VRAM: Čo to je a na čo sa používa?

Sprievodca hardvérom » tutoriály » VRAM: Čo to je a na čo sa používa?

La VRAM alebo video RAM pamäť Je to jeden z najdôležitejších prvkov, pokiaľ ide o počítač, ktorý sa bude používať na grafické úlohy. Výkon, ktorý je možné z GPU vyťažiť, bude od neho do značnej miery závisieť. Z tohto dôvodu sa v tomto článku budeme venovať skúmaniu tajomstiev, ktoré táto pamäť ukrýva, a jej povahe.

Možno vás bude zaujímať aj čítanie:

• Architektúry GPU: Rozdiely medzi Intelom, AMD a NVIDIA
• Virtualizácia GPU: Čo to je

GPU: „CPU“ pre grafiku

Pokiaľ ide o grafickú kartu, ako možno dobre viete, je to takmer ako základná doska sama o sebe s centrálnou procesorovou jednotkou, v tomto prípade GPU určenou pre grafiku, a má tiež... RAM, v tomto prípade VRAM, ktorú si podrobnejšie pozrieme v tomto článku, firmvér alebo BIOS, samotná doska plošných spojov vyrobená výrobcami, ktorí majú skúsenosti aj so základnými doskami ako ASUS, Gigabyte, ASRock, MSI atď.

V prípade, že sa jedná o a iGPU alebo integrovaná grafická kartaV tomto prípade bude zdieľať časť pamäte RAM vyhradenú pre GPU a zvyšok bude používať CPU. Preto by sa táto časť hlavnej pamäte mohla považovať za VRAM pre iGPU, aj keď nemá úplne rovnaké vlastnosti ako GDDR.

VRAM vs. RAM

La VRAM je typ fyzickej pamäte podobnej RAMV niektorých prípadoch sa RAM používa aj na grafické účely, napríklad vo vstavaných grafických procesoroch (iGPU), kde sa zdieľa s procesorom (CPU). Potreby GPU a CPU sa však líšia. GPU vyžaduje vyššiu latenciu, šírku pásma a rýchlosť kvôli počtu jadier, ktoré spravuje, a paralelizmu potrebnému na spracovanie obrovského množstva dát, ako je to v prípade spracovania grafiky so SIMD streammi. V týchto prípadoch je časť hlavnej pamäte rezervovaná pre výhradné použitie GPU, čo môže obmedziť možnosti CPU.

Aby spĺňal potreby GPU, bol vyvinutý verzia pamäte RAM špeciálne optimalizovaná pre grafické procesory, nazývaná GDDR. Hoci je založená na konvenčnej DDR RAM, GDDR má výrazné vylepšenia zbernice a rýchlosti, aby spĺňala požiadavky GPU na šírku pásma, rýchlosť a latenciu.

V niektorých systémoch, ako sú mobilné zariadenia, moderné herné konzoly a procesory Apple radu M, sa používa systém zjednotenej pamäte s názvom Unified Memory. V týchto systémoch zdieľajú CPU a GPU rovnaký adresný priestor RAM, čo znamená, že nie je potrebné mať identické kópie dátových sád pre CPU a GPU. Hoci... RAM Nie je optimalizovaná pre požiadavky GPU na šírku pásma a rýchlosť, takže niektoré systémy používajú priamo GDDR5 namiesto unifikovanej RAM, ako je to v prípade AMD APU v Sony PlayStation XNUMX. To umožňuje pamäť optimalizovanú špeciálne pre GPU.

Rozdiely medzi GDDR a DDR

Zatiaľ čo DDR používa CPU a v niektorých prípadoch aj iGPU, ako som už spomenul, GDDR je pamäť špeciálne navrhnutá pre GPU:

• DDR (dvojitá prenosová rýchlosť): Ide o typ SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory), ktorý sa používa na ukladanie všetkých údajov a inštrukcií pre programy, ktoré musí procesor vykonávať. V prípade iGPU bude mať časť tejto pamäte vyhradenú aj pre GPU; v niektorých architektúrach je pre procesor neprístupná, zatiaľ čo v iných ide o unifikovanú pamäť, ako napríklad v systémoch HSA. Okrem toho môže byť hlavná pamäť alebo RAM pre procesor implementovaná v moduloch, ako sú napríklad DIMM, alebo tiež prispájkovaná na samotnú dosku plošných spojov.
• GDDR (Grafická DDR)Aj toto sú pamäťové čipy s bunkami SDRAM a sú dokonca založené na špecifikáciách DDR. Zvyčajne ich vyrábajú tí istí výrobcovia, ako napríklad SK Hynix, Micron, Samsung atď. V tomto prípade však budú prístupné iba pre GPU a budú mať určité rozdiely oproti DDR, aby sa zlepšili potreby GPU, čo je procesorová jednotka s vyšším stupňom paralelizmu v porovnaní s CPU. Na druhej strane, v tomto prípade budú vždy prispájkované na doske plošných spojov.

