Тип видеопамяти gddr5 что это

GDDR5 – что это такое и какие еще есть типы памяти в видеокартах?

Здравствуйте, дорогие любители компьютерного «железа». В сегодняшнем посте я расскажу, что такое GDDR5 на видеокарте и что означает такая аббревиатура. Какой еще применяется тип памяти в графических адаптерах, у каких лучше характеристики и почему.

Расшифровка GDDR5: что это значит?

GDDR — аббревиатура от английского Graphics Double Data Rate. Расшифровка: графическая с удвоенной скоростью передачи данных. Пятерка же означает, что это уже пятое поколение видеопамяти DDR SDRAM. Спроектирована эта модификация специально для приложений, которые требуют более высокой рабочей частоты.

Подобно предшественнице, четвертому поколению, GDDR5 спроектирована на основе ОЗУ DDR3 с удвоенными каналами связи (по сравнению с ДДР2). Отличается от предыдущих поколений более высокой скоростью обмена данными (до 9 Гбит/с).

С GDDR3 разница существенная: там скорость, как и у GDDR4, гораздо меньше. Это же касается и частоты: отличия есть, и по всем параметрам ГДДР5 лучше предшественниц.

Вопреки сложившемуся у некоторых пользователей стереотипу, продвижение такого стандарта — не маркетинговый ход с целью втюхать непонятно что, но подороже. Сегодня та же ГДДР3 применяется только в бюджетных графических чипах, как и четвертое поколение. В мощных видеокартах, которые должны тянуть современные игры, давным-давно используется GDDR5 или даже что-то лучше.

Интересный факт: первый графический адаптер с такой видеопамятью выпущен еще в 2008 году. Это была ATI Radeon HD 4870 — на тот момент очень неплохая видеокарта. Прошло уже 12 лет, но ГДДР5 до сих пор применяется, так как альтернатива не слишком дорогая, чтобы делать видеокарты на их основе доступными для широкой аудитории.

Какие типы памяти еще применяются в видеокартах

Не буду углубляться в историю и расписывать все поколения видеопамяти, которые сменяли друг друга. Если вас интересует сборка компьютера, ориентируйтесь именно на GDDR5. «Винтажные» типы памяти всерьез рассматривать не советую — вряд ли вы на их основе соберете мощный комп, который будет соответствовать системным требованиям современных игр класса ААА.

Еще один тип видеопамяти, на который стоит обратить внимание — GDDR5x. Это модификация «Пятерки», скорость которой увеличена до 14 Гбит/с. Используется она в высокопроизводительных графических адаптерах, например GTX 1080 Ti.

GDDR6 — «инновация и нанотехнология», которая пока стоит дорого, чтобы внедрять ее массово. Пропускная способность канала тут уже 72Гбит/с, а скорость передачи информации увеличили до 16 Гбит/с. Производят такие компоненты только Samsung, Hynix и Micron.

Правда, это давно не экспериментальные разработки: в серийное производство видеоадаптеры с такой памятью уже запущенны, и в магазинах они также представлены.

В топовых видеокартах сегодня используется видеопамять типа HBM (High Bandwidth Memory), что расшифровывается как «Память с высокой пропускной способностью». В ней применяется многослойная компоновка кристаллов. Актуальным считается второе поколение этого типа памяти.

Ускорение влияет на работу графического адаптера в целом. Видеокарты с таким типом видеопамяти можно использовать для технологий виртуальной реальности или для игр дополненной реальности. Это такие мощные девайсы как видеокарты серий Tesla, Quadro, Vega, Titan.

Ожидалось, что в 2020 году стартует массовый выпуск видеокарт на базе памяти следующего поколения — HBM3. Однако пандемия коронавируса, остановившая китайские заводы (а кто же нам еще таких девайсов наделает, как не китайцы?), а также новый глобальный экономический кризис, связанный с падением цен на нефть, могут внести свои коррективы в планы разработчиков.

В общем, кто переживет эпидемию, тот сможет оценить возможности, которые дает новый тип памяти. И на этой оптимистичной ноте, пожалуй, откланиваюсь. Напоминаю о том, что не лишним было бы поделиться этим постом в социальных сетях — буду весьма признателен. До скорой встречи!

Источник

Типы памяти видеокарты или «видеопамять GDDR»

На очереди у нас достаточно немаловажная характеристика видеокарты – это тип памяти. А немаловажная она потому, что две совершенно идентичные по характеристикам видеокарты, но с разным типом видеопамяти – будут очень существенно различаться по производительности.

Видеопамять GDDRх. Что это?

