VRAM: Što je to i za što se koristi?

Vodič za hardver » tutorijali » VRAM: Što je to i za što se koristi?

La VRAM ili video RAM memorija To je jedan od najvažnijih elemenata kada je u pitanju računalo koje će se koristiti za grafičke zadatke. Performanse koje se mogu izvući iz GPU-a uvelike će ovisiti o tome. Zbog toga ćemo ovaj članak posvetiti istraživanju tajni koje ova memorija krije i njezine prirode.

Možda će vas zanimati i čitanje:

GPU: "CPU" za grafiku

Kad je riječ o grafičkoj kartici, kao što vjerojatno dobro znate, ona je gotovo kao matična ploča sama po sebi, s centralnom procesorskom jedinicom, u ovom slučaju GPU-om namijenjenim grafici, a također ima i RAM, u ovom slučaju VRAM koji ćemo detaljnije vidjeti u ovom članku, firmware ili BIOS, sam PCB koji proizvode proizvođači koji također imaju iskustva s matičnim pločama kao što su ASUS, Gigabyte, ASRock, MSI itd.

U slučaju da je iGPU ili integrirani GPUU ovom slučaju, dijelit će dio RAM-a rezerviran za GPU, a ostatak će koristiti CPU. Stoga bi se ovaj dio glavne memorije mogao smatrati VRAM-om za iGPU-ove, iako nema potpuno iste karakteristike kao GDDR.

VRAM u odnosu na RAM

La VRAM je vrsta fizičke memorije slična RAM-uU nekim slučajevima, RAM se također koristi za grafičke svrhe, kao što je slučaj kod iGPU-ova, gdje se dijeli s CPU-om. Međutim, potrebe GPU-a i CPU-a su različite. GPU zahtijeva veću latenciju, propusnost i brzinu zbog broja jezgri kojima upravlja i paralelizma potrebnog za obradu ogromnih količina podataka, kao što je slučaj s obradom grafike sa SIMD streamovima. U tim slučajevima, dio glavne memorije rezerviran je za isključivu upotrebu GPU-a, što može ograničiti mogućnosti CPU-a.

Kako bi se zadovoljile potrebe GPU-a, razvijen je verzija RAM-a posebno optimizirana za GPU-ove, nazvan GDDR. Iako se temelji na konvencionalnoj DDR RAM memoriji, GDDR ima značajna poboljšanja u sabirnici i brzini kako bi zadovoljio zahtjeve GPU-a za propusnošću, brzinom i latencijom.

U nekim sustavima, kao što su mobilni uređaji, moderne igraće konzole i Apple M-serije procesora, koristi se ujedinjeni memorijski sustav nazvan Unified Memory. U tim sustavima, CPU i GPU dijele isti RAM adresni prostor, što znači da nema potrebe za identičnim kopijama skupova podataka za CPU i GPU. Iako... RAM Nije optimiziran za potrebe propusnosti i brzine GPU-a, pa neki sustavi koriste GDDR5 izravno umjesto ujedinjenog RAM-a, kao što je slučaj s AMD APU-om u Sony PlayStationu XNUMX. To omogućuje memoriju optimiziranu posebno za GPU.

Razlike između GDDR-a i DDR-a

Dok DDR koristi CPU, a u nekim slučajevima i iGPU, kao što sam već spomenuo, GDDR je memorija posebno dizajnirana za GPU:

DDR (dvostruka brzina prijenosa podataka): To je vrsta SDRAM-a (sinkrone dinamičke memorije s slučajnim pristupom) koja se koristi za pohranu svih podataka i instrukcija za programe koje CPU mora izvršavati. U slučaju iGPU-a, dio ove memorije bit će rezerviran za GPU; u nekim arhitekturama nije dostupna CPU-u, dok je u drugima to ujedinjena memorija, kao u HSA sustavima. Nadalje, glavna memorija ili RAM za CPU može se implementirati u module, kao što su DIMM-ovi, ili također zalemiti na samu PCB ploču.
GDDR (Grafički DDR)To su također memorijski čipovi sa SDRAM ćelijama, čak su i bazirani na DDR specifikacijama. Obično ih proizvode isti proizvođači kao što su SK Hynix, Micron, Samsung itd. Međutim, u ovom slučaju, bit će im dostupan samo GPU i imat će neke razlike u odnosu na DDR kako bi se poboljšale potrebe GPU-a, koji je procesorska jedinica s višim stupnjem paralelizma u usporedbi s CPU-om. S druge strane, u ovom slučaju, uvijek će biti zalemljen na PCB.

