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电脑显卡DDR-DDR3显存知识讲解

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正文:显存频率是指默认情况下,该显存在显卡上工作时的频率,以MHz(兆赫兹)为单位。显存频率一定程度上反应着该显存的速度。显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同,SDRAM显存一般都工作在较低的频率上,一般就是133MHz和166MHz,此种频率早已无法满足现在显卡的需求。DDRSDRAM显存则能提供较高的显存频率,主要在中低端显卡上使用,DDR2显存由于成本高并且性能一般,因此使用量不大。DDR3显存是目前高端显卡采用最为广泛的显存类型。不同显存能提供的显存频率也差异很大,主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等,高端产品中还有800MHz、1200MHz、1600MHz,甚至更高。
   显存频率与显存时钟周期是相关的,二者成倒数关系,也就是显存频率=1/显存时钟周期。如果是SDRAM显存,其时钟周期为6ns,那么它的显存频率就为1/6ns=166 MHz。而对于DDR SDRAM或者DDR2、DDR3,其时钟周期为6ns,那么它的显存频率就为1/6ns=166MHz,但要了解的是这是DDRSDRAM的实际频率,而不是我们平时所说的DDR显存频率。因为DDR在时钟上升期和下降期都进行数据传输,其一个周期传输两次数据,相当于SDRAM频率的二倍。习惯上称呼的DDR频率是其等效频率,是在其实际工作频率上乘以2,就得到了等效频率。因此6ns的DDR显存,其显存频率为1/6ns*2=333 MHz。具体情况可以看下边关于各种显存的介绍。

   但要明白的是显卡制造时,厂商设定了显存实际工作频率,而实际工作频率不一定等于显存最大频率。此类情况现在较为常见,如显存最大能工作在650MHz,而制造时显卡工作频率被设定为550MHz,此时显存就存在一定的超频空间。这也就是目前厂商惯用的方法,显卡以超频为卖点。此外,用于显卡的显存,虽然和主板用的内存同样叫DDR、DDR2甚至DDR3,但是由于规范参数差异较大,不能通用,因此也可以称显存为GDDR、GDDR2、GDDR3。


DDR显存分为两种,一种是大家习惯上的DDR内存,严格的说DDR应该叫DDR SDRAM。另外一种则是DDR SGRAM,此类显存应用较少、不多见。

DDR SDRAM

  人们习惯称DDR SDRAM为DDR。DDR SDRAM是Double DataRate SDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDRSDRAM是在SDRAM基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系,因此对于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的降低成本。

  SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。
  与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay LockedLoop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDL本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRA的两倍。DDR SDRAM是目前应用最为广泛的显存类型,90%以上的显卡都采用此类显存。
DDR SGRAM

  DDRSGRAM是从SGRAM发展而来,同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。可以在不增加频率的情况下把数据传输率提高一倍。DDR SGRAM在性能上要强于DDR SDRAM,但其仍旧在成本上要高于DDRSDRAM,只在较少的产品上得到应用。而且其超频能力较弱,因其结构问题超频容易损坏。

DDR2显存

    DDR2显存可以看作是DDR显存的一种升级和扩展,DDR2显存把DDR显存的“2bitPrefetch(2位预取)”技术升级为“4 bitPrefetch(4位预取)”机制,在相同的核心频率下其有效频率比DDR显存整整提高了一倍,在相同显存位宽的情况下,把显存带宽也整整提高了一倍,这对显卡的性能提升是非常有益的。从技术上讲,DDR2显存的DRAM核心可并行存取,在每次存取中处理4个数据而非DDR显存的2个数据,这样DDR2显存便实现了在每个时钟周期处理4bit数据,比传统DDR显存处理的2bit数据提高了一倍。相比DDR显存,DDR2显存的另一个改进之处在于它采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式替代了传统的TSOP方式,工作电压也由2.5V降为1.8V。
   由于DDR2显存提供了更高频率,性能相应得以提升,但也带来了高发热量的弊端。加之结构限制无法采用廉价的TSOP封装,不得不采用成本更高的BGA封装(DDR2的初期产能不足,成本问题更甚)。发热量高、价格昂贵成为采用DDR2显存显卡的通病,如率先采用DDR2显存的的GeForce FX5800/5800Ultra系列显卡就是比较失败的产品。基于以上原因,DDR2并未在主流显卡上广泛应用。

DDR3显存

   DDR3显存可以看作是DDR2的改进版,二者有很多相同之处,例如采用1.8V标准电压、主要采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式。不过DDR3核心有所改进:DDR3显存采用0.11微米生产工艺,耗电量较DDR2明显降低。此外,DDR3显存采用了“Pseudo OpenDrain”接口技术,只要电压合适,显示芯片可直接支持DDR3显存。当然,显存颗粒较长的延迟时间(CASlatency)一直是高频率显存的一大通病,DDR3也不例外,DDR3的CASlatency为5/6/7/8,相比之下DDR2为3/4/5。客观地说,DDR3相对于DDR2在技术上并无突飞猛进的进步,但DDR3的性能优势仍比较明显:

  (1)功耗和发热量较小:吸取了DDR2的教训,在控制成本的基础上减小了能耗和发热量,使得DDR3更易于被用户和厂家接受。
  (2)工作频率更高:由于能耗降低,DDR3可实现更高的工作频率,在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点,同时还可作为显卡的卖点之一,这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。
  (3)降低显卡整体成本:DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit,搭配中高端显卡常用的128MB显存便需8颗。而DDR3显存规格多为8MX32bit,单颗颗粒容量较大,4颗即可构成128MB显存。如此一来,显卡PCB面积可减小,成本得以有效控制,此外,颗粒数减少后,显存功耗也能进一步降低。
  (4)通用性好:相对于DDR变更到DDR2,DDR3对DDR2的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特性不变,搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存,这对厂商降低成本大有好处。
  目前,DDR3显存在新出的大多数中高端显卡上得到了广泛的应用。

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