GDDR (graphics double data rate memory) – это подвид энергозависимой динамической памяти, которая предназначена для использования в видеокартах. GDDR отличается от DDR (оперативной памяти), хотя принципы и технологии для них являются общими. Среди основных отличий можно выделить: более низкое потребление у GDDR, по сравнению с DDR, к тому же, в GDDR применяются специальные методы управления буфером ввода-вывода, для улучшения пропускной способности. А также масса других улучшений. То есть, можно назвать видеопамять GDDR более продвинутым видом памяти, нежели обычная оперативная память (DDR).

На сегодняшний день, основным типом памяти для видеокарт является GDDR, а именно – версии GDDR3 и GDDR5.

Пожалуй, для наглядности пройдёмся по всем поколениям памяти GDDR, указывая их основные отличия. Это нужно для того, чтобы понимать, почему же стоит отдать предпочтение видеокарте с типом памяти GDDR5, а не GDDR3:

GDDR2 – это версия, которая базируется на обычной оперативной памяти DDR2 и отличается от нее, лишь вышеуказанными доработками. Имеет более высокие частотные показатели, по сравнению с GDDR. Аналогично сравнению оперативной памяти DDR и DDR2.

GDDR4 – тип памяти, который не набрал популярности и стал всего лишь переходной ступенью с GDDR3 на GDDR5. Опять же, базируется на всё той же DDR2. И в очередной раз из основных изменений – повышенные частоты и улучшенное энергопотребление.

GDDR5 – наконец наиболее продвинутый и последний мейнстрим-вариант, среди поколений видеопамяти. За счёт того, что он построен на памяти DDR3, количество передаваемых бит за такт увеличено в два раза (с 2 до 4) по сравнению с GDDR3 и GDDR4. С приходом GDDR5, стало возможным увеличить ПСП в два раза по сравнению с GDDR3, при этом не увеличивая шину.

Выбор видеокарты GDDR3 или GDDR5

Возьмем парочку реальных видеокарт, у которых всё идентично, но разные типы памяти:

1. Asus Radeon HD 6670 GDDR5 (128 bit);

2. Asus Radeon HD 6670 GDDR3 (128 bit);
А вот результаты тестов easycom с участием этих двух видеокарт:

Довольно чётко прослеживается преимущество HD 6670 с GDDR 5, как в искусственных тестах 3Dmark, так и в реальной игровой нагрузке.

Независимость типов оперативной памяти от типа памяти GDDR5 в рамках одной системы

Была замечена тенденция вопросов относительно совместимости типов памяти видеокарты и типов оперативной памяти, в рамках одного компьютера. Хотелось бы в очередной раз развеять данные сомнения (у тех кто сомневается). Как таковой совместимости типов видеопамяти и оперативной памяти нет впринципе.

Источник

Чем отличаются поколения видеопамяти

Содержание

Содержание

Память, будь то оперативная память или видеопамять, является неотъемлемой частью современного компьютера. Сегодня вкратце узнаем, как все начиналось, как работает, почему диагностические программы показывают неверные частоты, в чем измеряется производительность памяти, как рассчитывается пропускная способность памяти и почему «МГц» для памяти — некорректное выражение.

До 2000-ых годов использовалась оперативная память стандарта SDR.

Потом ей на смену пришел новый стандарт памяти — DDR, который имел удвоенную пропускную способность памяти за счет передачи данных как по восходящим, так и по нисходящим фронтам тактового сигнала. Первоначально память такого типа, как и SDR, применялась в видеоплатах, но позднее появилась поддержка со стороны чипсетов.

DDR (Double Data Rate) расшифровывается как «удвоенная скорость передачи данных».

Таким образом, за один такт передается вдвое больше информации. Увеличилось количество передаваемой информации, реальная частота памяти осталась неизменной. Вместе с этим появилось такие понятия как эффективная частота, которая стала в два раза больше реальной.

Именно с приходом стандарта DDR появилась путаница с реальной и эффективной частотой работы памяти.

Реальная частота — частота шины модуля памяти. Эффективная частота — удвоенная частота шины модуля.

Как можно видеть, реальная частота памяти составляет 1900 МГц, в то время как эффективная в 2 раза больше — 3800 МГц, потому что за один такт теперь поступает вдвое больше данных.

Для того чтобы информация передавалась с удвоенной скоростью, она должна поступать из массива памяти вдвое быстрее. Реализовали это с помощью удвоения внутренней ширины модуля памяти. Благодаря чему за одну команду чтения мы стали получать сразу 2n единицы данных. Для стандарта DDR n = 1. Такая архитектура была названа n-prefetch (предвыборка). У памяти стандарта DDR, одной командой, при чтении, передается от ядра к буферу ввода-вывода две единицы данных.