Ukratko, glavne razlike između dvije vrste memorije su:

Tehnički podacis	DDR	GDPR
Ancho de banda	Bajo	Visok
Potrošnja energije	visok	Nizak
Grijanje	Viši	Spustite
Performanse	Nizak	visok
Kapacitet	Nizak	visok
Učestalost takta	Nizak	visok
Costa	Manje	više

Što je VRAM memorija?

Prije nego što nastavimo govoriti o potrebnom kapacitetu, bitno je da razumijete što je VRAM i koja je njegova funkcija u sustavu. VRAM (video RAM) To je memorija s nasumičnim pristupom, slična CPU RAM-u, ali posebno namijenjena GPU-u. Ova memorija pohranjuje podatke potrebne za prikaz piksela, tekstura, mreža i drugih elemenata framebuffera na monitoru. Važno je spomenuti da se na mnogim sustavima VRAM-u ne može pristupiti na isti način kao konvencionalnom RAM-u, jer nije mapiran niti vidljiv programeru.

AMD planira lansirati namjenske NPU kartice za računala: to bi moglo promijeniti budućnost lokalne umjetne inteligencije

Važno je imati na umu da i GPU treba primati informacije od CPU-a, kao što su položaj objekata i fizički podaci za obradu grafike. Stoga se i ovi potrebni podaci pohranjuju u VRAM-u, ne samo rezultati.

Povijest VRAM-a

Frederick Dill, Daniel Ling i Richard Matick Oni su bili ti koji su izumili VRAM dok su radili u IBM-ovom istraživačkom centru. Međutim, patentiran je tek pet godina kasnije. Tek je 5. prvi put korišten u komercijalnom računalu, posebno za grafički adapter IBM PC RT.

Nakon izlaska ovog računala, troškovi proizvodnje VRAM memorije s dva porta smanjili su se, što je omogućilo drugim proizvođačima da je koriste u svojim proizvodima za ubrzanje grafike ili grafičkim karticama. Ova činjenica označila je točka pregiba u svijetu grafike, kako su se brzina i kvaliteta poboljšale do danas. Međutim, bilo je nekih pokušaja da se zamijeni s HBM, ali ova memorija je skuplja i njen kapacitet je ograničeniji, što znači da nije bila uspješna u svijetu osobnih računala...

Vrste VRAM-a

Kroz povijest bilo je razvio mnoštvo različitih vrsta VRAM-a, Iako se mnogi danas sjećaju samo najnovijih verzija poput GDDR4, GDDR5 ili GDDR6.

