2011-04-06 16:49:00許先生
普及知識，顯卡DDR-DDR3顯存技術詳解
顯存頻率是指默認情況下，該顯存在顯卡上工作時的頻率，以MHz（兆赫茲）為單位。顯存頻率一定程度上反應著該顯存的速度。顯存頻率隨著顯存的類型、性能的不同而不同，SDRAM顯存一般都工作在較低的頻率上，一般就是133MHz和166MHz，此種頻率早已無法滿足現在顯卡的需求。DDRSDRAM顯存則能提供較高的顯存頻率，主要在中低端顯卡上使用，DDR2顯存由于成本高并且性能一般，因此使用量不大。DDR3顯存是目前高端顯卡采用最為廣泛的顯存類型。不同顯存能提供的顯存頻率也差異很大，主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等，高端產品中還有800MHz、1200MHz、1600MHz，甚至更高。
顯存頻率與顯存時鐘周期是相關的，二者成倒數關系，也就是顯存頻率＝1/顯存時鐘周期。如果是SDRAM顯存，其時鐘周期為6ns，那么它的顯存頻率就為1/6ns=166 MHz。而對于DDR SDRAM或者DDR2、DDR3，其時鐘周期為6ns，那么它的顯存頻率就為1/6ns=166MHz，但要了解的是這是DDRSDRAM的實際頻率，而不是我們平時所說的DDR顯存頻率。因為DDR在時鐘上升期和下降期都進行數據傳輸，其一個周期傳輸兩次數據，相當于SDRAM頻率的二倍。習慣上稱呼的DDR頻率是其等效頻率，是在其實際工作頻率上乘以2，就得到了等效頻率。因此6ns的DDR顯存，其顯存頻率為1/6ns*2=333 MHz。具體情況可以看下邊關于各種顯存的介紹。
但要明白的是顯卡制造時，廠商設定了顯存實際工作頻率，而實際工作頻率不一定等于顯存最大頻率。此類情況現在較為常見，如顯存最大能工作在650MHz，而制造時顯卡工作頻率被設定為550MHz，此時顯存就存在一定的超頻空間。這也就是目前廠商慣用的方法，顯卡以超頻為賣點。此外，用于顯卡的顯存，雖然和主板用的內存同樣叫DDR、DDR2甚至DDR3，但是由于規范參數差異較大，不能通用，因此也可以稱顯存為GDDR、GDDR2、GDDR3。
DDR顯存分為兩種，一種是大家習慣上的DDR內存，嚴格的說DDR應該叫DDR SDRAM。另外一種則是DDR SGRAM，此類顯存應用較少、不多見。
DDR SDRAM
人們習慣稱DDR SDRAM為DDR。DDR SDRAM是Double DataRate SDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。DDRSDRAM是在SDRAM基礎上發展而來的，仍然沿用SDRAM生產體系，因此對于內存廠商而言，只需對制造普通SDRAM的設備稍加改進，即可實現DDR內存的生產，可有效的降低成本。
SDRAM在一個時鐘周期內只傳輸一次數據，它是在時鐘的上升期進行數據傳輸；而DDR內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據，因此稱為雙倍速率同步動態隨機存儲器。DDR內存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數據傳輸率。
與SDRAM相比：DDR運用了更先進的同步電路，使指定地址、數據的輸送和輸出主要步驟既獨立執行，又保持與CPU完全同步；DDR使用了DLL(Delay LockedLoop，延時鎖定回路提供一個數據濾波信號)技術，當數據有效時，存儲控制器可使用這個數據濾波信號來精確定位數據，每16次輸出一次，并重新同步來自不同存儲器模塊的數據。DDL本質上不需要提高時鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數據，因而其速度是標準SDRA的兩倍。DDR SDRAM是目前應用最為廣泛的顯存類型，90%以上的顯卡都采用此類顯存。
DDR SGRAM
DDRSGRAM是從SGRAM發展而來，同樣也是在一個時鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據。可以在不增加頻率的情況下把數據傳輸率提高一倍。DDR SGRAM在性能上要強于DDR SDRAM，但其仍舊在成本上要高于DDRSDRAM，只在較少的產品上得到應用。而且其超頻能力較弱，因其結構問題超頻容易損壞。
DDR2顯存
