VRAM: Mi ez és mire használják?

Hardver útmutató » Oktatóanyagok » VRAM: Mi ez és mire használják?

La VRAM vagy Video RAM memória Ez az egyik legfontosabb elem egy grafikai feladatokra használt számítógép esetében. A GPU-ból kinyerhető teljesítmény nagymértékben függ ettől. Ezért ezt a cikket a memória titkainak és természetének feltárására fogjuk szentelni.

Érdekelhetik még az alábbiak:

• GPU architektúrák: Az Intel, az AMD és az NVIDIA közötti különbségek
• GPU virtualizáció: Mi az?

GPU: egy „CPU” grafikához

Ami a grafikus kártyát illeti, ahogy talán jól tudod, az szinte olyan, mint egy alaplap, egy központi processzorral, jelen esetben egy grafikának dedikált GPU-val, és egy RAM, ebben az esetben a cikkben részletesebben tárgyalt VRAM, egy firmware vagy BIOS, maga a NYÁK-lap, amelyet olyan gyártók gyártanak, akiknek tapasztalatuk van alaplapok terén is, mint az ASUS, Gigabyte, ASRock, MSI stb.

Abban az esetben, ha a iGPU vagy integrált GPUEbben az esetben megosztja a GPU számára fenntartott RAM egy részét, a többit pedig a CPU használja. Ezért a fő memória ezen része tekinthető iGPU-k VRAM-jának, annak ellenére, hogy nem pontosan ugyanazokkal a jellemzőkkel rendelkezik, mint a GDDR.

VRAM vs. RAM

La A VRAM egyfajta fizikai memória, amely hasonló a RAM-hozBizonyos esetekben a RAM-ot grafikai célokra is használják, például az iGPU-kban, ahol megosztják a CPU-val. A GPU és a CPU igényei azonban eltérőek. A GPU nagyobb késleltetést, sávszélességet és sebességet igényel a kezelt magok száma és a hatalmas adatmennyiségek feldolgozásához szükséges párhuzamosság miatt, ahogyan az a SIMD-streamekkel történő grafikus feldolgozás esetében is történik. Ezekben az esetekben a fő memória egy részét a GPU kizárólagos használatára tartják fenn, ami korlátozhatja a CPU képességeit.

A GPU igényeinek kielégítésére fejlesztették ki a RAM egy kifejezetten GPU-khoz optimalizált verziója, amelyet GDDR-nek hívnak. Bár a hagyományos DDR RAM-on alapul, a GDDR jelentős fejlesztésekkel rendelkezik a busz és a sebesség tekintetében, hogy megfeleljen a GPU sávszélesség-, sebesség- és késleltetési igényeinek.

Bizonyos rendszerekben, például mobileszközökben, modern játékkonzolokban és Apple M-sorozatú processzorokban, egy egységes memóriarendszert, az úgynevezett Unified Memory-t használják. Ezekben a rendszerekben a CPU és a GPU ugyanazt a RAM-címtartományt használja, ami azt jelenti, hogy nincs szükség azonos adatkészletekre a CPU és a GPU számára. Bár a RAM Nincs optimalizálva a GPU sávszélesség- és sebességigényeinek kielégítésére, ezért egyes rendszerek közvetlenül GDDR5-öt használnak az egységes RAM helyett, ahogyan az a Sony PlayStation XNUMX AMD APU-jánál is történik. Ez lehetővé teszi a kifejezetten a GPU-hoz optimalizált memória használatát.

A GDDR és a DDR közötti különbségek

Míg a DDR-t a CPU, és bizonyos esetekben az iGPU használja, ahogy korábban említettem, a GDDR egy kifejezetten a GPU-hoz tervezett memória:

• DDR (kettős adatsebesség): Ez egyfajta SDRAM (szinkron dinamikus véletlen hozzáférésű memória), amely a CPU által végrehajtandó programok összes adatának és utasításának tárolására szolgál. iGPU esetén ennek a memóriának egy része a GPU számára is le van foglalva; egyes architektúrákban a CPU számára nem elérhető, míg másokban egységes memória, mint például a HSA rendszerekben. Továbbá, a CPU fő memóriája, vagy RAM-ja modulokban, például DIMM-ekben valósítható meg, vagy magára a NYÁK-ra forrasztható.
• GDDR (grafikus DDR)Ezek is SDRAM cellákkal rendelkező memóriachipek, sőt, DDR specifikációkon alapulnak. Általában ugyanazok a gyártók gyártják őket, mint például az SK Hynix, a Micron, a Samsung stb. Ebben az esetben azonban csak a GPU férhet hozzá, és lesznek bizonyos különbségek a DDR-hez képest, hogy fokozzák a GPU igényeit, amely egy nagyobb fokú párhuzamossággal rendelkező feldolgozóegység a CPU-hoz képest. Másrészt ebben az esetben mindig a NYÁK-ra forrasztják.

