鲁迪盖伊1415赛季集锦:菜鸟成长手册——显存位宽对显卡的影响

菜鸟成长手册——显存位宽对显卡的影响

看显存位宽辨别显卡品质
很多朋友在看到 菜鸟成长手册：256MB大容量显存利弊谈 后问到关于显卡的位宽问题，下面我收集了一点小知识，希望能帮助大家。

显卡一直是电脑用户最为关心的配件之一，特别是对于游戏发烧用户来说，但对大部分普通用户而言，在选购显卡时，一般只看显卡采用了什么核心，以及显存总容量的大小。可是，你是否关
注过显卡的显存位宽呢？事实上，显存位宽也是大部分用户了解比较少的地方，而他却恰恰非常重要，因为要保证GPU的性能得到充分的发挥就需要足够大的带宽，就像一辆法拉利，一定要在赛道上才能发挥它的威力，如果跑在乡间的土路上，我想连拖拉机都跑不过！因此，本文教大家如何通过判别显存位宽来选购一款好显卡。
一、显存位宽的种类
显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。目前市场上的显存位宽主要有64位、128位和256位三种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。一般来说，品牌显卡会在产品包装盒或显卡的PCB上标明显存位宽大小（图1），而一些小厂商为了蒙骗用户，在显存位宽甚至不会做任何说明。显存位宽越大，性能越好，当然价格也就越高，因此256位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用128位显存，目前市面上的大多数低端显卡都采用64位显存。

图1，包装盒上标明了256bit显存位宽
二、判别显存位宽的方法
提出显存位宽这个概念时，也许每个人都会想到同样一个问题，那就是我们如何判别显卡的显存位宽大小呢？我们知道，显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的，显存总位宽同样也是由显存颗粒的位宽组成。按照这样一个公式可以知道：显存位宽＝显存颗粒位宽×显存颗粒数。显存颗粒上都带有相关厂家的内存编号，可以去网上查找其编号，就能了解其位宽，再乘以显存颗粒数，就能得到显卡的位宽，比如笔者的FX5200显卡采用的是8颗TSOP封装颗粒，其编号为HY5DV281622DT-36，查阅产品说明书得知显存颗粒位宽为16bit规格，那么我们可以知道该显卡的位宽应该是16bit×8=128bit。这是最为准确的计算方法，但该方法施行起来较为麻烦。下面教大家一个较为简便的方法。
众所周知，目前显存的封装形式主要有TSOP和BGA两种，一般情况下BGA封装的显存是32位/颗，而TSOP封装的颗粒是16位/颗。如果显卡采用了四颗BGA封装的显存，那么它的位宽是128位，而如果是八颗TSOP封装颗粒，那么位宽也是128位。如图2的显存采用了Hynix的-3.6ns的BGA封装颗粒，该显卡一共有8颗BGA封装颗粒，说明该显卡的位宽为256位。而图3的显存则采用了TSOP封装的三星-4.0ns颗粒，该显卡一共有8颗TSOP封装颗粒，说明该显卡的位宽为128位。当然，这只是一般情况下的识别技巧，不一定符合所有的情况，要做到最为准确的判断，还是采用上面提到的计算公式比较准。其实，我们也间接的从图2和图3的对比中了解到了TSOP封装与BGA封装的大致区别！

