VRAM: Какво е това и за какво се използва?

Ръководство за хардуер » Уроци » VRAM: Какво е това и за какво се използва?

La VRAM или видео RAM памет Това е един от най-важните елементи, когато става въпрос за компютър, който ще се използва за графични задачи. Производителността, която може да се извлече от графичния процесор, до голяма степен ще зависи от него. Поради тази причина ще посветим тази статия на изследването на тайните, които тази памет крие, и нейната природа.

Може да ви е интересно да прочетете и:

• Архитектурите на графичните процесори: Разликите между Intel, AMD и NVIDIA
• Виртуализация на GPU: Какво е това

GPU: „CPU“ за графика

Що се отнася до графичната карта, както може би добре знаете, тя е почти като дънна платка сама по себе си, с централен процесор, в този случай графичен процесор, предназначен за графика, а също така има и RAM, в този случай VRAM, която ще разгледаме по-подробно в тази статия, фърмуер или BIOS, самата печатна платка, произведена от производители, които имат опит и с дънни платки като ASUS, Gigabyte, ASRock, MSI и др.

В случай, че сте a iGPU или интегриран графичен процесорВ този случай, част от RAM паметта ще бъде използвана за графичния процесор (GPU), а останалата част ще се използва от процесора (CPU). Следователно, тази част от основната памет може да се счита за VRAM за iGPU, въпреки че няма точно същите характеристики като GDDR.

VRAM срещу RAM

La VRAM е вид физическа памет, подобна на RAM паметта.В някои случаи RAM паметта се използва и за графични цели, например във вградените графични процесори (iGPU), където се споделя с процесора (CPU). Нуждите на графичния процесор (GPU) и централния процесор обаче са различни. Графичният процесор (GPU) изисква по-висока латентност, честотна лента и скорост поради броя на ядрата, които управлява, и паралелизма, необходим за обработка на огромни количества данни, какъвто е случаят с графичната обработка със SIMD потоци. В тези случаи част от основната памет е резервирана за изключителна употреба от графичния процесор (GPU), което може да ограничи възможностите на процесора.

За да отговори на нуждите на графичния процесор, той е разработен версия на RAM, специално оптимизирана за графични процесори, наречена GDDR. Въпреки че е базирана на конвенционална DDR RAM памет, GDDR има значителни подобрения в шината и скоростта, за да отговори на изискванията на графичния процесор за пропускателна способност, скорост и латентност.

В някои системи, като мобилни устройства, съвременни игрови конзоли и процесори на Apple M-Series, се използва унифицирана система за памет, наречена Unified Memory. В тези системи процесорът (CPU) и графичният процесор (GPU) споделят едно и също RAM адресно пространство, което означава, че няма нужда да има идентични копия на набори от данни за процесора и графичния процесор. Въпреки че... RAM Не е оптимизиран да отговаря на нуждите на графичния процесор за пропускателна способност и скорост, така че някои системи използват директно GDDR5 вместо унифицирана RAM памет, какъвто е случаят с AMD APU в Sony PlayStation XNUMX. Това позволява памет, оптимизирана специално за графичния процесор.

Разлики между GDDR и DDR

Докато DDR се използва от процесора, а в някои случаи и от вградената видеокарта, както споменах по-рано, GDDR е памет, специално проектирана за графичния процесор:

• DDR (Двойна скорост на данни): Това е вид SDRAM (синхронна динамична памет с произволен достъп), използвана за съхраняване на всички данни и инструкции за програмите, които процесорът трябва да изпълни. В случай на iGPU, той ще има и част от тази памет, резервирана за графичния процесор; в някои архитектури тя е недостъпна за процесора, докато в други е унифицирана памет, както в HSA системите. Освен това, основната памет или RAM за процесора може да бъде реализирана в модули, като DIMM, или също така запоена върху самата печатна платка.
• GDDR (графична DDR)Това също са чипове памет със SDRAM клетки и дори са базирани на DDR спецификации. Те обикновено се произвеждат от същите производители като SK Hynix, Micron, Samsung и др. В този случай обаче те ще бъдат достъпни само за графичния процесор и ще имат някои разлики с DDR, за да се подобрят нуждите на графичния процесор, който е процесор с по-висока степен на паралелизъм в сравнение с процесора. От друга страна, в този случай те винаги ще бъдат запоени върху печатната платка.

Накратко, основни разлики между двата вида памет са:

Спецификацииs	DDR	GDDR
Анчо де банда	Bajo	Високо
Консумация на енергия	Високо	ниско
Отопление	По-висок	Спуснете
Изпълнение	ниско	Високо
капацитет	ниско	Високо
Тактова честота	ниско	Високо
Coste	По-малко	Повече

Какво е VRAM памет?