Röviden, fő különbségek A két memóriatípus között a következő különbségek vannak:

Specifikációks	DDR	GDPR
Ancho de banda	Bajo	Alt
Energia fogyasztás	Magas	Alacsony
Fűtés	A jobb	Alsó
Teljesítmény	Alacsony	Magas
Kapacitás	Alacsony	Magas
Óra gyakorisága	Alacsony	Magas
Költség	Kevésbé	Több

Mi az a VRAM memória?

Mielőtt továbbmennénk a szükséges kapacitásról beszélni, fontos megérteni, hogy mi a VRAM, és milyen funkciót tölt be a rendszerben. VRAM (videó RAM) Ez egy véletlen hozzáférésű memória, hasonló a CPU RAM-hoz, de kifejezetten a GPU-nak van dedikálva. Ez a memória tárolja a pixelek, textúrák, hálók és egyéb framebuffer elemek monitoron történő rendereléséhez szükséges adatokat. Fontos megemlíteni, hogy sok rendszeren a VRAM nem érhető el ugyanúgy, mint a hagyományos RAM, mivel nincs leképezve vagy látható a programozó számára.

Fontos szem előtt tartani, hogy a GPU-nak is szüksége van rá információt fogad a CPU-tól, például az objektumok pozícióját és a grafika feldolgozásához szükséges fizikai adatokat. Ezért ezeket a szükséges adatokat is a VRAM tárolja, nem csak az eredményeket.

A VRAM története

Frederick Dill, Daniel Ling és Richard Matick Ők voltak azok, akik az IBM kutatóközpontjában dolgozva találták fel a VRAM-ot. A szabadalmaztatás azonban csak öt évvel később történt meg. És csak 5-ban használták először kereskedelmi forgalomban kapható PC-ben, konkrétan az IBM PC RT grafikus adapterében.

A PC megjelenése után a kétportos VRAM memória gyártási költségei csökkentek, lehetővé téve más gyártók számára, hogy grafikus gyorsító termékeikben vagy grafikus kártyáikban használják. Ez a tény jelentős változást hozott. inflexiós pont a grafika világában, mivel a sebesség és a minőség a mai napig javult. Azonban voltak kísérletek a helyettesítésére HBM, de ez a memória drágább és a kapacitása is korlátozottabb, ami azt jelentette, hogy nem aratott sikert a PC-s világban...

VRAM típusok

A történelem során voltak számos különböző típusú VRAM-ot fejlesztett ki, Bár sokan ma már csak a legújabb verziókra emlékeznek, mint például a GDDR4, GDDR5 vagy GDDR6.

