VRAM: что это такое и для чего используется?

Руководство по оборудованию » Учебники » VRAM: что это такое и для чего используется?

La VRAM или видеопамять RAM Это один из важнейших элементов компьютера, предназначенного для графических задач. От него во многом зависит производительность графического процессора. Поэтому мы посвятим эту статью исследованию секретов этой памяти и её природы.

Вам также может быть интересно прочитать:

• Архитектуры графических процессоров: различия между Intel, AMD и NVIDIA
• Виртуализация GPU: что это такое

GPU: «центральный процессор» для графики

Когда речь заходит о видеокарте, как вы, возможно, хорошо знаете, она сама по себе почти как материнская плата, с центральным процессором, в данном случае графическим процессором, предназначенным для графики, она также имеет Оперативная память, в данном случае VRAM, которую мы более подробно рассмотрим в этой статье, прошивка или BIOS, сама печатная плата, изготовленная производителями, которые также имеют опыт в производстве материнских плат, таких как ASUS, Gigabyte, ASRock, MSI и т. д.

Если вы iGPU или интегрированный графический процессорВ этом случае он будет использовать часть оперативной памяти, зарезервированную для графического процессора, а остальная часть будет использоваться центральным процессором. Таким образом, эту часть основной памяти можно считать видеопамятью для встроенных графических процессоров, хотя её характеристики и отличаются от характеристик GDDR.

VRAM против RAM

La VRAM — это тип физической памяти, похожий на ОЗУ.В некоторых случаях оперативная память также используется для обработки графики, например, в iGPU, где она используется совместно с центральным процессором. Однако потребности графического процессора и центрального процессора различаются. Графическому процессору требуется более высокая задержка, пропускная способность и скорость из-за количества управляемых им ядер и параллелизма, необходимого для обработки больших объёмов данных, как в случае с обработкой графики с помощью потоков SIMD. В этих случаях часть основной памяти резервируется для исключительного использования графическим процессором, что может ограничивать возможности центрального процессора.

Для удовлетворения потребностей графического процессора был разработан версия оперативной памяти, специально оптимизированная для графических процессоров, называемая GDDR. Несмотря на то, что GDDR основана на обычной памяти DDR, она обладает значительно улучшенными характеристиками шины и скорости, что позволяет ей соответствовать требованиям графического процессора к пропускной способности, скорости и задержкам.

В некоторых системах, таких как мобильные устройства, современные игровые консоли и процессоры Apple M-Series, используется унифицированная система памяти, называемая Unified Memory. В этих системах центральный процессор и графический процессор используют одно и то же адресное пространство оперативной памяти, что означает отсутствие необходимости иметь идентичные копии наборов данных для центрального и графического процессоров. Хотя Оперативная память Она не оптимизирована для удовлетворения потребностей графического процессора в пропускной способности и скорости, поэтому некоторые системы используют GDDR5 напрямую вместо унифицированной оперативной памяти, как в случае с AMD APU в Sony PlayStation XNUMX. Это позволяет оптимизировать память специально для графического процессора.

Различия между GDDR и DDR

В то время как DDR используется центральным процессором, а в некоторых случаях и iGPU, как я уже упоминал ранее, GDDR — это память, специально разработанная для графического процессора:

• DDR (двойная скорость передачи данных): Это тип памяти SDRAM (синхронной динамической памяти с произвольным доступом), используемой для хранения всех данных и инструкций для программ, которые должен выполнять процессор. В случае iGPU часть этой памяти также зарезервирована для графического процессора; в некоторых архитектурах она недоступна для процессора, в то время как в других это унифицированная память, как в системах HSA. Кроме того, основная память, или ОЗУ для процессора, может быть реализована в виде модулей, таких как DIMM, или также распаяна на печатной плате.
• GDDR (графическая память DDR): Это также микросхемы памяти с ячейками SDRAM, основанные на спецификациях DDR. Обычно их производят те же производители, что и SK Hynix, Micron, Samsung и др. Однако в этом случае они будут доступны только графическому процессору и будут иметь некоторые отличия от DDR, направленные на удовлетворение потребностей графического процессора, который является вычислительным блоком с более высокой степенью параллелизма по сравнению с центральным процессором. С другой стороны, в этом случае они всегда будут распаяны на печатной плате.

Короче, основные отличия между двумя типами памяти являются:

Спецификацияs	DDR	GDDR
ширина полосы	Низкий	Высокий
Потребление энергии	Высокий	Низкий
Обогрев	Высокая	Низкая
Производительность	Низкий	Высокий
Мощность	Низкий	Высокий
Тактовая частота	Низкий	Высокий
Коста	Меньше	Ещё

Что такое видеопамять?

