GDDR6, GDDR5X и HBM2: сравниваем актуальную видеопамять. Видеокарты с типом памяти GDDR5X - цены

На сайте магазина «Электронный мир» по адресу http://elmir.ua/ имеется большой выбор игровых видеокарт, использующих стандарт GDDR5.

Однако они порой существенно дороже, казалось бы, аналогичных GDDR3. Как правило, это hi-end устройства и видеокарты среднего класса.

В чем же дело, и действительно ли дискретная видеокарта с памятью GDDR5 так хороша, чтобы за нее стоило платить?

GDDR5 – чистый маркетинг?

Когда-то, на заре компьютерной индустрии, все видеокарты имели единый стандарт памяти – SDR. В этом плане они ничем не отличались друг от друга в плане быстродействия, а это существенно облегчало задачу покупателю.

Ведь ему оставалось ориентироваться на объем памяти и мощность графического процессора. Однако времена безвозвратно изменились.

Теперь пользователю приходится делать куда более трудный выбор. Порой можно встретить мнение, будто видеокарта GDDR5 – чистая маркетинговая уловка, на практике не влияющая на увеличение производительности. Так ли это?

Про GDDR5

Конечно же, это не так. В современных видеокартах используются память типа DDR или GDDR, которая базируется на расширенных стандартах оперативной памяти.

В частности, карты GDDR5 построены на базе DDR3 SDRAM – это подразумевает повышенную пропускную способность. Ведь GDDR5 относится к пятому поколению устройств, созданных специально для приложений, которым жизненно требуется широкая полоса пропускания.

Можно, конечно, попытаться запустить современную игру и на устаревшей GDDR2, однако ничего хорошего из этого не выйдет.

При использовании GDDR5 производительность увеличивается вдвое. И это подтверждается как синтетическими тестами, так и отзывами самих пользователей. Так что GDDR5 действительно предпочтительнее, и это не маркетинговые уловки.

Некоторые факты о GDDR5

• впервые стандарт GDDR5 появился в 2008 году. А это по меркам компьютерной индустрии довольно давно. Так что «со дня на день» можно ожидать следующего стандарта, например, GDDR6;
• GDDR5 расшифровывается как Graphics Double Data Rate 5, под цифрой 5 подразумевается пятое поколение;
• часто GDDR и DDR путают. На самом деле, это не одно и то же: GDDR5 – стандарт видеопамяти, а DDR – оперативной;
• GDDR5 работает на частоте 5 ГГц, хотя теоретический предел 7 ГГц;
• GDDR5 затрачивает меньше энергии при удвоенном быстродействии;
• пропускная способность GDDR5 при 256-битной разрядности шины 120 Гб/с. Чтобы достичь того же результата, в GDDR3 пришлось бы использовать шину в 512 бит.

Как и какую видеокарту выбрать

Можно всегда увидеть большой выбор дискретных видеокарт как на основе GDDR3, так и на основе GDDR5. А вот «чистых» DDR3 или DDR5 – как ни ищи – не найти. На самом деле, все очень просто: DDR3 и DDR5 – это стандарты оперативной памяти. Соответственно, на их базе построены и видеокарты, использующие память GDDR3 и GDDR5.

Видеопамять и ОЗУ

Хотя эти две памяти схожи по своему функционалу и даже, как видно теперь, используют схожий стандарт, занимаются они разными вещами:

• оперативная память сохраняет набор часто повторяющихся инструкций и процессорных команд для быстрого обращения к ним ЦП. Ведь оперативная память очень быстрая. Извлекать данные оттуда гораздо эффективнее, чем из внешнего хранилища или жесткого диска. Хотя увеличить объем памяти видеокарты DDR3 , например, можно и за счет планок ОЗУ;
• в видеопамяти также хранятся данные для быстрого обращения к ним со стороны графического процессора. Только данные эти касаются исключительно видео – текстуры, результаты шейдерных и полигональных вычислений и т.д.