• SZONIKUS: A SAM memória egyfajta lineáris regiszter volt, amelyet néhány régebbi grafikus kártyában használtak a digitális-analóg jelátalakításhoz szükséges adatok tárolására, amelyek a régebbi, csak analóg portokkal rendelkező monitorokhoz való csatlakozáshoz szükségesek.
• CDRAM (gyorsítótáras DRAM)Ez egy grafikus memória, amely ötvözi az SRAM statikus memória és a DRAM dinamikus memória tulajdonságait, és gyorsítótárként használják a grafika gyorsítására. Ez a memória azonban drága volt, és a kapacitása korlátozott.
• MDRAM vagy többbankos DRAM: egy nagysebességű RAM típus, amelyet a MoSys Inc. fejlesztett ki. Ez a memória 32 KB-os DRAM-bankokra van osztva, lehetővé téve az egyes bankokhoz való egyedi hozzáférést. Bár ezt a memóriát ma már nem használják, egykor olyan eszközökben használták, mint például a Hercules Dynamite 128, amely 4 MB MDRAM-mal rendelkezett.
• Rambus VRAMA Rambus cég szabadalmaztatott egy új buszt is, amely felgyorsítja az adatáramlást a VRAM és a frame buffer között.
• 3D RAMA Mitsubishi alkotta meg ezt a grafikus kártyát, amely további logikát tartalmazott, például egy ALU-t, amely lehetővé tette a Z-Buffer teszteléshez szükséges számítások elvégzését. Ezeket a grafikus kártyákat az UltraSPARC processzorokon alapuló Sun Microsystems munkaállomásokhoz használták.
• SGRAM (szinkron grafikus RAM): Lényegében egy SDRAM cellákon alapuló VRAM memória, viszonylag alacsony előállítási költséggel, de csak egy hozzáférési porttal, bár két memóriaoldal egyidejű megnyitásával kétportos memóriaként is működhetne.
• WRAM (Windows RAM): Ennek semmi köze az operációs rendszerhez; ez csak egy újabb nagy teljesítményű VRAM két porttal és nagy sávszélességgel. Például olyan grafikus kártyákban használták, mint a Number Nine Revolution 3D vagy a Matrox MGA Millennium.
• Bővített vagy megosztott RAMMegosztott memória: A megosztott memóriát akkor használjuk, ha a GPU integrálva van, ahogy korábban említettem. Ez nem kifejezetten dedikált VRAM, hanem egy DDR kártya, amelyet a GPU is használhat a CPU-val együtt. Sok esetben a GPU számára fenntartott hely mérete módosítható a BIOS/UEFI-ből.
• HBM (nagy sávszélességű memória)A HBM egy nagysebességű memória, amelyet az AMD Radeon Fury grafikus kártyákban valósítottak meg. Bár jobb teljesítményt nyújtott, mint a GDDR, drágább volt és korlátozott kapacitással rendelkezett. Ezen hátrányok miatt az AMD végül a GDDR mellett döntött, bár a HBM-et továbbra is használják a nagy teljesítményű számítástechnika (HPC) szektorában.
• GDDR (grafikus DDR)A GDDR (Graphics Double Data Rate) egy DDR SDRAM típus, amelyet kifejezetten grafikus kártyákhoz terveztek, és amely abban különbözik a hagyományos DDR-től, hogy rövidebb elérési idővel és magasabb órajelfrekvenciával rendelkezik. Idővel a GDDR több generációja jelent meg, mint például a GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 és mások, mindegyik a sebesség és a kapacitás javulásával.
• GDDRXPélda erre a GDDR6X, amelyet az NVIDIA használ a legújabb grafikus kártyáiban. Ez a GDDR6 továbbfejlesztett változata a nagyobb teljesítmény érdekében, és a Micronnal közösen fejlesztették ki. Az egyik legfigyelemreméltóbb tulajdonsága, hogy PAM4 kódolást használ az adatbuszhoz az NRZ helyett, mint a hagyományos GDDR6.

Most már egy kicsit jobban érted, mi a VRAM, mi a különbség a RAM-mal szemben, stb. Folytassuk néhány érdekes kapcsolódó téma feltárását...

Hogyan tudom meg, mennyi VRAM-om van?

Ha tudni akarod mennyi VRAM memória van a grafikus kártyádon, akkor kövesd az alábbi lépéseket, amelyeket a különböző operációs rendszerekre ismertetek:

• Microsoft Windows 10-től kezdve:
  1. Nyisd meg a beállításokat.
  2. Az ablakon belül menj a Rendszer menüpontra.
  3. Menj a Képernyőre.
  4. Ezután lépjen a Speciális kijelzőre.
  5. Az adapter tulajdonságainál látni fog egy sort a dedikált videomemóriával.
• GNU/Linux (Ubuntu):
  1. Menj a disztribúciód rendszerbeállításaihoz.
  2. Kattintson a Rendszerről lehetőségre.
  3. Ezután nézd meg a Hardver részben található információkat, ahol láthatod a memória mennyiségét.
• Apple MacOS:
  1. Kattintson az alma ikonra a bal felső sarokban.
  2. Ezután a legördülő menüben válassza az „A Mac névjegye” lehetőséget.
  3. Nézd meg a Grafikus processzor részt. Ha Apple M-szériás lapkáról van szó, ne feledd, hogy egységes lesz és meg lesz osztva a többi SoC-vel.

Használja továbbá harmadik fél eszközök hogy megismerje a számítógépén található VRAM memória részleteit és mennyiségét. Például a használatát javaslom GPU-Z a TechPowerUp-tól Elérhető Microsoft Windows rendszerre. Miután letöltötted az alkalmazást, futtasd, és nézd meg a Memória mérete részt a Grafikus kártya fülön.

Növelhető a VRAM mérete?

