VRAM: Hvad er det, og hvad bruges det til?

Hardwarevejledning » Tutorials » VRAM: Hvad er det, og hvad bruges det til?

La VRAM eller video-RAM-hukommelse Det er et af de vigtigste elementer, når det kommer til en computer, der skal bruges til grafikopgaver. Den ydeevne, der kan udvindes fra GPU'en, vil i høj grad afhænge af det. Derfor vil vi dedikere denne artikel til at udforske de hemmeligheder, denne hukommelse rummer, og dens natur.

Du kan også være interesseret i at læse:

• GPU-arkitekturer: Forskellene mellem Intel, AMD og NVIDIA
• GPU-virtualisering: Hvad det er

GPU: en "CPU" til grafik

Når det kommer til et grafikkort, er det, som du måske ved, næsten som et bundkort i sig selv, med en central processorenhed, i dette tilfælde en GPU dedikeret til grafik, og det har også en RAM, i dette tilfælde VRAM, som vi vil se mere detaljeret i denne artikel, en firmware eller BIOS, selve printkortet fremstillet af producenter, der også har erfaring med bundkort som ASUS, Gigabyte, ASRock, MSI osv.

I tilfælde af at være en iGPU eller integreret GPUI dette tilfælde vil den dele en del af RAM'en, der er reserveret til GPU'en, og resten vil blive brugt af CPU'en. Derfor kan denne del af hovedhukommelsen betragtes som VRAM til iGPU'er, selvom den ikke har præcis de samme egenskaber som GDDR.

VRAM vs. RAM

La VRAM er en type fysisk hukommelse, der ligner RAMI nogle tilfælde bruges RAM også til grafikformål, f.eks. i iGPU'er, hvor det deles med CPU'en. GPU'ens og CPU'ens behov er dog forskellige. GPU'en kræver højere latenstid, båndbredde og hastighed på grund af antallet af kerner, den administrerer, og den parallelitet, der kræves for at behandle massive mængder data, som det er tilfældet med grafikbehandling med SIMD-streams. I disse tilfælde er en del af hovedhukommelsen reserveret til eksklusiv brug af GPU'en, hvilket kan begrænse CPU'ens muligheder.

For at imødekomme GPU'ens behov er den blevet udviklet en version af RAM, der er specielt optimeret til GPU'er, kaldet GDDR. Selvom GDDR er baseret på konventionel DDR RAM, har det betydelige forbedringer i bus og hastighed for at imødekomme GPU'ens krav til båndbredde, hastighed og latenstid.

I nogle systemer, såsom mobile enheder, moderne spillekonsoller og Apple M-Series-processorer, bruges et samlet hukommelsessystem kaldet Unified Memory. I disse systemer deler CPU'en og GPU'en det samme RAM-adresseområde, hvilket betyder, at der ikke er behov for at have identiske kopier af datasæt til CPU'en og GPU'en. Selvom RAM Den er ikke optimeret til at opfylde GPU'ens båndbredde- og hastighedsbehov, så nogle systemer bruger GDDR5 direkte i stedet for samlet RAM, som det er tilfældet med AMD APU'en i Sony PlayStation XNUMX. Dette giver mulighed for hukommelse, der er optimeret specifikt til GPU'en.

Forskelle mellem GDDR og DDR

Mens DDR bruges af CPU'en, og i nogle tilfælde af iGPU'en, som jeg nævnte tidligere, er GDDR en hukommelse, der er specielt designet til GPU'en:

• DDR (dobbelt datahastighed): Det er en type SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), der bruges til at lagre alle data og instruktioner til de programmer, som CPU'en skal udføre. I tilfælde af en iGPU vil den også have en del af denne hukommelse reserveret til GPU'en; i nogle arkitekturer er den utilgængelig for CPU'en, mens den i andre er en samlet hukommelse, som i HSA-systemer. Desuden kan hovedhukommelsen, eller RAM'en til CPU'en, implementeres i moduler, såsom DIMM'er, eller også loddes på selve printkortet.
• GDDR (Grafik DDR)Disse er også hukommelseschips med SDRAM-celler, og de er endda baseret på DDR-specifikationer. De er normalt også fremstillet af de samme producenter som SK Hynix, Micron, Samsung osv. I dette tilfælde vil de dog kun være tilgængelige via GPU'en, og der vil være nogle forskelle i forhold til DDR for at forbedre GPU'ens behov, som er en processorenhed med en højere grad af parallelisme sammenlignet med CPU'en. På den anden side vil de i dette tilfælde altid være loddet fast på printkortet.