图2，采用了Hynix的-3.6ns的BGA封装显存颗粒

图3，采用了TSOP封装的三星-4.0ns显存颗粒
三、位宽决定带宽大小
无论显存怎么改变，出发点都是因为对带宽的不断渴求，显存带宽一直是显卡一个很难攻破的瓶径所在，显存位宽在另一个方面决定了显存带宽的性能，显存带宽是指图形芯片与显存之间一次可读入的数据传输量，它是决定显卡性能和速度的主要因素，其计算公式为：显存带宽＝工作频率×显存位宽/8。以Radeon 9600和Radeon 9600SE为例，二者的显存频率都为400MHZ，Radeon 9600的位宽为128Bit，其带宽就为400×128/8=6.4G/s，而Radeon 9600SE的位宽只有64Bit，其带宽也只有400×64/8=3.2G/s。从这里我们很清楚的看到，显存位宽对显存的带宽起着举足轻重的作用，因为在相同频率下，64位显存的带宽只有128位显存的一半（理论上，相同频率下的64位显卡性能只有128位显卡的一半），当遇到大量像素渲染工作时，因为显存位宽的限制会造成显存带宽的不足，最直接的后果就是导致传输数据的拥塞，速度明显下降，这也就是为什么Radeon 9600SE的性能无法与Radeon 9600相提并论的原因，所以大家在选择显卡的时务必要关注显存位宽的大小。
四、透视显存位宽的成本
大家稍加注意就会发现，市场上相同型号的产品，有的采用了128BIT显存位宽，而有的显存位宽却只有64BIT，为什么会出现这样的情况呢？一般来说，名牌显卡制造商会按照显示芯片制造商的规定，采用符合规格的显存颗粒来生产显卡，但有的厂家为了赚取30～40元的差额，在制造显卡时不按照厂家的规定，偷工减料采用低于规定的显存颗粒制造显卡，并美其名曰“为了广大客户的利益降价出售”，这样的显卡成本低，售价也会相对低一些，但是性能下降的差距太明显，普通消费者不了解其中的内幕，一味选择所谓的“高性价比”产品，拿到偷工减料之作还以为占了厂商的便宜，没想到却中了商家的圈套，买到的产品往往是低价低性能的代表。
以NVIDIA的MX4000显卡为例，MX4000市场上有64BIT和128BIT的两个版本，但厂商还是主推64BIT的这个版本，原因很简单，MX4000可依托16Mb×16bit颗粒低廉的价格去生产，比如一片采用8颗4Mb×16bit显存颗粒，要生产一块64MB的MX4000显卡，它的显存价格成本在14.4美元左右(假如按单颗1.8美元计算)。而换成4颗16MB×16bit显存，显存容量翻番而达到了128MB，但成本却只增加了1.2美元。因此，鉴于成本的考虑，厂家可以用4颗16MX16bit的芯片生产出128M显存的MX4000，或者4颗8MX16bit的芯片生产64M显存的MX4000，但其显存位宽都只有64bit，对性能影响很大，同时以128MB甚至256MB的显存容量来作为其卖点。但如此一来，虽然可以提升显存容量，但对于性能会带来很大影响。
五、显存带宽在实际应用的表现
为了说明显存位宽起到重要作用，我们做了一个这样的对比测试（图4），从测试数据表现来看，128bit显存的FX 5200和9600标准版，都分别大幅领先于显存位宽缩水的64bit显存FX 5200和9600SE。而虽然核心架构先进，但Radeon 9600 SE的DirectX 8性能仍然远低于Radeon 9200标准版，这更显得显存位宽的重要性。

图4
我们还可以注意到，128bit显存的显卡性能并没有达到64bit显存的显卡的两倍，这是为什么呢？其实这里还要牵扯到另外一个位宽——系统总线位宽（Bus Width）的因素，因为无论显卡的显存位宽为多少，其系统总线位宽也只为32bit，也就是说无论显卡的内部是以何种速度在运行，它实际上都是连接在一条32bit的主干道上。因此128bit显存位宽的显卡性能也就没有像理论上那样达到64bit显存位宽显卡的两倍，但是基本上依然有30%以上的性能差距。所以在价钱允许的情况下，显存位宽当然是越高越好，选择一块高显存位宽的显卡也就成了必然的事了。
影响显卡性能的因素很多，这里不再为大家一一介绍，着重谈谈对显卡性能影响比较大的几个因素：
渲染管线数。渲染管线的数目由显卡的GPU决定，指GPU每一周期内能完成的像素填充数目。渲染管线直接决定了像素填充速率和纹理填充速率，一般说来，管线越多，显卡的性能也就越好。目前本本所配置的独立显卡，管线数目基本上都达到4条管线，而一些集成显卡，如nVidia GeForce Go 6100 / 6150仍然只有2条管线。
显存位宽。显存位宽对显卡的性能有着让人难以置信的影响，显存位宽越大，就意味着一次能传输的数据就越多，显卡的性能也就越好。举个简单的例子，同一规格、型号的独立显卡，配置128-bit显存位宽的性能将比配置64-bit显存位宽的性能提高30％以上。
核心和显存运行频率。运行频率直接关系着显卡GPU和显存运行的速度，频率当然越高越好。不过，很多本本所配置的独立显卡在核心频率以及显存频率上存在缩水现象，达不到ATi和nVIDIA的标准。笔记本电脑厂商这么做，要么是为了降低独立显卡的功耗，改善本本的散热，要么是采用降频产品，控制成本。
独立显卡的性能主要由以上三大因素影响，而消费者应注意这三大因素并不是绝对的。核心频率高，不一定代表显卡的性能就好，比如nVidia GeForce Go 7900 GS，核心频率只有350MHz，低于GeForce Go 7400的450MHz，但凭借20条渲染管线将GeForce Go 7400远远抛在身后。此外，其他的一些因素也会对显卡的性能造成影响。比如一些显卡的显存位宽只有64-bit，但可以通过Turbo Cache或Hyper Merom技术占用系统内存作为显存，虽然显存位宽仍只有64-bit，但能增加显存容量，有效提高显卡的性能。如果消费者觉得这些过于复杂，可以直接对比显卡的测试成绩，例如比较3DMark 01/03/05/06的成绩，分数越高性能当然就越好。

很多用户都有这样的感受，显存带宽对于显卡的3D性能而言实在太重要，而且各种显卡所搭配的显存在位宽、频率以及显存种类方面有着很大的区别。通过下面这些测试，我恩将对显存带宽有更为深刻的认识。
　　不同显存频率之间的性能区别
　　在购买显卡时，我们对显存频率往往格外关注，因为较高的显存带宽往往能够各种3D游戏中展现出更加出色的性能，特别是在如今大型3D游戏日益流行的时代。为此，我们采用同一款显卡在GPU核心频率不变的情况下进行显存超频测试，看看显存频率究竟带来多大的影响。测试中分别采用Radeon 9000Pro和Geforce4 Ti4200，测试软件为普及的QuakeIII，运行于1600×12000×32bit。


　　从测试结果来看，Ti4200对于显存频率似乎更加敏感，这也并不出乎我们的意料。一般而言，同系列中降频产品往往会在超频后大幅度提升性能，因为厂商在设计GPU时就针对最高版本所需要的内存带宽，一旦我们将内存带宽提升，那么此时所引发的性能提升将是最大的。而Radeon9000Pro本身已经算是9000系列中的高频率产品，因此GPU对于显存的利用率基本上区域饱和，再次提升显存带宽自然也没能表现出足够的提升幅度。
　　当然，我们也不能忘记GPU对显存带宽的需求性。从目前显卡技术的发展趋势来看，象素填充率与显存带宽是毫无疑问的两大热点，越是高端的显卡越需要更高的显存带宽。因此，我们建议准备选购Geforce Ti4200以及Radeon 9500以上档次显卡的用户更加关注显存频率。
　　64Bit与128Bit的性能差别
　　从显存带宽的计算公式我们也可以得知，显存位宽对于显存带宽的影响力是何等重大。在中低端产品中，不少厂商为了降低价格，提高市场竞争力而推出64Bit位宽显存的产品，其性价比究竟如何？与128Bit显存有多大差距呢？

　　从GeforceFX5200的情况来看，64Bit与128Bit显存之间的差距的确很大。就个人角度而言，我认为没有必要为了节约区区100多元而选择廉价版的64Bit显存产品，毕竟此时所损失的性能太大，性价比实在不高。此外要提醒大家的，在实际运行频率相同的情况下，一般128Bit的SDRAM显存要好于64Bit的DDR显存，尽管两者的理论显存带宽完全一样。对于准备选购Geforce4MX 440SE以及Geforce2MX的用户而言，这点应该注意，不要被DDR的光环所迷惑。
　　显存频率与显存容量孰轻孰重
　　就目前应用和游戏而言，显存带宽比显存容量重要得多，显存带宽高的显卡往往性能高于容量虽大，但显存带宽不足的显卡。为此，我们采用两款Geforce4 MX440显卡进行验证，一款显存容量为64MB，运行于450MHz DDR，另一款显存容量为128MB，运行于400MHz DDR，两者的GPU核心频率一样。

　　测试结果也证明了我们的推论，对于如今的主流显卡，64MB显存确实已经绰绰有余，更为重要的是显存带宽。当然，一旦NV40以及R400之类的恐怖级产品普及，这一推论可不一定适用。
　　超前讨论：DDR Vs DDR2
　　DDR2显存的呼声日渐高涨，渴望时刻保持领先的nVIDIA在GeforceFX5800 Ultra中选择了这种尚未普及的内存规格。然而遗憾的是，这也成为NV30的一大败笔。DDR2不仅因为成本问题难以普及，其自身的技术也并不成熟。
　　在GeforceFX5800 Ultra中，8枚DDR2显存芯片需要消耗28W功耗，而且造成了巨大的发热量。撇开为了散热而带来的成本问题不谈，即便是恼人的噪音问题都已经让nVIDIA尴尬不已，这也注定NV35不会取得类似于其前辈们的成功。当我们见到带有水冷散热(或者夸张的散热器)以及外置电源的GeforceFX5800 Ultra显卡时，或许更多的感觉不是赞叹，而是一种莫名的悲哀。
　　如果说DDR2显存为NV30带来出色的性能也就罢了，然而位宽仅仅128Bit的DDR2显存很大程度上成为性能发挥的瓶颈。在使用频率为1GHz的DDR2显存时，16GB/s的带宽却是令人难以完全满意，与ATI Radoen 9800Pro的21.25GB/s相比落下很多。为此，并不顽固的nVIDIA还是接受了现实，在GeforceFX 5900Ultra中改用256Bit的DDR1。事实上，在频率相同的情况下，256Bit DDR1应该比128Bit DDR2更为出色，这与128Bit SDRAM好于64Bit DDR是相同的道理。采用850MHz的256Bit DDR1之后，NV35的显存带宽达到了27.2GB/s，基本能够保证各种3D特效的消耗。
　　客观而言，目前的DDR2显存技术还没有完成成熟，至少其高昂的成本使之在现实产品中难以应用。只有当DDR2显存能够运行与高频率的，而且达到256Bit位宽，这时才是DDR2占领显存市场的时机。显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。目前市场上的显存位宽有64位、128位和256位三种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。显存位宽越高，性能越好价格也就越高，因此256位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用128位显存。
　　
　　大家知道显存带宽＝显存频率X显存位宽/8，那么在显存频率相当的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。比如说同样显存频率为500MHz的128位和256位显存，那么它俩的显存带宽将分别为：128位＝500MHz*128∕8=8GB/s，而256位＝500MHz*256∕8=16GB/s，是128位的2倍，可见显存位宽在显存数据中的重要性。
　　
　　显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的，显存总位宽同样也是由显存颗粒的位宽组成，。显存位宽＝显存颗粒位宽×显存颗粒数。显存颗粒上都带有相关厂家的内存编号，可以去网上查找其编号，就能了解其位宽，再乘以显存颗粒数，就能得到显卡的位宽。这是最为准确的方法，但施行起来较为麻烦。
学会认识和计算显存位宽
Q：显存对于显卡的重要性如何？
A：从原理上说，显存就像一个仓库，而显示芯片就像工厂。这个仓库既可以存放工厂的生产原料，也可以存放工厂生产的产品，因此工厂的制造速度有多快，一次能生产多少产品，和显存有很大的关系。而从性能和成本上来说，显存对整个显卡来说是仅次于显示芯片的。
Q：显示芯片的价格一般取决于芯片制造商，目前也就有nVIDIA，ATi等少数几家，芯片价格也都是公开的。这样一来，显卡厂商在显存方面压低成本就显得更容易一些。那么厂商到底可以用一些什么办法来降低一片显卡中显存部分的成本呢？
A：除了显存和芯片外，显卡上的一般电子元器件（如电容、电感等，也称辅料）加在一起也很难超过显卡成本的5%，所以显存是显卡厂商最容易动手脚的地方。对于显卡厂商而言，使用价格较低的显存自然是最容易的方式，而为了达到这一目的可以有几种手段：
一、使用杂牌显存颗粒；
二、使用成本较低的封装形式（这些内容我们在以后的文章中还将提到）；
三、使用速度较慢的显存（比如5ns就没有4ns的显存快）；
四、使用位宽较低的显存配置。

Q：上图从左到右就是目前DDR显存颗粒所常用的三种封装形式——TSOP，QFP和mBGA。而仔细看看，显存的品牌和纳秒数都印制在颗粒上面，例如第一个是现代5纳秒，第二个是现代4纳秒，第三个是三星3.6纳秒，相信大家很容易理解。至于最后一点，显存的位宽，我想目前可能有些读者还不是很理解，而且厂商一般很少明确提到它，那么我们能详细谈一下吗？
A：上面我们提到过工厂和仓库的概念，而在工厂和仓库之间还有一条连接的“道路”，这就是显存的数据带宽，也就是显存和芯片之间交换数据的速度。对于显卡而言，带宽的计算公式是“显存频率*显存位宽总和/8”（以下简称带宽公式）。例如一块显卡采用了位宽总和为128bit，5ns的SDRAM显存，显存运行在200MHz的频率上，那么它的数据带宽就是200MHz*128bit/8=3200MB/秒=3.2GB/秒。假如显卡使用的是DDR显存，那么还要在这个数值上乘以2，也就是
显存带宽=显存频率×总显存位宽÷8×2
在这个公式中，显存的频率可以轻易用PowerStrip这样的软件测出来，一般大家也都清楚使用“1000/显存纳秒数”这个公式，算出显存颗粒的额定运行频率。而显卡是使用了SDRAM还是DDR，一般产品也都很明确的标示出来了，甚至经销商也都知道，再说目前的主流显卡已是DDR占绝对主流。只是显存的位宽这一概念，目前还很少有人去注意，但是从带宽公式可以看出，和显存频率一样，显存位宽也能直接影响显存的数据带宽值。
其实显存的位宽这一点非常重要，虽然目前有些朋友还是不太清楚这一概念。纵观市场，现在很多厂商看到消费者对于品牌意识的提高，已逐渐减少使用杂牌和低纳秒数显存，而是更多的在显存位宽上下文章。[NextPage]第2页：如何判断“位宽缩水版”显卡
Q：那么如何辨别显卡的显存位宽呢？ A：由于DDR已是目前主流，那我们就只说DDR显存：一般来说，mBGA和QFP封装的颗粒是32bit/颗的，而TSOP封装的颗粒是16bit/颗的，所以一块显卡假如至少采用了四颗mBGA或者QFP颗粒，那么它的位宽总合就能达到128bit，假如采用了八颗TSOP颗粒，那么位宽总和也是128bit。 换句话说，假如某显卡只采用了四颗TSOP颗粒，那么位宽总合就只有64bit了。当然这个办法只适用于绝大部分主流产品，在某些产品上还是有例外。比如GF4 Ti4600虽采用了8颗mBGA颗粒，理论上应是256bit位宽，但实际上其位宽还是128bit而并非256bit，不过这些高端产品并非主流，也就不是我们今天所要谈的了。 我们来举个例子，例如标准的GF FX5200显卡使用了8颗TSOP封装DDR颗粒，正反各4颗，这样位数总和就是128bit。厂商要想降低成本，使用的比较难以辨别的方式大致有两种：首先是只采用4颗TSOP颗粒，而每颗的容量翻倍，这样显存总容量保持不变，而且也是DDR，速度也可以不变，但是总位宽就只有64bit了，它的带宽只有以前的一半。带宽减半带来的结果是什么呢？在芯片完全相同的前提下，速度性能至少会损失30-40%。
标准位宽 64bit 128bit 256bit GF3 全系列 √ GF MX4000 √ GF4 全系列 √ GF FX5200/5500系列 √ GF FX5600系列 √ GF FX5700系列 √ GF FX5800系列 √ GF FX5900系列 √ GF FX5950系列 √ GF 6800系列 √ Radeon9200SE √ Radeon9100/9200 √ Radeon9500系列 √ Radeon9550 √ Radeon9600SE √ Radeon9600系列 √ Radeon9700系列 √ Radeon9800/Pro/XT √ Radeon9800SE √ √