V skratke, hlavné rozdiely medzi týmito dvoma typmi pamäte sú:

Špecifikácies	DDR	GDPR
Šírka pásma	nízky	Vysoký
Spotreba energie	vysoký	Nízky
Kúrenie	Vyššia	Spodný
Výkon	Nízky	vysoký
kapacita	Nízky	vysoký
Frekvencia hodín	Nízky	vysoký
Coste	menej	viac

Čo je to VRAM pamäť?

Predtým, ako budeme pokračovať v hovorení o požadovanej kapacite, je nevyhnutné, aby ste pochopili, čo je VRAM a akú funkciu v systéme vykonáva. VRAM (video RAM) Je to pamäť s náhodným prístupom, podobná pamäti CPU RAM, ale špeciálne vyhradená pre GPU. Táto pamäť ukladá dáta potrebné na vykreslenie pixelov, textúr, ôk a ďalších prvkov framebufferu na monitore. Je dôležité spomenúť, že na mnohých systémoch nie je možné pristupovať k VRAM rovnakým spôsobom ako ku konvenčnej RAM, pretože nie je mapovaná ani viditeľná pre programátora.

Je dôležité mať na pamäti, že aj GPU potrebuje prijímať informácie z CPU, ako napríklad poloha objektov a fyzikálne údaje na spracovanie grafiky. Preto sú tieto potrebné údaje tiež uložené vo VRAM, nielen výsledky.

História VRAM

Frederick Dill, Daniel Ling a Richard Matick Boli to oni, ktorí vynašli VRAM počas práce vo výskumnom centre IBM. Patentovaná však bola až o päť rokov neskôr. Až v roku 5 bola prvýkrát použitá v komerčnom PC, konkrétne pre grafický adaptér IBM PC RT.

Po uvedení tohto počítača na trh sa znížili výrobné náklady na dvojportovú pamäť VRAM, čo umožnilo iným výrobcom používať ju vo svojich produktoch na akceleráciu grafiky alebo grafických kartách. Táto skutočnosť znamenala... inflexný bod vo svete grafiky, keďže rýchlosť a kvalita sa dodnes zlepšili. Objavili sa však aj pokusy nahradiť ho HBM, ale táto pamäť je drahšia a jej kapacita je obmedzenejšia, čo znamená, že vo svete PC nebola úspešná...

Typy VRAM

V priebehu histórie došlo k vyvinul množstvo rôznych typov VRAM, Hoci si dnes veľa ľudí pamätá len tie najnovšie verzie ako GDDR4, GDDR5 alebo GDDR6.

