DIY菜鳥成長手冊:看清顯存種類挑選顯卡

2020-12-23 中關村在線

前言:

   在購買顯卡時,我們對顯存頻率往往格外關注,因為較高的顯存帶寬往往能夠各種3D遊戲中展現出更加出色的性能,特別是在如今大型3D遊戲日益流行的時代。作為顯卡的重要組成部分,顯存也一直隨著GPU的發展而逐步改變著:從最早的EDO(Extended Data Out DRAM,擴展數據輸出動態存儲器),發展到SDRAM、DDR顯存及GDDR2、最新的GDDR3顯存。

   那麼DDR、GDDR2、GDDR3幾種顯存規格,各有什麼優缺點呢?這是真正DIY玩家在選擇顯卡時所必須掌握之處!

一、DDR顯存

優點:技術成熟,CL低,價格便宜

缺點:頻率低!

   DDR SDRAM也被稱為SDRAM-II。提示:其實我們稱DDR顯存是一種錯誤的說法,正確的說法應該是GDDR (graphics double data rate)顯存,由於GDDR顯存屬於改良後的DDR內存,因此被俗稱為DDR顯存。



DDR顯存

   DDR內存模塊採用典型的TSOP封裝晶片。不過,採用這種封裝形式的DDR顯存晶片僅可以正常運行在600MHz、700MHz頻率上下,仍無法穩定工作在更高的頻率。這主要是因為TSOP封裝的晶片的抗阻和電感系統都很高,這阻止了頻率的提升。這也是後期顯存廠商在DDR顯存中引入其它封裝類型的原因—MicroBGA封裝方式。


DDR顯存

  與TSOP相比,mBGA封裝成本要高一些,其優勢是擁有較低的抗阻和電感值帶來更好的散熱及超頻性能。不過即便是引入mBGA封裝,DDR受架構制約,頻率最高也只能達到1GHz,如果要想超越幾乎不太現實,已經無法需要在高性能GPU在高解析度或在打開抗鋸齒和各項異性過濾後下對顯存帶寬的需要,因此採用mBGA封裝的DDR顯存並不是很多。

   不過,由於DDR顯存的生產技術已經相當成孰了,因此售價相當低,比如低端的顯卡往往可以採用256MB的顯存容量為賣點(採用16M×16bit顯存顆粒,而雙128主流規格則往往採用8M×16bit顆粒。)。除此之外,DDR顯存還有一個優點,那就是CL值比較低,一般可以達到2.5/2,這意味著讀取等待時間更短、反應更快,在同頻率下DDR要比GDDR2、GDDR3擁有更大的有效帶寬。

   目前大多數的低端顯卡是採用TSOP DDR顯存為標準規格,當然有些中低端的顯卡也會採用mBGA封裝DDR顯存。

二、GDDR2顯存

點評:比上不足,比下有餘!

   隨著DDR2內存在PCI-E平臺上逐漸受寵,改進後GDDR2顯存顆粒在中端顯卡市場也開始慢慢露頭。GDDR2顯存也稱為DDR-II顯存,屬於DDR-II改進版本,由於DDR-II標準最先針對桌面系統的,為此廠商按照圖形需要對DDR-II進行了改進推出所謂的GDDR2顯存。不同於DDR顯存,由於GDDR2採用了 「數據預取」技術,在相同的核心頻率下,GDDR2達到了兩倍於DDR的帶寬水平。

   GDDR2顯存也是採用mBGA封裝,頻率比DDR提升了許多---理論頻率在1200MHz-1600MHz之間,1600MHz 128位GDDR2 顯存可提供25.6GB/s的峰值帶寬,256位版本數據吞吐量則高達51.2GB/s。nVIDIA是最先支持GDDR2顯存的圖形晶片廠商,早在NV30時就開始支持GDDR2顯存了。


GDDR2顯存

  但早期GDDR2的技術並不成熟,雖然DDR-II標準中的電壓為1.8v,而採用.11mm製程程的GDDR2還是需要2.5v的工作電壓,因此GDDR2顯存的功耗較大,甚至比同時鐘頻率的GDDR 1還要高,因此在運作時會產生巨大的熱量,令顯卡廠商頭痛不已。

   因此,早期GDDR2顯存的頻率並不是很高,頻率在266/333/400/500MHz(等效於533MHz/666MHz/800MHz/1GHz),而且早期GDDR2的CL值在6/7/8之間,因此性能並不比高規格的mBGA DDR顯存強多少。不過,後期隨著生產工藝的改良,GDDR2以上缺點有所緩解,比如最新GDDR2的工作電壓已經從最初的2.5V降到了1.8V,發熱量大大降低,而且GDDR2的CL值也降到了3/4/5,頻率及性能都有了改善。