（黄金版II代） Radeon X800系列 √ 上面的表格列出了目前市面上大部分显卡的标准显存位宽，假如你发现低于这一标准，那可就要当心了哦。[NextPage]第3页：亲密接触三大显存厂商
Q：上文里我们了解了显存数据带宽的计算方式，还了解了显存的位宽对于一块显卡的重要性。除了以上一些方式以外，厂商在显存上做手脚还有别的方式吗？
A：目前有些不法厂商将“Down Grade”或者“Half Good”这种非标准类型的显存颗粒当做好的显存颗粒使用在显卡上。这种非标准颗粒都是在生产中出现问题的产品，显存厂商使用技术手段将其降级使用。
例如，某DRAM颗粒厂商会把品质没有过关的8Mx16bit（16MB/颗）颗粒改为4Mx16bit（8MB/颗）颗粒售出，这本无可厚非，因为改过后的颗粒至少已符合4Mx16bit的规定品质。但显卡制造者拿到这些颗粒后，把它重新修改，依旧当做8Mx16bit的颗粒安装在显卡上，假如我们不幸买到了这种显卡，那么后果是可以想象的。避免的方法不外乎以下几点：首先是不买杂牌显卡，其次是不买配有杂牌显存的显卡。
Q：你已经提到了杂牌。那么，能不能顺便谈谈主流显存颗粒厂商各自的特色？在性能上，能不能排一个名次呢？
A：对于三星，现代，infineon这些主流大厂而言，他们各自有各自的优势，真正要排一个名次是很难的，也是没有意义的。其实谁的性能更好，主要取决于制造工艺。下面我们就来简单说说这几家厂的特点吧：
三星：能够生产的颗粒品种较全，制程比较先进，目前三星已采用0.13微米工艺，正在转向0.11微米，最快明年就将拥有90nm（0.09微米）工艺。三星还有一个特点就是新产品推出速度快，能够配合技术的发展，在第一时间将新技术转化为生产能力，当然这种新鲜上市的产品也能使他们赚更多的银子。比如DDRII/III等最新规格的显存颗粒，目前几乎都被三星所垄断。
现代：现代也是目前市场占有量较大的品牌，目前采用0.13微米工艺，其成熟产品的品质不亚于三星。现代的工艺发展比三星要慢不少，在前端技术方面有一定差距，但就其已经拥有的产品来说，品质还是非常不错的，超频性能往往比三星好。不过大家要注意的是，现代显存Remark的情况出现的较多，尤其是低端产品。因此对于低端显卡而言，在上面见到现代颗粒的话要多加小心，当然避免选择杂牌显卡还是比较好的防范手段。现代目前已改名叫“Hynix”，假如还见到显卡采用早期“Hyundai”的颗粒，最好也别买。
infineon：infineon是西门子的内存部门，工厂设在德国的德雷斯顿。由于内存颗粒的生产成本高，生产能耗需求大，属于劳力密集型工作，因而infineon目前已经停止在德国本土的工厂生产内存颗粒并改为生产FLASH闪存颗粒，同时将内存颗粒的生产工作转移到中国台湾。目前，infineon的内存（包括显存）颗粒主要由台湾的华邦（Winbond）和Mosel代工（infineon是这两家的技术母厂，后两家在内存制造上的先进技术都由它来提供），因此，凭心而论infineon的质量有些不如当年。目前infineon主要采用0.14微米工艺，正在向0.12和0.11微米工艺升级。
值得一提的还有ELIXIR。这个品牌属于大家熟悉的南亚（NANYA）所有，ELIXIR的颗粒来源基本是NANYA的次品颗粒，一般是我们上面所说的HALFGOOD颗粒，南亚将这种颗粒封掉一半重新包装当做好颗粒，以ELIXIR的品牌来出售。当然，这样一来ELIXIR的品质是不可能太高的，但其价格便宜，所以不少低端显卡都会采用它。所以假如您是发烧友，那就得慎重。