Вместе с ростом производительности уменьшилось рабочее напряжение с 3.3V у SDR до 2.5V у DDR. Это позволило снизить энергопотребление и температуру, что дало возможность повысить рабочие частоты. На самом деле, потребление и, как следствие, нагрев, — это одна из самых больших проблем оперативной памяти того времени. При полном чтении всего модуля объемом 2 Гбайта память потребляет до 25 Ватт.

Оперативная память стандарта DDR2 пришла на смену стандарту DDR в 2003 году, правда, поддерживающие ее чипсеты появились годом позже. Основное отличие DDR2 от DDR заключается в увеличенной вдвое частоте работы внутренней шины, по которой данные поступают в буфер «ввод-вывод». Передача на внутреннюю шину теперь осуществляется по технологии (4n-Prefetch), одной командой из массива памяти к буферу поступает 4 единицы данных.

Таким способом удалось поднять пропускную способность в два раза, не увеличивая частоту работы чипов памяти. Это выгодно с точки зрения энергоэффективности, да и количество годных чипов, способных работать на меньшей частоте, всегда больше. Однако у данного способа увеличения производительности есть и минусы: при одинаковой частоте работы DDR2 и DDR временные задержки у DDR2 будут значительно выше, компенсировать которые можно только на более высоких частотах работы.

Рабочее напряжение понизилось почти на 30% до 1.8V.

На основе стандарта DDR для видеокарт в 2000 году был разработан новый стандарт памяти GDDR.

Технически GDDR и DDR похожи, только GDDR разработан для видеокарт и предназначен для передачи очень больших объемов данных.

GDDR (Graphics Double Data Rate) расшифровывается как двойная скорость передачи графических данных.

Несмотря на то, что они используются в разных устройствах, принципы работы и технологии для них очень похожи.

Главным отличием GDDR от DDR является более высокая пропускная способность, а также другие требования к рабочему напряжению.

Разработкой стандарта видеопамяти GDDR2 занималась компания NVIDIA. Впервые она была опробована на видеокарте GeForce FX 5800 Ultra.

GDDR2 это что-то среднее между DDR и DDR2. Память GDDR2 работает при напряжении 2.5V, как и DDR, однако обладает более высокими частотами, что вызывает достаточно сильный нагрев. Это и стало настоящей проблемой GDDR2. Долго данный стандарт на рынке не задержался.

Буквально чуть позже компания ATI представила GDDR3, в которой использовались все наработки DDR2. В GDDR3, как и DDR2, реализована технология 4n-Prefetch при операции записи данных. Память работала при напряжении 2V, что позволило решить проблему перегрева, и обладала примерно на 50% большей пропускной способностью, чем GDDR2. Несмотря на то, что разработкой стандарта занималась ATI, впервые его применила NVIDIA на обновленной видеокарте GeForce FX 5700 Ultra. Это дало возможность уменьшить общее энергопотребление видеокарты примерно на 15% по сравнению с GeForce FX 5700 Ultra с использованием памяти GDDR2.

Современные типы видеопамяти

На сегодняшний день наиболее распространенными типами видеопамяти являются GDDR5 и GDDR6, однако до сих пор в бюджетных решениях можно встретить память типа GDDR3-GDDR4 и даже DDR3.

GDDR3

GDDR4

Стандарт GDDR5 появился в 2008 году и пришел на смену стандарту GDDR4, который просуществовал совсем недолго, так и не получив широкое распространение вследствие не лучшего соотношения цена/производительность.

GDDR5 спроектирована с использованием наработок памяти DDR3, в ней используется 8-битовый Prefetch. Учитывая архитектурные особенности (используются две тактовые частоты CK и WCK), эффективная частота теперь в четыре раза выше реальной, а не в два, как было раньше. Таким способом удалось повысить эффективную частоту до 8 ГГц, а вместе с ней и пропускную способность в два раза. Рабочее напряжение составило 1.5V.

GDDR5X — улучшенная версия GDDR5, которая обеспечивает на 50% большую скорость передачи данных. Это было достигнуто за счет использования более высокой предварительной выборки. В отличие от GDDR5, GDDR5X использует архитектуру 16n Prefetch.

GDDR5X способна функционировать на эффективной частоте до 11 ГГц. Данная память использовалась только для топовых решений NVIDIA 10 серии GTX1080 и GTX1080Ti.

