急速馳騁　十款ＧＤＤＲ５顯卡全接觸

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假設(shè)說(shuō)過(guò)去采用GDDR5顯存的顯卡還屈指可數(shù)的話，那么如今采用GDDR5顯存的顯卡已經(jīng)呈現(xiàn)遍地開(kāi)花的局面——從AMD最高端的雙核心旗艦RadeonHD4870x2，到主流的高端型號(hào)RadeonHD4870，再到新近上市的中高端顯卡RadeonHD4860，甚至主流的RadeonHD4750都采用了GDDR5顯存。下面我們就帶大家一起來(lái)熟悉GDDR5顯存。

一起來(lái)熟悉GDDR5顯存

頻率是存儲(chǔ)器最為顯著的特征。目前GDDR3的數(shù)據(jù)傳輸頻率最高可以達(dá)成2600MHz，相比之下，目前GDDR5可以達(dá)成5000MHz。不過(guò)這仍舊不是終點(diǎn)，GDDR5最高數(shù)據(jù)傳輸頻率將達(dá)成6000MHz。和之前幾代GDDR顯存一樣，GDDR5也是建立在多倍數(shù)據(jù)預(yù)取技術(shù)上的產(chǎn)品。根據(jù)顯存進(jìn)展的歷史來(lái)看，GDDRl顯存采用2bit數(shù)據(jù)預(yù)取技術(shù)，GDDR2、GDDR3和GDDR4都采用了4bit數(shù)據(jù)預(yù)取技術(shù)，GDDR5正是新一代8bit數(shù)據(jù)取技術(shù)的產(chǎn)物，達(dá)成了令人驚異的高性能。

優(yōu)秀的雙總線設(shè)計(jì)——高速傳輸無(wú)憂

相比GDDR3采用的4bit預(yù)取數(shù)據(jù)而言，GDDR5的優(yōu)勢(shì)在于將預(yù)取數(shù)據(jù)增加到了8bit，因此GDDR5就能夠在同樣的物理時(shí)鐘頻率下達(dá)成更高的數(shù)據(jù)傳輸速度。不僅如此，GDDR5顯存采用了雙數(shù)據(jù)總線，能夠同時(shí)在數(shù)據(jù)總線的上升和下降階段傳輸數(shù)據(jù)。同時(shí)，每條總線都獨(dú)立配備了完整的DBI，可以獨(dú)立傳輸、校驗(yàn)數(shù)據(jù)，是完整的雙總線規(guī)格。以往單數(shù)據(jù)總線的GDDR2、GDDR3等顯存標(biāo)稱頻率是等效工作頻率的1／2(譬如標(biāo)稱頻率為900MHz的GDDR3顯存，等效工作頻率為1800MHz)，而GDDR5顯存由于雙總線技術(shù)的存在，每條總線都可以在上升和下降階段傳輸數(shù)據(jù)，因此標(biāo)稱頻率是等效工作頻率的1／4。以4000MHz等效工作頻率的GDDR5顯存為例，它的標(biāo)稱頻率為1000MHz。由于采用了8bit的預(yù)取技術(shù)，因此它的實(shí)際物理運(yùn)行頻率為125MHz。

穩(wěn)定+節(jié)能，其實(shí)很簡(jiǎn)樸——Dataeyeoptimization數(shù)據(jù)核心優(yōu)化

對(duì)于數(shù)據(jù)的優(yōu)化是存儲(chǔ)器最為重要的方面，GDDR5重點(diǎn)采用了四項(xiàng)技術(shù)來(lái)保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安好性。Data／addressbitinversion，即數(shù)據(jù)／地址位反演是指在傳輸過(guò)程中，數(shù)據(jù)或者地址位內(nèi)的信鼠被按照確定的規(guī)矩做了反演處理。數(shù)據(jù)／地址位反演技術(shù)的作用在于有效地改善了噪音對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)的影響，保證了數(shù)據(jù)在傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中的穩(wěn)定性。不難看出，數(shù)據(jù)／地址位反演技術(shù)是GDDR5在傳輸中最重要的處理技術(shù)，也是降低功耗和提高數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的首要法寶。