Как «оперативка» использует различные интерфейсы для подключения к материнской плате – DDR, DDR3, DDR5 и т.д., так и видеопамять – GDDR3, GDDR5. Разница между ними заключается в технических особенностях каждого типа видеопамяти, но, если объяснять совсем просто, то GDDR5 почти в два раза лучше по скорости работы, чем GDDR3. Ведь GDDR3 строится на базе DDR2 SDRAM, то есть, памяти DDR2 с увеличенной эффективной частотой, а GDDR5 – на базе «оперативки» DDR3 SDRAM.

Немаловажное отличие ОЗУ от видеопамяти заключается и в том, что для расширения видеопамяти она физически распаивается на плате, а не расширяется дискретными планкам, как это происходит с «оперативкой».

Основные отличия между GDDR3 и GDDR5

Конечно, рядовому пользователю может показаться излишним путаница в маркировках. Можно привести лишь некоторые основные отличия между этими типами видеопамяти:

• видеокарты с памятью типа GDDR3 практически вдвое медленнее, чем видеокарты GDDR5;
• эффективная частота GDDR5 выше, чем у GDDR3, отсюда и ее высокое быстродействие;
• GDDR5 относится к более современным стандартам. Все топовые продукты в обязательном порядке имеют интерфейс GDDR5. А вот устройства среднего и бюджетного класса — GDDR3;
• видеокарты с памятью типа GDDR3 дешевле;
• зато видеокарты с памятью типа GDDR5 менее энергозатратны.

Конечно, опираясь на вышеприведенные данные, каждый пользователь может выбрать себе игровую видеокарту по вкусу. Окончательный выбор всегда остается за ним.

Ни для кого не секрет, что современным видеокартам для работы нужна собственная память, причем чем ее больше и чем она быстрее - тем лучше. И на сегодняшний день идет соревнование двух разных типов памяти - «традиционной» GDDR5 и новой HBM. Каждая из них имеет свои плюсы и минусы, и в этой статье рассмотрим, что лучше для игровой видеокарты.

История GDDR - как DDR, только быстрее

Когда видеокарты стали активно развиваться, создатели видеокарт особо не задумывались, какую память использовать - скоростей обычной ОЗУ вполне хватало для работы, поэтому ее они и использовали. Однако время шло, производительность видеокарт росла очень быстро, а вот скорость ОЗУ наращивалась медленно: к примеру, пропускная способность FPM RAM в 1990 году была порядка 200 МБит/с, а у DDR2 к 2005 году она была всего 3200 МБит/с, то есть за 15 лет рост был в 16 раз. Видеокарты же за то время прошли путь от простейшего ускорения 2D графики на разрешениях порядка 400х200 пикселей до полноценного вывода 3D на разрешениях около FHD, то есть рост производительности был на 2 порядка минимум. Поэтому скоростей обычной ОЗУ в видеокартах уже стало не хватать, и в 2006 году появились первые решения на GDDR2 памяти: по сути это была та же DDR2, но работающая на существенно более высоких частотах и использующая более короткую шину. В дальнейшем вышло улучшение в виде GDDR3, которая имела еще большие частоты. GDDR4 из-за небольшого прироста производительности в сравнении с GDDR3 широкого распространения не получила, и вот, в 2008 году, вышел первый видеоускоритель на GDDR5 памяти, которая уже была основана на DDR3 (она в среднем вдвое быстрее DDR2). И с тех пор прогресс ощутимо замедлился - лишь в 2016 году стали выходить решения на GDDR5X: да, этот тип памяти в теории может быть вдвое быстрее GDDR5, но вот ничего качественно нового он не привнес (по сути контроллер GDDR5X просто может выбирать за цикл 64 байта памяти против 32 у GDDR5, отсюда и идет рост в 2 раза):


В итоге, грубо говоря, за почти 30 лет существований видеоускорителей их память качественно не менялась - это все та же ОЗУ, просто очень быстрая.

