電路上,藉此簡化電路設計,可將電流量降低,達到降低功耗與溫度的目的。

記憶體10年技術演進史,系統顆粒DDR與顯示顆粒GDDR差在哪?

▲GDDR3從Push Pull改為Pseudo Open Drain Logic。

下一章:短命的GDDR4與高時脈霸主GDDR5

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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:
> > ※ 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
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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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> > > > 看完了
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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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