• SONIC: Pamäť SAM bola typom lineárneho registra používaného v niektorých starších grafických kartách na ukladanie údajov potrebných na prevod digitálno-analógového signálu potrebného na pripojenie k starším monitorom, ktoré mali iba analógové porty.
• CDRAM (vyrovnávacia pamäť DRAM)Ide o grafickú pamäť, ktorá kombinuje vlastnosti statickej pamäte SRAM a dynamickej pamäte DRAM a používa sa ako vyrovnávacia pamäť na zrýchlenie grafiky. Táto pamäť však bola drahá a jej kapacita bola obmedzená.
• MDRAM alebo viacbanková DRAM: je typ vysokorýchlostnej pamäte RAM vytvorenej spoločnosťou MoSys Inc. Táto pamäť je rozdelená do 32KB DRAM bánk, čo umožňuje individuálny prístup ku každej banke. Hoci sa táto pamäť už dnes nepoužíva, kedysi sa používala v niektorých zariadeniach, ako napríklad Hercules Dynamite 128, ktorý mal 4 MB MDRAM.
• Rambus VRAMSpoločnosť Rambus si tiež dala patentovať novú zbernicu na zrýchlenie toku dát medzi pamäťou VRAM a vyrovnávacou pamäťou frame buffer.
• 3D RAMSpoločnosť Mitsubishi vytvorila túto grafickú kartu, ktorá obsahovala dodatočnú logiku, ako napríklad ALU, ktorá umožňovala vykonávať výpočty pre testovanie Z-Buffer. Tieto grafické karty sa používali pre pracovné stanice Sun Microsystems založené na procesoroch UltraSPARC.
• SGRAM (synchronizovaná grafická RAM)V podstate ide o pamäť VRAM založenú na bunkách SDRAM s relatívne nízkou výrobnou cenou, ale iba s jedným prístupovým portom, hoci by mohla fungovať ako pamäť s dvoma portami otvorením dvoch pamäťových stránok súčasne.
• WRAM (operačná pamäť systému Windows): Nemá to nič spoločné s operačným systémom; je to len ďalšia vysokovýkonná VRAM s dvoma portami a vysokou šírkou pásma. Používala sa napríklad v grafických kartách ako Number Nine Revolution 3D alebo Matrox MGA Millennium.
• Rozšírená alebo zdieľaná RAMZdieľaná pamäť: Zdieľaná pamäť sa používa, keď je grafická karta integrovaná, ako som už spomenul. Nejde o vyhradenú pamäť VRAM ako takú, ale o kartu DDR, ktorú môže grafická karta používať spolu s procesorom. V mnohých prípadoch je možné veľkosť priestoru vyhradeného pre grafickú kartu upraviť v systéme BIOS/UEFI.
• HBM (pamäť s vysokou šírkou pásma)HBM je vysokorýchlostná pamäť, ktorá bola implementovaná v grafických kartách AMD Radeon Fury. Hoci ponúkala lepší výkon ako GDDR, bola drahšia a mala obmedzenú kapacitu. Kvôli týmto nevýhodám sa spoločnosť AMD nakoniec rozhodla prejsť na GDDR, hoci HBM sa stále používa v sektore vysokovýkonných výpočtov (HPC).
• GDDR (Grafická DDR)GDDR (Graphics Double Data Rate) je typ pamäte DDR SDRAM navrhnutej špeciálne pre grafické karty, ktorá sa od konvenčnej DDR líši kratšími prístupovými časmi a vyššími taktovacími frekvenciami. Postupom času sa objavilo niekoľko generácií GDDR, ako napríklad GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 a ďalšie, pričom každá z nich má vylepšenia v rýchlosti a kapacite.
• GDDRXPríkladom je GDDR6X, ktorú spoločnosť NVIDIA používa vo svojich najnovších grafických kartách. Ide o vylepšenú verziu GDDR6 pre zvýšenie výkonu a bola vyvinutá spoločne so spoločnosťou Micron. Jednou z najpozoruhodnejších vlastností je, že používa kódovanie PAM4 pre dátovú zbernicu namiesto NRZ ako konvenčná GDDR6.

Teraz už trochu lepšie rozumiete tomu, čo je VRAM, aké sú rozdiely medzi RAM a podobne. Poďme sa ďalej venovať skúmaniu niektorých zaujímavých súvisiacich tém...

Ako zistiť, koľko mám VRAM

Ak chcete vedieť koľko pamäte VRAM na grafickej karte, môžete postupovať podľa krokov uvedených nižšie, ktoré vysvetľujem pre rôzne operačné systémy:

• Microsoft Windows 10 a ďalej:
  1. Otvorte Nastavenia.
  2. V okne prejdite na položku Systém.
  3. Prejdite na obrazovku.
  4. Potom prejdite na Rozšírené zobrazenie.
  5. Vo vlastnostiach adaptéra uvidíte riadok s vyhradenou grafickou pamäťou.
• GNU/Linux (Ubuntu):
  1. Prejdite do systémových nastavení vašej distribúcie.
  2. Kliknite na položku Informácie o tomto systéme.
  3. Potom si pozrite informácie v sekcii Hardvér a tam uvidíte množstvo pamäte.
• Apple MacOS:
  1. Kliknite na ikonu jablka vľavo hore.
  2. Potom v rozbaľovacej ponuke v časti Informácie o tomto počítači Mac.
  3. Skontrolujte sekciu Grafika. Ak ide o Apple M-Series, nezabudnite, že bude zjednotená a zdieľaná so zvyškom SoC.

Tiež použite nástroje tretích strán aby ste vedeli podrobnosti a množstvo pamäte VRAM, ktorú máte v počítači. Napríklad odporúčam použiť GPU-Z od TechPowerUp Dostupné pre systém Microsoft Windows. Po stiahnutí aplikácie ju spustite a pozrite sa na časť Veľkosť pamäte na karte Grafická karta.

Dá sa zvýšiť VRAM?

