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高端显卡的好搭档——GDDR4显存评析

对于显卡而言，要获得更好的图形处理性能，显示核心固然重要，但与之搭配的显存同样是关键，显存容量、频率及显存带宽的大小，无疑决定了显卡的档次，GDDR4显存给予了显卡新动力，它的应用将引领显卡的新未来。

GDDR4显存是显卡发展的需要

在显卡技术领域，GPU的发展简直令人匪夷所思，GPU甚至拥有了 CPU的强大处理能力，然而显存技术从DDR、DDR2发展到GDDR3，并没有满足GPU性能发挥的需要，如果没有更好的显存与之搭配，显卡性能依然存在很大的瓶颈。从性能应用角度来看，GPU对于显存总是如饥似渴，毫无疑问，显存带宽决定了GPU性能的发挥。显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率，显存带宽越大，显卡性能越出色，因为有了足够的带宽，表现更好图形效果的FSAA（Full Scene Anti-aliasing，全屏抗锯齿）和AF（Anisotropic Filtering，各向异性过滤）特效也会随之而来，显卡在表现3D场景中的画面更精细、流畅，如果配合更高容量的显存，3D游戏将会表现地更加淋漓尽致。

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显存带宽对FSAA的影响（上边NO FSAA，下边16× FSAA）

根据显存带宽计算公式：显存带宽＝显存频率×显存位宽÷8，所以要提高显存带宽，可以提升显存频率或显存位宽，但显存位宽是一个与成本有关系的概念：显存位宽＝显存颗粒位宽×显存颗粒数，在采用相同类型显存颗粒的情况下，要获得更大的显存位宽，就必须增加显存颗粒数，这样显卡的制造成本就比较多，显然不是厂商想要看到的结果。因此，显存频率成为厂商追求的目标，GDDR4显存的出现让厂商可以圆梦，它的频率高达2GHz～2.5GHz，在不增加显存颗粒成本的情况下，厂商很容易提升显存带宽。

小知识：显存的作用是什么？
显存分为帧缓存和材质缓存，通常它是用来存储显示芯片所处理的数据信息及材质信息。当显示芯片处理完数据后会将数据输送到显存中，然后RAMDAC从显存中读取数据，并将数字信号转换为模拟信号，最后输出到显示屏。所以显存直接影响着一块显卡的速度，即使显卡图形芯片很强劲，但是如果显存达不到要求，无法将处理过的数据及时传送，这样就会造成延迟从而影响性能，

GDDR4显存的应用优势
显卡厂商一方面在不断地提高GPU性能，但是这毕竟受到制造工艺的限制，不可能无止境的拓展，接下来，该轮到显存颗粒厂商引领显卡领域的时候。从技术角度来看，GDDR4显存也是基于GDDR3标准，它们都是采用 FBGA封装结构，两者的电压都维持在1.8/2.0V，同属于双倍数据率内存，但GDDR4显存通过使用Cutting-edge最尖端技术的Data Bus Inversion(数据总线转位)及Multi-Preamble（多重前同步码）技术，使其在理论上相对GDDR3的运行效率提升了56%，使用GDDR4显存能达到更高的工作频率和更强的实际性能。毫无疑问，GDDR4显存并不能决定显存位宽，但它却决定了显存频率，这也让它最终决定了显卡性能。据了解，GDDR4显存频率高达2 GHz～2.5GHz（等效频率在4 GHz～5GHz），即使显存位宽只有256bit，显存带宽也可达到前所未有的160GB/s。

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三星GDDR4显存芯片

相比GDDR3显存而言，GDDR4显存不仅仅是提升频率那么简单，它还降低了显卡功耗，比如在设计GDDR4显存时，三星采用Data Bus Inversion以及Multi-Preamble等技术，有效消除了所有数据的传输延迟，让显存频率定在2.1GHz，而耗电却只有GDDR3显存的 70％左右。同时GDDR4显存拥有更好的成本优势，比如只要使用4颗64MB/64bit GDDR4显存颗粒就能实现256MB/256bit标准，这对于节省成本并降低对供电模块的依赖性是很有帮助的，而且GDDR4显存在设计上与 GDDR3相兼容，显卡厂商不用重新设计PCB就可以直接生产，降低了显卡厂商的转产投资成本，这让它可以获得更多厂商的支持。

小知识：GDDR4显存工作原理
显存全称是显示内存，为了把显存和内存分开，显存的英文名都在 DDR3、DDR4的前面加一个“G” 来进行区别， GDDR4是Graphics Double Data Rate 4th Generation（即第四代显卡用双倍数据率内存）的简写，它采用了8倍数据预读取的技术(8bit-prefetch)，其最大的优势是可以在和 GDDR3相同的核心工作频率上将数据传输率倍增(相对于4bit-prefetch结构)，有效的解决了内存发展所遇到的瓶颈。简单来说，GDDR4显存可以在时钟频率的上升沿和下降沿更多一倍的数据读取，这就和DDR2取代DDR的原理一样，它也通过“曲线救国”的方式来实现频率、带宽翻番的基本需求。

GDDR4显存市场现状
尽管GDDR4显存拥有频率上的优势，但目前市场发展状况并不太好。由于目前生产GDDR4显存颗粒的厂商并不多，基本上只有三星在生产，因此现在GDDR4显存颗粒的产能明显不足。GDDR4显存颗粒无法大规模生产以降低整体成本，所以它的单个颗粒采购成本依然还很高，据了解，目前256MB/128bit显存规格的显卡，如果搭配0.8ns GDDR4显存，其成本要高出搭配1ns GDDR3显存的50％。无疑，抛开在做工、用料等方面的成本差异，显存成本依然是造成两者价格差距的主要因素。同时GDDR4显存对PCB以及供电要求更高，无形中提升了厂商的制造成本，这就导致来采用GDDR4显存的显卡售价依然偏高，价格基本在千元以上，从市场价格对比来看，采用GDDR4显存和 GDDR3显存的同核心显卡，前者要比后者高出500元。

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HD 2600XT GDDR4显卡

更为重要的是，目前市场上采用GDDR4显存的显卡比较少，目前也只有AMD的部分显卡采用了GDDR4显存（如Radeon HD 2600XT GDDR4），消费者的可选余地也不大，消费者要想获得一块GDDR4显存的显卡，不仅需要多支付大约60%的金钱，同时无法随心所欲的选择自己喜欢的核心规格。而且从各种应用测试来看，采用GDDR4显存的显卡性能优势不是特别明显，不少厂商对此并不热情。比如奇梦达直接了转入GDDR5的研发， NVIDIA至今也没有在它的显卡中使用GDDR4显存，对于消费者而言，采用更廉价的GDDR3显存的显卡依然是消费者的主要选择，比如HD 2600XT GDDR4在性能上完全要低于8600GTS，二者的价格几乎同等，这也是GDDR4显存的显卡无法马上普及的主要原因之一。

性能优势并不明显
仅从显存频率上来看，GDDR4显存的确可以提升显卡性能，然而情况并不是这么理想，据了解，虽然GDDR4显存的标称速度为0.9ns、0.8ns及0.7ns，理论工作频率为2.22GHz～2.8GHz，但由于工艺技术不够成熟，加上由于传输延迟、PCB设计等问题，GDDR4显存在现有频率下无法发挥应有的性能优势，而且其电压较低导致超频能力不大。另一方面，现在不少1ns GDDR3显存可以达到2.0GHz频率，已经可以满足高端显卡对于显存带宽的需求，另外要注意的是，显存颗粒每升级一代其延迟就会提高一级，GDDR3 升级到GDDR4无法逃脱此灾难，由于GDDR4显存延迟的提高，加上GDDR3显存拥有更成熟的工艺技术，已经让GDDR4与GDDR3显存的 0.22GHz频率差异的性能几乎持平。

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GDDR4显卡性能提升不明显（蓝色为GDDR4/红色为GDDR3，3DMark06测试）

毫无疑问，目前GDDR4显存依靠频率的方法并非最好时机，实际上速度和显存带宽并没有本质提升，而延迟却提高了不少，导致性能没有提升太大，GDDR4 显存在HD 2600XT这类显卡上简直是无用武之地，甚至只是厂商的一个“炒作”而已。此外，GDDR4显存的工作电压比GDDR3显存低，但这无法从本质上降低显卡整体功耗，从目前获得的数据显示，由于显存频率较高、显卡工艺技术不完善（比如在中低端产品上采用GDDR4显存），导致GDDR4显存的功耗比 GDDR3显存高40%，虽然GDDR4显存的高频率、高带宽优势非常适合搭配高端产品（如HD2900XT），但高达3000元的价格又有多少消费者需要呢？因而GDDR4显存的普及依然漫长。

普及是必然趋势
随着生产工艺的提升，由于DRAM结构的限制，要提高内部存储单元的工作频率越来越难，而且成本过高，为了能够找到合理的提高传输效率的方式，GDDR4借助先进架构，在相同Cell频率下，其数据传输率比GDDR3提高一倍。尽管GDDR4显存目前还面临价格、产量以及技术成熟度等方面的发展障碍，但随着GPU性能逐步提升，比如NVIDIA新一代G92显示核心和 AMD下一代55nm GPU的出现，对显存带宽的需求也越来越高，GDDR4显存拥有更先进的制造工艺和更低的工作电压，并且可以工作在更高的工作频率下，使得这些显卡可以得到更大的显存带宽，以弥补延迟上的缺陷，性能问题将会迎刃而解。GDDR4的应用也是大势所趋，相信在不久以后，会有更多的厂商加入GDDR4显存颗粒的生产行列，在完成了产量的规模化之后，成本降低导致GDDR4显存会得到广泛应用，GDDR4显存的普及也是必然趋势，这一点从DDR到GDDR3的不断过渡已经得到了验证。