Память стандарт GDDR6 появился в 2018 году. GDDR6, как и GDDR5X, имеет архитектуру 16n Prefetch, но она разделена на два канала. Хотя это не улучшает скорость передачи данных по сравнению GDDR5X, оно позволяет обеспечить большую универсальность.

Сейчас данная память активно используется обоими производителями видеокарт в новой линейке NVIDIA серий GeForce 20 и 16 (кроме некоторых решений: GTX 1660 и GTX 1650, так как в них используется память GDDR5). При покупке нужно внимательно изучить характеристики видеокарты, потому как разница в производительности от типа памяти в данном случаи достигает от 5 до 15%. В то время как разница в цене совершенно несущественна.

GDDR5

GDDR6

Также тип памяти GDDR6 активно используется компанией AMD в видеокартах RX 5000 серии.

На начальном этапе GDDR6 способна функционировать с эффективной частотой 14 ГГц. Это позволяет удвоить пропускную способность относительно GDDR5. В дальнейшем эффективная частота будет увеличена, как это происходило с другими типами памяти.

Источник

Тип памяти видеокарты: GDDR3, GDDR5, GDDR6, HBM2, HBM3

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 и GDDR3. Такие видеокарты маломощные и для современных игр подходят с трудом.

Какая разница между GDDR5, GDDR5X и GDDR6

Графическая память — важная характеристика видеокарты, оказывает непосредственное влияние на производительность в играх.

Одной из наиболее широко используемых типов памяти по-прежнему остается GDDR5, но она постепенно заменяется более продвинутой GDDR6.

GDDR5

GDDR5 была самой быстрой памятью для видеокарт. AMD GTX 1060, GTX 1070 и RX 580 — хорошие примеры видеокарт с модулем памяти GDDR5 на борту. Память GDDR5 может обеспечивать скорость до 9 Гбит/с, а графические карты поставлялись с объемами: 512 МБ, 1 ГБ, 2 ГБ, 4 ГБ и 8 ГБ. Чипы GDDR5 производятся разными производителями, такими как Samsung, Hynix, ELPIDA или Micron.

GDDR5X

GDDR5 имеет новую расширенную версию, GDDR5X. Эта память является новым эволюционным шагом, обеспечивающим скорость до 14 Гбит/с и высокую пропускную способность, что делает ее отличным выбором для использования в высокопроизводительных графических картах, таких как GeForce GTX 1080 Ti.

GDDR6

Память GDDR6 является самой последней в этом стандарте. Напряжение для памяти GDDR6 составляет 1,3 Вольт и может обеспечить скорость передачи до 16 Гбит/с при пропускной спосбности до 72 Гбит/с на чип. Выпускают ее все те же компании: Samsung, Micron и Hynix. Причем Samsung и Micron будет обеспечивать скорость до 16 Гбит/с. Hynix будет занята в среднем сегменте производительности, где скорость ограничена 12–14 Гбит/с.

Память GDDR6 достигает уровня производительности, аналогичного GDDR5X, но не стоит заблуждаться, это совершенно новый стандарт, его потенциал еще не раскрыт и мы увидим гораздо более мощные чипы в будущем. Вполне возможно мы достигнем 20 Гбит/с.

Сравнение производительности и потребления у GDDR6 и GDDR5

В следующей таблице приведены наиболее важные характеристики памяти GDDR5 и GDDR6:

Популярные видеокарты

Память HBM2

HBM 2 — это HBM-память второго поколения, имеющая все характеристики HBM, но с более высокой скоростью и пропускной способностью памяти. Она может иметь до 8 DRAM на стек, со скоростью передачи до 2 Гбит/с. С интерфейсом памяти шириной 1024 бит, пропускную способность памяти 256 ГБ / с на стек, что вдвое больше, чем у памяти HBM. Общая емкость HBM2 также больше, и она может иметь до 8 ГБ на стек. Первым чипом GPU, использующим память HBM2, является Nvidia Tesla P100. Новейшая видеокарта Nvidia серии Pascal для рабочих станций Nvidia Quadro GP100 также оснащена памятью HBM2. Память HBM2 будет использоваться в основном для VR-игр, AR-игр и других приложений где нужно быстрая работа с видеопамятью.

Архитектуры GPU, поддерживаемые HBM2, включают Vega, Pascal и новейшую архитектуру Volta GPU от Nvidia. Преемником HBM2 является HBM3, который будет выпущен в 2020 году. Топовые графические карты, использующие память HBM2: Nvidia Titan V, Radeon Vega Frontier Edition, Radeon RX Vega 56, Radeon Vega RX 64, Nvidia Quadro GP100.

