Відеопам'ять
У растрових дисплейних системах відеопам'ять організована у вигляді прямокутного масиву точок. Елемент відеопам'яті, що стоїть на перетині конкретних рядка та стовпця відеопам'яті, зберігає значення яскравості і / або кольору відповідної точки. Видима на екрані частина відеопам'яті називається екранним буфером (буфером регенерації або екранної бітової картою). Регенерація зображення здійснюється послідовним порядковим скануванням екранного буфера.Оскільки кожен елемент відеопам'яті визначає один елемент відображення розміром в точку на екрані монітора, то кожна точка екран (і відповідний їй елемент відеопам'яті) позначаються терміном піксел (pixel - picture element).
Завдання системи виведення зображень (відеоконтролера) полягає в циклічному порядковому перегляді екранного буфера від 25 до 100 разів на секунду. Адреси відеопам'яті генеруються синхронно з координатами растра і вміст обраних пікселів використовується для управління кольором та інтенсивністю променя. Загальна організація системи виведення зображень наведена на рис.1.
Рис.1. Екранний буфер і система виведення зображення
Генератор растрової розгортки формує сигнали відхилення і управляє адресними X і Y регістрами, визначальними наступний елемент буфера регенерації.
В ідеальному випадку час, необхідний для регенерації екранного буфера, повинно бути багато менше, ніж час, необхідний для маніпуляцій з даними, що дозволить швидко оновлювати або рухати зображення. Це означає, що підсилювачі відхилення і підсилювач, керуючий інтенсивністю променя, повинні бути дуже широкосмуговими, щоб забезпечити необхідну швидкість передачі даних між екранним буфером і системою виведення зображення.
Частота регенерації для графічних дисплейних систем середнього дозволу лежить в межах 50 Мгц, а для систем високого дозволу досягає 100-125 МГц, з явною тенденцією до частот понад 125 МГц у останнім часом. За таких частотах таймірованіе регенерації екранного буфера стає важливим завданням при проектуванні підсистеми графічного виведення. Так ка звичайна DRAM пам'ять не забезпечує часу доступу, відповідного для існуючих моніторів високого дозволу, то регенерація відеопам'яті на таких частотах вимагає її спеціальної організації. Приклад організації відеопам'яті, побудованої на звичайній динамічної пам'яті з довільним доступом (DRAM) наведено на рис. 2.
Рис. 2. Регенерація екранного буфера, побудованого на звичайній динамічної пам'яті (DRAM)
У такій системі регенерація екранного буфера відеопам'яті здійснюється за допомогою паралельно-послідовного перетворення. Виконуючи регенерацію, відеоконтролер виставляє адресу слова, потрібне слово даних відеопам'яті (зазвичай 16-32-64 біта) потім трансформується в послідовний відеопотік (videostream) за допомогою зовнішнього сдвигового регістра під контролем апаратури регенерації. На рис.2 показана реалізація регенерації екранного буфера для системи з одним шаром. Системи регенерації з багатьма шарами вимагають такої ж кількості (16-32-64) бітових слів, що підлягають регенерації і паралельно-послідовних зсувних регістрів, що і число бітових шарів відеопам'яті.
Якщо частота регенерації екранного буфера складає близько 100 Мгц, то таке паралельно-послідовне перетворення зменшує вимоги до частоти тактирования паралельно зчитуваного слова з екранного буфера відеопам'яті до 6.25 МГц, що вимагає часу доступу близько 160 нс. При такій організації відеопам'яті маніпуляції з даними і оновлення екрану повинні відбуватися за часів міжрядкового і міжкадрового інтервалів, коли регенерації не відбувається. Таким чином, вузьке місце для звичайної DRAM пам'яті як відеопам'яті в графічних дисплейних системах випливає з двох суперечливих вимог:
для растрових дисплейних систем повинна здійснюватися постійна регенерація екранного буфера відеопам'яті, що вимагає зчитування виводиться на екран монітора графічної інформації з періодичним, жорстко заданим циклом;
з іншого боку, потрібен час для оновлення великих масивів даних відеопам'яті з боку власне апаратури генерації зображень, що працює, як правило, у циклі читання-модифікація-запис.