Прежде чем продолжить разговор о требуемой емкости, важно понять, что такое VRAM и какова ее функция в системе. VRAM (видеопамять) Это оперативная память, похожая на оперативную память процессора, но предназначенная специально для графического процессора. Эта память хранит данные, необходимые для отрисовки пикселей, текстур, сеток и других элементов кадрового буфера на мониторе. Важно отметить, что во многих системах к видеопамяти нельзя получить доступ так же, как к обычной оперативной памяти, поскольку она не отображается и не видна программисту.

Важно помнить, что графический процессор также нуждается в получать информацию от ЦП, таких как положение объектов и физические данные для обработки графики. Поэтому эти необходимые данные также хранятся во видеопамяти, а не только результаты.

История VRAM

Фредерик Дилл, Дэниел Линг и Ричард Матик Именно они, работая в исследовательском центре IBM, изобрели VRAM. Однако запатентована она была лишь пять лет спустя. И только в 5 году она впервые была использована в коммерческом ПК, а именно в графическом адаптере IBM PC RT.

После выпуска этого ПК себестоимость двухпортовой видеопамяти снизилась, что позволило другим производителям использовать её в своих графических ускорителях и видеокартах. Это стало знаменательным событием. точка перегиба В мире графики, скорость и качество которой к настоящему времени значительно возросли. Однако были попытки заменить её HBM, но эта память стоит дороже и ее емкость более ограничена, что означает, что она не имела успеха в мире ПК...

Типы видеопамяти

На протяжении всей истории были разработали множество различных типов VRAM, Хотя сегодня многие помнят только самые последние версии, такие как GDDR4, GDDR5 или GDDR6.

• СОНИК: Память SAM — это тип линейного регистра, использовавшийся в некоторых старых видеокартах для хранения данных, необходимых для преобразования цифро-аналогового сигнала, необходимого для подключения к старым мониторам, имеющим только аналоговые порты.
• CDRAM (кэш-память DRAM): Это графическая память, сочетающая в себе функции статической памяти SRAM и динамической памяти DRAM и используемая в качестве кэша для ускорения графики. Однако такая память была дорогой, а её ёмкость ограничена.
• MDRAM или многобанковая DRAM: тип высокоскоростной оперативной памяти, разработанный компанией MoSys Inc. Эта память разделена на банки DRAM по 32 КБ, что обеспечивает индивидуальный доступ к каждому банку. Хотя эта память сегодня не используется, когда-то она использовалась в некоторых устройствах, например, в Hercules Dynamite 128, имевшем 4 МБ MDRAM.
• Rambus VRAM: Компания Rambus также запатентовала новую шину для ускорения потока данных между VRAM и буфером кадра.
• 3D ОЗУКомпания Mitsubishi создала эту видеокарту, включающую дополнительную логику, такую ​​как АЛУ, позволяющую выполнять вычисления для тестирования Z-буфера. Эти видеокарты использовались в рабочих станциях Sun Microsystems на базе процессоров UltraSPARC.
• SGRAM (синхронная графическая память): По сути это память VRAM на основе ячеек SDRAM с относительно низкой стоимостью производства, но имеющая только один порт доступа, хотя она может работать как двухпортовая память, открывая две страницы памяти одновременно.
• WRAM (ОЗУ Windows): Это не имеет никакого отношения к операционной системе, это просто ещё одна высокопроизводительная видеопамять с двумя портами и высокой пропускной способностью. Она использовалась, например, в таких видеокартах, как Number Nine Revolution 3D или Matrox MGA Millennium.
• Расширенная или общая оперативная памятьОбщая память: как я уже упоминал ранее, общая память используется при интегрированном графическом процессоре. Это не выделенная видеопамять как таковая, а карта памяти DDR, которую графический процессор может использовать вместе с центральным процессором. Во многих случаях размер памяти, зарезервированной для графического процессора, можно изменить в BIOS/UEFI.
• HBM (высокопроизводительная память)HBM — это высокоскоростная память, реализованная в видеокартах AMD Radeon Fury. Несмотря на более высокую производительность, чем GDDR, она была дороже и имела ограниченную ёмкость. Из-за этих недостатков AMD в конечном итоге решила перейти на GDDR, хотя HBM до сих пор используется в сфере высокопроизводительных вычислений (HPC).
• GDDR (графическая память DDR)GDDR (Graphics Double Data Rate) — это тип памяти DDR SDRAM, разработанный специально для видеокарт. Он отличается от обычной DDR более коротким временем доступа и более высокой тактовой частотой. Со временем появилось несколько поколений GDDR, таких как GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 и другие, каждое из которых отличалось повышенной скоростью и ёмкостью.
• GDDRXПримером может служить GDDR6X, используемая NVIDIA в своих новейших видеокартах. Это улучшенная версия GDDR6, обеспечивающая большую производительность и разработанная совместно с Micron. Одной из наиболее примечательных особенностей является использование кодирования PAM4 для шины данных вместо NRZ, как у обычной GDDR6.