Память HBM3

HBM3 — эта память еще не поставлена на конвейер, ее выход ожидаться в 2020 году. HBM2. Память HBM3 будет работать быстрее, потреблять меньше энергии и иметь большую емкость по сравнению с памятью HBM2. HBM3 позволит использовать до 64 ГБ видеопамяти на графических картах и пропускную способность до 512 ГБ/с на стек.

История развития стандартов памяти

Впервые память DDR2 использовалась в видеокарте NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. Хотя память была чем-то средним между DDR и DDR2.

Память GDDR3 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.

ATI RADEON X1950 XTX стала первой видеокартой, на которую были установлены чипы GDDR4. Память не пользовался особой популярностью, снята с производства и заменена 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 использовании GDDR5 производительность увеличивается вдвое, при меньших размерах самого чипа и с меньшими затратами энергии.

Источник

Национальная библиотека им. Н. Э. Баумана
Bauman National Library

Персональные инструменты

GDDR5 (Graphics Double Data Rate 5)

GDDR5 (англ. Graphics Double Data Rate 5 ) — 5-е поколение памяти DDR SDRAM, спроектированной для приложений, требующих высокой полосы пропускания. В отличие от предшественника, GDDR4, основан на памяти DDR3, которая имеет удвоенные, по сравнению с DDR2, DQ (Digital Quest) каналы связи, но у GDDR5 также есть буферы предварительной выборки шириной 8 битов, как у GDDR4.

Содержание

История

20 ноября 2009 года, Elpida Memory объявила об открытии Munich Design Center, ответственную за разработку и проектирование в области графики DRAM ( GDDR ).Так же Elpida получил GDDR прототипы от Qimonda AG в августе 2009 года после ее банкротства. Munich Design Center насчитывает около 50 сотрудников и оснащен высокоскоростным оборудованием для тестирования памяти в различных условиях и для различных задач.

Hynix выпущенный 2010 году по 40 нм технологии с 2 Гб GDDR5, работает на 7 ГГц тактовой частоте и обрабатывает до 28 Гб / с с модуля памяти «2 Гб GDDR5» 4 Гб модули GDDR5 стали доступны в третьем квартале 2013 года Первоначально выпущенные Hynix и Micron Technology быстро прижились в условиях рыка в 2014 г.

Технологии

GDDR5 соответствует стандартам, которые были изложены в спецификации GDDR5 JEDEC. Она использует 8n архитектуру предварительной выборки иинтерфейс динамической конфигурации устройств, для достижения высокого быстродействия и может быть сконфигурирована для управления в режимах x32 или x16 (clamshell), который выбирается во время инициализации устройства.

GDDR5 продолжает осуществление проверенного на практике высокоуровневого прекращения подачи сигнала, при сохранении напряжения драйверов виртуального устройства Vdd и Vddq на уровне 1,5В, с возможностью дальнейшего потенциального снижения напряжения. Интерфейс GDDR5 оптимизирован для 32 и 64-разрядных каналов. Генератор тактовых импульсов, команды и адреса могут перераспределяться между двумя устройствами, в то время как управляющие данные передаются по двухточечному маршруту для обеспечения высокой скорости передачи данных.

Инверсия данных на линиях

Инверсия данных на линиях (DBI) – это технология снижения числа передаваемых нулей. Данные инверсируются, если более 50% информационных двоичных разрядов внутри байта представляют нули. Поскольку трансмиссионные подводящие линии GDDR5 обладают высоким уровнем штатного завершения, уменьшение количества сигнальных магистралей, действующих на низшем (нулевом) уровне, приводит к снижению распыления энергии в согласующем резисторе и выводимых драйверах. Кроме того, инверсия данных улучшает качество сигнала за счет сокращения случайных помех, вызванных шумом. GDDR5 обеспечивает инверсию адресной шины (ABI) так же эффективно, как DBI, что тоже снижает энергопотребление и шумы на адресных магистралях.

Подача сигнала

Регулировка сигнала представляет собой одну из самых больших проблем в высокоскоростных приложениях. Технология подачи сигнала GDDR5 предоставляет системным компоновщикам надежные, легко применимые решения. Также она дает возможность выстраивать в последовательный ряд сигналы и синхроимпульсы относительно друг друга. Подача сигнала представляет собой фазу согласования различных сигналов. GDDR5 работает с двумя различными типами синхроимпульсов: командный сигнал (CK), куда отсылаются и входящие адреса и команды, и пишущий синхроимпульс, где записываются и читаются данные. Подача синхроимпульсов и данных осуществляется в три этапа: подача адресных данных (настраивает адресную шину на командный синхроимпульс), настройка WCK на CK (настраивает пишущий синхроимпульс на командный синхроимпульс) в детекторе дисперсной фазы DRAM и, наконец, подача сигнала (окончательно переводит данные в соответствующий пишущий синхроимпульс). По итогам подачи все сигналы и синхроимпульсы выстраиваются в памяти.