Erre a kérdésre nem is olyan egyszerű válaszolni, Minden egyes esetet külön kell elemezniPéldául ezek a pontok segíthetnek az eligazodásában:

• Van egy PC dedikált grafikus kártyával vagy dGPU:
  • Ha asztali számítógépről van szó, akkor a VRAM bővítéséhez frissítenie kell a grafikus kártyáját egy erősebbre.
  • Ha dedikált grafikával rendelkező laptopról van szó, akkor a VRAM kapacitását sem lehet módosítani, mivel a chipek az alaplapra vannak forrasztva. Egyes laptopok MXM típusú modulokkal rendelkeznek, ebben az esetben a kártya modulját is jobb minőségűre kell cserélni, bár általában nincs sok lehetőség közül választani.
• Ha van iGPU-val rendelkező PC vagy laptop Ha Intel vagy AMD APU-t, vagy bármilyen más integrált iGPU-t használsz, például olyanokat, amelyek egyes ARM SoC-kban találhatók, akkor bizonyos esetekben módosíthatod a GPU-val megosztott RAM mennyiségét. Ehhez több módszert is használhatsz:
  • Néhány rendszer támogatja a GPU-nak lefoglalt megosztott RAM-kapacitás módosítását a BIOS/UEFI-ből.:
    1. A Beállítás menü elérése.
    2. Ezután olyan füleken, mint a Speciális funkciók vagy a Chipset, vagy hasonlók, a firmware márkájától függően.
    3. A Grafikus konfiguráción vagy a Videokonfiguráción vagy hasonlón belül.
    4. És ott keress olyan beállításokat, mint a VGA memória mérete vagy a VRAM mérete, hogy módosíthasd őket. Ez a telepített RAM mennyiségétől függ. Például 4 GB RAM-mal 512 MB-ot használhatsz, 8 GB-tal 1 GB-ot, 16 GB-tal 2 GB-ot a grafikához stb.
  • A Windows rendszerleíró adatbázisból is módosítható. Ehhez kövesse az alábbi lépéseket:
    1. Nyomd meg a Windows + R billentyűkombinációt.
    2. Írd be a regedit parancsot, és nyomd meg az ENTER billentyűt.
    3. Keresd a HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Intel vagy AMD bejegyzést (az esettől függően).
    4. Jobb klikk az Intel vagy az AMD nevére.
    5. Válassza az Új lehetőséget.
    6. Aztán Kulcs.
    7. Nevezd el GMM-nek.
    8. A DedicatedSegmentSize függvényt decimális értékkel kell ellátni. Ez határozza meg a lefoglalni kívánt memória mennyiségét.
    9. Végül indítsa újra a rendszert.
• Ha van Mac dedikált GPU-val:
  • Ha AMD vagy NVIDIA (régebbi modelleken), akkor mindig lecserélheted a grafikus kártyát egy támogatott modellre, amely több VRAM-mal rendelkezik, ha van ilyen.
  • Ha egy dedikált GPU-val rendelkező MacBookról van szó, akkor azt nem lehet kicserélni, mivel az alaplapra van forrasztva, ahogy más laptopoknál is.
• Ha van iGPU-val ellátott Mac
  • Ha Intel iGPU-ról van szó, a grafikához rendelt memória nem növelhető.
  • Ha Apple M-sorozatú géped van, azt sem fogod tudni megváltoztatni, mivel az egyesített memóriával rendelkezik, és az a lapkakészlet-modellhez tartozik, amelyet megvásároltál.
• Használhatsz egy Külső GPU, ahogyan azt egyes laptoprendszerek is támogatják, és hogy ennek az eGPU-nak nagyobb a VRAM-ja, mint a Thunderbolton keresztül csatlakozóknak.
• Asztali számítógépek esetében alternatívaként használhatunk egy több GPU-s konfiguráció, ha van egy PCIe x16 foglalatod egy második grafikus kártya hozzáadásához és az együttműködésükhöz.

Hogyan számítják ki a szükséges memória mennyiségét a felbontás alapján?

Lehet, hogy tisztában van azzal, hogy a VRAM memória mennyisége minden képernyőfelbontáshoz szükséges, de tudod, hogyan számítják ki? Egy gyakori példa erre a 1920x1080 pixeles FullHD felbontáshoz és 32 bites színmélységhez szükséges képkockapuffer méretének kiszámítása:

• 1920×1080 = 2073600 képpont összesen a képernyőn
• 2073600 x 32 bit = 66355200 bit
• 66355200 / 8 = 8294400 bájt
• 8294400 / 1024 = 8100 KB
• 8100 / 1024 = 7,9 MB

Igaz, hogy 8 MB VRAM Egyetlen kép megjeleníthető Full HD felbontásban, de ez nem elég a való világ dinamikus grafikájához. Nagyobb kapacitásra van szükség, mivel sok más értéket és a renderelési textúrák másolatát is tárolni kell. Továbbá az adatok dupla vagy tripla másolatai is még nagyobb kapacitást igényelhetnek. Ezért a jelenlegi VRAM-kapacitások szükségesek az optimális grafikus teljesítmény és a zökkenőmentes játékélmény biztosításához. A GPU a renderelési textúrák belső és transzformált másolatait is tárolhatja, hogy elkerülje a CPU-ból érkező textúra-küldések ismétlődését.