HBM - как SSD в мире HDD

Итак, как мы выяснили, GDDR5 является по сути обычной оперативной памятью: быстрые чипы памяти, с эффективной частотой порядка 6-9 ГГц, соединяются с GPU по узкой шине, всего 128-512 бит. В случае с HBM AMD поступили по-другому: эффективные частоты памяти низкие, порядка 1 ГГц (сравнимо с GDDR2), но используется четыре стэка (stack - пачка, стопка) чипов памяти, каждый из которых имеет шину в 1024 бита - в итоге для связи с GPU получается шина в 4096 бит - до 8 раз шире, чем в случае с GDDR5. Однако это накладывает свои ограничения: даже шину в 512 бит подвести к GPU бывает достаточно трудно, а с шиной в 4096 бит это вообще было нереально, поэтому AMD пришлось пойти другим путем: разместить чипы памяти на одной подложке с GPU. Увы - это принесло как и плюсы, так и минусы: с одной стороны, такое близкое размещение чипов памяти к GPU позволяет существенно упростить конструкцию и ускорить взаимодействие памяти с видеочипом, с другой стороны - из-за технических проблем с реализацией больших чипов (и большого числа чипов) на одной подложке, пришлось ограничить размер памяти одного стэка одним гигабайтом, а так как стэка четыре - максимальный объем HBM памяти для одного видеочипа может быть 4 ГБ:

С учетом того, что эта память была очень дорогой, а производство трудным - AMD стали ставить ее только во флагманы (Fury X, Fury Nano), и тут объем в 4 ГБ сыграл над AMD злую шутку: производительность GPU у Fury была хорошая, местами сравнимая с референсной GTX 980 Ti, но вот у последней 6 ГБ памяти, и в играх, где нужно больше 4 ГБ памяти (Rise of Tomb Rider, Deus Ex: Mankind Divided), видеокарта от AMD вынуждена была использовать ОЗУ как часть видеопамяти, и поэтому итоговый fps был ощутимо ниже, чем у 980 Ti.

В 2016 году AMD представляет новую версию своей памяти, HBM2. Исправлений было много: во-первых, частота памяти возросла с 500 МГц (эффективные 1 ГГц для DDR) до 2 ГГц (соответственно 4 ГГц для DDR), во-вторых - стали использоваться так называемые псевдоканалы: один аппаратный канал памяти разбивается на два виртуальных, то есть один стек теперь может обслуживать вдвое больше памяти. Так же выросло само возможное число стеков - теперь их может быть не 4, а 8. В итоге, к одному GPU теперь можно «подключить» 1 ГБ х 2 х 8 = 16 ГБ памяти, что очень солидно (напомню - топовое пользовательское решение, Titan Xp, имеет 12 ГБ GDDR5X памяти).

Сравнение производительности - HBM2 vs GDDR5X

В итоге, на данный момент, HBM2 избавилась от, пожалуй, единственной «детской болезни» - объема памяти теперь с избытком хватает для современных игровых видеокарт. Остается один вопрос - и кто же все-таки быстрее? Для этого возьмем два топовых решения от компании PNY (которая известна своими профессиональными видеокартами).

Nvidia Quadro GP100 имеет 16 ГБ HBM2 (то есть теоретический максимум), и ее пропускная способность - 717 Гб/с:

Nvidia Quadro P6000 является топовым решением с GDDR5X, ее тут 24 ГБ, с пропускной способностью в 432 Гб/с:

Цифры говорят сами за себя. Даже с учетом того, что GDDR5X можно разогнать, самый потолок, который удастся получить - это 500 Гб/с, что все еще на 30% медленнее скорости HBM2. Что это означает для пользователей? Наконец-то, спустя несколько десятков лет, мы получаем действительно новую память, которая не будет сдерживать рост производительности GPU. А с учетом того, что в профессиональных решениях HBM2 уже используется, ее можно ожидать уже в следующем поколении пользовательских видеокарт от Nvidia (Volta) и в текущем от AMD (Vega).

