顯卡顯存越大越好嗎?顯存對電腦速度的影響有哪些?

對于剛接觸DIY領(lǐng)域的小白玩家來說,衡量顯卡性能的指標(biāo)就是GPU芯片和其頻率,這也確實是顯卡性能的決定性因素。但除了GPU,還有一個對顯卡性能影響較大的部分,那就是顯存。
顯卡顯存越大越好嗎?顯存對電腦速度的影響
顯存有很多指標(biāo):類型、容量、帶寬、位寬、速率等,這些指標(biāo)都有著或多或少的關(guān)系。首先我們需要明確一點:顯存是為顯卡服務(wù)的,其作用是將GPU核心運算出的數(shù)據(jù)進(jìn)行短暫的存儲,也就是說顯存和GPU之間需要頻繁地交換數(shù)據(jù),因而顯存對顯卡性能有著至關(guān)重要的作用。那么我們先來說說決定顯存性能的首要因素,那就是顯存類型。
目前最主流的顯存當(dāng)然是GDDR5,再有就是隨著GTX 1080的發(fā)布,NVIDIA獨占了GDDR5X顯存,而更高級的還有率先應(yīng)用在R9 Fury X上的HBM顯存和Vega及Volta上使用的HBM2顯存。
GDDR5顯存的極限速率為9Gbps,單顆容量最高可達(dá)2GB;GDDR5X目前可以達(dá)到11Gbps,但理論極限可以達(dá)到16Gbps,根據(jù)協(xié)議單顆最高容量同樣為2GB;HBM顯存的極限速率為1Gbps,單顆容量為1GB,而2代HBM則可以達(dá)到2Gbps的速率,容量最高可達(dá)單顆8GB。
我們可以將GDDR5和GDDR5X劃為一類顯存,HBM和HBM2劃為一類顯存,然后我們主要對比一下GDDR5和HBM:GDDR5內(nèi)部I/O位寬是32-bit,目前常見的GDDR5顯存頻率可以達(dá)到1750-2000MHz,由于其為4倍速率機制,所以等效頻率是7000-8000MHz;HBM顯存的頻率很低,只有500MHz,采用2倍數(shù)率機制,等效頻率是1000MHz,不過它的內(nèi)部I/O位寬高達(dá)1024-bit,因而彌補了頻率低的不足。
那么HBM顯存是如何做到32倍于GDDR5的I/O位寬的?我們都知道,HBM顯存除了直譯為高帶寬顯存,也被業(yè)內(nèi)人士稱為堆棧式顯存,其采用堆棧設(shè)計,每個堆棧有8個通道,每個通道提供128-bit位寬,因此I/O位寬是128-bit*8=1024-bit。以上就是有關(guān)顯存類型的簡單介紹,總結(jié)起來就是顯存類型決定了顯存的位寬,而顯存帶寬則直接由顯存位寬和顯存速率所決定。
顯存帶寬該怎么算?
顯存帶寬是指顯示芯片與顯存之間的數(shù)據(jù)傳輸速率,帶寬越大,數(shù)據(jù)傳輸越快,顯卡在進(jìn)行高分辨率、高畫質(zhì)渲染時表現(xiàn)越好。帶寬并不是顯存的固定指標(biāo),而是通過計算得來的,其計算方式如下:
顯存帶寬(GB/s)= 顯存實際頻率(MHz)x 顯存數(shù)據(jù)倍率*顯存等效位寬(bit)/ 8
其中顯存實際頻率乘以顯存數(shù)據(jù)倍率得出的數(shù)就是我們常說的等效顯存頻率,而等效位寬就是顯存顆粒位寬乘以顯存顆粒數(shù)得出的值。當(dāng)然,現(xiàn)在各家廠商越來越流行用顯存速率來標(biāo)注顯存,如NVIDIA之前推出的GTX 1080 9Gbps,就是用速率來標(biāo)示顯存,而不是頻率,那么這個公式還可簡化為:
顯存帶寬(GB/s)=顯存數(shù)據(jù)頻率(Gbps)x 顯存等效位寬(bit)/8
舉例來說,新版GTX 1080上使用的GDDR5的顯存帶寬就為11*256/8=352GB/s;R9 Fury X上使用的HBM顯存帶寬則為1*4096/8=512GB/s。一些未發(fā)布的顯卡我們也可以通過這種方式計算一些未發(fā)布的顯卡的帶寬,譬如說即將發(fā)布的Radeon RX Vega游戲卡,如果其按之前Dr.Lisa Su手持展示的GPU設(shè)計,搭載2枚HBM2顯存,那么理論上其帶寬就應(yīng)該為2*2048/8=512GB/s,與R9 Fury X持平。
為了讓大家更好地理解顯存帶寬的作用,我舉個例子:我們假設(shè)往瓶子里灌水,GPU就好比是水龍頭,而顯存就是盛水的瓶子,想要快速把瓶子裝滿有兩種方法,一是加快水龍頭的流速,二是增大水龍頭的直徑,而流速就是指顯存速率,直徑指的就是顯存位寬。當(dāng)然,最理想的情況是兩種方式同時進(jìn)行,而同時進(jìn)行指的就是增大顯存帶寬,這也正是HBM高帶寬顯存肩負(fù)的使命——讓顯存不拖累GPU性能。
從帶寬可以看出,HBM顯存是目前最好的顯存,但由于其良率低,造價較高,因而目前只被應(yīng)用在頂級旗艦卡上。尤其是NVIDIA這邊,連售價近一萬的NVIDIA TITAN Xp都沒用上HBM2,可見HBM顯存的確是顯卡尊貴身份的象征。因此,GDDR5X和GDDR6是目前性價比更高的解決方案,其帶寬也可以達(dá)到HBM一代的水平,足夠非旗艦級顯卡使用了。
顯存速率和頻率什么關(guān)系?