Kort sagt, vigtigste forskelle mellem de to typer hukommelse er:

Specifikationers	DDR	GDDR
Ancho de banda	Bajo	Høj
Energiforbrug	Høj	Lav
Varmer op	Højere	Sænk
Ydelse	Lav	Høj
kapacitet	Lav	Høj
Urfrekvens	Lav	Høj
Koste	Mindre	Mere

Hvad er VRAM-hukommelse?

Før vi fortsætter med at tale om den nødvendige kapacitet, er det vigtigt, at du forstår, hvad VRAM er, og dets funktion i systemet. VRAM (Video-RAM) Det er en random-access memory (tilfældig adgangshukommelse), der ligner CPU RAM, men er specifikt dedikeret til GPU'en. Denne hukommelse lagrer de data, der er nødvendige for at gengive pixels, teksturer, meshes og andre framebuffer-elementer på skærmen. Det er vigtigt at nævne, at VRAM på mange systemer ikke kan tilgås på samme måde som konventionel RAM, da den ikke er mappet eller synlig for programmøren.

Det er vigtigt at huske på, at GPU'en også har brug for det modtage information fra CPU'en, såsom objekters position og fysikdata til grafikbehandling. Derfor gemmes disse nødvendige data også i VRAM, ikke kun resultaterne.

VRAM'ens historie

Frederik Dill, Daniel Ling og Richard Matick Det var dem, der opfandt VRAM, mens de arbejdede på IBMs forskningscenter. Det blev dog ikke patenteret på det tidspunkt, før fem år senere. Og det var først i 5, at det blev brugt for første gang i en kommerciel pc, specifikt til grafikkortet til IBM PC RT.

Efter udgivelsen af ​​denne pc faldt produktionsomkostningerne for dual-port VRAM-hukommelse, hvilket gjorde det muligt for andre producenter at bruge den i deres grafikaccelerationsprodukter eller grafikkort. Denne kendsgerning markerede en bøjningspunkt i grafikkens verden, efterhånden som hastighed og kvalitet er forbedret den dag i dag. Der har dog været nogle forsøg på at erstatte det med HBM, men denne hukommelse er dyrere, og dens kapacitet er mere begrænset, hvilket har betydet, at den ikke har været en succes i PC-verdenen...

Typer af VRAM

Gennem historien har der været udviklede en lang række forskellige typer VRAM, Selvom mange mennesker i dag kun husker de nyeste versioner såsom GDDR4, GDDR5 eller GDDR6.