Доступні в даний час DRAM пристрою навіть з найбільш швидкими режимами доступу не забезпечують швидкого читання їх вмісту для підтримки необхідного ритму регенерації, залишаючи вкрай мало часу графічному процесору для модифікації зображення. Таким чином, обмежена смуга пропускання DRAM пам'яті обмежує доступ апаратури формування зображень до даних відеопам'яті на час значних періодів регенерації екранного буфера. Проблема ускладнюється в міру збільшення екранного буфера через зростання числа відображаються пікселів для моніторів високого дозволу або при збільшенні числа бітів на піксел в системах з великою кількістю відображуваних кольорів.
Для вирішення цієї проблеми розроблено різні архітектури відеопам'яті, включаючи двопортовий відеопам'ять, подвійне буферірованіе та ін
Однак, найкраще рішення цієї проблеми досягається за рахунок застосування нового типу DRAM пам'яті, що отримала назву VRAM (Video Random Accses Memory), наприклад. Texas Instrument 4161, розробленої спеціально для використання в якості пам'яті зображення в растрових дисплейних система. Структурна схема подібної пам'яті наведена на рис.3.
Рис. 3. Структурна схема VRAM пам'яті
Ця відеопам'ять містить 2 порти, забезпечуючи незалежний доступ з боку відеоконтролера для регенерації та апаратури формування зображень - графічних процесорів. VRAM фактично являє собою звичайну DRAM пам'ять, яка була "внутрішньо" модифікована за допомогою додавання сдвигового регістру. D і Q - це звичайні входи і виходи порту з довільною вибіркою. Сигнал TR активується на час передачі даних між зсувними регістром і відеопам'яттю. Сигнали SIN і SOUT - послідовні вхід і вихід сдвигового регістру, а сигнал SCLK - послідовний вхід, керуючий зсувними регістром. Зсувний регістр завантажується паралельним потоком в 256 біт з масиву пам'яті за один цикл регенерації екрану. Тривалість цього циклу не довше, ніж стандартний цикл пам'яті. Зазвичай зсувний регістр завантажується 1 раз під час зворотного ходу променя. Коли зворотний хід закінчується, на вхід SCLK подається сигнал, викликаючи зрушення даних на послідовному виході SOUT.
На рис.3 показаний модуль відеопам'яті обсягом 64 Кбайт. Відеопам'ять об'ємом 256 Кбайт може бути побудована з 4 модулів по 64 Кбайт (рис.4).
Рис. 4. Структурна схема багатошарової VRAM пам'яті
У цьому випадку виходи SOUT від декількох VRAM модулів подаються на паралельні входи зовнішнього сдвигового регістра, послідовний вихід (CLK) якого тактується зі швидкістю виведення точок (відеопотоку бітів), необхідної для регенерації екрану монітора.
У відеопам'яті з такою організацією час на регенерацію екранного буфера (відображення на екран монітора) становить менше 1.5% часу доступу. У системах ж зі звичайною DRAM пам'яттю час на регенерацію екрана становить від 40% до 60% часу доступу.
Таким чином, застосування VRAM забезпечує практично повний час доступу для модифікації даних відеопам'яті, так як на один рядок сканування растра потрібно одна завантаження сдвигового регістру. Отже, в той час як попередньо завантажені відеодані "виштовхуються" з сдвигового регістра в канал графічного виводу, одночасно може здійснюватися довільний доступ до відеопам'яті з боку графічних процесорів для модифікації зображення.
Модифікація даних у відеопам'яті
Розглянемо архітектури відеопам'яті з точки зору маніпуляції / оновлення даних. Питання, пов'язані з вибірці і обробці даних у відеопам'яті графічним та / або центральним процесором, істотно впливають як на організацію самої відеопам'яті, так і на внутрішню архітектуру технічних засобів формування зображень. Зображення, що зберігається у відеопам'яті, концептуально може бути представлено у вигляді куба (рис. 5).Рис. 5. Графічний екранний буфер
Кожен піксель, що виводиться на екран монітора, складається з окремих бітів відеопам'яті, що знаходяться всередині куба.
Співвідношення між значенням піксела, відображуваного з екранного буфера відеопам'яті, і кольором на екрані монітора встановлюється за допомогою таблиці кольоровості відеоконтролера. Доступ до даних, що зберігаються всередині куба, необхідний для їх модифікації та маніпуляцій з ними, регенерації екранного буфера і його оновлення. В основному є 3 конфігурації: організація відеопам'яті "в глибину", орієнтована на обробку елементів відображення - ЕО (пікселів), організація відеопам'яті у вигляді бітових шарів (розрядних матриць) і "змішана" архітектура.