除了數(shù)據(jù)／地址位反演技術(shù)外，三項(xiàng)動(dòng)態(tài)調(diào)理技術(shù)：adjustabledriverstrengths、adiustablevoltages和adjustableterminations也是GDDR5數(shù)據(jù)核心優(yōu)化的重要組成片面。它們分別針對(duì)驅(qū)動(dòng)器、電壓和終止裝置舉行自動(dòng)調(diào)理。在傳統(tǒng)的顯存數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，由于顯存并行傳輸?shù)奶匦裕瑢?duì)線長(zhǎng)和外界干擾有著嚴(yán)格的規(guī)定。因此我們往往在顯存周邊看到大量的密密麻麻的終結(jié)電阻(裁減反射損耗)等元件，顯卡不得不在顯存周邊采用蛇形走線來(lái)盡可能做到信號(hào)線等長(zhǎng)。但在GDDR5上這些嚴(yán)格的要求被弱化了GDDR5自帶的調(diào)理系統(tǒng)可以在確定范圍內(nèi)保證數(shù)據(jù)信號(hào)在高速運(yùn)行時(shí)不出錯(cuò)，甚至信號(hào)線都可以不用嚴(yán)格等長(zhǎng)。除了更寬松的信號(hào)傳輸空間外，GDDR5對(duì)電壓和溫度的動(dòng)態(tài)調(diào)理和實(shí)時(shí)監(jiān)控，也使得整個(gè)信號(hào)在傳輸過(guò)程中的安好性更高。另外，工程人員可以在BIOS中寫(xiě)入設(shè)定好的調(diào)整信息，制止在PCB已經(jīng)正式出樣(1ayout)之后由于信號(hào)穩(wěn)定性問(wèn)題導(dǎo)致返工。

安好+自由，放心傳數(shù)據(jù)——Adaptiveinterfacetiming時(shí)鐘自適應(yīng)技術(shù)

信號(hào)線和時(shí)鐘穩(wěn)定性是高速顯存設(shè)計(jì)中最重要的片面。GDDR5顯存擁有多達(dá)5條需要校準(zhǔn)的時(shí)鐘信號(hào)，分別是Clock，CommandClock，ADDR、WriteClock、DATAClock時(shí)鐘信號(hào)。在高速運(yùn)行的處境下(諸如高達(dá)2GHz)，任何一點(diǎn)微小的差距都會(huì)帶來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤、崩潰。因此，GDDR5在時(shí)序自動(dòng)校準(zhǔn)、自適應(yīng)技術(shù)上已經(jīng)有了一套分外完整的方案，能夠帶來(lái)分外高的數(shù)據(jù)運(yùn)行效率。

首先，GDDR5會(huì)要求地址時(shí)鐘和總線時(shí)鐘(ADDR和CK)舉行對(duì)照并對(duì)齊。實(shí)際上這是在舉行一次芯片的初始化，在此階段操縱器可以找到最正確的相位設(shè)置。接下來(lái)就需要校準(zhǔn)WriteClock(WCK)和基準(zhǔn)Clock(CK#)之間的數(shù)據(jù)，這個(gè)過(guò)程被稱為“WCK-to—CK”。在這個(gè)過(guò)程中，操縱器可以找出WCK和CK#之間相位的差距，是“早”還是“遲”，然后為每一個(gè)DRAM給出相應(yīng)的調(diào)理數(shù)據(jù)。結(jié)果，操縱器會(huì)調(diào)整數(shù)據(jù)總線(DATA和WCK)。由于數(shù)據(jù)總線DATA的頻率是WCK寫(xiě)入時(shí)鐘的2倍，因此每次校準(zhǔn)會(huì)涉及到兩個(gè)字節(jié)。GDDR5的這種校準(zhǔn)方法，使得整個(gè)數(shù)據(jù)線環(huán)環(huán)相扣，降低了由于時(shí)鐘不同步帶來(lái)的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤或系統(tǒng)延遲，也在很大程度上降低了PCB設(shè)計(jì)的難度。由于有內(nèi)部校準(zhǔn)機(jī)制的存在，工程師們?cè)赑CB布線的一致性方面就有了更寬松的空間，這讓整個(gè)PCB的布線更為自由和寬松。

