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    小菜硬件杂谈 起底显存的那些神秘参数

      [  中关村在线 原创  ]   作者:  |  责编:赵鑫喆
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    1显存类型是决定因素

      对于刚接触DIY领域的小白玩家来说,衡量显卡性能的指标就是GPU芯片和其频率,这也确实是显卡性能的决定性因素。但除了GPU,还有一个对显卡性能影响较大的部分,那就是显存。举个极端的例子,即使核心强如GTX 1080 Ti,如果配上2GB显存,那玩游戏时也照样卡成翔。鉴于很多入门玩家对显存不甚了解,所以今天吉吉我就来谈谈有关显卡显存的那些事。

    小菜硬件杂谈 起底显存的那些神秘参数

      显存有很多指标:类型、容量、带宽、位宽、速率等,这些指标都有着或多或少的关系。首先我们需要明确一点:显存是为显卡服务的,其作用是将GPU核心运算出的数据进行短暂的存储,也就是说显存和GPU之间需要频繁地交换数据,因而显存对显卡性能有着至关重要的作用。那么我们先来说说决定显存性能的首要因素,那就是显存类型。

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    SK海力士生产的GDDR6显存

      目前最主流的显存当然是GDDR5,再有就是随着GTX 1080的发布,NVIDIA独占了GDDR5X显存,而更高级的还有率先应用在R9 Fury X上的HBM显存和Vega及Volta上使用的HBM2显存。GDDR5显存的极限速率为9Gbps,单颗容量最高可达2GB;GDDR5X目前可以达到11Gbps,但理论极限可以达到16Gbps,根据协议单颗最高容量同样为2GB;HBM显存的极限速率为1Gbps,单颗容量为1GB,而2代HBM则可以达到2Gbps的速率,容量最高可达单颗8GB。

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    使用HBM2显存的NVIDIA Tesla V100

      我们可以将GDDR5和GDDR5X划为一类显存,HBM和HBM2划为一类显存,然后我们主要对比一下GDDR5和HBM:GDDR5内部I/O位宽是32-bit,目前常见的GDDR5显存频率可以达到1750-2000MHz,由于其为4倍速率机制,所以等效频率是7000-8000MHz;HBM显存的频率很低,只有500MHz,采用2倍数率机制,等效频率是1000MHz,不过它的内部I/O位宽高达1024-bit,因而弥补了频率低的不足。

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    GDDR5显存将成为GPU性能提升的阻碍

      那么HBM显存是如何做到32倍于GDDR5的I/O位宽的?我们都知道,HBM显存除了直译为高带宽显存,也被业内人士称为堆栈式显存,其采用堆栈设计,每个堆栈有8个通道,每个通道提供128-bit位宽,因此I/O位宽是128-bit*8=1024-bit。以上就是有关显存类型的简单介绍,总结起来就是显存类型决定了显存的位宽,而显存带宽则直接由显存位宽和显存速率所决定。

    2显存带宽该怎么算?

    显存带宽该怎么算?

      显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率,带宽越大,数据传输越快,显卡在进行高分辨率、高画质渲染时表现越好。带宽并不是显存的固定指标,而是通过计算得来的,其计算方式如下:

      显存带宽(GB/s)=显存实际频率(MHz)*显存数据倍率*显存等效位宽(bit)/8

      其中显存实际频率乘以显存数据倍率得出的数就是我们常说的等效显存频率,而等效位宽就是显存颗粒位宽乘以显存颗粒数得出的值。当然,现在各家厂商越来越流行用显存速率来标注显存,如NVIDIA之前推出的GTX 1080 9Gbps,就是用速率来标示显存,而不是频率,那么这个公式还可简化为:

      显存带宽(GB/s)=显存数据频率(Gbps)*显存等效位宽(bit)/8

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    GDDR5显存和HBM显存大小对比

      举例来说,新版GTX 1080上使用的GDDR5的显存带宽就为11*256/8=352GB/s;R9 Fury X上使用的HBM显存带宽则为1*4096/8=512GB/s。一些未发布的显卡我们也可以通过这种方式计算一些未发布的显卡的带宽,譬如说即将发布的Radeon RX Vega游戏卡,如果其按之前Dr.Lisa Su手持展示的GPU设计,搭载2枚HBM2显存,那么理论上其带宽就应该为2*2048/8=512GB/s,与R9 Fury X持平。