Архітектура "в глибину". При такій організації відеопам'яті оброблювані в кожен момент дані є піксел. У цьому випадку для багатьох верств відеопам'яті, генерований адресу викликає слово даних, що представляють композицію бітів "крізь" шари, складові відеопам'ять (звідси з'явився термін "глибина пікселя" - "pixel depth"). Така архітектура застосовується в системах високого дозволу, призначених для обробки кольорової тривимірної графічної інформації, наприклад, в обробці зображень і моделюванні структур твердих тіл, тобто там де значення кожного пікселя піддаються інтенсивним обчислень. Ці застосування, як правило, вимагають "глибини пікселя" від 8 до 22-24 біт. В архітектурі "в глибину" дані у відеопам'яті обробляються поелементно. У разі використання для відтворення зображень, що складаються з декількох колірних площин, адресу, що направляється в екранний буфер, генерує слово даних, складене з бітів, що представляють собою однойменні розряди необхідних розрядних матриць.
"Шарова" архітектура. У "шарової" ("plane") архітектурі дані відеопам'яті обробляються як одне слово (зазвичай 16 біт) у кожний момент часу (послівний обробка) та окремо для кожного шару (розрядної матриці).
Щоб змінити один розряд слова відеопам'яті, разом з ним необхідно передати і решта 15 розрядів. Крім того, для того щоб забезпечити позиціонування і переміщення зображення з точністю до біта і з задовільною швидкістю, потрібна спеціалізована апаратура, що здійснює швидкі зрушення і "злиття" ланцюжків бітів відеопам'яті ("barrell shifter"). Однак, незважаючи на цю умову, "слойні" архітектури відеопам'яті є найбільш популярними в інтерактивних 2D системах, так як вимагають менш інтенсивних обчислень значень пікселів (у порівнянні з архітектурою "в глибину"), але більш інтенсивних обчислень при створенні та переміщенні зображення. Такі архітектури відеопам'яті часто знаходять застосування в системах обробки інженерної та економічної інформації, оскільки для них характерний значний обсяг операцій, пов'язаних з маніпуляціями даними і переміщенні зображення.Крім того, достоїнством такої архітектури є можливість послівного доступу до відеопам'яті з боку центрального процесора (при відповідній організації така відеопам'ять для центрального процесора нічим не відрізняється від звичайної оперативної пам'яті). Послівний доступ при достатній розрядності слова (16-32 біт) і обмежених вимогах до кольору (до 16 кольорів, що вимагає чотирьох шарів відеопам'яті) і за наявності апаратних засобів швидкого зсуву дають виграш у швидкості, так як за один цикл пам'яті зчитується відразу 16 - 32 бітів даних, що підлягають модифікації. "Змішана" архітектура. У цій архітектурі доступ до даних відеопам'яті може здійснюватися як у "глибині" пікселя, так і в "ширину", реалізуючи кращі можливості обох архітектур.
Слід зазначити, що такі архітектури останнім часом застосовуються в дисплейних системах найбільш дорогих робочих станцій, оскільки вимагають значних апаратних витрат на їх реалізацію.
При покупці графічного адаптера часто доводиться орієнтуватися не тільки на GPU, що лежить в його основі, а й на обсяг встановленої відеопам'яті. Причому розкид тут дуже великий - від скромних 256 МБ до значних 2 ГБ. Існують різні думки про те, яка ж кількість мегабайт потрібно для комфортної гри. Спробуємо розібратися, скільки відеопам'яті вимагають сучасні ігри, чи є користь від додаткового об'єму і чи варто за нього переплачувати.
При нестачі відеопам'яті графічні прискорювачі використовують той же метод, що і ОС при нестачі ОЗУ, з однією лише відмінністю - замість файлу на жорсткому диску (хоча в особливо важких випадках є і такий варіант) для розширення відеопам'яті задіюється оперативна пам'ять комп'ютера. Однак навіть якщо б GPU міг використовувати ОЗУ без всіляких затримок, так само як і локальну, різниця у швидкості між цими двома типами дуже велика. Наприклад, пропускна здатність пам'яті у ATI Radeon HD 3850 становить близько 53 ГБ / с, у той час як у двоканальної DDR2, що працює на частоті 800 МГц, - всього 6,4 ГБ / с.
Максимальне завантаження відеопам'яті, МБ
Якщо відеопам'яті недостатньо, то в першу чергу вивантажуються не використовувані на поточний момент текстури. Труднощі починаються, коли вони знадобляться знову: їх доведеться діставати з оперативної пам'яті, а заодно шукати інші текстури, які можна вивантажити в ОЗУ. Якщо таких даних багато, то спостерігаються пригальмовування, особливо помітні в динамічних іграх. Тут варто відзначити, що, на жаль, при використанні звичайних тестів середня кількість кадрів в секунду не завжди коректно відображає саме комфортність гри. У зв'язку з цим ми дещо адаптували методику, щоб добитися більш правдивих результатів. Але все одно візьміть на замітку: при однаковій кількості кадрів в секунду карта з повільним чіпом, але достатнім об'ємом пам'яті забезпечує більш комфортну гру, ніж прискорювач з швидким GPU, але малим об'ємом пам'яті.
Набагато гірше, коли відеопам'яті не вистачає навіть для текстур, що знаходяться в одному кадрі. У такій ситуації досить сильно падає продуктивність, адже ми пам'ятаємо, наскільки оперативна пам'ять повільніше графічної, а звертатися до неї доводиться при промальовуванні кожного кадру.
Методика тестування
Для нашого дослідження ми взяли відеокарти двох серій - ATI Radeon HD 3850 і NVIDIA GeForce 8800 GT, які пропонуються у версіях з об'ємом 256, 512 МБ і 1 ГБ. Відразу застережемо бажаючих купити графічний прискорювач з великим обсягом пам'яті - іноді такі модифікації мають менші частоти, а на це варто звертати пильну увагу. Особливо часто таким грішать відеокарти бюджетного рівня. Оверклокерів також засмутить і те, що в не найдешевших моделях найчастіше застосовують більш повільну пам'ять, яка хоч і працює на покладених частотах, але розгінний потенціал має невисокий.
Так як надані відеокарти Sapphire HD 3850 1G і MSI NX8800GT-T2D256E-OC були спочатку форсовані виробниками, для створення рівних умов ми привели їх частоти до референсним значенням, які становлять 670/1660 МГц для Radeon HD 3850 і 600/1800 МГц для GeForce 8800 GT.
Для вимірювання кількості виділюваної відеопам'яті ми застосовували утиліту RivaTuner 2.09. Вона зручна і проста у використанні, а також дозволяє записувати лог і виводити значення завантажень OSD. Ми рекомендуємо цю програму читачам, що бажають дізнатися, скільки пам'яті витрачається в цікавлять їхніх умовах і чи достатньо її. Єдиний серйозний недолік RivaTuner 2.09 - неможливість відстежувати завантаження для OpenGL-додатків.
В якості тестів були використані 3DMark2006, Crysis, Call of Duty 4: Modern Warfare, Unreal Tournament 3, STALKER: Shadow of Chernobyl і Elder Scrolls IV: Oblivion. Зупинимося на цікавих особливості докладніше.
Результати тестів
Для досвідчених користувачів не секрет, що синтетичний бенчмарк FutureMark 3DMark 2006 не критичний до об'єму відеопам'яті. Це повністю підтверджують отримані нами результати - максимальні значення при стандартному для даного тесту вирішенні склали 220 МБ для відеокарт на базі HD 3850 і 245 МБ для 8800 GT. У зв'язку з чим дивним виглядає деяке відставання HD 3850 256 МБ від своїх колег.
Crysis передбачувано використовує досить велика кількість відеопам'яті і тому моделями з 256 МБ доводиться несолодко. Наприклад, при дозволі 1280 × 1024 GeForce 8800 GT 256 МБ поступається своєю «колезі» з 512 МБ на третину і навіть програє Radeon HD 3850 512 МБ. Примітна особливість цієї гри в тому, що апетит до неї приходить під час їжі - чим більшим обсягом пам'яті оснащений графічний адаптер, тим більше її використовується.
Прикладом досить економних по відношенню до відеопам'яті ігор повинні були стати мультиплатформенні проекти, такі як Call of Duty 4 і Unreal Tournament 3. Справа в тому, що на next-gen-консолях кількість відеопам'яті становить 256 МБ, але, як виявилося, це зовсім не означає, що на ПК вони теж будуть обходитися подібним обсягом при максимальних налаштуваннях.
Так як в Call of Duty 4: Modern Warfare немає можливості використовувати демо-записи в одиночній грі і на мережеві баталії зазвичай геймери витрачають помітно більше часу, то в якості тесту ми взяли запис саме мультіплєєрного битви. Проте відзначимо, що кількість задіяної відеопам'яті на локаціях одиночної кампанії з огляду на їх значних розмірів в середньому на чверть вище.
Ми вже бачили, що в Crysis і Call of Duty 4 у відеокарт на базі чіпсетів NVIDIA кілька більш високе споживання пам'яті, ніж у чіпів ATI, але в Unreal Tournament 3 різниця дуже велика. Якщо при вирішенні 1920 × 1200 моделі HD 3850 використовують скромні 385 МБ, то 8800 GT вже цілих 600! Такий величезний розкид частково пояснюється тим, що у відеокарт ATI при включенні повноекранного згладжування обсяг задіяної пам'яті не збільшується, але падіння продуктивності при активації антиалиасинга більше ніж у конкурента.
Вітчизняний хіт STALKER: Shadow of Chernobyl використовує досить якісні текстури, і тому він обіймав грою обсяг відеопам'яті вельми великий. Варто відзначити, що ми не включали повноекранне згладжування, так як при повному динамічному висвітленні застосовується відкладений рендеринг, який не передбачає роботи антиалиасинга. Однак у відеокарт NVIDIA можлива примусова його активація через драйвер, але при цьому сильно падає продуктивність, а споживання пам'яті виростає дуже значно - навіть при дозволі 1280 × 1024 воно перевищило 700 МБ.
Останнім тестовим додатком є культова RPG The Elder Scrolls IV: Oblivion. Але включена вона була в тестовий пакет зовсім не тому, що це прекрасна гра і досить багато її прихильників ще в неї грають. Головною причиною стала наявність для неї текстурного пака Qarl's Texture Pack III, який замінює стандартні текстури на версії з більшою роздільною здатністю (до 4096 × 4096 пікселів), завдяки чому картинка стає значно кращим. «Побічний» ефект використання текстур настільки високого дозволу - значний обсяг займаної відеопам'яті. У результаті ми не змогли знайти гру, яка перевершила б Oblivion + Qarl's Texture Pack III по цьому параметру. Всі налаштування також були встановлені на максимум, а антиалиасинг х4 і анізотропна фільтрація х16 форсовані через драйвери. Зверніть увагу, в дійсно важких умовах GeForce 8800 GT 256 МБ не змогла пройти тест, а при вирішенні 1920 × 1200 здалася і 8800 GT 512 МБ.
Як показало наше дослідження, відеокарти на базі чіпів від NVIDIA набагато болючіше реагують на нестачу відеопам'яті, і, що ще погіршує ситуацію, вони при цьому використовують більшу кількість відеопам'яті, ніж продукти ATI. Як наслідок ми отримуємо дуже дивну картину - Radeon HD 3850 256 МБ, маючи однаковий обсяг пам'яті з GeForce 8800 GT 256 МБ, у важких режимах виявляється найчастіше швидше, незважаючи на більш повільний GPU. Хоча практичної цінності від цього переваги HD 3850 256 МБ немає, оскільки грати при подібних настройках вже не можна.
Ми знали: 256 МБ пам'яті для такого досить потужного чіпа, як G92, мало, однак те, що це настільки негативно впливає на швидкодію, стало неприємним відкриттям. Навіть при дозволі 1280 × 1024 перевага версії 8800 GT з 512 МБ може становити 60%. Враховуючи незначне відмінність у вартості між моделями GeForce 8800 GT з 256 МБ і 512 МБ, набагато краще остання. Особливо якщо врахувати, що недорога HD 3850 512 МБ показує іноді навіть кращу продуктивність, ніж 8800 GT 256 МБ. А якщо говорити про комфортність, то різниця ще більша - нехай і невисока, але стабільна частота кадрів помітно приємніше високою, але з частими «лагами» при нестачі пам'яті. Ще однією цікавою особливістю стало те, що 8800 GT з 256 МБ часто витрачала більше відеопам'яті, ніж модифікації з 512 МБ і 1 ГБ.
Варто відзначити ще один побічний ефект нестачі відеопам'яті, який часто не беруть до уваги, - зменшення кількості вільної ОЗУ. Наприклад, в Oblivion при використанні HD 3850 256 МБ звернення до файлу підкачки на жорсткому диску були вже досить частими. Природно, можна наростити обсяг оперативної пам'яті і таким чином трохи покращити ситуацію, однак з точки зору продуктивності в іграх все ж краще мати графічний адаптер з достатнім об'ємом відеопам'яті.
При виборі між 8800 GT 512 МБ і 8800 GT 1 ГБ треба дивитися на особисті переваги і ціни: якщо ви граєте при високій роздільній здатності, то при різниці у вартості 10-15% можна придивитися до моделі з гігабайтом пам'яті. А от придбання Radeon HD 3850 1 ГБ не можна назвати виправданою - відмінність у продуктивності невелика навіть в Oblivion. Швидше за все, позначається використання відеокартами ATI досконалішого алгоритму стиснення текстур і шейдерного згладжування.
Можна з упевненістю сказати, що 512 МБ на даний момент є необхідністю для сучасних відеокарт, за винятком, можливо, бюджетних. Крім того, вже зараз існують додатки, де і 512 МБ буде не завжди достатньо. Однак з іншого боку, у тих випадках, коли додаткові 512 МБ відчутно допомагають, продуктивність звичайно вже занадто низька. Наприклад, в Crysis ми не встановлювали максимально можливі настройки, при яких використовується близько 700 МБ, саме з цієї причини. Тому оснащення відеокарт 1 ГБ пам'яті буде дійсно виправданим для топових прискорювачів нового покоління.
Сучасні типи відеопам'яті: MDRAM, VRAM, WRAM, SGRAM та інші
Всі перераховані технології, використовувані в відеоадаптерах, відносяться до динамічної оперативної пам'яті, робота якої має ряд особливостей. По-перше, доступ до неї здійснюється досить великими блоками. По-друге, вона повинна швидко перезаписувати великі обсяги даних без переривання процедури зчитування, так як образ картинки, що формується на екрані монітора, постійно зчитується з цієї пам'яті з частотою кадрової розгортки монітора, і одночасно в цю ж пам'ять операційна система здійснює запис, в результаті чого відбувається зміна зображення.
FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM - динамічне ОЗУ з бистpим стpанічним доступом) - основний тип відеопам'яті, ідентичний використовуваної в системних платах. Використовує асінхpонний доступ, пpи котоpом упpавляющих сигнали жорстко не пpівязани до тактовій частоті системи. Активно застосовуються пpимеpно до 1996 р. Найбільш поширений микpосхемах FPM DRAM - 4-pазpядная DIP і SOJ, а також - 16-pазpядная SOJ.
EDO DRAM (Extended Data Out DRAM - динамічне ОЗУ з pасшиpению вpеменем удеpжание даних на виході) - тип пам'яті з елементами конвейеpізаціі, дозволяє кілька ускоpіть обмін блоками даних з відеопам'яттю.
SDRAM (Synchronous Dynamic RAM - синхронне динамічне ОЗП) прийшов на заміну EDO DRAM і інших асинхронних одно-портових типів пам'яті. Після того, як були здійснені перше читання з пам'яті, або перший запис у пам'ять, наступні операції читання або запису відбуваються з нульовими затримками. Цим досягається максимально можлива швидкість читання і запісіданних.
VRAM (Video RAM - відеоОЗУ) - так звана двох портова DRAM. Цей тип пам'яті забезпечує доступ до даних з боку відразу двох пристроїв, тобто є можливість одночасно писати дані в будь-яку комірку пам'яті, і одночасно з цим читати данна е з якої-небудь сусідній осередки. За рахунок цього дозволяє поєднувати у часі виведення зображення на екран і його обробку в відеопам'яті, що скорочує затримки при доступі і збільшує швидкість роботи. Тобто RAMDAC може вільно виводити на екран монітора раз по раз екранний буфер нітрохи не заважаючи відео чіпу здійснювати будь-які маніпуляції з даними. Але проте це все таж DRAM і швидкість у неї не надто висока.
WRAM (Window RAM) - варіант VRAM, зі збільшеною на ~ 25% пропускною здатністю і підтримкою деяких часто вживаних функцій, таких як отрісовка шрифтів, переміщення блоків зображення і т.п. Застосовується практично тільки на акселераторах фірм Matrox і Number Nine, оскільки вимагає спеціальних методів доступу та обробки даних, наявність всього одного виробника даного типу пам'яті (Samsung) сильно скоротило можливості її використання. Відеоадаптери побудовані з використанням данноготіпа пам'яті не мають тенденції до падіння продуктивності при встановленні великих дозволів і частот оновлення екрану, на одно-портової ж пам'яті в таких випадках RAMDAC все більший час займає шину доступу до відеопам'яті і продуктивність відеоадаптера може сильно впасти.