顯存速率和頻率間的區(qū)別相必很多資深玩家也弄不清楚,那么我們就來一起探究一下二者究竟有何關(guān)系。首先我們來清晰一下二者的概念:顯存速率是指顯存每秒傳輸數(shù)據(jù)位數(shù),單位是bps,描述的是數(shù)據(jù)流量;顯存頻率是指顯存在顯卡上工作時的頻率(1秒內(nèi)發(fā)生的同步脈沖數(shù)),以MHz為單位,描述的是周期運動頻繁程度。從單位上看,兩者似乎沒什么聯(lián)系。
但是有一個很有意思的規(guī)律,那就是顯存等效頻率的數(shù)值恰巧和顯存速率數(shù)值相等,這也是很多人誤以為顯存頻率就是顯存速率的原因,那么這是怎么回事呢?首先我們需要了解Hz和bps到底是怎樣一個單位。
頻率,是單位時間內(nèi)完成周期性變化的次數(shù),是描述周期運動頻繁程度的量,常用符號f或ν表示,單位為秒分之一,符號為/s。為了紀(jì)念德國物理學(xué)家赫茲的貢獻(xiàn),人們把頻率的單位命名為赫茲,簡稱“赫”,符號為Hz。bps(bits per second),即比特率、bit/s、位/秒、每秒傳送位數(shù),數(shù)據(jù)傳輸速率的常用單位。由此來看,Hz與bps之間就差了一個bit。
說的通俗一點,頻率指的就是每秒操作一次,而對于顯存來說,顯存的頻率其實指的就是顯存與GPU之間每秒傳輸了多少次位數(shù)據(jù),而速率指的就是傳輸操作的次數(shù),因此在數(shù)值上,顯存速率和顯存頻率為是相等的。但這并不是說bps就等于Hz,需要清楚的是,bps是依賴于應(yīng)用的,而Hz則與應(yīng)用無關(guān),也就是說恰恰在顯存工作這項應(yīng)用中,bps=Hz,只要顯存的工作形式不發(fā)生變化,這個等式就可以成立。
通過軟件查看顯存參數(shù)
說了這么多深奧的東西,相信各位讀者也看膩了,所以接下來來點干貨,我來教教DIY初學(xué)者如何查看顯卡的顯存參數(shù)。需要的軟件就一個,那就是顯卡最強檢測軟件——GPU-Z,這款軟件可謂是DIY玩家的必備軟件,其知名度已經(jīng)無需贅言。
GPU-Z最核心的要務(wù)就是顯卡信息與狀態(tài)的顯示,其界面雖然簡潔清晰,但整體信息呈現(xiàn)量卻并不小。我們這次主要用這款軟件查看顯存相關(guān)參數(shù),所以就不對GPU部分的參數(shù)進(jìn)行講解。下面是一張GTX 1060 6GB版的GPU-Z截圖,其中用紅框標(biāo)出來的部分就是顯存的參數(shù):
GPU-Z查看顯卡參數(shù)
我們按標(biāo)號依次看去:
1號紅框標(biāo)注的是顯存類型,從圖中可以看出GTX 1060使用的顯存類型為GDDR5,顯存顆粒生產(chǎn)廠商是三星;
2號紅框標(biāo)注的是顯存大小,單位是MB,用里面的數(shù)值除以1024就是我們常見的GB標(biāo)注方式,該卡的顯存容量為6GB;
3號紅框標(biāo)注的是顯存位寬,GTX 1060的顯存位寬為192-bit,雖然比GTX 960的128-bit良心了不少,但依然低于AMD的對位顯卡;
4號紅框標(biāo)注的是顯存帶寬,計算方式之前我們已經(jīng)說過了,這里會根據(jù)顯存的實際頻率進(jìn)行自動計算,這款非公版GTX 1060的帶寬為192*2027*4/1000/8=194.59 GB/s,約等于194.6 GB/s;
5號紅框標(biāo)注的是顯存實際運行頻率。
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總結(jié):
顯存大玩游戲會更流暢
顯存是用來存儲要處理的圖形信息的部件。
在顯示屏上看到的畫面是由像素點構(gòu)成的,而每個像素點都以4至32甚至64位的數(shù)據(jù)來控制它的亮度和色彩,而這些數(shù)據(jù)必須通過顯存來保存,再交由顯示芯片和CPU調(diào)配,最后把運算結(jié)果轉(zhuǎn)化為圖形輸出到顯示器上。
顯存和主板內(nèi)存一樣,執(zhí)行存貯的功能,但它存貯的對像是顯卡輸出到顯示器上的像素的信息。顯存是顯卡非常重要的組成部分,顯示芯片處理完數(shù)據(jù)后會將數(shù)據(jù)保存到顯存中,然后由RAMDAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換器)從顯存中讀取出數(shù)據(jù)并將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號,最后由屏幕顯示出來。
在高級的圖形加速卡中,顯存不僅用來存儲圖形數(shù)據(jù),而且還被顯示芯片用來進(jìn)行3D函數(shù)運算。在nVIDIA等高級顯示芯片中,已發(fā)展出和CPU平行的“GPU”(圖形處理單元)。“T&L”(變形和照明)等高密度運算由GPU在顯卡上完成,由此更加重了對顯存的依賴。由于顯存在顯卡上所起的作用,顯然顯存的速度和帶寬直接影響到顯卡的整體速度。比如玩QUAKE3,需要LOADING。那個過程就是把模型場景載入顯存。如果顯存不夠就入主內(nèi)存——當(dāng)然會慢。
以上這些就參數(shù)就是我們所常用到的關(guān)于顯存的全部參數(shù),只要打開GPU-Z就可以一目了然。
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