另外，更為自由的數(shù)據(jù)預(yù)取技術(shù)也讓GDDR5在圖形應(yīng)用中彌漫了優(yōu)勢(shì)。在圖形計(jì)算中存在大量密集而微小的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)甚至?xí)∮贕DDR5每次預(yù)取的最低數(shù)據(jù)。假設(shè)采用固定的預(yù)取值的設(shè)計(jì)方法，即每次無(wú)論數(shù)據(jù)大小(甚至使用空位)都確定要完全占據(jù)傳輸總線，無(wú)疑會(huì)花費(fèi)好多能量。因此，GDDR5允許小于預(yù)取數(shù)量的數(shù)據(jù)傳輸，即采用低預(yù)取方式。這種生動(dòng)的設(shè)計(jì)，讓GDDR5在傳輸大量小數(shù)據(jù)量運(yùn)作時(shí)，功耗有明顯的降低。

糾錯(cuò)+校驗(yàn)，完備保傳輸——Errorcompensation誤差補(bǔ)償技術(shù)

由于電磁環(huán)境或者傳輸中溫度、電壓等繁雜因素的影響，顯存在數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生少量的錯(cuò)誤一個(gè)簡(jiǎn)樸的顯存數(shù)據(jù)錯(cuò)誤除了導(dǎo)致渲染失敗以外，還可能導(dǎo)致顯卡徹底失去響應(yīng)、藍(lán)屏和系統(tǒng)崩潰等嚴(yán)重問(wèn)題。因此對(duì)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和補(bǔ)償，成為GDDR5瞄準(zhǔn)的又一個(gè)重要目標(biāo)。

GDDR5的數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用了CRC(CyeleRedundancyCheck循環(huán)冗余校驗(yàn))方式。CRC校驗(yàn)是建立在GDDR5的DATAI／O和DBI的根基上，假設(shè)展現(xiàn)錯(cuò)誤，那么觸發(fā)數(shù)據(jù)傳輸總線，然后快速重新讀取數(shù)據(jù)，或者利用如DataMask(數(shù)據(jù)掩蔽)等功能修改數(shù)據(jù)并重新傳輸。這種校驗(yàn)方式的優(yōu)勢(shì)在于能夠100％檢測(cè)出全體單、雙數(shù)據(jù)誤差。

DataMask(數(shù)據(jù)掩蔽)是這樣一項(xiàng)技術(shù)：GDDR5顯存在每次讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，并不是改寫(xiě)全體的數(shù)據(jù)，大片面數(shù)據(jù)都不需要修改。因此GDDR5利用地址總線對(duì)一片面數(shù)據(jù)舉行掩蔽，在T--

次數(shù)據(jù)讀寫(xiě)到來(lái)時(shí)，僅僅對(duì)沒(méi)有掩蔽的數(shù)據(jù)舉行更改。這樣就能在最快的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