SGRAM (Synchronous Graphics RAM - синхронне графічне ОЗУ) варіант DRAM з синхронним доступом. У принципі, робота SGRAM повністю аналогічна SDRAM, але додатково підтримуються ще деякі специфічні функції, типу блокової і масочної запису. На відміну від VRAM і WRAM, SGRAM є одне-портової, проте може відкривати дві сторінки пам'яті як одну, емулюючи двохпортової інших типів відеопам'яті.
MDRAM (Multibank DRAM - багато банковое ОЗУ) - варіант DRAM розроблений фірмою MoSys, організований у вигляді безлічі незалежних банків обсягом по 32КБ кожен, що працюють у конвеєрному режимі і використовує розпаралелювання операцій доступу до даних між великою кількістю банків пам'яті RDRAM (RAMBus DRAM) пам'ять використовує спеціальний канал передачі даних (Rambus Channel), що представляє собою шину даних шириною в один байт. По цьому каналу вдається передавати інформацію дуже великими потоками, найвища швидкість передачі даних для одного каналу на сьогоднішній момент складає 1600MB/сек (частота 800MHz, дані передаються по обох зрізах імпульсу). Hа один такий канал можна підключити декілька чіпів пам'яті. Контролер цієї пам'яті працює з одним каналом Rambus, на одному чіпі логіки можна розмістити чотири таких контролера, отже теоретично можна підтримувати до 4 таких каналів, забезпечуючи максимальну пропускну здатність у 6.4GB/сек. Hа сьогоднішній момент цей тип пам'яті забезпечує найвищу пропускну здатність на один чіп пам'яті серед усіх остальнихтіпов пам'яті. Збільшення швидкості обpащения видеопpоцессоpа до відеопам'яті, крім підвищення пpопускной здібності адаптеpа, дозволяє підняти максимальну частоту pегенеpаціі изобpажения, що знижує стомлюваність очей оператора.
Так як в Call of Duty 4: Modern Warfare немає можливості використовувати демо-записи в одиночній грі і на мережеві баталії зазвичай геймери витрачають помітно більше часу, то в якості тесту ми взяли запис саме мультіплєєрного битви. Проте відзначимо, що кількість задіяної відеопам'яті на локаціях одиночної кампанії з огляду на їх значних розмірів в середньому на чверть вище.
Ми вже бачили, що в Crysis і Call of Duty 4 у відеокарт на базі чіпсетів NVIDIA кілька більш високе споживання пам'яті, ніж у чіпів ATI, але в Unreal Tournament 3 різниця дуже велика. Якщо при вирішенні 1920 × 1200 моделі HD 3850 використовують скромні 385 МБ, то 8800 GT вже цілих 600! Такий величезний розкид частково пояснюється тим, що у відеокарт ATI при включенні повноекранного згладжування обсяг задіяної пам'яті не збільшується, але падіння продуктивності при активації антиалиасинга більше ніж у конкурента.
Вітчизняний хіт STALKER: Shadow of Chernobyl використовує досить якісні текстури, і тому він обіймав грою обсяг відеопам'яті вельми великий. Варто відзначити, що ми не включали повноекранне згладжування, так як при повному динамічному висвітленні застосовується відкладений рендеринг, який не передбачає роботи антиалиасинга. Однак у відеокарт NVIDIA можлива примусова його активація через драйвер, але при цьому сильно падає продуктивність, а споживання пам'яті виростає дуже значно - навіть при дозволі 1280 × 1024 воно перевищило 700 МБ.
Останнім тестовим додатком є культова RPG The Elder Scrolls IV: Oblivion. Але включена вона була в тестовий пакет зовсім не тому, що це прекрасна гра і досить багато її прихильників ще в неї грають. Головною причиною стала наявність для неї текстурного пака Qarl's Texture Pack III, який замінює стандартні текстури на версії з більшою роздільною здатністю (до 4096 × 4096 пікселів), завдяки чому картинка стає значно кращим. «Побічний» ефект використання текстур настільки високого дозволу - значний обсяг займаної відеопам'яті. У результаті ми не змогли знайти гру, яка перевершила б Oblivion + Qarl's Texture Pack III по цьому параметру. Всі налаштування також були встановлені на максимум, а антиалиасинг х4 і анізотропна фільтрація х16 форсовані через драйвери. Зверніть увагу, в дійсно важких умовах GeForce 8800 GT 256 МБ не змогла пройти тест, а при вирішенні 1920 × 1200 здалася і 8800 GT 512 МБ.