Теперь вы немного лучше понимаете, что такое VRAM, чем отличается от RAM и т. д. Давайте продолжим изучать некоторые интересные смежные темы...

Как узнать, сколько у меня видеопамяти

Если вы хотите знать сколько памяти VRAM на вашей видеокарте, вы можете выполнить следующие шаги, которые я объясню для различных операционных систем:

• Microsoft Windows, Далее 10:
  1. Открыть настройки.
  2. В окне перейдите в раздел «Система».
  3. Перейти на экран.
  4. Затем перейдите в раздел «Расширенный дисплей».
  5. В свойствах адаптера вы увидите строку с выделенной видеопамятью.
• GNU/Linux (Ubuntu):
  1. Перейдите в системные настройки вашего дистрибутива.
  2. Нажмите «О этой системе».
  3. Затем просмотрите информацию в разделе «Оборудование», и там вы сможете увидеть объем памяти.
• Apple MacOS:
  1. Нажмите на значок яблока в левом верхнем углу.
  2. Затем в раскрывающемся меню выберите «Об этом Mac».
  3. Проверьте раздел «Графика». Если это Apple M-Series, помните, что она будет унифицирована и использоваться совместно с остальными SoC.

Также используйте сторонние инструменты Чтобы узнать подробности и объём видеопамяти на вашем компьютере. Например, я рекомендую использовать GPU-Z от TechPowerUp Доступно для Microsoft Windows. После загрузки приложения запустите его и проверьте раздел «Объем памяти» на вкладке «Видеокарта».

Можно ли увеличить объем видеопамяти?

Ответить на этот вопрос не так-то просто, Каждый конкретный случай должен быть проанализирован.Например, вы можете руководствоваться следующими пунктами:

• У вас есть ПК с выделенной видеокартой или dGPU:
  • Если это настольный компьютер, вам придется обновить графическую карту на более мощную, чтобы расширить VRAM.
  • Если у вас ноутбук с дискретной видеокартой, вы также не сможете изменить объём видеопамяти, поскольку чипы распаяны на материнской плате. В некоторых ноутбуках используются модули типа MXM, и в этом случае вам также придётся заменить модуль видеокарты на более качественный, хотя выбор обычно невелик.
• Если у вас есть ПК или ноутбук с iGPU Если вы используете гибридный процессор Intel или AMD, или любой другой интегрированный iGPU, например, используемый в некоторых системах на кристалле ARM и т. д., то в некоторых случаях вы можете изменить объём оперативной памяти, разделяемой с графическим процессором. Для этого можно использовать несколько способов:
  • Некоторые системы поддерживают изменение емкости общей оперативной памяти, выделенной графическому процессору из BIOS/UEFI.:
    1. Доступ к меню настроек.
    2. Затем на вкладках типа «Дополнительные функции» или «Набор микросхем» или подобных, в зависимости от марки прошивки.
    3. В графической конфигурации или видеоконфигурации или аналогичном.
    4. Там найдите такие параметры, как объём памяти VGA или объём видеопамяти, чтобы изменить их. Это зависит от объёма установленной оперативной памяти. Например, при 4 ГБ оперативной памяти можно использовать 512 МБ, при 8 ГБ — 1 ГБ, при 16 ГБ — 2 ГБ для графики и т. д.
  • Его также можно изменить в реестре Windows. Для этого выполните следующие действия:
    1. Нажмите Windows + R.
    2. Введите regedit и нажмите ENTER.
    3. Найдите запись HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Intel или AMD (в зависимости от вашего случая).
    4. Щелкните правой кнопкой мыши по Intel или AMD.
    5. Выберите Создать.
    6. Затем Ки.
    7. Назовите его ГММ.
    8. Вам необходимо использовать параметр DedicatedSegmentSize и присвоить ему десятичное значение. Это определяет объём памяти, который вы хотите выделить.
    9. Наконец, перезагрузите систему.
• Если у вас есть Mac с выделенным графическим процессором:
  • Если это AMD или NVIDIA (в старых моделях), вы всегда можете заменить видеокарту на поддерживаемую модель с большим объемом видеопамяти, если таковая имеется.
  • Если это MacBook с выделенным графическим процессором, его нельзя заменить, поскольку он распаян на материнской плате, как и в случае с другими ноутбуками.
• Если у вас есть Mac с iGPU
  • Если это Intel iGPU, объем памяти, выделяемой для графики, увеличить невозможно.
  • Если у вас Apple M-Series, вы также не сможете его поменять, поскольку у него унифицированная память, соответствующая приобретенной вами модели SoC.
• Вы также можете использовать Внешний GPU, так как поддерживаются некоторые ноутбуки, и что этот eGPU имеет больший объем VRAM, как и те, которые подключаются через Thunderbolt.
• Для настольных компьютеров есть альтернатива использования конфигурация с несколькими GPU, если у вас есть слот PCIe x16, добавьте вторую видеокарту и заставьте их работать вместе.

