Ни для кого не секрет, что современным видеокартам для работы нужна собственная память, причем чем ее больше и чем она быстрее - тем лучше. И на сегодняшний день идет соревнование двух разных типов памяти - «традиционной» GDDR5 и новой HBM. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы, и в этой статье рассмотрим, что лучше для игровой видеокарты.
История GDDR - как DDR, только быстрее
Когда видеокарты стали активно развиваться, создатели видеокарт особо не задумывались, какую память использовать - скоростей обычной ОЗУ вполне хватало для работы, поэтому ее они и использовали. Однако время шло, производительность видеокарт росла очень быстро, а вот скорость ОЗУ наращивалась медленно: к примеру, пропускная способность FPM RAM в 1990 году была порядка 200 МБит/с, а у DDR2 к 2005 году она была всего 3200 МБит/с, то есть за 15 лет рост был в 16 раз. Видеокарты же за то время прошли путь от простейшего ускорения 2D графики на разрешениях порядка 400х200 пикселей до полноценного вывода 3D на разрешениях около FHD, то есть рост производительности был на 2 порядка минимум. Поэтому скоростей обычной ОЗУ в видеокартах уже стало не хватать, и в 2006 году появились первые решения на GDDR2 памяти: по сути это была та же DDR2, но работающая на существенно более высоких частотах и использующая более короткую шину. В дальнейшем вышло улучшение в виде GDDR3, которая имела еще большие частоты. GDDR4 из-за небольшого прироста производительности в сравнении с GDDR3 широкого распространения не получила, и вот, в 2008 году, вышел первый видеоускоритель на GDDR5 памяти, которая уже была основана на DDR3 (она в среднем вдвое быстрее DDR2). И с тех пор прогресс ощутимо замедлился - лишь в 2016 году стали выходить решения на GDDR5X: да, этот тип памяти в теории может быть вдвое быстрее GDDR5, но вот ничего качественно нового он не привнес (по сути контроллер GDDR5X просто может выбирать за цикл 64 байта памяти против 32 у GDDR5, отсюда и идет рост в 2 раза):
В итоге, грубо говоря, за почти 30 лет существований видеоускорителей их память качественно не менялась - это все та же ОЗУ, просто очень быстрая.
HBM - как SSD в мире HDD
Итак, как мы выяснили, GDDR5 является по сути обычной оперативной памятью: быстрые чипы памяти, с эффективной частотой порядка 6-9 ГГц, соединяются с GPU по узкой шине, всего 128-512 бит. В случае с HBM AMD поступили по-другому: эффективные частоты памяти низкие, порядка 1 ГГц (сравнимо с GDDR2), но используется четыре стэка (stack - пачка, стопка) чипов памяти, каждый из которых имеет шину в 1024 бита - в итоге для связи с GPU получается шина в 4096 бит - до 8 раз шире, чем в случае с GDDR5. Однако это накладывает свои ограничения: даже шину в 512 бит подвести к GPU бывает достаточно трудно, а с шиной в 4096 бит это вообще было нереально, поэтому AMD пришлось пойти другим путем: разместить чипы памяти на одной подложке с GPU. Увы - это принесло как и плюсы, так и минусы: с одной стороны, такое близкое размещение чипов памяти к GPU позволяет существенно упростить конструкцию и ускорить взаимодействие памяти с видеочипом, с другой стороны - из-за технических проблем с реализацией больших чипов (и большого числа чипов) на одной подложке, пришлось ограничить размер памяти одного стэка одним гигабайтом, а так как стэка четыре - максимальный объем HBM памяти для одного видеочипа может быть 4 ГБ:
С учетом того, что эта память была очень дорогой, а производство трудным - AMD стали ставить ее только во флагманы (Fury X, Fury Nano), и тут объем в 4 ГБ сыграл над AMD злую шутку: производительность GPU у Fury была хорошая, местами сравнимая с референсной GTX 980 Ti, но вот у последней 6 ГБ памяти, и в играх, где нужно больше 4 ГБ памяти (Rise of Tomb Rider, Deus Ex: Mankind Divided), видеокарта от AMD вынуждена была использовать ОЗУ как часть видеопамяти, и поэтому итоговый fps был ощутимо ниже, чем у 980 Ti.