SONIC: SAM memorija bila je vrsta linearnog registra koji se koristio u nekim starijim grafičkim karticama za pohranu podataka potrebnih za digitalno-analognu pretvorbu signala potrebnu za spajanje na starije monitore koji su imali samo analogne priključke.
CDRAM (predmemorija DRAM)Ovo je grafička memorija koja kombinira značajke statičke SRAM memorije i dinamičke DRAM memorije te se koristi kao predmemorija za ubrzavanje grafike. Međutim, ova memorija je bila skupa, a kapacitet ograničen.
MDRAM ili višebankovni DRAM: je vrsta brze RAM memorije koju je stvorila tvrtka MoSys Inc. Ova memorija je podijeljena u DRAM banke od 32 KB, što omogućuje individualni pristup svakoj banci. Iako se ova memorija danas više ne koristi, nekoć se koristila u nekim uređajima poput Hercules Dynamite 128, koji je imao 4 MB MDRAM-a.
Rambus VRAMTvrtka Rambus je također patentirala novu sabirnicu za ubrzavanje protoka podataka između VRAM-a i međuspremnika okvira.
3D RAMMitsubishi je stvorio ovu grafičku karticu koja je uključivala dodatnu logiku, poput ALU-a, koji je omogućavao izvođenje izračuna za Z-Buffer testiranje. Ove grafičke kartice korištene su za Sun Microsystems radne stanice temeljene na UltraSPARC procesorima.
SGRAM (sinkroni grafički RAM)U osnovi se radi o VRAM memoriji temeljenoj na SDRAM ćelijama s relativno niskom proizvodnom cijenom, ali s samo jednim pristupnim portom, iako bi mogla djelovati kao memorija s dva porta otvaranjem dvije memorijske stranice istovremeno.
WRAM (Windows RAM): Nema nikakve veze s operativnim sustavom; to je samo još jedan visokoperformansni VRAM s dva porta i velikom propusnošću. Korišten je, na primjer, u grafičkim karticama poput Number Nine Revolution 3D ili Matrox MGA Millennium.
Proširena ili dijeljena RAM memorijaDijeljena memorija: Dijeljena memorija se koristi kada je GPU integriran, kao što sam već spomenuo. To nije namjenski VRAM per se, već DDR kartica koju GPU također može koristiti, zajedno s CPU-om. U mnogim slučajevima, veličina prostora rezerviranog za GPU može se mijenjati iz BIOS-a/UEFI-ja.
HBM (memorija visoke propusnosti)HBM je brza memorija koja je implementirana u AMD Radeon Fury grafičke kartice. Iako je nudila bolje performanse od GDDR-a, bila je skuplja i imala je ograničen kapacitet. Zbog tih nedostataka, AMD se na kraju odlučio za prelazak na GDDR, iako se HBM još uvijek koristi u sektoru visokoperformansnog računalstva (HPC).
GDDR (Grafički DDR)GDDR (Graphics Double Data Rate) je vrsta DDR SDRAM-a posebno dizajnirana za grafičke kartice, koja se razlikuje od konvencionalnog DDR-a po tome što ima kraća vremena pristupa i više taktne frekvencije. Tijekom vremena pojavilo se nekoliko generacija GDDR-a, kao što su GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 i druge, svaka s poboljšanjima u brzini i kapacitetu.
GDDRXPrimjer je GDDR6X koji NVIDIA koristi za svoje najnovije grafičke kartice. Ovo je poboljšana verzija GDDR6 memorije za postizanje većih performansi, a razvijena je zajedno s tvrtkom Micron. Jedna od najznačajnijih značajki je korištenje PAM4 kodiranja za podatkovnu sabirnicu umjesto NRZ-a kao kod konvencionalne GDDR6 memorije.

DLSS vs FSR vs XeSS: Kako funkcionira, načini rada i uloga umjetne inteligencije

Sada imate malo više razumijevanja što je VRAM, razlike u odnosu na RAM itd. Nastavimo istraživati neke zanimljive povezane teme...

Kako znati koliko VRAM-a imam

Ako želite znati koliko VRAM memorije na svojoj grafičkoj kartici, možete slijediti korake u nastavku koje objašnjavam za različite operativne sustave:

Microsoft Windows 10 nadalje:
1. Otvorite Postavke.
2. Unutar prozora idite na Sustav.
3. Idi na Zaslon.
4. Zatim na Napredni prikaz.
5. U svojstvima adaptera vidjet ćete redak s namjenskom video memorijom.
GNU/Linux (Ubuntu):
1. Idite na Postavke sustava vaše distribucije.
2. Kliknite O ovom sustavu.
3. Zatim pogledajte informacije u odjeljku Hardver i tamo ćete moći vidjeti količinu memorije.
Apple macOS:
1. Kliknite na ikonu jabuke u gornjem lijevom kutu.
2. Zatim u padajućem izborniku u odjeljku O ovom Macu.
3. Provjerite odjeljak Grafika. Ako se radi o Apple M-seriji, imajte na umu da će biti ujedinjena i dijeljena s ostatkom SoC-ova.

Također, koristite alate treće strane kako biste saznali detalje i količinu VRAM memorije koju imate na računalu. Na primjer, preporučujem korištenje GPU-Z tvrtke TechPowerUp Dostupno za Microsoft Windows. Nakon što preuzmete aplikaciju, pokrenite je i pogledajte odjeljak Veličina memorije na kartici Grafička kartica.

Može li se povećati VRAM?