Лет десять назад среди специалистов начал циркулировать термин «стена памяти». Развитие вычислительных архитектур упёрлось в ограниченную пропускную способность подсистем памяти. Процессоры совершенствовались значительно быстрее, чем память. Необходимо было придумать что-то новое. Однако радикальная смена интерфейса подсистемы памяти грозила другими проблемами: отсутствием обратной совместимости и необходимостью многое менять в разработке и производстве. Так и шло. Раз за разом индустрия брала в руки чуть более тяжёлый отбойник в виде стандартов DDR, DDR2, DDR3, DDR4 и методично углублялась в пресловутую «стену памяти». Медленно, но все при деле. Надежды на прорыв с помощью памяти HMC (Hybrid Memory Cube) себя пока не оправдали. Память HMC еле-еле вползает в серверный сегмент. Будет большим успехом, если компания Intel в текущем квартале всё-таки начнёт массовые поставки 14-нм ускорителей Xeon Phi с памятью HMC на одной подложке с процессором.

Пробить «стену памяти» удалось в случае графической подсистемы. Официально комитетом JEDEC принят стандарт HBM (High Bandwidth Memory) в начальной и в улучшенной версиях. Обновлённый стандарт позволяет выпускать микросхемы HBM, скорость обмена с которыми в семь раз выше, чем в случае микросхем памяти GDDR5. Это задел на годы вперёд. Одна беда: память HBM дорого обходится в производстве, поскольку представляет собой модуль памяти, а не обычный залитый компаундом кристалл. Использование HBM оправдано в случае флагманских видеокарт. Возможно, новые микросхемы HBM компании Samsung повышенной ёмкости смогут даже попасть в средний сегмент (там будет достаточно одной-двух микросхем на подложку с GPU). И всё же, память HBM в ближайшие год-два останется старшим решением. Гарантированно средний сегмент сможет закрыть другой новый тип графической памяти — это память GDDR5X, о которой стало известно буквально несколько месяцев назад .

Сообщаем, память GDDR5X официально утверждена комитетом JEDEC в качестве индустриального стандарта. Почти эксклюзивно GDDR5X разрабатывала компания Micron. По неофициальным данным, стандарт GDDR5X могла начать разрабатывать компания Qimonda, а после неё — Elpida Memory. Обе обанкротились, а центр по разработке в Мюнхене в результате пертурбаций достался компании Micron. Ранее поступала информация, что массовый выпуск памяти GDDR5X компания Micron начнёт во второй половине 2016 года. Если сроки не изменились, видеокарты с памятью GDDR5X появятся в продаже ближе к концу года или стартуют в ходе CES 2017.

Стандарт GDDR5X обеспечит в перспективе двукратный подъём скорости обмена данными с графическим процессором. Сегодня по одному контакту GDDR5 обмен в среднем проходит со скоростью 7 Гбит/с. Скорость обмена по контакту памяти GDDR5X увеличена до 10-14 Гбит/с. Важно отметить, что сигнальный уровень GDDR5 и GDDR5X остался один и тот же — это так называемая схема с псевдо-открытым стоком (pseudo open drain, POD). Это облегчит разработку контроллеров памяти для поддержки GDDR5X. Менять придётся не так много. К тому же, стандарт GDDR5X будет продолжать использовать интерфейс и основные особенности протокола GDDR5, что означает совместимость с набором команд и прочее. Главным отличием между GDDR5 и GDDR5X станет внутренняя логика работы (и архитектура), отвечающая за выборку данных или prefetch. Память GDDR5X сможет выбирать до 64 байт за тактовый цикл против 32 байт у GDDR5. За счёт этого и растёт итоговая пропускная способность.

Помимо видеокарт память GDDR5X будет задействована в игровых консолях, в ускорителях вычислений для суперсерверов и в активном сетевом оборудовании. Также надеемся, что компании Samsung и SK Hynix не обойдут вниманием новый тип памяти. Один производитель — это грустно. Как бы компаниям AMD и NVIDIA снова не пришлось стоять в очереди за новинкой.

На очереди у нас достаточно немаловажная характеристика видеокарты – это тип памяти. А немаловажная она потому, что две совершенно идентичные по характеристикам видеокарты, но с разным типом видеопамяти – будут очень существенно различаться по производительности.