Odpovedať na túto otázku nie je také jednoduché, Každý konkrétny prípad bude potrebné analyzovaťMôžete sa napríklad riadiť týmito bodmi:

• Máte Počítač s dedikovanou grafickou kartou alebo dGPU:
  • Ak ide o stolný počítač, budete musieť upgradovať grafickú kartu na vyššiu, aby ste rozšírili pamäť VRAM.
  • Ak ide o notebook s dedikovanou grafickou kartou, nebudete môcť meniť ani kapacitu VRAM, pretože čipy budú prispájkované na základnej doske. Niektoré notebooky majú moduly typu MXM, v takom prípade by ste museli vymeniť aj modul karty za kvalitnejší, hoci zvyčajne nie je veľa možností na výber.
• Ak máte Počítač alebo notebook s vstavanou grafickou kartou Ak používate procesor Intel alebo AMD APU, alebo akýkoľvek iný integrovaný iGPU, ako sú tie, ktoré sa nachádzajú v niektorých ARM SoC atď., potom môžete v niektorých prípadoch zmeniť množstvo pamäte RAM zdieľanej s GPU. Na to môžete použiť niekoľko metód:
  • Niektoré systémy podporujú úpravu zdieľanej kapacity pamäte RAM pridelenej grafickej karte z BIOS/UEFI:
    1. Prístup do ponuky Nastavenie.
    2. Potom na kartách ako Rozšírené funkcie alebo Čipová sada alebo podobne, v závislosti od značky firmvéru.
    3. V rámci konfigurácie grafiky alebo konfigurácie videa alebo podobne.
    4. A tam vyhľadajte možnosti ako veľkosť pamäte VGA alebo veľkosť VRAM, aby ste ich mohli upraviť. To bude závisieť od množstva nainštalovanej pamäte RAM. Napríklad so 4 GB pamäte RAM môžete použiť 512 MB, s 8 GB môžete použiť 1 GB, so 16 GB môžete použiť 2 GB pre grafiku atď.
  • Dá sa to upraviť aj z databázy Registry systému Windows. Postupujte podľa týchto krokov:
    1. Stlačte klávesy Windows + R.
    2. Zadajte regedit a stlačte ENTER.
    3. Vyhľadajte položku HKEY_LOCAL_MACHINE\Software\Intel alebo AMD (v závislosti od vášho prípadu).
    4. Kliknite pravým tlačidlom myši na Intel alebo AMD.
    5. Vyberte položku Nový.
    6. Potom Kľúč.
    7. Pomenujte to GMM.
    8. Musíte použiť DedicatedSegmentSize a priradiť mu desatinnú hodnotu. Táto hodnota určuje množstvo pamäte, ktorú chcete vyhradiť.
    9. Nakoniec reštartujte systém.
• Ak máte Mac s dedikovanou grafickou kartou:
  • Ak ide o AMD alebo NVIDIA (na starších modeloch), grafickú kartu môžete vždy vymeniť za podporovaný model s väčšou pamäťou VRAM, ak je k dispozícii.
  • Ak ide o MacBook s dedikovanou grafickou kartou, tá sa nedá vymeniť, pretože je prispájkovaná na základnej doske, ako je to v prípade iných notebookov.
• Ak máte Mac s vstavanou grafickou kartou
  • Ak ide o iGPU od Intelu, pamäť pridelenú grafike nie je možné zvýšiť.
  • Ak máte Apple M-Series, nebudete ho môcť zmeniť, pretože má unifikovanú pamäť a je určená pre model SoC, ktorý ste si zakúpili.
• Môžete tiež využiť Externý GPU, ako to podporujú niektoré notebooky, a že táto eGPU má vyššiu pamäť VRAM, podobne ako tie, ktoré sa pripájajú cez Thunderbolt.
• Pre stolové počítače existuje alternatíva použitia konfigurácia s viacerými GPU, ak máte k dispozícii slot PCIe x16 na pridanie druhej grafickej karty a ich spoločné fungovanie.

Ako sa vypočítava požadovaná pamäť na základe rozlíšenia?