DDR2顯存可以看作是DDR顯存的一種升級和擴展，DDR2顯存把DDR顯存的“2bitPrefetch(2位預取)”技術升級為“4 bitPrefetch(4位預取)”機制，在相同的核心頻率下其有效頻率比DDR顯存整整提高了一倍，在相同顯存位寬的情況下，把顯存帶寬也整整提高了一倍，這對顯卡的性能提升是非常有益的。從技術上講，DDR2顯存的DRAM核心可并行存取，在每次存取中處理4個數據而非DDR顯存的2個數據，這樣DDR2顯存便實現了在每個時鐘周期處理4bit數據，比傳統DDR顯存處理的2bit數據提高了一倍。相比DDR顯存，DDR2顯存的另一個改進之處在于它采用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式替代了傳統的TSOP方式，工作電壓也由2.5V降為1.8V。
由于DDR2顯存提供了更高頻率，性能相應得以提升，但也帶來了高發熱量的弊端。加之結構限制無法采用廉價的TSOP封裝，不得不采用成本更高的BGA封裝(DDR2的初期產能不足，成本問題更甚)。發熱量高、價格昂貴成為采用DDR2顯存顯卡的通病，如率先采用DDR2顯存的的GeForce FX5800/5800Ultra系列顯卡就是比較失敗的產品。基于以上原因，DDR2并未在主流顯卡上廣泛應用。
DDR3顯存
DDR3顯存可以看作是DDR2的改進版，二者有很多相同之處，例如采用1.8V標準電壓、主要采用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式。不過DDR3核心有所改進：DDR3顯存采用0.11微米生產工藝，耗電量較DDR2明顯降低。此外，DDR3顯存采用了“Pseudo OpenDrain”接口技術，只要電壓合適，顯示芯片可直接支持DDR3顯存。當然，顯存顆粒較長的延遲時間(CASlatency)一直是高頻率顯存的一大通病，DDR3也不例外，DDR3的CASlatency為5/6/7/8，相比之下DDR2為3/4/5。客觀地說，DDR3相對于DDR2在技術上并無突飛猛進的進步，但DDR3的性能優勢仍比較明顯：
(1)功耗和發熱量較小：吸取了DDR2的教訓，在控制成本的基礎上減小了能耗和發熱量，使得DDR3更易于被用戶和廠家接受。
(2)工作頻率更高：由于能耗降低，DDR3可實現更高的工作頻率，在一定程度彌補了延遲時間較長的缺點，同時還可作為顯卡的賣點之一，這在搭配DDR3顯存的顯卡上已有所表現。
(3)降低顯卡整體成本：DDR2顯存顆粒規格多為4M X 32bit，搭配中高端顯卡常用的128MB顯存便需8顆。而DDR3顯存規格多為8MX32bit，單顆顆粒容量較大，4顆即可構成128MB顯存。如此一來，顯卡PCB面積可減小，成本得以有效控制，此外，顆粒數減少后，顯存功耗也能進一步降低。
(4)通用性好：相對于DDR變更到DDR2，DDR3 招牌對DDR2的兼容性更好。由于針腳、封裝等關鍵特性不變，搭配DDR2的顯示核心和公版設計的顯卡稍加修改便能采用DDR3顯存，這對廠商降低成本大有好處。
目前，DDR3顯存在新出的大多數中高端顯卡上得到了廣泛的應用。
顯存頻率與顯存時鐘周期是相關的，二者成倒數關系，也就是顯存頻率＝1/顯存時鐘周期。如果是SDRAM顯存，其時鐘周期為6ns，那么它的顯存頻率就為1/6ns=166 MHz。而對于DDR SDRAM或者DDR2、DDR3，其時鐘周期為6ns，那么它的顯存頻率就為1/6ns=166MHz，但要了解的是這是DDRSDRAM的實際頻率，而不是我們平時所說的DDR顯存頻率。因為DDR在時鐘上升期和下降期都進行數據傳輸，其一個周期傳輸兩次數據，相當于SDRAM頻率的二倍。習慣上稱呼的DDR頻率是其等效頻率，是在其實際工作頻率上乘以2，就得到了等效頻率。因此6ns的DDR顯存，其顯存頻率為1/6ns*2=333 MHz。具體情況可以看下邊關于各種顯存的介紹。
但要明白的是顯卡制造時，廠商設定了顯存實際工作頻率，而實際工作頻率不一定等于顯存最大頻率。此類情況現在較為常見，如顯存最大能工作在650MHz，而制造時顯卡工作頻率被設定為550MHz，此時顯存就存在一定的超頻空間。這也就是目前廠商慣用的方法，顯卡以超頻為賣點。此外，用于顯卡的顯存，雖然和主板用的內存同樣叫DDR、DDR2甚至DDR3，但是由于規范參數差異較大，不能通用，因此也可以稱顯存為GDDR、GDDR2、GDDR3。
DDR顯存分為兩種，一種是大家習慣上的DDR內存，嚴格的說DDR應該叫DDR SDRAM。另外一種則是DDR SGRAM，此類顯存應用較少、不多見。
DDR SDRAM
人們習慣稱DDR SDRAM為DDR。DDR SDRAM是Double DataRate SDRAM的縮寫，是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。DDRSDRAM是在SDRAM基礎上發展而來的，仍然沿用SDRAM生產體系，因此對于內存廠商而言，只需對制造普通SDRAM的設備稍加改進，即可實現DDR內存的生產，可有效的降低成本。