A grafikus kártyán lévő VRAM memória mennyisége a következő: elengedhetetlen a jó teljesítmény eléréséhez videojátékokban és grafikai alkalmazásokbanEz azért van, mert a rendelkezésre álló memória mennyisége határozza meg a képminőséget, a betöltési időket és a kezelhető felbontásokat. Ha a grafikus kártyának nincs elég VRAM-ja, gyorsan megtelik, ami jelentős teljesítménycsökkenést okoz. Sokan azt állítják, hogy 4 GB VRAM elegendő AAA játékok 1080p felbontásban történő futtatásához, míg az UHD felbontásokhoz 8 GB szükséges. Ez az állítás azonban manapság kevésbé igaznak bizonyult.

Szóval: mennyi VRAM-ra van szükségem?

Általánosságban az alábbi irányelveket kell követni a játékhoz és személyes használatra szükséges VRAM mennyiségének meghatározásához:

• 2 GB a 720p felbontásban futó címekhez.
• 4 GB 1080p felbontású címekhez.
• 6 GB 1440p játékokhoz.
• 8–12 GB 2160p vagy 4K felbontáshoz.

Ha professzionális munkához, például rendereléshez, szerkesztéshez stb. szeretne grafikus kártyát, akkor az ajánlott kapacitások a következők:

• 8 GB 720p és 1080p felbontás között.
• 16 GB 4K felbontáshoz.
• 32–64 GB 8K felbontáshoz, kereskedelmi használatra.

Ezek pontos számok?

Mint talán tudják, a grafikus kártyák új generációiban úgy döntöttek, hogy beépítenek egy legalább 8 GB VRAM Bizonyos esetekben azonban ez felháborodást kelt néhány online felhasználó körében, akik panaszkodnak, hogy nem elég a jelenlegi AAA címeket magas grafikai beállításokkal lejátszani, még 1080p vagy Full HD felbontásban sem.

Ezen aggodalmak oka, és az, hogy a 8 GB-os minimum miért zavaró szám, az a szükséges kapacitás Nem csak a felbontáson múlik ahogy gondoltad. Más szempontok is befolyásolják, például

• Videojáték típusaMinden AAA címnek több vagy kevesebb VRAM-kapacitásra lehet szüksége olyan tényezőktől függően, mint az optimalizálás, a grafika realizmusa stb.
• Grafikus beállítások: mivel a felhasználó által választott konfigurációtól vagy minőségtől függően a felhasznált VRAM mennyisége növekedhet vagy csökkenhet.
• Grafikus motorok vagy játékmotorokAhogy a játékok egyre fejlettebbek és egyre realisztikusabb grafikát kínálnak, egyre több VRAM szükséges. Erre példa a híres Unreal Engine 5, amelynek valamivel több mint 8 GB-ra van szüksége a zökkenőmentes működéshez.

Jelenleg a 12 GB vitathatatlanul az új 8 GB. Tehát a legjobb, ha legalább 12 GB-os grafikus kártyát vásárolsz.

A jövőben a videojáték-fejlesztők komoly kihívással fognak szembesülni, ha szélesebb közönséget szeretnének elérni a mindössze 8 GB VRAM-mal rendelkező grafikus kártyákkal, mivel az új címek egyre nehezebben fognak futni ezeken a kártyákon, még optimalizált verziókban is. Ez azért van, mert a jelenlegi grafikai minőség és az új grafikai technológiák egyre több adatot igényelnek a VRAM-ban, ami növeli annak helyfogyasztását. A VRAM nemcsak textúrákat tárol, hanem hálókat, shadereket, framebuffereket és egyéb, a jelenet rendereléséhez szükséges adatokat is, például objektumokat, shader értékeket és világítási információkat.

Remélem, most már egy kicsit világosabb számodra, hogy mi az a VRAM, mire használják, és mennyi memóriára van szükséged...