Преди да продължим да говорим за необходимия капацитет, е важно да разберете какво представлява VRAM и каква е неговата функция в системата. VRAM (видео RAM) Това е памет с произволен достъп, подобна на RAM паметта на процесора, но специално предназначена за графичния процесор. Тази памет съхранява данните, необходими за рендиране на пиксели, текстури, мрежи и други елементи от буфера на кадрите на монитора. Важно е да се спомене, че в много системи VRAM не може да бъде достъпна по същия начин като конвенционалната RAM памет, тъй като не е картографирана или видима за програмиста.

Важно е да се има предвид, че графичният процесор също се нуждае получаване на информация от процесора, като например позицията на обектите и физически данни за обработка на графики. Следователно, тези необходими данни също се съхраняват във VRAM, не само резултатите.

История на видеопаметата (VRAM)

Фредерик Дил, Даниел Линг и Ричард Матик Те са тези, които изобретяват VRAM, докато работят в изследователския център на IBM. Въпреки това, тя не е патентована по това време, чак пет години по-късно. И едва през 5 г. е използвана за първи път в търговски персонален компютър, по-специално за графичния адаптер на IBM PC RT.

След пускането на този компютър, производствените разходи за двупортова VRAM памет намаляха, което позволи на други производители да я използват в своите продукти за графично ускорение или графични карти. Този факт бележи... точка на огъване в света на графиката, тъй като скоростта и качеството са се подобрили до ден днешен. Има обаче някои опити да се замени с HBM, но тази памет е по-скъпа и капацитетът ѝ е по-ограничен, което означава, че не е била успешна в света на персоналните компютри...

Видове VRAM

През цялата история е имало разработи множество различни видове VRAM, Въпреки че много хора днес си спомнят само най-новите версии като GDDR4, GDDR5 или GDDR6.

• СОНИК: SAM паметта е вид линеен регистър, използван в някои по-стари графични карти за съхраняване на данните, необходими за цифрово-аналоговото преобразуване на сигнала, необходимо за свързване към по-стари монитори, които са имали само аналогови портове.
• CDRAM (кеш DRAM)Това е графична памет, която комбинира характеристиките на статичната SRAM памет и динамичната DRAM памет и се използва като кеш памет за ускоряване на графиката. Тази памет обаче е била скъпа и капацитетът ѝ е бил ограничен.
• MDRAM или многобанкова DRAM памет: е вид високоскоростна RAM памет, създадена от MoSys Inc. Тази памет е разделена на 32KB DRAM банки, което позволява индивидуален достъп до всяка банка. Въпреки че тази памет вече не се използва днес, някога е била използвана в някои устройства, като например Hercules Dynamite 128, който е имал 4MB MDRAM.
• Rambus видео паметКомпанията Rambus патентовала и нова шина за ускоряване на потока от данни между VRAM и буфера на кадрите.
• 3D RAMMitsubishi създаде тази графична карта, която включваше допълнителна логика, като например ALU, която позволяваше извършването на изчисления за Z-Buffer тестване. Тези графични карти бяха използвани за работни станции на Sun Microsystems, базирани на UltraSPARC процесори.
• SGRAM (синхронна графична RAM памет)Това е основно VRAM памет, базирана на SDRAM клетки с относително ниска производствена цена, но само с един порт за достъп, въпреки че би могла да действа като памет с два порта, като отваря две страници памет едновременно.
• WRAM (RAM памет на Windows): Това няма нищо общо с операционната система; това е просто още една високопроизводителна VRAM памет с два порта и висока пропускателна способност. Използвана е например в графични карти като Number Nine Revolution 3D или Matrox MGA Millennium.
• Разширена или споделена RAMСподелена памет: Споделената памет се използва, когато графичният процесор е интегриран, както споменах по-рано. Това не е специална VRAM памет сама по себе си, а по-скоро DDR карта, която графичният процесор може да използва заедно с процесора. В много случаи размерът на пространството, запазено за графичния процесор, може да бъде променен от BIOS/UEFI.
• HBM (памет с висока пропускателна способност)HBM е високоскоростна памет, която е била внедрена в графичните карти AMD Radeon Fury. Въпреки че предлага по-добра производителност от GDDR, тя е по-скъпа и има ограничен капацитет. Поради тези недостатъци, AMD в крайна сметка решава да премине към GDDR, въпреки че HBM все още се използва в сектора на високопроизводителните изчисления (HPC).
• GDDR (графична DDR)GDDR (Graphics Double Data Rate) е вид DDR SDRAM, проектирана специално за графични карти, която се различава от конвенционалната DDR по това, че има по-кратко време за достъп и по-високи тактови честоти. С течение на времето са се появили няколко поколения GDDR, като GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 и други, всяко с подобрения в скоростта и капацитета.
• GDDRXПример за това е GDDR6X, използвана от NVIDIA за най-новите им графични карти. Това е подобрена версия на GDDR6 за постигане на по-висока производителност и е разработена съвместно с Micron. Една от най-забележителните характеристики е, че използва PAM4 кодиране за шината за данни вместо NRZ, както конвенционалната GDDR6.

