顯卡的顯存類型詳細介紹
顯卡的顯存類型詳細介紹??
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顯存是顯卡上的關(guān)鍵核心部件之一,它的優(yōu)劣和容量大小會直接關(guān)系到顯卡的最終性能表現(xiàn)??梢哉f顯示芯片決定了顯卡所能提供的功能和其基本性能,而顯卡性能的發(fā)揮則很大程度上取決于顯存。無論顯示芯片的性能如何出眾,最終其性能都要通過配套的顯存來發(fā)揮。
顯存,也被叫做幀緩存,它的作用是用來存儲顯卡芯片處理過或者即將提取的渲染數(shù)據(jù)。如同計算機的內(nèi)存一樣,顯存是用來存儲要處理的圖形信息的部件。我們在顯示屏上看到的畫面是由一個個的像素點構(gòu)成的,而每個像素點都以4至32甚至64位的數(shù)據(jù)來控制它的亮度和色彩,這些數(shù)據(jù)必須通過顯存來保存,再交由顯示芯片和CPU調(diào)配,最后把運算結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖形輸出到顯示器上。
顯卡的工作原理是:在顯卡開始工作(圖形渲染建模)前,通常是把所需要的材質(zhì)和紋理數(shù)據(jù)傳送到顯存里面,開始工作時候(進行建模渲染),這些數(shù)據(jù)通過AGP總線進行傳輸,顯示芯片將通過AGP總線提取存儲在顯存里面的數(shù)據(jù),除了建模渲染數(shù)據(jù)外還有大量的頂點數(shù)據(jù)和工作指令流需要進行交換,這些數(shù)據(jù)通過RAMDAC轉(zhuǎn)換為模擬信號輸出到顯示端,最終就是我們看見的圖像。
顯示芯片性能的日益提高,其數(shù)據(jù)處理能力越來越強,使得顯存數(shù)據(jù)傳輸量和傳輸率也要求越來越高,顯卡對顯存的要求也更高。對于現(xiàn)在的顯卡來說,顯存是承擔(dān)大量的三維運算所需的多邊形頂點數(shù)據(jù)以及作為海量三維函數(shù)的運算的主要載體,這時顯存的交換量的大小,速度的快慢對于顯卡核心的效能發(fā)揮都是至關(guān)重要的,而如何有效地提高顯存的效能也就成了提高整個顯示卡效能的關(guān)鍵。
作為顯示卡的重要組成部分,顯存一直隨著顯示芯片的發(fā)展而逐步改變著。從早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等到今天廣泛采用的DDR SDRAM顯存經(jīng)歷了很多代的進步。
目前市場中所采用的顯存類型主要有SDRAM,DDR SDRAM,DDR SGRAM三種。SDRAM顆粒目前主要應(yīng)用在低端顯卡上,頻率一般不超過200MHz,在價格和性能上它比DDR都沒有什么優(yōu)勢,因此逐漸被DDR取代。DDR SDRAM是市場中的主流(包括DDR2和DDR3),一方面是工藝的成熟,批量的生產(chǎn)導(dǎo)致成本下跌,使得它的價格便宜;另一方面它能提供較高的工作頻率,帶來優(yōu)異的數(shù)據(jù)處理性能。至于DDR SGRAM,它是顯卡廠商特別針對繪圖者需求,為了加強圖形的存取處理以及繪圖控制效率,從同步動態(tài)隨機存取內(nèi)存(SDRAM)所改良而得的產(chǎn)品。SGRAM允許以方塊 (Blocks) 為單位個別修改或者存取內(nèi)存中的資料,它能夠與中央處理器(CPU)同步工作,可以減少內(nèi)存讀取次數(shù),增加繪圖控制器的效率,盡管它穩(wěn)定性不錯,而且性能表現(xiàn)也很好,但是它的超頻性能很差勁,目前也極少使用。
FPM顯存
FPM DRAM(Fast Page Mode RAM): 快速頁面模式內(nèi)存。是一種在486時期被普遍應(yīng)用的內(nèi)存(也曾應(yīng)用為顯存)。72線、5V電壓、帶寬32bit、基本速度60ns以上。它的讀取周期是從DRAM陣列中某一行的觸發(fā)開始,然后移至內(nèi)存地址所指位置,即包含所需要的數(shù)據(jù)。第一條信息必須被證實有效后存至系統(tǒng),才能為下一個周期作好準備。這樣就引入了“等待狀態(tài)”,因為CPU必須傻傻的等待內(nèi)存完成一個周期。FPM之所以被廣泛應(yīng)用,一個重要原因就是它是種標準而且安全的產(chǎn)品,而且很便宜。但其性能上的缺陷導(dǎo)致其不久就被EDO DRAM所取代,此種顯存的顯卡已不存在了。
EDO顯存