Možno si uvedomujete, množstvo pamäte VRAM požadované pre každé rozlíšenie obrazovky, ale viete, ako sa vypočíta? Bežným príkladom je výpočet veľkosti framebufferu potrebnej pre rozlíšenie FullHD 1920x1080 pixelov a 32-bitové farby:

• 1920 × 1080 = 2073600 XNUMX XNUMX celkový počet pixelov na obrazovke
• 2073600 x 32-bit = 66355200 bitov
• 66355200 / 8 = 8294400 bajtov
• 8294400 / 1024 = 8100 kB
• 8100 / 1024 = 7,9 MB

Je pravda, že s 8 MB VRAM Jeden obrázok by sa dal zobraziť vo Full HD rozlíšení, ale to nestačí pre dynamickú grafiku v reálnom svete. Sú potrebné väčšie kapacity, pretože je potrebné uložiť mnoho ďalších hodnôt a kópií vykresľovacích textúr. Okrem toho, dvojité alebo trojité kópie údajov môžu vyžadovať ešte väčšiu kapacitu. Preto sú súčasné kapacity VRAM nevyhnutné na zabezpečenie optimálneho grafického výkonu a plynulého herného zážitku. GPU dokáže tiež ukladať interné a transformované kópie vykresľovacích textúr, aby sa predišlo opakovanému odosielaniu textúr z CPU.

Množstvo pamäte VRAM, ktorú máte na grafickej karte, je nevyhnutné pre dosiahnutie dobrého výkonu vo videohrách a grafických aplikáciáchJe to preto, že množstvo dostupnej pamäte určuje kvalitu obrazu, časy načítavania a rozlíšenia, ktoré je možné spracovať. Ak grafická karta nemá dostatok VRAM, rýchlo sa zaplní, čo spôsobí výrazný pokles výkonu. Mnohí tvrdia, že 4 GB VRAM stačí na spustenie AAA hier v rozlíšení 1080p, zatiaľ čo pre rozlíšenie UHD je potrebných 8 GB. Toto tvrdenie sa však v dnešnej dobe ukázalo ako menej pravdivé.

Takže: koľko VRAM potrebujem?

Vo všeobecnosti by ste sa mali riadiť týmito pokynmi, pokiaľ ide o to, koľko VRAM potrebujete na hranie hier a osobné použitie:

• 2 GB pre tituly bežiace v rozlíšení 720p.
• 4 GB pre tituly bežiace v rozlíšení 1080p.
• 6 GB pre hranie hier v rozlíšení 1440p.
• 8 – 12 GB pre rozlíšenie 2160p alebo 4K.

Ak chcete grafickú kartu na profesionálnu prácu, ako je vykresľovanie, úprava atď., odporúčané kapacity sú:

• 8 GB pre rozlíšenie 720p až 1080p.
• 16 GB pre 4K.
• 32 – 64 GB pre 8K, na komerčné použitie.

Sú to presné čísla?

Ako možno viete, v nových generáciách grafických kariet sa rozhodlo o umiestnení... minimálne 8 GB VRAM V niektorých prípadoch to však vyvoláva rozruch medzi niektorými online používateľmi, ktorí sa sťažujú, že to nestačí na hranie súčasných AAA titulov na vysokých grafických nastaveniach, a to ani v rozlíšení 1080p alebo Full HD.

Dôvodom týchto obáv a prečo je minimum 8 GB mätúce číslo, je potrebná kapacita Nebude to závisieť len od rozlíšenia ako si si myslel. Ovplyvňujú aj iné aspekty, ako napríklad

• Typ videohryKaždý AAA titul môže vyžadovať viac alebo menej kapacity VRAM v závislosti od faktorov, ako je jeho optimalizácia, realizmus grafiky atď.
• Grafické nastavenia: pretože v závislosti od konfigurácie alebo kvality zvolenej používateľom sa množstvo použitej VRAM môže zvýšiť alebo znížiť.
• Grafické enginy alebo herné enginyAko sa hry stávajú pokročilejšími a ponúkajú čoraz realistickejšiu grafiku, zvyšujú sa aj požadované množstvo VRAM. Príkladom toho je slávny Unreal Engine 5, ktorý na plynulý chod vyžaduje o niečo viac ako 8 GB.

V súčasnosti je 12 GB pravdepodobne nových 8 GB. Preto je najlepšie zaobstarať si grafickú kartu s aspoň 12 GB.

V budúcnosti, vývojárov videohier budú čeliť veľkej výzve, ak chcú osloviť širšie publikum s grafickými kartami s iba 8 GB VRAM, pretože pre nové tituly bude čoraz ťažšie spustiť na týchto kartách, aj keď sú optimalizované. Je to preto, že súčasná kvalita grafiky a nové grafické technológie vyžadujú stále viac a viac dát uložených vo VRAM, čo zvyšuje jej spotrebu miesta. VRAM ukladá nielen textúry, ale aj siete, shadery, framebuffery a ďalšie dáta potrebné na vykreslenie scény, ako sú objekty, hodnoty shaderov a informácie o osvetlení.

Dúfam, že je vám teraz trochu jasnejšie, čo je VRAM, na čo sa používa a koľko by ste jej mali mať...