В 2016 году AMD представляет новую версию своей памяти, HBM2. Исправлений было много: во-первых, частота памяти возросла с 500 МГц (эффективные 1 ГГц для DDR) до 2 ГГц (соответственно 4 ГГц для DDR), во-вторых - стали использоваться так называемые псевдоканалы: один аппаратный канал памяти разбивается на два виртуальных, то есть один стек теперь может обслуживать вдвое больше памяти. Так же выросло само возможное число стеков - теперь их может быть не 4, а 8. В итоге, к одному GPU теперь можно «подключить» 1 ГБ х 2 х 8 = 16 ГБ памяти, что очень солидно (напомню - топовое пользовательское решение, Titan Xp, имеет 12 ГБ GDDR5X памяти).
Сравнение производительности - HBM2 vs GDDR5X
В итоге, на данный момент, HBM2 избавилась от, пожалуй, единственной «детской болезни» - объема памяти теперь с избытком хватает для современных игровых видеокарт. Остается один вопрос - и кто же все-таки быстрее? Для этого возьмем два топовых решения от компании PNY (которая известна своими профессиональными видеокартами).
Nvidia Quadro GP100 имеет 16 ГБ HBM2 (то есть теоретический максимум), и ее пропускная способность - 717 Гб/с:
Nvidia Quadro P6000 является топовым решением с GDDR5X, ее тут 24 ГБ, с пропускной способностью в 432 Гб/с:
Цифры говорят сами за себя. Даже с учетом того, что GDDR5X можно разогнать, самый потолок, который удастся получить - это 500 Гб/с, что все еще на 30% медленнее скорости HBM2. Что это означает для пользователей? Наконец-то, спустя несколько десятков лет, мы получаем действительно новую память, которая не будет сдерживать рост производительности GPU. А с учетом того, что в профессиональных решениях HBM2 уже используется, ее можно ожидать уже в следующем поколении пользовательских видеокарт от Nvidia (Volta) и в текущем от AMD (Vega).
В старых видеокартах использовался тип памяти SDR , который имел одинарную скоростью передачи данных. В современных видеокартах используются память типа DDR или GDDR данные передаются в 2 или в 4 раза больше объемов данных при той же частоте, поэтому рабочую частоту умножают на 2 или на 4.
В продаже можно встретить видеокарты с различными типами видеопамяти.
Для дешевых видеокарт, класса low-end, используется тип GDDR2. Такие видеокарты маломощные и для современных игр подходят с трудом.
Для игрового компьютера нужно выбирать видеокарту с типом GDDR3 (если ), а лучше всего конечно с GDDR4/5 .
Впервые память DDR2 использовалась в видеокарте NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. Хотя память была чем-то средним между DDR и DDR2.
GDDR3 память была разработана специально для видеокарт, она имела те же характеристики, что и DDR2, однако с уменьшенным потреблением и тепловыделением, это позволило проектировать платы, с более высокими рабочими частотами. А значит, повышалась производительность и упрощалась система охлаждения.
Впервые DDR3 была установлена на модифицированную NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra, а после в GeForce 6800 Ultra. Хотя стандарт был разработан инженерами ATI совместно с JEDEC, впервые его использовала компания nVidia. Сама ATI начала использовать этот тип памяти в серии Radeon X800. Также GDDR3 использовался в игровых приставках PlayStation 3 и Xbox 360
GDDR4 работала почти в 2 раза быстрее, чем предыдущая GDDR3. Технически она не сильно отличалась от GDDR3. Главными особенностями стало то, что GDDR4 имела повышенные рабочие частоты и уменьшенное энергопотребление – примерно в три раза меньше, чем у GDDR3.
X1950 XTX стала первой видеокартой, на которую были установлены чипы GDDR4. nVidia не использовала этот тип памяти вообще. Да и у ATI этот тип памяти не пользовался особой популярностью, снят с производства и заменен GDDR5.
GDDR5 — самый быстрый тип видеопамяти, который применяется в видеокартах hi-end класса, работающий на учетверённой частоте до 5 ГГц (хотя теоретически до 7 ГГц). Это дало возможность повысить пропускную способность до 120 ГБ/с при использовании 256-битного интерфейса. Для примера: чтобы повысить пропускную способность у памяти типа GDDR3 или GDDR4, нужно было использовать шину шириной 512 бит. При использывании GDDR5 производительность увеличивается вдвое, при меньших размерах самого чипа и с меньшими затратами энергии.
| GDDR | GDDR2 | GDDR3 | GDDR4 | GDDR5 | ||||
| Nvidia | ATI | |||||||
| Год массового выпуска | 2001 | 2003 | 2004 | 2006 | 2006 | 2008 | ||
| Макс. Частота | 200 MHz | 500 MHz | 900 MHz | 1.2 GHz | 1.4 GHz | 5 GHz | ||
| Конфигурация | 4 Mx32 | 4 Mx32 | 8 Mx32 | 8 Mx32 | 16Mx32 | 32Mx32 | ||
| Ширина буфера | 2n | 4n | 4n | 4n | 8n | 8n | ||
| Напряжение | 2.5 V | 2.5 V | 1.8 V | 1.8 V | 1.8 V | 1.5 V | ||
На сайте магазина «Электронный мир» по адресу http://elmir.ua/ имеется большой выбор игровых видеокарт, использующих стандарт GDDR5.
Однако они порой существенно дороже, казалось бы, аналогичных GDDR3. Как правило, это hi-end устройства и видеокарты среднего класса.
В чем же дело, и действительно ли дискретная видеокарта с памятью GDDR5 так хороша, чтобы за нее стоило платить?
Когда-то, на заре компьютерной индустрии, все видеокарты имели единый стандарт памяти – SDR. В этом плане они ничем не отличались друг от друга в плане быстродействия, а это существенно облегчало задачу покупателю.
Ведь ему оставалось ориентироваться на объем памяти и мощность графического процессора. Однако времена безвозвратно изменились.
Теперь пользователю приходится делать куда более трудный выбор. Порой можно встретить мнение, будто видеокарта GDDR5 – чистая маркетинговая уловка, на практике не влияющая на увеличение производительности. Так ли это?
Конечно же, это не так. В современных видеокартах используются память типа DDR или GDDR, которая базируется на расширенных стандартах оперативной памяти.
В частности, карты GDDR5 построены на базе DDR3 SDRAM – это подразумевает повышенную пропускную способность. Ведь GDDR5 относится к пятому поколению устройств, созданных специально для приложений, которым жизненно требуется широкая полоса пропускания.
Можно, конечно, попытаться запустить современную игру и на устаревшей GDDR2, однако ничего хорошего из этого не выйдет.
При использовании GDDR5 производительность увеличивается вдвое. И это подтверждается как синтетическими тестами, так и отзывами самих пользователей. Так что GDDR5 действительно предпочтительнее, и это не маркетинговые уловки.
Как и какую видеокарту выбрать
NVIDIA водит нас за нос! Сравнение видеокарт GT 1030 с памятью GDDR5 и DDR4
На рынке сегодня можно встретить две видеокарты с одинаковым названием и по схожей цене, но с абсолютно разной производительностью. Речь идет о GeForce GT 1030 от NVIDIA. Одна часть видеокарт оборудована актуальной GDDR5-памятью, другая - памятью DDR4, которая по своим характеристикам и производительности является старьем из прошлого. Об удивительной политике NVIDIA, вводящей в заблуждение, мы и рассказываем сегодня.
Весной 2017 года без особой помпы на виртуальных прилавках появилась видеокарта GeForce GT 1030 с памятью GDDR5 из ультрабюджетного сегмента. Она находится примерно на заднем крае прогресса и предназначена для самых дешевых сборок, где и игры-то особо не рассчитывают запускать. Хотя для нетребовательного гейминга при разрешении Full HD эта видеокарта подходит.
Весной 2018 года тише и скромнее вышла еще одна видеокарта GeForce GT 1030. Слегка модифицированная. Она комплектуется другим типом памяти (DDR4), который позволил незначительно, но удешевить видеокарту.
Как вы можете видеть, в нашем каталоге разница в цене между двумя GT 1030 от одного и того же производителя составляет 14 рублей. На старте производители объявляли, что новинка будет на $10 дешевле на всех рынках. Копейки? Однако тот неискушенный обыватель, который не разбирается в тонкостях цифро-буквенных обозначений видеокарт, может подумать, что разница между двумя этими моделями в производительности будет примерно равна их разнице в стоимости. Почему бы тогда не сэкономить? Здесь-то и кроется самый цимус истории - по производительности в играх (наиболее наглядный способ оценить разницу) видеокарта GT 1030 2018 года оказывается в два, а местами и в три раза хуже видеокарты 2017 года. И дело именно в пропускной способности их памяти.