EDO (Extended Data Out) DRAM,與FPM相比EDO DRAM的速度要快5%,這是因為EDO內(nèi)設(shè)置了一個邏輯電路,借此EDO可以在上一個內(nèi)存數(shù)據(jù)讀取結(jié)束前將下一個數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。設(shè)計為系統(tǒng)內(nèi)存的EDO DRAM原本是非常昂貴的,只是因為PC市場急需一種替代FPM DRAM的產(chǎn)品,所以被廣泛應(yīng)用在第五代PC上。EDO顯存可以工作在75MHz或更高,但是其標準工作頻率為66 MHz,不過其速度還是無法滿足顯示芯片的需要,也早成為“古董級”產(chǎn)品上才有的顯存。
SGRAM顯存
DDR3顯存可以看作是DDR2的改進版,二者有很多相同之處,例如采用1.8V標準電壓、主要采用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式。不過DDR3核心有所改進:DDR3顯存采用0.11微米生產(chǎn)工藝,耗電量較DDR2明顯降低。此外,DDR3顯存采用了“Pseudo Open Drain”接口技術(shù),只要電壓合適,顯示芯片可直接支持DDR3顯存。當然,顯存顆粒較長的延遲時間(CAS latency)一直是高頻率顯存的一大通病,DDR3也不例外,DDR3的CAS latency為5/6/7/8,相比之下DDR2為3/4/5。客觀地說,DDR3相對于DDR2在技術(shù)上并無突飛猛進的進步,但DDR3的性能優(yōu)勢仍比較明顯:
(1)功耗和發(fā)熱量較?。何×薉DR2的教訓(xùn),在控制成本的基礎(chǔ)上減小了能耗和發(fā)熱量,使得DDR3更易于被用戶和廠家接受。
(2)工作頻率更高:由于能耗降低,DDR3可實現(xiàn)更高的工作頻率,在一定程度彌補了延遲時間較長的缺點,同時還可作為顯卡的賣點之一,這在搭配DDR3顯存的顯卡上已有所表現(xiàn)。
(3)降低顯卡整體成本:DDR2顯存顆粒規(guī)格多為4M X 32bit,搭配中高端顯卡常用的128MB顯存便需8顆。而DDR3顯存規(guī)格多為8M X 32bit,單顆顆粒容量較大,4顆即可構(gòu)成128MB顯存。如此一來,顯卡PCB面積可減小,成本得以有效控制,此外,顆粒數(shù)減少后,顯存功耗也能進一步降低。
(4)通用性好:相對于DDR變更到DDR2,DDR3對DDR2的兼容性更好。由于針腳、封裝等關(guān)鍵特性不變,搭配DDR2的顯示核心和公版設(shè)計的顯卡稍加修改便能采用DDR3顯存,這對廠商降低成本大有好處。
目前,DDR3顯存在新出的大多數(shù)中高端顯卡上得到了廣泛的應(yīng)用。
SDRAM顯存
SDRAM,即Synchronous DRAM(同步動態(tài)隨機存儲器),曾經(jīng)是PC電腦上最為廣泛應(yīng)用的一種內(nèi)存類型,即便在今天SDRAM仍舊還在市場占有一席之地。既然是“同步動態(tài)隨機存儲器”,那就代表著它的工作速度是與系統(tǒng)總線速度同步的。SDRAM內(nèi)存又分為PC66、PC100、PC133等不同規(guī)格,而規(guī)格后面的數(shù)字就代表著該內(nèi)存最大所能正常工作系統(tǒng)總線速度,比如PC100,那就說明此內(nèi)存可以在系統(tǒng)總線為100MHz的電腦中同步工作。 與系統(tǒng)總線速度同步,也就是與系統(tǒng)時鐘同步,這樣就避免了不必要的等待周期,減少數(shù)據(jù)存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鐘脈沖期由數(shù)據(jù)請求使用,因此數(shù)據(jù)可在脈沖上升期便開始傳輸。SDRAM采用3.3伏工作電壓,168Pin的DIMM接口,帶寬為64位。SDRAM不僅應(yīng)用在內(nèi)存上,在顯存上也較為常見。 SDRAM可以與CPU同步工作,無等待周期,減少數(shù)據(jù)傳輸延遲。優(yōu)點:價格低廉,曾在中低端顯卡上得到了廣泛的應(yīng)用。SDRAM在DDR SDRAM成為主流之后,就風(fēng)光不再,目前則只能在最低端的產(chǎn)品或舊貨市場才能看到此類顯存的產(chǎn)品了。 |
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DDR顯存
DDR顯存分為兩種,一種是大家習(xí)慣上的DDR內(nèi)存,嚴格的說DDR應(yīng)該叫DDR SDRAM。另外一種則是DDR SGRAM,此類顯存應(yīng)用較少、不多見。
DDR SDRAM