Odgovoriti na ovo pitanje nije tako jednostavno, Svaki pojedinačni slučaj morat će se analiziratiNa primjer, možete se voditi ovim točkama:

Imate Računalo s namjenskom grafičkom karticom ili dGPU:
- Ako se radi o stolnom računalu, morat ćete nadograditi grafičku karticu na višu kako biste proširili VRAM.
- Ako se radi o prijenosnom računalu s namjenskom grafikom, nećete moći mijenjati ni kapacitet VRAM-a jer će čipovi biti zalemljeni na matičnu ploču. Neka prijenosna računala imaju module tipa MXM, u kojem slučaju biste također morali zamijeniti modul kartice kvalitetnijim, iako obično nema puno opcija za odabir.
Ako imate PC ili laptop s iGPU-om Ako koristite Intel ili AMD APU ili bilo koji drugi integrirani iGPU, poput onih koji se nalaze u nekim ARM SoC-ovima itd., u nekim slučajevima možete promijeniti količinu RAM-a dijeljenog s GPU-om. Da biste to učinili, možete koristiti nekoliko metoda:
- Neki sustavi podržavaju promjenu kapaciteta dijeljene RAM memorije dodijeljene GPU-u iz BIOS-a/UEFI-ja:
  1. Pristup izborniku Postavke.
  2. Zatim u karticama poput Napredne značajke ili Čipset ili slično, ovisno o marki firmwarea.
  3. Unutar grafičke konfiguracije ili video konfiguracije ili slično.
  4. I tamo potražite opcije poput veličine VGA memorije ili veličine VRAM-a kako biste ih izmijenili. To će ovisiti o količini RAM-a koji ste instalirali. Na primjer, s 4 GB RAM-a mogli biste koristiti 512 MB, s 8 GB mogli biste koristiti 1 GB, sa 16 GB mogli biste koristiti 2 GB za grafiku itd.
- Također se može izmijeniti iz Windows registra. Da biste to učinili, slijedite ove korake:
  1. Pritisnite Windows + R.
  2. Upišite regedit i pritisnite ENTER.
  3. Potražite unos HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Intel ili AMD (ovisno o vašem slučaju).
  4. Desni klik na Intel ili AMD.
  5. Odaberite Novo.
  6. Zatim Ključ.
  7. Nazovite to GMM.
  8. Morate koristiti DedicatedSegmentSize i dodijeliti mu decimalnu vrijednost. To određuje količinu memorije koju želite dodijeliti.
  9. Na kraju, ponovno pokrenite sustav.
Ako imate Mac s namjenskom grafičkom karticom:
- Ako se radi o AMD ili NVIDIA (na starijim modelima), uvijek možete zamijeniti grafičku karticu za podržani model koji ima više VRAM-a, ako je dostupan.
- Ako se radi o MacBooku s namjenskom grafičkom karticom, ne može se zamijeniti jer je zalemljena na matičnu ploču, kao što je slučaj s drugim prijenosnim računalima.
Ako imate Mac s iGPU-om
- Ako se radi o Intelovom iGPU-u, memorija dodijeljena grafici ne može se povećati.
- Ako imate Apple M-Series, nećete ga moći promijeniti jer ima objedinjenu memoriju i namijenjena je za SoC model koji ste kupili.
Također biste mogli upotrijebiti Vanjski GPU, kao što neki prijenosni sustavi podržavaju, i da ovaj eGPU ima veću VRAM memoriju, poput onih koji se spajaju putem Thunderbolta.
Za stolna računala postoji alternativa korištenja konfiguracija s više GPU-ova, ako imate dostupan PCIe x16 utor za dodavanje druge grafičke kartice i njihov zajednički rad.

Feynman i TSMC A16: Potez koji bi mogao promijeniti igru

Kako se izračunava potrebna memorija na temelju rezolucije?