• SONIC: SAM-hukommelse var en type lineært register, der blev brugt i nogle ældre grafikkort til at lagre de data, der var nødvendige til den digital-til-analoge signalkonvertering, der kræves for tilslutning til ældre skærme, der kun havde analoge porte.
• CDRAM (Cache-DRAM)Dette er en grafikhukommelse, der kombinerer funktioner fra statisk SRAM-hukommelse og dynamisk DRAM-hukommelse, og som bruges som en cache til at accelerere grafik. Denne hukommelse var dog dyr, og dens kapacitet var begrænset.
• MDRAM eller Multibank DRAM: er en type højhastigheds-RAM skabt af MoSys Inc. Denne hukommelse er opdelt i 32KB DRAM-banker, hvilket giver individuel adgang til hver bank. Selvom denne hukommelse ikke længere bruges i dag, blev den engang brugt i nogle enheder såsom Hercules Dynamite 128, som havde 4MB MDRAM.
• Rambus VRAMRambus-virksomheden patenterede også en ny bus til at accelerere datastrømmen mellem VRAM og framebufferen.
• 3D-RAMMitsubishi skabte dette grafikkort, som inkluderede yderligere logik, såsom en ALU, der gjorde det muligt at udføre beregninger til Z-buffertestning. Disse grafikkort blev brugt til Sun Microsystems-arbejdsstationer baseret på UltraSPARC-processorer.
• SGRAM (Synchronous Graphics RAM)Det er grundlæggende en VRAM-hukommelse baseret på SDRAM-celler med en relativt lav produktionspris, men med kun én adgangsport, selvom den kunne fungere som en dobbeltportshukommelse ved at åbne to hukommelsessider på samme tid.
• WRAM (Windows RAM): Det har intet at gøre med operativsystemet; det er bare endnu en højtydende VRAM med to porte og høj båndbredde. Det blev for eksempel brugt i grafikkort som Number Nine Revolution 3D eller Matrox MGA Millennium.
• Udvidet eller delt RAMDelt hukommelse: Delt hukommelse bruges, når GPU'en er integreret, som jeg nævnte tidligere. Det er ikke dedikeret VRAM i sig selv, men snarere et DDR-kort, som GPU'en også kan bruge sammen med CPU'en. I mange tilfælde kan størrelsen på den plads, der er reserveret til GPU'en, ændres fra BIOS/UEFI.
• HBM (hukommelse med høj båndbredde)HBM er en højhastighedshukommelse, der blev implementeret i AMD Radeon Fury-grafikkort. Selvom den tilbød bedre ydeevne end GDDR, var den dyrere og havde begrænset kapacitet. På grund af disse ulemper valgte AMD til sidst at gå over til GDDR, selvom HBM stadig bruges i HPC-sektoren (højtydende databehandling).
• GDDR (Grafik DDR)GDDR (Graphics Double Data Rate) er en type DDR SDRAM, der er specielt designet til grafikkort, og som adskiller sig fra konventionel DDR ved at have kortere adgangstider og højere clockfrekvenser. Med tiden er der dukket flere generationer af GDDR op, såsom GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 og andre, hver med forbedringer i hastighed og kapacitet.
• GDDRXEt eksempel er GDDR6X, som NVIDIA bruger til deres nyeste grafikkort. Dette er en forbedret version af GDDR6 for at opnå mere ydeevne og blev udviklet i samarbejde med Micron. En af de mest bemærkelsesværdige funktioner er, at den bruger PAM4-kodning til databussen i stedet for NRZ som konventionel GDDR6.

Nu har du lidt mere forståelse af, hvad VRAM er, forskellene med RAM osv. Lad os fortsætte med at udforske nogle interessante relaterede emner...

Hvordan finder jeg ud af, hvor meget VRAM jeg har

Hvis du vil vide det hvor meget VRAM-hukommelse du har på dit grafikkort, kan du følge nedenstående trin, som jeg forklarer for de forskellige operativsystemer:

• Microsoft Windows 10 og fremefter:
  1. Åbn Indstillinger.
  2. Gå til System i vinduet.
  3. Gå til Skærm.
  4. Derefter til Avanceret visning.
  5. I adapterens egenskaber vil du se en linje med den dedikerede videohukommelse.
• GNU/Linux (Ubuntu):
  1. Gå til din distros systemindstillinger.
  2. Klik på Om dette system.
  3. Se derefter oplysningerne i afsnittet Hardware, og der vil du kunne se mængden af ​​hukommelse.
• Apple MacOS:
  1. Klik på æbleikonet øverst til venstre.
  2. Derefter i Om denne Mac i rullemenuen.
  3. Tjek grafikafsnittet. Hvis det er en Apple M-serie, skal du huske, at den vil være samlet og delt med resten af ​​SoC'erne.

Brug også tredjepartsværktøjer for at kende detaljerne og mængden af ​​VRAM-hukommelse, du har på din computer. For eksempel anbefaler jeg at bruge GPU-Z af TechPowerUp Tilgængelig til Microsoft Windows. Når du har downloadet appen, skal du køre den og se på afsnittet Hukommelsesstørrelse under fanen Grafikkort.

Kan VRAM øges?

Det er ikke så simpelt at besvare dette spørgsmål, Hvert enkelt tilfælde skal analyseresFor eksempel kan du lade dig guide af disse punkter:

• Du har en PC med et dedikeret grafikkort eller dGPU:
  • Hvis det er en stationær computer, skal du opgradere dit grafikkort til et mere avanceret et for at udvide VRAM'en.
  • Hvis det er en bærbar computer med dedikeret grafik, vil du heller ikke kunne ændre VRAM-kapaciteten, da chippene vil være loddet fast på bundkortet. Nogle bærbare computere har MXM-type moduler, og i så fald skal du også udskifte kortets modul med et af højere kvalitet, selvom der normalt ikke er mange muligheder at vælge imellem.
• Hvis du har en PC eller bærbar computer med en iGPU Hvis du bruger en Intel- eller AMD APU eller en anden integreret iGPU, såsom dem der findes i nogle ARM SoC'er osv., kan du i nogle tilfælde ændre mængden af ​​RAM, der deles med GPU'en. For at gøre dette kan du bruge flere metoder:
  • Nogle systemer understøtter ændring af den delte RAM-kapacitet, der er allokeret til GPU'en fra BIOS/UEFI.:
    1. Adgang til opsætningsmenuen.
    2. Derefter i faner som Avancerede funktioner eller Chipset eller lignende, afhængigt af firmwaremærket.
    3. Inden for grafikkonfigurationen eller videokonfigurationen eller lignende.
    4. Og der skal du kigge efter muligheder som VGA-hukommelsesstørrelse eller VRAM-størrelse for at ændre dem. Dette afhænger af mængden af ​​RAM, du har installeret. For eksempel kan du med 4 GB RAM bruge 512 MB, med 8 GB kan du bruge 1 GB, med 16 GB kan du bruge 2 GB til grafik osv.
  • Den kan også ændres fra Windows-registreringsdatabasen. Følg disse trin for at gøre det:
    1. Tryk på Windows + R.
    2. Skriv regedit og tryk ENTER.
    3. Søg efter posten HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Intel eller AMD (afhængigt af dit tilfælde).
    4. Højreklik på Intel eller AMD.
    5. Vælg Ny.
    6. Så Nøgle.
    7. Kald det GMM.
    8. Du skal bruge DedicatedSegmentSize og tildele den en decimalværdi. Dette angiver den mængde hukommelse, du vil dedikere.
    9. Genstart til sidst systemet.
• Hvis du har en Mac med dedikeret grafikkort:
  • Hvis det er en AMD eller NVIDIA (på ældre modeller), kan du altid udskifte grafikkortet med en understøttet model, der har mere VRAM, hvis det er tilgængeligt.
  • Hvis det er en MacBook med en dedikeret GPU, kan den ikke udskiftes, da den er loddet fast på bundkortet, som det er tilfældet med andre bærbare computere.
• Hvis du har en Mac med iGPU
  • Hvis det er en Intel iGPU, kan den hukommelse, der er allokeret til grafik, ikke øges.
  • Hvis du har en Apple M-serie, kan du heller ikke ændre den, da den har samlet hukommelse og er den samme til den SoC-model, du har købt.
• Du kunne også benytte dig af en Ekstern GPU, som nogle bærbare systemer understøtter, og at denne eGPU har en højere VRAM, ligesom dem, der opretter forbindelse via Thunderbolt.
• For stationære computere er der alternativet at bruge en multi-GPU-konfiguration, hvis du har et PCIe x16-slot tilgængeligt, kan du tilføje et andet grafikkort og få dem til at arbejde sammen.

Hvordan beregnes den nødvendige hukommelse baseret på opløsning?

Du er måske opmærksom på mængde VRAM-hukommelse kræves for hver skærmopløsning, men ved du, hvordan det beregnes? Et almindeligt eksempel er beregning af den framebufferstørrelse, der kræves for en Full HD-opløsning på 1920x1080 pixels og 32-bit farver:

• 1920×1080 = 2073600 pixels i alt på skærmen
• 2073600 x 32-bit = 66355200 bit
• 66355200 / 8 = 8294400 byte
• 8294400 / 1024 = 8100 KB
• 8100 / 1024 = 7,9 MB

Det er rigtigt, at med 8 MB VRAM Et enkelt billede kunne vises i Full HD-opløsning, men det er ikke nok til dynamisk grafik i den virkelige verden. Større kapaciteter er nødvendige, fordi mange andre værdier og kopier af renderingsteksturer skal gemmes. Derudover kan dobbelte eller tredobbelte kopier af data også kræve endnu mere kapacitet. Derfor er nuværende VRAM-kapaciteter nødvendige for at sikre optimal grafikydelse og en problemfri spiloplevelse. GPU'en kan også gemme interne og transformerede kopier af renderingsteksturer for at undgå gentagne teksturforsendelser fra CPU'en.

Mængden af ​​VRAM-hukommelse, du har på dit grafikkort, er afgørende for at opnå god ydeevne i videospil og grafikprogrammerDette skyldes, at mængden af ​​tilgængelig hukommelse bestemmer billedkvaliteten, indlæsningstiderne og de opløsninger, der kan håndteres. Hvis grafikkortet ikke har nok VRAM, vil det hurtigt blive fyldt op, hvilket forårsager et betydeligt fald i ydeevnen. Mange hævder, at 4 GB VRAM er nok til at køre AAA-spil i 1080p, mens 8 GB er påkrævet til UHD-opløsninger. Denne påstand har dog vist sig at være mindre sand i disse dage.

Så: hvor meget VRAM har jeg brug for?

Generelt bør du følge disse retningslinjer for, hvor meget VRAM du har brug for til spil og personlig brug:

• 2 GB for titler, der kører i 720p.
• 4 GB til titler, der kører i 1080p-opløsning.
• 6 GB til 1440p-spil.
• 8-12 GB til 2160p eller 4K.

Hvis du ønsker et grafikkort til professionelt arbejde, såsom rendering, redigering osv., så er de anbefalede kapaciteter:

• 8 GB for 720p til 1080p.
• 16 GB til 4K.
• 32-64 GB til 8K, til kommerciel brug.

Er disse tal præcise?

Som du måske ved, er det i de nye generationer af grafikkort blevet besluttet at sætte en mindst 8 GB VRAM I nogle tilfælde skaber dette dog røre blandt onlinebrugere, der klager over, at det ikke er nok at spille aktuelle AAA-titler ved høje grafikindstillinger, selv ikke ved 1080p- eller Full HD-opløsninger.

Årsagen til disse bekymringer, og hvorfor minimumskravet på 8 GB er et forvirrende tal, er den nødvendige kapacitet. Det afhænger ikke kun af opløsningen som du troede. Andre aspekter påvirker også, såsom

• Type af videospilHver AAA-titel kan kræve mere eller mindre VRAM-kapacitet afhængigt af faktorer som optimering, grafikkens realisme osv.
• Grafiske indstillinger: da mængden af ​​anvendt VRAM kan øges eller mindskes afhængigt af den konfiguration eller kvalitet, som brugeren vælger.
• Grafikmotorer eller spilmotorerEfterhånden som spil bliver mere avancerede og tilbyder stadig mere realistisk grafik, øger de mængden af ​​VRAM, der kræves. Et eksempel på dette er den berømte Unreal Engine 5, som kræver lidt mere end 8 GB for at køre problemfrit.

I øjeblikket er 12 GB uden tvivl det nye 8 GB. Så det er bedst at få et grafikkort med mindst 12 GB.

I fremtiden vil videospil udviklere vil stå over for en stor udfordring, hvis de vil nå ud til et bredere publikum med grafikkort med kun 8 GB VRAM, da det vil blive stadig vanskeligere for nye titler at køre på disse kort, selvom de er optimerede. Dette skyldes, at den nuværende grafikkvalitet og nye grafikteknologier kræver flere og flere data gemt i VRAM, hvilket øger dens pladsforbrug. VRAM lagrer ikke kun teksturer, men også meshes, shaders, framebuffers og andre data, der er nødvendige for at gengive scenen, såsom objekter, shaderværdier og lysinformation.

Jeg håber, det nu er lidt klarere for dig, hvad VRAM er, hvad det bruges til, og hvor meget du skal have...