人們習(xí)慣稱DDR SDRAM為DDR。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫,是雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器的意思。DDR SDRAM是在SDRAM基礎(chǔ)上發(fā)展而來的,仍然沿用SDRAM生產(chǎn)體系,因此對于內(nèi)存廠商而言,只需對制造普通SDRAM的設(shè)備稍加改進,即可實現(xiàn)DDR內(nèi)存的生產(chǎn),可有效的降低成本。
SDRAM在一個時鐘周期內(nèi)只傳輸一次數(shù)據(jù),它是在時鐘的上升期進行數(shù)據(jù)傳輸;而DDR內(nèi)存則是一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù),它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù),因此稱為雙倍速率同步動態(tài)隨機存儲器。DDR內(nèi)存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數(shù)據(jù)傳輸率。
與SDRAM相比:DDR運用了更先進的同步電路,使指定地址、數(shù)據(jù)的輸送和輸出主要步驟既獨立執(zhí)行,又保持與CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延時鎖定回路提供一個數(shù)據(jù)濾波信號)技術(shù),當數(shù)據(jù)有效時,存儲控制器可使用這個數(shù)據(jù)濾波信號來精確定位數(shù)據(jù),每16次輸出一次,并重新同步來自不同存儲器模塊的數(shù)據(jù)。DDL本質(zhì)上不需要提高時鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度,它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數(shù)據(jù),因而其速度是標準SDRA的兩倍。DDR SDRAM是目前應(yīng)用最為廣泛的顯存類型,90%以上的顯卡都采用此類顯存。
DDR SGRAM
DDR SGRAM是從SGRAM發(fā)展而來,同樣也是在一個時鐘周期內(nèi)傳輸兩次次數(shù)據(jù),它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數(shù)據(jù)??梢栽诓辉黾宇l率的情況下把數(shù)據(jù)傳輸率提高一倍。DDR SGRAM在性能上要強于DDR SDRAM,但其仍舊在成本上要高于DDR SDRAM,只在較少的產(chǎn)品上得到應(yīng)用。而且其超頻能力較弱,因其結(jié)構(gòu)問題超頻容易損壞。
DDR2顯存
DDR2顯存可以看作是DDR顯存的一種升級和擴展,DDR2顯存把DDR顯存的“2bit Prefetch(2位預(yù)取)”技術(shù)升級為“4 bit Prefetch(4位預(yù)取)”機制,在相同的核心頻率下其有效頻率比DDR顯存整整提高了一倍,在相同顯存位寬的情況下,把顯存帶寬也整整提高了一倍,這對顯卡的性能提升是非常有益的。從技術(shù)上講,DDR2顯存的DRAM核心可并行存取,在每次存取中處理4個數(shù)據(jù)而非DDR顯存的2個數(shù)據(jù),這樣DDR2顯存便實現(xiàn)了在每個時鐘周期處理4bit數(shù)據(jù),比傳統(tǒng)DDR顯存處理的2bit數(shù)據(jù)提高了一倍。相比DDR顯存,DDR2顯存的另一個改進之處在于它采用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式替代了傳統(tǒng)的TSOP方式,工作電壓也由2.5V降為1.8V。
由于DDR2顯存提供了更高頻率,性能相應(yīng)得以提升,但也帶來了高發(fā)熱量的弊端。加之結(jié)構(gòu)限制無法采用廉價的TSOP封裝,不得不采用成本更高的BGA封裝(DDR2的初期產(chǎn)能不足,成本問題更甚)。發(fā)熱量高、價格昂貴成為采用DDR2顯存顯卡的通病,如率先采用DDR2顯存的的GeForce FX 5800/5800Ultra系列顯卡就是比較失敗的產(chǎn)品?;谝陨显颍珼DR2并未在主流顯卡上廣泛應(yīng)用。
DDR3顯存
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