Rezolucije zaslona: što su i koja vam je potrebna

Možda ste svjesni količina VRAM memorije potrebno za svaku rezoluciju zaslona, ali znate li kako se izračunava? Uobičajeni primjer je izračunavanje veličine framebuffera potrebne za FullHD rezoluciju od 1920x1080 piksela i 32-bitnu boju:

1920×1080 = 2073600 ukupno piksela na ekranu
2073600 x 32-bita = 66355200 bitova
66355200 / 8 = 8294400 bajtova
8294400 / 1024 = 8100 KB
8100 / 1024 = 7,9 MB

Istina je da sa 8 MB VRAM Jedna slika mogla bi se prikazati u Full HD rezoluciji, ali to nije dovoljno za dinamičku grafiku u stvarnom svijetu. Potrebni su veći kapaciteti jer se moraju pohraniti mnoge druge vrijednosti i kopije tekstura za renderiranje. Nadalje, dvostruke ili trostruke kopije podataka također mogu zahtijevati još veći kapacitet. Stoga su trenutni VRAM kapaciteti neophodni kako bi se osigurale optimalne grafičke performanse i glatko iskustvo igranja. GPU također može pohraniti interne i transformirane kopije tekstura za renderiranje kako bi se izbjeglo ponavljanje slanja tekstura iz CPU-a.

Količina VRAM memorije koju imate na grafičkoj kartici je bitan za postizanje dobrih performansi u video igrama i grafičkim aplikacijamaTo je zato što količina dostupne memorije određuje kvalitetu slike, vrijeme učitavanja i rezolucije koje se mogu obraditi. Ako grafička kartica nema dovoljno VRAM-a, brzo će se napuniti, što uzrokuje značajan pad performansi. Mnogi tvrde da je 4 GB VRAM-a dovoljno za pokretanje AAA igara u 1080p, dok je za UHD rezolucije potrebno 8 GB. Međutim, ta se tvrdnja danas pokazala manje točnom.

Dakle: koliko VRAM-a mi treba?

Općenito, trebali biste slijediti ove smjernice o tome koliko VRAM-a vam je potrebno za igranje i osobnu upotrebu:

2 GB za naslove koji se prikazuju u 720p rezoluciji.
4 GB za naslove koji se prikazuju u rezoluciji od 1080p.
6 GB za igranje u 1440p rezoluciji.
8 – 12 GB za 2160p ili 4K.

Ako želite grafičku karticu za profesionalni rad, poput renderiranja, uređivanja itd., preporučeni kapaciteti su:

8 GB za 720p do 1080p.
16 GB za 4K.
32 – 64 GB za 8K, za komercijalnu upotrebu.

Jesu li ovo točne brojke?

Kao što možda znate, u novim generacijama grafičkih kartica odlučeno je staviti minimalno 8 GB VRAM-a U nekim slučajevima, međutim, to izaziva negodovanje među nekim online korisnicima koji se žale da nije dovoljno za igranje trenutnih AAA naslova na visokim grafičkim postavkama, čak ni u rezolucijama od 1080p ili Full HD.

Razlog za ove zabrinutosti i zašto je minimum od 8 GB zbunjujuća brojka je taj što je potreban kapacitet Neće ovisiti samo o rezoluciji kao što ste i mislili. Utječu i drugi aspekti, kao što su

Vrsta videoigreSvaki AAA naslov može zahtijevati više ili manje VRAM kapaciteta ovisno o čimbenicima kao što su optimizacija, realizam grafike itd.
Grafičke postavke: budući da se, ovisno o konfiguraciji ili kvaliteti koju odabere korisnik, količina korištene VRAM memorije može povećati ili smanjiti.
Grafički engine ili Game Engine-iKako igre postaju naprednije i nude sve realističniju grafiku, povećava se i potrebna količina VRAM-a. Primjer za to je poznati Unreal Engine 5, kojem je za nesmetan rad potrebno nešto više od 8 GB.

Trenutno se 12 GB može smatrati novim 8 GB. Dakle, najbolje je nabaviti grafičku karticu s barem 12 GB.

U budućnosti, programeri videoigara suočit će se s velikim izazovom ako žele dosegnuti širu publiku s grafičkim karticama sa samo 8 GB VRAM-a, jer će novim naslovima biti sve teže pokretati se na tim karticama, čak i ako su optimizirane. To je zato što trenutna kvaliteta grafike i nove grafičke tehnologije zahtijevaju sve više podataka pohranjenih u VRAM-u, što povećava njegovu potrošnju prostora. VRAM ne pohranjuje samo teksture, već i mreže, shadere, framebuffere i druge podatke potrebne za renderiranje scene, poput objekata, vrijednosti shadera i informacija o osvjetljenju.

Nadam se da vam je sada malo jasnije što je VRAM, čemu služi i koliko biste trebali imati...