Характеристики видеопамяти GDDR: куда подевались мегагерцы?
Как формируется частота памяти DDR
В начале 21 века на рынок был выведен новый тип памяти — Double Data Rate SDRAM (DDR). Как следует из названия, DDR представляет собой SDRAM с удвоенной скоростью передачи данных. Этого удалось достичь с помощью передачи данных дважды за такт, на фронте и спаде тактового сигнала. Чтобы отправить информацию дважды за такт, сначала нужно было подготовить ее к такому выводу, что стало возможно благодаря технологии предвыборки под названием 2n-prefetch. Информация из двух выборок попадает в буфер ввода-вывода, через который потом происходит обмен данными с системой. Буфер и шина памяти у DDR имеют частоту, аналогичную частоте ядра памяти. Таким образом DDR, работающая на частоте в 200 МГц, имеет эффективную частоту в 400 МГц. По такому же принципу работает память для видеокартGDDR первого и второго поколения.
Именно с момента появления первой DDR появились понятия «реальная» и «эффективная частота передачи данных». Хотя еще в то время в спецификации JEDEC появилось замечание, что использовать термин «МГц» для памяти типа DDR некорректно, правильнее указывать «миллионов передач в секунду через один вывод данных». Один миллион передач называется мегатрансфером, а количество таких передач в секунду обозначается МТ/c. Память типа DDR2 использует следующее поколение 4n-prefetch, где используются четыре выборки. И если в DDR частота буфера и шины была равна частоте ядра памяти, то в DDR2 она вдвое превышает последнюю. С этого поколения реальную частоту памяти можно считать по частоте работы шины. Эффективная частота все так же в два раза выше. Например, в памяти DDR2 с частотой 800 МГц шина памяти и буфер вывода работают на 400 МГц, а сама память — на 200 МГц. На базе DDR2 была разработана графическая память GDDR3, обладающая схожим принципом работы.
В оперативной памяти DDR3 и DDR4 используется выборка 8n-prefetch. Соответственно, шина и буфер работают на частоте, которая в четыре раза превышает частоту самой памяти. Реальная скорость передачи данных выше частоты шины все так же в два раза. Так работает и графическая GDDR4.
Современные виды видеопамяти GDDR и их отличия
Современные виды графической памяти открывает устаревшая, но до сих пор применяющаяся в начальном сегменте GDDR5. Как и GDDR4, она использует 8n-prefetch, но пятое поколение видеопамяти стало способно передавать данные четыре раза за такт против двух у предшественников. Это стало возможным благодаря отделению частоты передачи адресов и команд (CK) от частоты передачи данных, которая вдвое выше (WCK). Теперь передается одновременно два импульса, в каждом из которых, как и раньше, два бита данных — на фронте и на спаде. Таким образом, эффективная частота памяти у GDDR5 в четыре раза превышает частоту шины.
Память типа GDDR5X отличается от предшественника выборкой 16n-prefetch. Благодаря более широкой выборке частоту шины памяти теперь можно было снизить, при этом получив прирост пропускной способности на четверть. Аналогичную выборку использует и современная GDDR6. Основная разница в том, что в этом типе видеопамяти каждый 32-битный канал данных разделен на два 16-битных. Это позволяет отправлять к памяти больше запросов одновременно, но непосредственно на пропускную способность не влияет. Последняя возросла до полутора раз по сравнению с GDDR5X благодаря повышенным частотам.
В новейшей GDDR6X увеличение скорости работы памяти по сравнению с предшественником в очередной раз достигло полуторакратной планки. В этом ей помогла новая технология кодирования 4 Pulse Amplitude Modulation (PAM4), суть которой в использовании четырехуровневой модуляции сигнала против двухуровневой у прошлых поколений памяти.
Куда подевались мегагерцы?
Как вы уже поняли, с развитием памяти DDR увеличение количества выборок и новые виды модуляции все дальше и дальше отдаляли «эффективную» частоту памяти от «реальной», под которой подразумевается частота шины. А уж от частоты работы самих микросхем памяти и подавно. Именно поэтому несколько лет назад производители видеокарт решили наконец вспомнить про рекомендации JEDEC двадцатилетней давности и указывать скорость работы памяти либо в трансферах в секунду, либо в пропускной способности на один контакт. Например, современный флагман NVIDIA RTX 3090 Ti имеет скорость работы памяти 21000 МТ/c, или 21 ГТ/c. Это же значение указывается как 21 Гбит/c — в этом случае имеется ввиду пропускная способность на один вывод памяти, то есть на один бит шины. Это может запутать неподготовленного пользователя, ведь в случае видеокарты имеет смысл не один вывод, а общая пропускная способность шины. Которая, к тому же, измеряется не в Гбит/с, а в Гбайт/c.
Как узнать реальную пропускную способность памяти видеокарты, у которой вместо частоты указаны МТ/c, ГТ/c или Гбит/c? Все очень просто. Указанные величины соответствуют эффективной частоте памяти. 21000 МТ/c, 21 ГТ/c, и 21 Гбит/c — все это равно эффективной частоте памяти в 21 ГГц. А зная частоту, можно вычислить пропускную способность установленной видеопамяти по формуле:
Частота (ГГц) х ширина шины памяти (бит) : 8 (бит в байте)
В случае RTX 3090 Ti мы получаем пропускную способность 21 ГГц × 384 бит ÷ 8 = 1008 Гбайт/c, что соответствует официальному значению, указанному компанией NVIDIA. Откуда же берутся такие высокие результирующие частоты памяти? Чтобы понять принцип их формирования, предлагаем взглянуть на таблицу ниже.
Разберем на примере все той же RTX 3090 Ti с памятью GDDR6X. Эффективная частота в 21000 МГц в этом случае имеет соотношение к частоте шины 16:1. То есть для вычисления последней 21000 нужно разделить на 16. Результат будет равен 1312,5 МГц, что и наблюдается в округленном виде в программе GPU-Z.
Соотношение эффективной частоты к истинной частоте работы микросхем памяти составляет 64:1. Благодаря нехитрым расчетам можно узнать, что внутри топовой GDDR6X работают микросхемы с частотой около 328 МГц.
Итоги
Как видите, путаница обозначений возникла из-за использования разных характеристик скорости памяти производителями в разные годы. Если бы компании изначально придерживались рекомендаций JEDEC еще со времен выпуска первой DDR, то такого бы не было.
Любая память типа DDR имеет три разные частоты: частоту ядра памяти, частоту шины/буфера и эффективную частоту. Впрочем, для простого пользователя достаточно знать лишь последнюю — с ее помощью можно вычислить пропускную способность и сравнить видеокарту по скорости работы памяти с другими. А как она обозначается — Гбит/c, ГТ/c или ГГц — неважно. Важно помнить, что все эти значения в данном конкретном случае взаимозаменяемы.
Источник: