滄海桑田話存貯 內(nèi)存/顯存發(fā)展編年史

　　作為顯示卡的重要組成部分，顯存一直隨著顯示芯片的發(fā)展而逐步改變著。從早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM、GDDR歷代到今天廣泛采用的GDDR5顯存經(jīng)歷了很多代的進(jìn)步。

● FPM DRAM

　　FPM DRAM（Fast Page Mode RAM）:　快速頁面模式內(nèi)存。是一種在486時(shí)期被普遍應(yīng)用的內(nèi)存（也曾應(yīng)用為顯存）。72線、5V電壓、帶寬32bit、基本速度60ns以上。它的讀取周期是從DRAM陣列中某一行的觸發(fā)開始，然后移至內(nèi)存地址所指位置，即包含所需要的數(shù)據(jù)。第一條信息必須被證實(shí)有效后存至系統(tǒng)，才能為下一個(gè)周期作好準(zhǔn)備。這樣就引入了“等待狀態(tài)”，因?yàn)镃PU必須傻傻的等待內(nèi)存完成一個(gè)周期。FPM之所以被廣泛應(yīng)用，一個(gè)重要原因就是它是種標(biāo)準(zhǔn)而且安全的產(chǎn)品，而且很便宜。但其性能上的缺陷導(dǎo)致其不久就被EDO DRAM所取代。

● EDO

　　EDO (Extended Data Out) DRAM，與FPM相比EDO DRAM的速度要快5%，這是因?yàn)镋DO內(nèi)設(shè)置了一個(gè)邏輯電路，借此EDO可以在上一個(gè)內(nèi)存數(shù)據(jù)讀取結(jié)束前將下一個(gè)數(shù)據(jù)讀入內(nèi)存。設(shè)計(jì)為系統(tǒng)內(nèi)存的EDO DRAM原本是非常昂貴的，只是因?yàn)镻C市場急需一種替代FPM DRAM的產(chǎn)品，所以被廣泛應(yīng)用在第五代PC上。EDO顯存可以工作在75MHz或更高，但是其標(biāo)準(zhǔn)工作頻率為66 MHz，不過其速度還是無法滿足顯示芯片的需要，也早成為“古董級”產(chǎn)品上才有的顯存。

    SDRAM，即Synchronous DRAM（同步動態(tài)隨機(jī)存儲器），曾經(jīng)是PC電腦上最為廣泛應(yīng)用的一種內(nèi)存類型。既然是“同步動態(tài)隨機(jī)存儲器”，那就代表著它的工作速度是與系統(tǒng)總線速度同步的。SDRAM內(nèi)存又分為PC66、PC100、PC133等不同規(guī)格，比如PC100，那就說明此內(nèi)存可以在系統(tǒng)總線為100MHz的電腦中同步工作。與系統(tǒng)總線速度同步，也就是與系統(tǒng)時(shí)鐘同步，這樣就避免了不必要的等待周期，減少數(shù)據(jù)存儲時(shí)間。SDRAM采用3.3伏工作電壓，168Pin的DIMM接口，帶寬為64位。

    SDRAM時(shí)代之前，顯卡上用的“顯存顆粒”與內(nèi)存條上的“內(nèi)存顆粒”是完全相同的。在那個(gè)時(shí)候，GPU本身的運(yùn)算能力有限，對數(shù)據(jù)帶寬的要求自然也不高，所以內(nèi)存顆粒就可以滿足要求。

某TNT2顯卡，使用的是PC166的SDR內(nèi)存顆粒

● SGRAM

　　SGRAM是Synchronous Graphics DRAM的縮寫，意思是同步圖形RAM是種專為顯卡設(shè)計(jì)的顯存，是一種圖形讀寫能力較強(qiáng)的顯存，由SDRAM改良而成。它改進(jìn)了過去低效能顯存?zhèn)鬏斅瘦^低的缺點(diǎn)，為顯示卡性能的提高創(chuàng)造了條件。SGRAM讀寫數(shù)據(jù)時(shí)不是一一讀取，而是以"塊"（Block）為單位，從而減少了內(nèi)存整體讀寫的次數(shù)，提高了圖形控制器的效率。但其設(shè)計(jì)制造成本較高，更多的是應(yīng)用于當(dāng)時(shí)較為高端的顯卡，后被GDDR顯存所取代。

● 內(nèi)存滿足不了顯卡的需求，顯存應(yīng)運(yùn)而生

    本是同根生的狀況一直持續(xù)到SDR和DDR交接的時(shí)代，其實(shí)最早用在顯卡上的DDR顆粒與用在內(nèi)存上的DDR顆粒仍然是一樣的。后來由于GPU特殊的需要，顯存顆粒與內(nèi)存顆粒開始分道揚(yáng)鑣，這其中包括了幾方面的因素：

    1. GPU需要比CPU更高的帶寬。GPU不像CPU那樣有大容量二三級緩存，GPU與顯存之間的數(shù)據(jù)交換遠(yuǎn)比CPU頻繁，而且大多都是突發(fā)性的數(shù)據(jù)流，因此GPU比CPU更加渴望得到更高的顯存帶寬支持。

    位寬×頻率=帶寬，因此提高帶寬的方法就是增加位寬和提高頻率，但GPU對于位寬和頻率的需求還有其它的因素。

    2．顯卡需要高位寬的顯存。顯卡PCB空間是有限的，在有限的空間內(nèi)如何合理的安排顯存顆粒，無論高中低端顯卡都面臨這個(gè)問題。從布線、成本、性能等多種角度來看，顯存都需要達(dá)到更高的位寬。

    最早的顯存是單顆16bit的芯片，后來升級到32bit，將來甚至還會有更高的規(guī)格出現(xiàn)。而內(nèi)存則沒有那么多要求，多年來內(nèi)存條都是64bit，所以單顆內(nèi)存顆粒沒必要設(shè)計(jì)成高位寬，只要提高容量就行了，所以位寬一直維持在4/8bit。

    3．顯卡能讓顯存達(dá)到更高的頻率。顯存顆粒與GPU配套使用時(shí)，一般都經(jīng)過專門的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，而不像內(nèi)存那樣有太多顧忌。GPU的顯存控制器比CPU或北橋內(nèi)存控制器性能優(yōu)異，而且顯卡PCB可以隨意的進(jìn)行優(yōu)化，因此顯存一般都能達(dá)到更高的頻率。而內(nèi)存受到內(nèi)存PCB、主板走線、北橋CPU得諸多因素的限制很難沖擊高頻率

　　由此算來，顯存與內(nèi)存“分家”既是意料之外，又是情理之中的事情了。為了更好地滿足顯卡GPU的特殊要求，一些廠商(如三星等)推出了專門為圖形系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高速DDR顯存，稱為“Graphics Double Data Rate DRAM”，也就是我們現(xiàn)在常見的GDDR。