Адаптация

Технология GDDR5 SGRAM обладает несколькими характеристиками, которые позволяют контроллеру наилучшим образом привести в соответствие показатели входа и выхода устройства с фактическим полным сопротивлением и тем самым улучшить исходные данные для надежной передачи информации. Это следующие характеристики:

Определение сигнала ошибки

Новой отличительной особенностью GDDR5 является возможность распознавать искажения при передаче, возникающие на высокоскоростных сигнальных магистралях. Поскольку графические системы хранят все большее количество кодов в DRAM, детектирование сигнала ошибки приобретает очень большое значение. Это связано с тем, что ошибка на произвольном разряде при любой высокоскоростной передаче данных приведет к недопустимым системным сбоям. В GDDR5 передаваемые данные сохраняются посредством цикла квантовых вычислений с использованием алгоритма, точно установленного для высококачественной среды передачи данных, таких как сети АТМ. Алгоритм распознает все единичные и двойные ошибки со стопроцентной точностью. Когда контроллер DRAM распознает ошибку, команду, вызвавшую эту ошибку, можно повторить еще раз. Распознавание ошибки может использоваться для инициирования повторного тренинга канала передачи данных, что позволяет системе динамично приспосабливаться к меняющимся условиям, таким, как изменение температуры и напряжения.

Частота сигналов

GDDR5 использует две тактовые частоты, CK и WCK, последняя в два раза больше первой. Команды передаются в режиме SDR (стандартная тактовая частота) на частоте CK; адресная информация передаётся в режиме DDR на частоте CK; а данные передаются в режиме DDR на частоте WCK. Интерфейс GDDR5 передает два информационных слова шириной 32 бита за тактовый цикл (WCK) через выводы микросхемы памяти. Соответствуя 8n предварительной выборке, единичный доступ для чтения или записи состоит из двух передач данных шириной 256 бит за тактовый цикл (CK) внутри ядра памяти и восьми соответствующих половинных передач данных шириной 32 бита за тактовый цикл (WCK) на выводах микросхемы памяти. Например, для GDDR5 со скоростью передачи данных 5 Гбит/с (Gbps) на вывод CK подается тактовая частота 1,25 ГГц, а WCK c частотой 2,5 ГГц. Также часто употребляется эффективная частота (QDR), поскольку как написано выше данные передаются на частоте WCK в режиме DDR. В приведенном примере эта частота составляет 5 GHz.

В связи с наличием двух частот (CK, WCK) производители изделий использующих GDDR5 могут указывать разные частоты для памяти, хотя скорость передачи данных может не отличаться. Nvidia указывает частоту WCK, AMD — частоту CK.

Ядро памяти

Архитектура ядра GDDR5 оптимизирована для поддержания высокого диапазона частот интерфейса, а также одновременного обеспечения низкого времени ожидания прямого доступа в ядро памяти. Это достигается благодаря наличию 16 информационных банков и предварительной выборке 8 из них, что превращает GDDR5 в стандарт с исключительно высокой производительностью.

Базовыми компонентами ядра являются 8 банков на 512 Мбит памяти GDDR5 и 16 банков на 1 или 2 Гбит, предварительная выборка 8 и фиксированный размер страницы 2кВ для всех плотностей записи.

Управление энергопотреблением

GDDR5 разработана таким образом, чтобы обеспечить потребление энергии только в случае реальной необходимости. Следующие характеристики и методики специально применяются в GDDR5 для обеспечения управления энергопотреблением по требованию:

Технология GDDR5 позволяет системе оперативно изменять скорость передачи вводимых и выводимых данных памяти в соответствии с рабочей нагрузкой. Скорость вводимых и выводимых данных в GDDR5 может колебаться от 5 Гбит/с до 200 Мбит/с (при синхронизирующей частоте 50 МГц).