Как рассчитывается требуемый объем памяти в зависимости от разрешения?

Вы, возможно, знаете о объем памяти VRAM Требуется для каждого разрешения экрана, но знаете ли вы, как он рассчитывается? Типичный пример — расчёт размера буфера кадра, необходимого для разрешения FullHD 1920x1080 пикселей и 32-битного цвета:

• 1920×1080 = 2073600 пикселей на экране
• 2073600 x 32 бита = 66355200 бит
• 66355200 / 8 = 8294400 байт
• 8294400 / 1024 = 8100 КБ
• 8100 / 1024 = 7,9 МБ

Это правда, что с 8 МБ видеопамяти Одно изображение может отображаться в разрешении Full HD, но этого недостаточно для динамической графики в реальном мире. Требуется больший объём памяти, поскольку необходимо хранить множество других значений и копий текстур рендеринга. Более того, для хранения двойных или тройных копий данных может потребоваться ещё больше. Поэтому для обеспечения оптимальной графической производительности и плавного игрового процесса необходимы современные объёмы видеопамяти. Графический процессор также может хранить внутренние и преобразованные копии текстур рендеринга, чтобы избежать повторной отправки текстур центральным процессором.

Объем памяти VRAM на вашей видеокарте составляет необходим для достижения хорошей производительности в видеоиграх и графических приложенияхЭто связано с тем, что объём доступной памяти определяет качество изображения, время загрузки и поддерживаемые разрешения. Если видеокарте не хватает видеопамяти, она быстро заполняется, что приводит к значительному снижению производительности. Многие утверждают, что 4 ГБ видеопамяти достаточно для запуска игр класса AAA в разрешении 1080p, тогда как для разрешений UHD требуется 8 ГБ. Однако в наши дни это утверждение оказалось не совсем верным.

Итак: сколько видеопамяти мне нужно?

Как правило, следует придерживаться следующих рекомендаций относительно необходимого объема видеопамяти для игр и личного пользования:

• 2 ГБ для фильмов с разрешением 720p.
• 4 ГБ для фильмов с разрешением 1080p.
• 6 ГБ для игр в разрешении 1440p.
• 8–12 ГБ для 2160p или 4K.

Если вам нужна видеокарта для профессиональной работы, например, рендеринга, редактирования и т. д., то рекомендуемые характеристики следующие:

• 8 ГБ для 720p - 1080p.
• 16 ГБ для 4K.
• 32–64 ГБ для 8K, для коммерческого использования.

Это точные цифры?

Как вы знаете, в новых поколениях видеокарт было решено установить минимум 8 ГБ видеопамяти Однако в некоторых случаях это вызывает волнение среди некоторых интернет-пользователей, которые жалуются, что для игры в современные игры класса AAA недостаточно высоких графических настроек, даже в разрешениях 1080p или Full HD.

Причина этих опасений и того, почему минимум в 8 ГБ является сбивающей с толку цифрой, заключается в том, что необходимая емкость Это будет зависеть не только от разрешения как вы и думали. Другие аспекты тоже влияют, например

• Тип видеоигры: Каждая игра класса AAA может потребовать больше или меньше объема видеопамяти в зависимости от таких факторов, как оптимизация, реалистичность графики и т. д.
• Графическая конфигурация: поскольку в зависимости от выбранной пользователем конфигурации или качества объем используемой VRAM может увеличиваться или уменьшаться.
• Графические движки или игровые движки: По мере того, как игры становятся всё более продвинутыми и предлагают всё более реалистичную графику, им требуется всё больше видеопамяти. Примером может служить знаменитый Unreal Engine 5, которому для стабильной работы требуется чуть больше 8 ГБ.

В настоящее время 12 ГБ, пожалуй, можно сравнить с новыми 8 ГБ. Поэтому лучше всего приобрести видеокарту с объёмом не менее 12 ГБ.

В будущем, разработчики видеоигр Они столкнутся с серьёзной проблемой, если захотят охватить более широкую аудиторию видеокартами с объёмом всего 8 ГБ видеопамяти, поскольку запуск новых игр на таких картах будет всё сложнее, даже если они оптимизированы. Это связано с тем, что современное качество графики и новые графические технологии требуют всё большего объёма данных, хранящихся во видеопамяти, что увеличивает её потребление. Видеопамять хранит не только текстуры, но и сетки, шейдеры, буферы кадров и другие данные, необходимые для рендеринга сцены, такие как объекты, значения шейдеров и информация об освещении.

Надеюсь, теперь вам стало немного понятнее, что такое VRAM, для чего она используется и сколько ее вам нужно...