Поэтому при выборе видеокарты , также нужно руководствоваться этим параметром. Это мы обязательно рассмотрим в рамках данной статьи на реальных примерах. Также, в очередной раз разрушим миф зависимости типа памяти видеокарты от типа оперативной памяти, в рамках одной системы.

Видеопамять GDDRх. Что это?

GDDR (graphics double data rate memory) – это подвид энергозависимой динамической памяти, которая предназначена для использования в видеокартах. GDDR отличается от DDR (оперативной памяти), хотя принципы и технологии для них являются общими. Среди основных отличий можно выделить: более низкое потребление у GDDR, по сравнению с DDR, к тому же, в GDDR применяются специальные методы управления буфером ввода-вывода, для улучшения пропускной способности. А также масса других улучшений. То есть, можно назвать видеопамять GDDR более продвинутым видом памяти, нежели обычная оперативная память (DDR).

На сегодняшний день, основным типом памяти для видеокарт является GDDR, а именно – версии GDDR3 и GDDR5.

Пожалуй, для наглядности пройдёмся по всем поколениям памяти GDDR, указывая их основные отличия. Это нужно для того, чтобы понимать, почему же стоит отдать предпочтение видеокарте с типом памяти GDDR5, а не GDDR3:

GDDR – первое поколение графической памяти с удвоенной скоростью передачи данных .

GDDR2 – это версия, которая базируется на обычной оперативной памяти DDR2 и отличается от нее, лишь вышеуказанными доработками. Имеет более высокие частотные показатели, по сравнению с GDDR. Аналогично сравнению оперативной памяти DDR и DDR2.

GDDR3 – это дальнейшее развитие графической памяти. Она также построена на модулях памяти DDR2. Технологически, данный тип памяти очень схож с GDDR2, но за счёт более эффективного потребления и тепловыделения, удалось увеличить тактовые частоты .

GDDR4 – тип памяти, который не набрал популярности и стал всего лишь переходной ступенью с GDDR3 на GDDR5. Опять же, базируется на всё той же DDR2. И в очередной раз из основных изменений – повышенные частоты и улучшенное энергопотребление.

GDDR5 – наконец наиболее продвинутый и последний мейнстрим-вариант, среди поколений видеопамяти. За счёт того, что он построен на памяти DDR3, количество передаваемых бит за такт увеличено в два раза (с 2 до 4) по сравнению с GDDR3 и GDDR4. С приходом GDDR5, стало возможным увеличить ПСП в два раза по сравнению с GDDR3, при этом не увеличивая шину.

Выбор видеокарты GDDR3 или GDDR5

С учётом вышеуказанных факторов при выборе видеокарты, стоит, по возможности, отдавать преимущество именно видеокартам с GDDR5-памятью на борту, ибо при равной шине памяти, мы получаем удвоенную пропускную способность .

Возьмем парочку реальных видеокарт, у которых всё идентично, но разные типы памяти:

1. Asus Radeon HD 6670 GDDR5 (128 bit);

2. Asus Radeon HD 6670 GDDR3 (128 bit);
А вот результаты тестов easycom с участием этих двух видеокарт:

Довольно чётко прослеживается преимущество HD 6670 с GDDR 5, как в искусственных тестах 3Dmark, так и в реальной игровой нагрузке.

Независимость типов оперативной памяти от типа памяти GDDR5 в рамках одной системы

Была замечена тенденция вопросов относительно совместимости типов памяти видеокарты и типов оперативной памяти, в рамках одного компьютера. Хотелось бы в очередной раз развеять данные сомнения (у тех кто сомневается). Как таковой совместимости типов видеопамяти и оперативной памяти нет впринципе.

В системе может быть установлена видеокарта с типом памяти GDDR5 (как мы помним построенная на модулях DDR3) и оперативная память DDR2. Всё будет совместимо и прекрасно работать. Относительно видеокарты, может быть лишь несовместимость с более старой шиной AGP (и соответствующим слотом) на материнской плате, но таких материнских плат осталось очень мало, а про обратную совместимость PCI-express , я думаю, наслышаны практически все.