В зависимости от нагрузки, набор рабочих параметров может меняться, чтобы постоянно обеспечивать работу при наименьшем возможном энергопотреблении. На более низких частотах ФАПЧ (система фазовой автоподстройки частоты) может выключаться, и интерфейс GDDR5 может быть переведен в стробирующий режим с малой мощностью. В этом случае графический процессор может выключать синхронизатор восстановления данных, тем самым снижая энергопотребление. Для упорядочивания данных в стробирующем режиме DRAMвместе с данными посылается строб-импульс через контакт управления экономичным распределением нагрузки (EDC). Помимо масштабирования частоты входа и выхода, ядро DRAM GDDR5 предусматривает режим малой мощности для работы на низких частотах.

Он задается набором разрядов малой мощности из контроллера. Прекращение сигнала необходимо для соответствия полному сопротивлению трансмиссионных каналов и улучшения качества сигнала. Однако и при прекращении сигнала происходит потребление энергии. При низкой скорости передачи данных подача сигналов требует резерва, который позволяет запускать систему с частично подогнанным межэлектродным сопротивлением завершения передачи сигнала.GDDR5 позволяет удвоить сопротивление на более медленных скоростях передачи данных или даже отключить его. Завершение передачи может выполняться отдельно применительно к информационной, адресной и командной шине и синхронизатору WCK для получения максимальной выгоды от энергосбережения. Возможность инверсии информационных и адресных разрядов не приводит к снижению энергии, потребляемой согласующим резистором и выводящими драйверами. Схема высокого уровня прекращения передачи сигнала предусматривает потребление энергии только в случае перевода линии передачи на низкий уровень. Поскольку инверсия разрядов данных и адресов эффективно снижает количество низких сигналов в информационной и адресной шинах, в результате снижается и общее потребление энергии системой в целом.

Производоство

В ноябре 2009 г. компания Elpida Memory представила рынку микросхему памяти GDDR5 плотностью 1 Гбит, обеспечивающую передачу данных со скоростью 6 Гбит/с;

В июне 2010 она представила микросхему памяти GDDR5 плотностью 2 Гбит, изготовленной по нормам 50 нм с применением медных внутренних соединений. Выпуском микросхем по заказам Elpida с конца 2010 г. занимается её партнер — тайваньская компания Winbond Electronics.

В начале 2015 г. компания Samsung Electronics объявила о начале серийного выпуска первых в мире микросхем памяти GDDR5 плотностью 8 Гбит (предназначена для графических карт, используемых в ПК и суперкомпьютерах, для игровых консолей и ноутбуков); память выпускается по 20-нмтехнологии. Компания Samsung Electronics, являющаяся крупнейшим поставщиком микросхем памяти, осенью 2010 объявила о расширении инициативы «Green Memory» («Зеленая память», с пониженным энергопотреблением) и на графическую память для ПК; теперь инициативы, наряду с памятью DRAM и твердотельными накопителями (SSD), распространяется также и на память Samsung LPDDR2 и GDDR5.

GDDR3 vs GDDR5

Сравнение производительности видеокарт с использованием технологий GDDR3 и GDDR5 на примере GTA»V» ( оперативная память, процессор и иные характеристики тестируемых систем примерно одинаковы, что дает увидеть, реальную разницу в производительности, при смене используемых GDDR-модулей):

GeForce GTX 750 2GB GDDR5:

AMD Radeon R7 240 2GB GDDR3:

Современное положение

16 января 2015 года — Компания Samsung Electronics, мировой лидер в области передовых технологий памяти, объявила о старте массового производства первых в индустрии 8-гигабитных (Гб) чипов GDDR5* DRAM видеопамяти, произведенных по передовому 20-нанометровому технологическому процессу.

Новый чип от Samsung обеспечивает высокую пропускную способность для обработки высококачественных потоков графических данных. Чип разработан для приложений, требующих высокой полосы пропускания, предназначен для использования в видеокартах для ПК, а также встроенных графических картах для игровых консолей и ноутбуков. С ростом популярности 3D игр и быстрым распространением UHD видеоконтента сегодня стала увеличиваться потребность в высокопроизводительной видеопамяти – в связи с этим решение от Samsung является особенно актуальным.

«С выпуском нашего нового продукта мы обеспечим OEM-производителей лучшим на сегодняшний день решением видеопамяти для игровых консолей, а также ПК и ноутбуков, – сказал Joo Sun Choi (Джу Сан Чой), исполнительный вице-президент подразделения Memory Sales and Marketing компании Samsung Electronics, – Расширяя нашу линейку DRAM-памяти класса 20 нм, мы стремимся удовлетворить растущий спрос клиентов и берем на себя инициативу по ускорению роста рынка высокоплотной памяти».