Сега вече имате малко повече разбиране какво е VRAM, разликите с RAM и т.н. Нека продължим да изследваме някои интересни свързани теми...

Как да разбера колко VRAM имам

Ако искате да знаете колко VRAM памет имате на вашата графична карта, можете да следвате стъпките по-долу, които обяснявам за различните операционни системи:

• Microsoft Windows 10 и нагоре:
  1. Отворете Настройки.
  2. Вътре в прозореца отидете на Система.
  3. Отидете на Екран.
  4. След това към Разширен дисплей.
  5. В свойствата на адаптера ще видите ред със специалната видеопамет.
• ГНУ/Линукс (Убунту):
  1. Отидете в системните настройки на вашата дистрибуция.
  2. Кликнете върху „Относно тази система“.
  3. След това погледнете информацията в раздела „Хардуер“ и там ще можете да видите количеството памет.
• Apple macOS:
  1. Кликнете върху иконата на ябълка в горния ляв ъгъл.
  2. След това в „Относно този Mac“ в падащото меню.
  3. Проверете секцията „Графика“. Ако е Apple M-Series, не забравяйте, че тя ще бъде унифицирана и споделена с останалите SoC-та.

Също така, използвайте инструменти на трети страни за да знаете подробностите и количеството VRAM памет, което имате на компютъра си. Например, препоръчвам да използвате GPU-Z от TechPowerUp Предлага се за Microsoft Windows. След като изтеглите приложението, стартирайте го и вижте секцията „Размер на паметта“ в раздела „Графична карта“.

Може ли да се увеличи VRAM?

Отговорът на този въпрос не е толкова прост, Всеки конкретен случай ще трябва да бъде анализиранНапример, можете да се ръководите от тези точки:

• Имате а Компютър със специална графична карта или dGPU:
  • Ако е настолен компютър, ще трябва да надстроите графичната си карта до по-висок клас, за да разширите VRAM паметта.
  • Ако е лаптоп със специализирана графика, няма да можете да променяте и капацитета на VRAM, тъй като чиповете ще бъдат запоени към дънната платка. Някои лаптопи имат модули тип MXM, като в този случай ще трябва да смените и модула на картата с по-висококачествен, въпреки че обикновено няма много опции за избор.
• Ако имате Компютър или лаптоп с вграден графичен процесор (iGPU) Ако използвате Intel или AMD APU, или друг интегриран iGPU, като например тези, намиращи се в някои ARM SoCs и др., тогава в някои случаи можете да промените количеството RAM, споделено с GPU. За да направите това, можете да използвате няколко метода:
  • Някои системи поддържат промяна на споделения капацитет на RAM паметта, разпределен на графичния процесор от BIOS/UEFI:
    1. Достъп до менюто за настройка.
    2. След това в раздели като „Разширени функции“ или „Чипсет“ или подобни, в зависимост от марката на фърмуера.
    3. В рамките на графичната конфигурация или видео конфигурацията или подобно.
    4. И там потърсете опции като размер на VGA паметта или размер на VRAM, за да ги промените. Това ще зависи от количеството RAM, което сте инсталирали. Например, с 4 GB RAM можете да използвате 512 MB, с 8 GB можете да използвате 1 GB, с 16 GB можете да използвате 2 GB за графика и т.н.
  • Може да се промени и от системния регистър на Windows. За да направите това, следвайте тези стъпки:
    1. Натиснете Windows + R.
    2. Въведете regedit и натиснете ENTER.
    3. Потърсете записа HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Intel или AMD (в зависимост от вашия случай).
    4. Щракнете с десния бутон върху Intel или AMD.
    5. Изберете Ново.
    6. След това Кий.
    7. Наречете го GMM.
    8. Трябва да използвате DedicatedSegmentSize и да му присвоите десетична стойност. Това определя количеството памет, което искате да отделите.
    9. Накрая рестартирайте системата.
• Ако имате Mac със специален графичен процесор:
  • Ако е AMD или NVIDIA (при по-стари модели), винаги можете да смените графичната карта с поддържан модел, който има повече VRAM, ако има такава.
  • Ако е MacBook със специален графичен процесор, той не може да бъде заменен, тъй като е запоен към дънната платка, както е при други лаптопи.
• Ако имате Mac с вграден графичен процесор
  • Ако е Intel iGPU, паметта, разпределена за графиката, не може да бъде увеличена.
  • Ако имате Apple M-Series, също няма да можете да го смените, тъй като той има унифицирана памет и е този за закупения от вас SoC модел.
• Можете също да използвате Външен графичен процесор, както някои лаптопи поддържат, и че този eGPU има по-висока VRAM, подобно на тези, които се свързват чрез Thunderbolt.
• За настолни компютри има алтернатива да се използва конфигурация с няколко графични процесора, ако имате наличен PCIe x16 слот, за да добавите втора графична карта и да ги накарате да работят заедно.