Эту разницу мы и продемонстрируем на конкретных видеокартах в некоторых играх, а также воспользуемся поводом разъяснить, как пропускная способность памяти влияет на производительность. Отметим, что в статье фигурируют видеокарты от Palit. Но аналогичная ситуация характерна и для других контрактных производителей, которые работают с NVIDIA (MSI, ASUS и другие), так как они находятся в жесткой зависимости от спецификаций производителя.
Но прежде чем приступить к конкретному разбору, отметим, что изменять в продукте некоторые нюансы - это не преступление. Криминалом попахивает лишь тогда, когда производитель старается целенаправленно запутать покупателя, выпуская две разные видеокарты под одним наименованием. Намного честнее по отношению к пользователям было бы дать видеокарте 2018 года имя GT 1020 или GT 1030 SuperShit Edition. Но NVIDIA почему-то решила подмочить свою репутацию на такой ультрабюджетной мелочи.
Для начала представим наших подопытных. Это две видеокарты GT 1030 в исполнении компании Palit. Их нам во временное пользование предоставил интернет-магазин Socket.by , за что мы безмерно ребятам благодарны.
Спецификации с официального сайта NVIDIA
У образца 2017 года частота графического процессора равна 1227 МГц (1468 МГц в режиме Turbo), тогда как у более новой модели - 1151 МГц (1379 МГц). Разница по частотам заметная, но отнюдь не она играет ключевую роль в разбежке по производительности.
Та видеокарта, что вышла в 2017 году, - длиннее, оборудована 2 ГБ памяти GDDR5, которая обладает пропускной способностью в 48 ГБ/с. Вариант 2018 года чуть короче и имеет 2 ГБ памяти DDR4 с пропускной способностью в 16,8 ГБ/с. В обоих случаях ширина шины памяти идентичная - 64 бита, но вот частота работы памяти в живых примерах кардинально разнится: у DDR4 она составляет 1050 МГц, у GDDR5 - 3000 МГц.
По итогу дряхлая пропускная способность DDR4 на видеокарте GT 1030 сравнима с устаревшей скоростью видеопамяти, которая применялась на устройствах 4-6-летней давности.
Нагляднее всего разница между двумя типами памяти в графических приложениях видна в играх. Мы вставили видеокарту GT 1030 GDDR5 в компьютер с Intel Core i-5 4690 и 8 ГБ оперативной памяти и прогнали ее на нескольких играх в разрешении Full HD. Затем то же самое и на тех же настройках графики сделали с видеокартой GT 1030 DDR4.
Специальный бенчмарк World of Tanks Encore на средних настройках графики в первом случае выдал нам в среднем 82 кадра в секунду, во втором - 37 кадров в секунду. Разница более чем в два раза.
В игре «Ведьмак 3» на самых низких настройках графики видеокарта с GDDR5 демонстрирует в среднем 34 кадра в секунду (в Новиграде), видеокарта с DDR4 - в среднем 17 кадров в секунду. И если в первом случае кое-как с микрофризами играть еще можно, то во втором придется понижать разрешение картинки.
В PUBG на низких настройках средний FPS в первом случае составил 55 кадров в секунду, во втором - 33 кадра в секунду. При этом просадки были куда более заметными и некомфортными.
Игра Rocket League на средних настройках оказалась не по зубам видеокарте с памятью DDR4 - средний FPS составил 23 кадра в секунду, тогда как GT 1030 с GDDR5 продемонстрировала 51 кадр в секунду.
Проект Dark Souls 3 на минимальных настройках оказался неиграбельным на видеокарте GT 1030 DDR4 - всего 17 кадров в секунду. Пациент же с памятью GDDR5 продемонстрировал 37 кадров в секунду.
Лучший инди-платформер прошлого года Hollow Knight в случае с памятью GDDR5 шел со средним FPS, равным 136, тогда как на более новой видеокарте можно рассчитывать на 67 кадров в секунду.
Игра Overwatch прекрасно оптимизирована и на «затычке» с GDDR5-памятью демонстрирует 87 кадров в секунду при низких настройках. А вот «затычка» с DDR4-памятью из прошлого смогла показать лишь 36 кадров в секунду.