Новый 8-Гб чип GDDR5 DRAM от Samsung обладает выдающейся пропускной способностью. Модуль всего из восьми новых чипов позволяет достичь плотности эквивалентной 8 гигабайтам (ГБ), которая необходима для новейших игровых консолей.

Новое решение обеспечивает скорость операций ввода / вывода 8 Гбит в секунду, что более чем в четыре раза превосходит производительность DDR3 DRAM памяти, которая широко используется в современных ноутбуках, при этом каждый чип может оперировать с 32-битными I/O. 2 ГБ модуль видеопамяти можно создать при помощи всего двух новых чипов, которые в совокупности могут обрабатывать до 64 ГБ графических данных в секунду. Это примерно равно обработке 12 Full-HD DVD (5 ГБ эквивалент) в секунду.

С выпуском новой 8 Гб GDDR5 DRAM видеопамяти компания Samsung пополнила свою линейку 8 Гб DRAM решений на основе собственной технологии производства по передовому 20 нм процессу, которая помимо рынка видеопамяти охватила также рынки памяти для серверов, ПК и мобильных устройств. Samsung как крупнейший в мире производитель решений памяти будет продолжать расширять производство DRAM продуктов 20 нм класса различной плотности (в том числе 4 Гб, 6 Гб, 8 Гб и более высокой плотности) чтобы укрепить свои лидирующие позиции в премиальных сегментах рынка информационных технологий.

В стандарте GDDR5 нынешний тип памяти достиг своего предела, и хотя небольшие возможности для роста ПСП еще есть, но они требуют слишком больших усилий и не изменят ситуацию кардинально. Но самое главное — вопрос высокого энергопотребления не решился до сих пор (при этом энергоэффективность — главный параметр для любого современного чипа) — даже текущие поколения GDDR5-памяти уже потребляют слишком много энергии из-за сложных механизмов тактования и работы на очень высокой частоте, а любые улучшения её производительности связаны с дальнейшим повышением частоты и сложности чипов, а значит, и энергопотребления.

Также, чипы GDDR5 занимают слишком много места на плате и требуют применения нескольких каналов памяти, что усложняет сам графический процессор (особенно если говорить о топовых GPU с 384/512-битной шиной памяти).

Для решения этих и других проблем имеются планы по разработке и внедрению нового стандарта памяти — GDDR5X.

GDDR5X

Стандарт GDDR5X обеспечит в перспективе двукратный подъём скорости обмена данными с графическим процессором. Сегодня по одному контакту GDDR5 обмен в среднем проходит со скоростью 7 Гбит/с. Скорость обмена по контакту памяти GDDR5X увеличена до 10–14 Гбит/с. Важно отметить, что сигнальный уровень GDDR5 и GDDR5X остался один и тот же — это так называемая схема с псевдо-открытым стоком (pseudo open drain, POD). Это облегчит разработку контроллеров памяти для поддержки GDDR5X. Менять придётся не так много. К тому же, стандарт GDDR5X будет продолжать использовать интерфейс и основные особенности протокола GDDR5, что означает совместимость с набором команд и прочее. Главным отличием между GDDR5 и GDDR5X станет внутренняя логика работы (и архитектура), отвечающая за выборку данных или prefetch. Память GDDR5X сможет выбирать до 64 байт за тактовый цикл против 32 байт у GDDR5. За счёт этого и растёт итоговая пропускная способность.

Коммерческая актуальность

25 июня 2008 года компания AMD выпустила свой первый графический ускоритель, использующий память GDDR5 — ATI Radeon HD 4870. На плате установлено 512 либо 1024 МБ памяти GDDR5.

В апреле 2010 года вышел первый продукт от корпорации Nvidia, обладающий памятью стандарта GDDR5 — NVIDIA Fermi. Продукты на этой архитектуре обладают от 1024 МБ до 6144 МБ памяти стандарта GDDR5 для профессиональных карт: Quadro 2000, Quadro 4000, Quadro 5000, Quadro 6000 и от 512 МБ до 4096 МБ для игровых решений: GT240, GT430, GTS 450, GTX 460, GTX 465, GTX 470, GTX 480, GTX 550 Ti, GTX 560, GTX 560 Ti, GTX 570, GTX 580, GTX 590, GTX 650,GTX 660, GTX 680, GTX 690 и др.

В игровой приставке восьмого поколения PlayStation 4 GDDR5 используется в качестве оперативной памяти.

На момент середины 2016 года модуль GDDR5 устанавливается в большинство видеокарт, деля рынок c GDDR3,GDDR5X, а в скором времени и с новым форматом HBM.

Источник