      为了让大家更好地理解显存带宽的作用,我举个例子:我们假设往瓶子里灌水,GPU就好比是水龙头,而显存就是盛水的瓶子,想要快速把瓶子装满有两种方法,一是加快水龙头的流速,二是增大水龙头的直径,而流速就是指显存速率,直径指的就是显存位宽。当然,最理想的情况是两种方式同时进行,而同时进行指的就是增大显存带宽,这也正是HBM高带宽显存肩负的使命——让显存不拖累GPU性能。

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    GDDR5显存和HBM显存参数对比

      从带宽可以看出,HBM显存是目前最好的显存,但由于其良率低,造价较高,因而目前只被应用在顶级旗舰卡上。尤其是NVIDIA这边,连售价近一万的NVIDIA TITAN Xp都没用上HBM2,可见HBM显存的确是显卡尊贵身份的象征。因此,GDDR5X和GDDR6是目前性价比更高的解决方案,其带宽也可以达到HBM一代的水平,足够非旗舰级显卡使用了。

    3显存速率和频率什么关系?

    显存速率和频率什么关系?

      显存速率和频率间的区别相必很多资深玩家也弄不清楚,那么我们就来一起探究一下二者究竟有何关系。首先我们来清晰一下二者的概念:显存速率是指显存每秒传输数据位数,单位是bps,描述的是数据流量;显存频率是指显存在显卡上工作时的频率(1秒内发生的同步脉冲数),以MHz为单位,描述的是周期运动频繁程度。从单位上看,两者似乎没什么联系。

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    新版GTX 1080/1060的显存速率为11Gbps/9Gbps

      但是有一个很有意思的规律,那就是显存等效频率的数值恰巧和显存速率数值相等,这也是很多人误以为显存频率就是显存速率的原因,那么这是怎么回事呢?首先我们需要了解Hz和bps到底是怎样一个单位。

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    德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹

      频率,是单位时间内完成周期性变化的次数,是描述周期运动频繁程度的量,常用符号f或ν表示,单位为秒分之一,符号为/s。为了纪念德国物理学家赫兹的贡献,人们把频率的单位命名为赫兹,简称“赫”,符号为Hz。bps(bits per second),即比特率、bit/s、位/秒、每秒传送位数,数据传输速率的常用单位。由此来看,Hz与bps之间就差了一个bit。

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    比特率波形图

      说的通俗一点,频率指的就是每秒操作一次,而对于显存来说,显存的频率其实指的就是显存与GPU之间每秒传输了多少次位数据,而速率指的就是传输操作的次数,因此在数值上,显存速率和显存频率为是相等的。但这并不是说bps就等于Hz,需要清楚的是,bps是依赖于应用的,而Hz则与应用无关,也就是说恰恰在显存工作这项应用中,bps=Hz,只要显存的工作形式不发生变化,这个等式就可以成立。

    4通过软件查看显存参数

    通过软件查看显存参数

      说了这么多深奥的东西,相信各位读者也看腻了,所以接下来来点干货,我来教教DIY初学者如何查看显卡的显存参数。需要的软件就一个,那就是显卡最强检测软件——GPU-Z,这款软件可谓是DIY玩家的必备软件,其知名度已经无需赘言。

      GPU-Z最核心的要务就是显卡信息与状态的显示,其界面虽然简洁清晰,但整体信息呈现量却并不小。我们这次主要用这款软件查看显存相关参数,所以就不对GPU部分的参数进行讲解。下面是一张GTX 1060 6GB版的GPU-Z截图,其中用红框标出来的部分就是显存的参数:

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    GPU-Z主界面

      我们按标号依次看去,1号红框标注的是显存类型,从图中可以看出GTX 1060使用的显存类型为GDDR5,显存颗粒生产厂商是三星;2号红框标注的是显存大小,单位是MB,用里面的数值除以1024就是我们常见的GB标注方式,该卡的显存容量为6GB;3号红框标注的是显存位宽,GTX 1060的显存位宽为192-bit,虽然比GTX 960的128-bit良心了不少,但依然低于AMD的对位显卡;4号红框标注的是显存带宽,计算方式之前我们已经说过了,这里会根据显存的实际频率进行自动计算,这款非公版GTX 1060的带宽为192*2027*4/1000/8=194.59 GB/s,约等于194.6 GB/s;5号红框标注的是显存实际运行频率。

    小菜硬件杂谈 起底显存的那些神秘参数
    Radeon RX Vega同样搭载HBM2显存

      以上这些就参数就是我们所常用到的关于显存的全部参数,只要打开GPU-Z就可以一目了然。以上就是本期《小菜硬件杂谈》的全部内容,但愿吉吉我今天的介绍能够让DIY初学者们有所收获。欢迎大家持续关注本栏目,我会不定期为大家带来硬件的相关趣闻和知识,我们下期见! 

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