SDRAM在一個時鐘周期內只傳輸一次數據，它是在時鐘的上升期進行數據傳輸；而DDR內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據，因此稱為雙倍速率同步動態隨機存儲器。DDR內存可以在與SDRAM相同的總線頻率下達到更高的數據傳輸率。
與SDRAM相比：DDR運用了更先進的同步電路，使指定地址、數據的輸送和輸出主要步驟既獨立執行，又保持與CPU完全同步；DDR使用了DLL(Delay LockedLoop，延時鎖定回路提供一個數據濾波信號)技術，當數據有效時，存儲控制器可使用這個數據濾波信號來精確定位數據，每16次輸出一次，并重新同步來自不同存儲器模塊的數據。DDL本質上不需要提高時鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿讀出數據，因而其速度是標準SDRA的兩倍。DDR SDRAM是目前應用最為廣泛的顯存類型，90%以上的顯卡都采用此類顯存。
DDR SGRAM
DDRSGRAM是從SGRAM發展而來，同樣也是在一個時鐘周期內傳輸兩次次數據，它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據。可以在不增加頻率的情況下把數據傳輸率提高一倍。DDR SGRAM在性能上要強于DDR SDRAM，但其仍舊在成本上要高于DDRSDRAM，只在較少的產品上得到應用。而且其超頻能力較弱，因其結構問題超頻容易損壞。
DDR2顯存
DDR2顯存可以看作是DDR顯存的一種升級和擴展，DDR2顯存把DDR顯存的“2bitPrefetch(2位預取)”技術升級為“4 bitPrefetch(4位預取)”機制，在相同的核心頻率下其有效頻率比DDR顯存整整提高了一倍，在相同顯存位寬的情況下，把顯存帶寬也整整提高了一倍，這對顯卡的性能提升是非常有益的。從技術上講，DDR2顯存的DRAM核心可并行存取，在每次存取中處理4個數據而非DDR顯存的2個數據，這樣DDR2顯存便實現了在每個時鐘周期處理4bit數據，比傳統DDR顯存處理的2bit數據提高了一倍。相比DDR顯存，DDR2顯存的另一個改進之處在于它采用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式替代了傳統的TSOP方式，工作電壓也由2.5V降為1.8V。
由于DDR2顯存提供了更高頻率，性能相應得以提升，但也帶來了高發熱量的弊端。加之結構限制無法采用廉價的TSOP封裝，不得不采用成本更高的BGA封裝(DDR2的初期產能不足，成本問題更甚)。發熱量高、價格昂貴成為采用DDR2顯存顯卡的通病，如率先采用DDR2顯存的的GeForce FX5800/5800Ultra系列顯卡就是比較失敗的產品。基于以上原因，DDR2并未在主流顯卡上廣泛應用。
DDR3顯存
DDR3顯存可以看作是DDR2的改進版，二者有很多相同之處，例如采用1.8V標準電壓、主要采用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式。不過DDR3核心有所改進：DDR3顯存采用0.11微米生產工藝，耗電量較DDR2明顯降低。此外，DDR3顯存采用了“Pseudo OpenDrain”接口技術，只要電壓合適，顯示芯片可直接支持DDR3顯存。當然，顯存顆粒較長的延遲時間(CASlatency)一直是高頻率顯存的一大通病，DDR3也不例外，DDR3的CASlatency為5/6/7/8，相比之下DDR2為3/4/5。客觀地說，DDR3相對于DDR2在技術上并無突飛猛進的進步，但DDR3的性能優勢仍比較明顯：
(1)功耗和發熱量較小：吸取了DDR2的教訓，在控制成本的基礎上減小了能耗和發熱量，使得DDR3更易于被用戶和廠家接受。
(2)工作頻率更高：由于能耗降低，DDR3可實現更高的工作頻率，在一定程度彌補了延遲時間較長的缺點，同時還可作為顯卡的賣點之一，這在搭配DDR3顯存的顯卡上已有所表現。
(3)降低顯卡整體成本：DDR2顯存顆粒規格多為4M X 32bit，搭配中高端顯卡常用的128MB顯存便需8顆。而DDR3顯存規格多為8MX32bit，單顆顆粒容量較大，4顆即可構成128MB顯存。如此一來，顯卡PCB面積可減小，成本得以有效控制，此外，顆粒數減少后，顯存功耗也能進一步降低。
(4)通用性好：相對于DDR變更到DDR2，DDR3 招牌對DDR2的兼容性更好。由于針腳、封裝等關鍵特性不變，搭配DDR2的顯示核心和公版設計的顯卡稍加修改便能采用DDR3顯存，這對廠商降低成本大有好處。
目前，DDR3顯存在新出的大多數中高端顯卡上得到了廣泛的應用。