   因此GDDR2又成為了顯卡廠商考慮的對象,比如X550、R9550超頻版普遍就是採用GDDR2顯存,這為廠商挖掘舊低端GPU的性能潛力找到了另一個方案。

   當然,雖然新版GDDR2性能、功耗有所改善,但不過目前市場中GDDR2顯存一般只擁有4M×32bit、16M×16bit兩種規格,單顆售價在3美元左右,在中高端顯卡正在朝著256MB、512MB顯存配置發展的今天無疑已經不太適用----畢竟整卡的顯存成本太高。

三、GDDR3顯存

優點:高頻、高容量、單MB成本低

缺點:CL值較高,中氣不足!

   GDDR3其實可以看成是GDDR2的改良版本,採用與GDDR2顯存管腳兼容設計,原理上並沒有很大的不同。與GDDR2相比,GDDR3的工作電壓從GDDR2的2.5V降低至1.8~1.9V,而且功耗亦比GDDR2少一半,發出的熱度不高,故此採用GDDR3內存的顯卡再也不用對內存所發出的熱量頭痛。不過由於GDDR3和DDR-II的應用層面不同,故此GDDR2和DDR-II的還是有所分別。


GDDR3顯存

  與GDDR2相比,GDDR3可以達到更高的頻率,而且GDDR3採用了「Pseudo-Open Drain」接口技術,這就使圖形晶片能兼容DDR、GDDR2和GDDR3,因此內存製造商們便可以更容易的製造出高頻率的顯存顆粒。目前GDDR3顯存有4種規格,包括500MHz、600MHz、700MHz和800MHz四種頻率,等效頻率分別為1GHz、1.2GHz、1.4GHz和1.6GHz,其容量規格一般為8M×32bit,其中最常見的為頻率最低的是三星K4J55323QF-GC20(2.0ns)顆粒,常見的顯存主要是搭配這種顯存。當然GDDR3也有缺點,最明顯的就是CL值相當高---普遍在5/6/7/8之間,因此在同頻情況下性能反而比GDDR2要低。

   不過,GDDR3 在應用方面的優勢是DDR、GDDR2所不能比擬的, 那就是GDDR3的每個顆粒可以具有更大的容量。比如目前的GDDR3的顯存支持8MX32bit規格,能夠使用4顆8M×32 GDDR3顆粒組成雙128主流規格、8顆組成雙256的高端配置,而且由於針腳、封裝等關鍵特性不變,搭配DDR2的顯示核心和公版設計的顯卡稍加修改便能採用DDR3顯存,這樣可以讓顯卡廠商能較好地控制顯卡生產成本。

   因此目前配置雙128配置GDDR3顯存的顯卡價格並不比GDDR2版本的高多少,比如已經達到700~800元價位的X700就是最好的證明。我們在可以預見的將來,GDDR2將會慢慢被GDDR3取替,在任何方面GDDR2亦沒有能勝過GDDR3的地方,加上現時用GDDR2的顯卡並不多,故此GDDR2將完成過渡產品的角色而慢慢被淘汰。

結語:提升顯存帶寬,是催生新規格顯存的動力!

   之所以顯存廠商加快新型顯存的研發速度,主要是因此GPU的性能飛速提升,對顯存帶寬的要求也是水高船漲!顯存帶寬決定著你的顯卡可以支持更高的解析度、更大的色深和合理的刷新率。目前,我們要提高顯存帶寬可以從提高顯存工作頻率與位寬這兩方面考慮。目前顯卡的顯存位寬已經增加到了256bit,以目前的技術顯存要實現512bit位寬仍有一定難度,因此顯卡廠商就只能通過增加顯存頻率來提升顯存帶寬的老路。而顯存廠商們真是看中了GDDR2、GDDR3擁有高頻率的優點,這在一定程度上可以滿足GPU的胃口。


測試結果

  需要說明的,過高顯存帶寬值也並不意味著可以給顯卡帶來更高的性能。因為顯卡GPU的像素填充率達到它的設計最高值時,它就只能工作在某個解析度上,此時如果過份提高顯存帶寬值的話,就意味著沒有足夠的數據來充分利用它,面臨「有路無車」的尷尬局面。比如目前低端的顯卡配置GDDR3、GDDR2普遍意義並不是很大,比如R9550、GF6200A,在同等等價格情況下、如果你不超頻的話,原則上在選購低端顯卡時我們還是建議大家選配置高頻DDR顯存的顯卡---畢竟DDR的CL較低!

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