到底有多快——GDDR5顯存性能測(cè)試

為了進(jìn)一步驗(yàn)證GDDR5顯存到底能為顯卡帶來(lái)多大的性能提升，我們將通過(guò)測(cè)試得出結(jié)論。由于RadeonHD4870和RadeonHD4850采用的都是RV770核心，在諸如流處理器、紋理單元等主要硬件規(guī)格上都是一致的。它們的主要識(shí)別是核心頻率和搭載的顯存類(lèi)型——RadeonHD4870的核心頻率更高，搭載GDDR5顯存，顯存頻率也很高；而RadeonHD4850的核心頻率較低，搭載GDDK3顯存，顯存頻率也較低。因此我們利用第三方軟件統(tǒng)一將RadeonHD4870和RadeonHD4850的核心頻率調(diào)到一致，以便通過(guò)嬉戲測(cè)試來(lái)檢驗(yàn)GDDR5顯存到底能扶助RadeonHD4870提升多少性能。概括的領(lǐng)先幅度可以通過(guò)RadeonHD4870領(lǐng)先RadeonHD4850的百分比得出。此時(shí)，RadeonHD4870和RadeonHD4850不同之處就是顯存頻率和顯存帶寬，前者的顯存帶寬為3600MHzx256bit÷8=115.2GB／s，后者的顯存帶寬為1986MHz×256bit÷8=63.5GB／s，幾乎相差一倍。為了不使CPU成為測(cè)試瓶頸，我們使用英特爾Corei7920平臺(tái)。概括測(cè)試軟件使用3DMarkVantage以及主流的3D嬉戲。

領(lǐng)先幅度達(dá)成10％左右

從測(cè)試來(lái)看，搭載了GDDR5顯存的RadeonHD4870的3D性能在3DMarkVantage的測(cè)試中領(lǐng)先RadeonHD48508％左右，而在孤島危機(jī)等嬉戲的測(cè)試中，領(lǐng)先幅度更是達(dá)成了10％以上。值得一提的是，在高辨識(shí)率、開(kāi)啟了全屏抗鋸齒后，RadeonHD4870的高顯存帶寬優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步發(fā)揮了作用，3D性能領(lǐng)先RadeonHD485015％以上。這也進(jìn)一步說(shuō)領(lǐng)略顯存帶寬在高辨識(shí)率、開(kāi)啟全屏抗鋸齒后的重要性。

總結(jié)：GDDR5顯存或?qū)⒊蔀橹髁?/p>

和GDDR3顯存相比，GDDR5顯存在數(shù)據(jù)傳輸頻率以及帶寬上有無(wú)可對(duì)比的優(yōu)勢(shì)。更高的數(shù)據(jù)傳輸頻率，可以有效降低顯卡在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的瓶頸，提升顯卡性能，甚至降低PCB布線難度。假設(shè)用簡(jiǎn)樸的數(shù)據(jù)來(lái)表述的話，256bit顯存位寬的RadeonHD4850顯卡，采用1986MHz的GDDR3顯存，顯存帶寬為63.5GB／s；而采用GDDR5顯存的RadeonHD4870顯卡，在256bit位寬下，RadeonHD4870利用數(shù)據(jù)傳輸頻率高達(dá)3600MHz的GDDR5顯存，顯存帶寬輕松突破115.2GB／s，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)RadeonHD4850。

除了高數(shù)據(jù)帶寬帶來(lái)的誘惑外，GDDR5的強(qiáng)大性能可以讓采用128bit顯存位寬的中端顯卡煥發(fā)活力，譬如RadeonHD4770和RadeonHD4860。它們都采用GDDR5顯存來(lái)達(dá)成以往中高端甚至高端顯卡才可企及的顯存帶寬。RadeonHD4770在128bit顯存位寬下采用數(shù)據(jù)傳輸頻率為3600MHz的GDDR5顯存，顯存帶寬為57.6GB／s——這也是256bit位寬下1800MHzGDDR3顯存的帶寬勞績(jī)。因此我們看到RadeonHD4770甚至RadeonHD4750在大片面測(cè)試環(huán)境下的3D性能比采用256-bit／GDDR3顯存的RadeonHD4830還要好，足見(jiàn)GDDR5顯存帶來(lái)的性能提升。同時(shí)，更低的顯存位寬會(huì)讓顯存布線更輕易，降低了PCB設(shè)計(jì)的難度，甚至僅僅需要四層PCB就可以完成制造——這無(wú)疑對(duì)降低顯卡整體售價(jià)和提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力有明顯扶助。

另一方面，GDDR5顯存還有不錯(cuò)的超頻性能。以主流的奇夢(mèng)達(dá)“-40X”GDDR5顯存為例，它的