Видеокарты находятся в экстремальной зависимости от скорости памяти. Не припоминается случая, чтобы на рынке видеокарту, сперва выходившую с актуальной памятью GDDR5, со временем подменили на «обрубок» с памятью DDR4. Хотя за всю историю индустрии бывали случаи, когда производители устанавливали на видеокарты память большего объема, но более старого типа, с низкой пропускной способностью. И тем самым вводили в заблуждение потребителей. Так уж устроены геймеры, что почему-то в первую очередь смотрят именно на объем памяти, а не на ее частоту или ширину шины. Хотя это - одни из самых важных параметров, которые влияют на производительность.
На заре компьютерной индустрии производители видеокарт особо не выбирали, какую память им использовать для своих устройств: скорость традиционной оперативной памяти их вполне устраивала. Но со временем росли разрешения мониторов, усложнялась графика и улучшались текстуры. Скоростей ОЗУ для подпитки видеокарт данными для обработки уже было недостаточно. От DDR2-памяти со временем отпочковалась GDDR3 (Graphics Double Data Rate). Впервые в коммерческом продукте ее использовали в видеокарте от NVIDIA в 2004 году. Технологической базой для данного типа памяти стала оперативная память DDR2, но с уменьшенными требованиями по питанию, рассеиванию тепла и соответствующая требованиям работы с графикой. Этот тип памяти применялся в видеокартах как для компьютеров, так и для консолей актуального поколения (PS3, Xbox 360, Wii).
Частоты видеопамяти росли, появилась GDDR4 (не получила широкого распространения), а затем в 2008 году - и GDDR5. С тех пор особых прорывов не было. Например, нынешняя GTX 1070 с этим типом памяти при шине в 256 бит демонстрирует пропускную способность в 256 ГБ/с. Лишь в 2016 году для топовых решений NVIDIA (GeForce GTX 1080) были задействованы чипы памяти GDDR5X, которые вдвое превзошли предшественника по пропускной способности. Таким образом, флагманы GeForce GTX 1080 Ti и GTX 1080 демонстрируют скорость памяти на уровне 484 ГБ/с (шина - 352 бита) и 320 ГБ/с (шина - 256 бит) соответственно.
Ширина шины памяти в данном случае - это ширина канала, который соединяет память и графический процессор. Битностью характеризуется возможность этого мостика подавать процессору как можно больше данных за единицу времени. Чем больше шина, тем производительнее и дороже будет видеокарта.
DDR4, в свою очередь, отлично чувствует себя как оперативная память, но ее пропускная способность в качестве графической памяти оставляет желать лучшего. Это практически технологии давно ушедших дней, сравнимые по производительности с памятью DDR3 в бюджетных видеокартах GeForce 600-й или 700-й серии.
Благодарим за предоставленные комплектующие интернет-магазин
Как видим из определений, разница между GDDR3 и GDDR5 заключается в технических особенностях каждого типа видеопамяти. Соответствие разным поколениям ОЗУ SDRAM создает основной набор отличий. GDDR - память графических систем, у которых имеется графический , и она физически распаивается на плате, а не расширяется дискретными планками. В остальном GDDR и DDR схожи, только с поправкой на поколения. Так, GDDR3 в работе идентична DDR2, а GDDR5 - DDR3.
Максимальная эффективная частота передачи данных у памяти GDDR3 составляет 2,5 ГГц, у GDDR5 - 3,6 ГГц, так что в ресурсоемких приложениях пятое поколение видеопамяти показывает заведомо лучшие результаты, естественно, при равенстве условий. За один такт GDDR5 передает вдвое больше бит данных, чем GDDR3: 4 против 2. Особенностью этого типа памяти можно считать и разделение частот передачи данных: за один такт передаются 2 бита адресов и команд на частоте CK и 4 бита данных на частоте WCK. Еще одно важное техническое отличие - напряжение питания: третье поколение требует 2 В, тогда как пятому достаточно 1,5 В. Так что GDDR5 представляется более энергоэкономичной и быстрой.
С GDDR3 поступили в продажу в 2004 году и до сих пор остаются ходовым товаром с поправкой на обновления линеек. Видеокарты с GDDR5 появились на прилавках магазинов в 2008 году, и на сегодняшний день практически весь сегмент hi-end снабжен этим типом памяти. При равенстве объема памяти и функциональных возможностей видеокарты GDDR5 несколько дороже GDDR3.