Как се изчислява необходимата памет въз основа на резолюцията?

Може би сте наясно с количество VRAM памет необходим за всяка резолюция на екрана, но знаете ли как се изчислява? Често срещан пример е изчисляването на размера на буфера на кадрите, необходим за FullHD резолюция от 1920x1080 пиксела и 32-битов цвят:

• 1920×1080 = 2073600 общо пиксела на екрана
• 2073600 x 32-бита = 66355200 бита
• 66355200 / 8 = 8294400 байта
• 8294400 / 1024 = 8100 КБ
• 8100 / 1024 = 7,9 МБ

Вярно е, че с 8MB VRAM Едно изображение може да се покаже във Full HD резолюция, но това не е достатъчно за динамична графика в реалния свят. Необходими са по-големи капацитети, защото трябва да се съхраняват много други стойности и копия на текстурите за рендиране. Освен това, двойни или тройни копия на данните също могат да изискват още по-голям капацитет. Следователно, настоящите VRAM капацитети са необходими, за да се осигури оптимална графична производителност и плавно игрово изживяване. Графичният процесор може също да съхранява вътрешни и трансформирани копия на текстурите за рендиране, за да се избегне повтарящо се изпращане на текстури от процесора.

Количеството VRAM памет, което имате на вашата графична карта, е от съществено значение за постигане на добра производителност във видеоигри и графични приложенияТова е така, защото количеството налична памет определя качеството на изображението, времето за зареждане и резолюциите, които могат да бъдат обработени. Ако графичната карта няма достатъчно VRAM, тя ще се запълни бързо, което ще доведе до значителен спад в производителността. Мнозина твърдят, че 4GB VRAM са достатъчни за стартиране на AAA игри с резолюция 1080p, докато за UHD резолюции са необходими 8GB. Това твърдение обаче се оказа по-малко вярно в наши дни.

И така: колко VRAM ми е необходима?

Като цяло, трябва да следвате тези насоки за това колко VRAM ви е необходима за игри и лична употреба:

• 2 GB за заглавия, работещи на 720p.
• 4 GB за заглавия, работещи с резолюция 1080p.
• 6GB за игри с резолюция 1440p.
• 8 – 12 GB за 2160p или 4K.

Ако искате графична карта за професионална работа, като например рендиране, редактиране и др., препоръчителните капацитети са:

• 8GB за 720p до 1080p.
• 16 GB за 4K.
• 32 – 64 GB за 8K, за търговска употреба.

Това точни цифри ли са?

Както може би знаете, в новите поколения графични карти е решено да се постави a минимум 8GB VRAM В някои случаи обаче това предизвиква недоволство сред онлайн потребителите, които се оплакват, че не е достатъчно, за да се играят настоящите AAA заглавия на високи графични настройки, дори при 1080p или Full HD резолюции.

Причината за тези опасения и защо минимумът от 8GB е объркващо число е, че необходимият капацитет Това няма да зависи само от резолюцията както си мислехте. Други аспекти също влияят, като например

• Вид видеоиграВсяко AAA заглавие може да изисква повече или по-малко VRAM капацитет в зависимост от фактори като оптимизация, реализъм на графиката и др.
• Графични настройки: тъй като в зависимост от конфигурацията или качеството, избрани от потребителя, количеството използвана VRAM може да се увеличи или намали.
• Графични двигатели или геймърски двигателиТъй като игрите стават все по-напреднали и предлагат все по-реалистична графика, те увеличават необходимото количество VRAM. Пример за това е известният Unreal Engine 5, който изисква малко повече от 8 GB, за да работи гладко.

В момента 12GB е може би новите 8GB. Така че е най-добре да си вземете графична карта с поне 12GB.

В бъдеще, разработчици на видео игри ще се сблъскат с голямо предизвикателство, ако искат да достигнат до по-широка аудитория с графични карти само с 8 GB VRAM, тъй като ще бъде все по-трудно за новите заглавия да се изпълняват на тези карти, дори и да са оптимизирани. Това е така, защото настоящото качество на графиката и новите графични технологии изискват все повече данни, съхранявани във VRAM, което увеличава консумацията на място. VRAM не само съхранява текстури, но и мрежи, шейдъри, кадрови буфери и други данни, необходими за рендиране на сцената, като обекти, стойности на шейдърите и информация за осветлението.

Надявам се, че сега ви е малко по-ясно какво е VRAM, за какво се използва и колко трябва да имате...