Як показало наше дослідження, відеокарти на базі чіпів від NVIDIA набагато болючіше реагують на нестачу відеопам'яті, і, що ще погіршує ситуацію, вони при цьому використовують більшу кількість відеопам'яті, ніж продукти ATI. Як наслідок ми отримуємо дуже дивну картину - Radeon HD 3850 256 МБ, маючи однаковий обсяг пам'яті з GeForce 8800 GT 256 МБ, у важких режимах виявляється найчастіше швидше, незважаючи на більш повільний GPU. Хоча практичної цінності від цього переваги HD 3850 256 МБ немає, оскільки грати при подібних настройках вже не можна.
Ми знали: 256 МБ пам'яті для такого досить потужного чіпа, як G92, мало, однак те, що це настільки негативно впливає на швидкодію, стало неприємним відкриттям. Навіть при дозволі 1280 × 1024 перевага версії 8800 GT з 512 МБ може становити 60%. Враховуючи незначне відмінність у вартості між моделями GeForce 8800 GT з 256 МБ і 512 МБ, набагато краще остання. Особливо якщо врахувати, що недорога HD 3850 512 МБ показує іноді навіть кращу продуктивність, ніж 8800 GT 256 МБ. А якщо говорити про комфортність, то різниця ще більша - нехай і невисока, але стабільна частота кадрів помітно приємніше високою, але з частими «лагами» при нестачі пам'яті. Ще однією цікавою особливістю стало те, що 8800 GT з 256 МБ часто витрачала більше відеопам'яті, ніж модифікації з 512 МБ і 1 ГБ.
Варто відзначити ще один побічний ефект нестачі відеопам'яті, який часто не беруть до уваги, - зменшення кількості вільної ОЗУ. Наприклад, в Oblivion при використанні HD 3850 256 МБ звернення до файлу підкачки на жорсткому диску були вже досить частими. Природно, можна наростити обсяг оперативної пам'яті і таким чином трохи покращити ситуацію, однак з точки зору продуктивності в іграх все ж краще мати графічний адаптер з достатнім об'ємом відеопам'яті.
При виборі між 8800 GT 512 МБ і 8800 GT 1 ГБ треба дивитися на особисті переваги і ціни: якщо ви граєте при високій роздільній здатності, то при різниці у вартості 10-15% можна придивитися до моделі з гігабайтом пам'яті. А от придбання Radeon HD 3850 1 ГБ не можна назвати виправданою - відмінність у продуктивності невелика навіть в Oblivion. Швидше за все, позначається використання відеокартами ATI досконалішого алгоритму стиснення текстур і шейдерного згладжування.
Можна з упевненістю сказати, що 512 МБ на даний момент є необхідністю для сучасних відеокарт, за винятком, можливо, бюджетних. Крім того, вже зараз існують додатки, де і 512 МБ буде не завжди достатньо. Однак з іншого боку, у тих випадках, коли додаткові 512 МБ відчутно допомагають, продуктивність звичайно вже занадто низька. Наприклад, в Crysis ми не встановлювали максимально можливі настройки, при яких використовується близько 700 МБ, саме з цієї причини. Тому оснащення відеокарт 1 ГБ пам'яті буде дійсно виправданим для топових прискорювачів нового покоління.
| Конфігурація тестового стенда | |
| Відеокарта | ASUS EAH3850 OCGEAR/HTDI/512M/A |
| MSI NX8800GT-T2D256E-OC | |
| MSI NX8800GT-T2D512E | |
| Sapphire HD 3850 1 G | |
| Sapphire HD 3850 256M | |
| Sparkle SF-PX88GT1024D3-HP Cool-pipe 3 | |
| Материнська плата | Gigabyte GA-P35-DS4 |
| Процесор | Intel Core 2 Duo E8200 @ 3800 МГц |
| Оперативна пам'ять | Transcend aXeRam TX800QLJ-2GK (2 × 1 ГБ DDR2-800 @ 950, 4-4-4-12) |
| Жорсткий диск | Samsung SP2004C, 200 ГБ |
| Блок живлення | be quiet! Dark Power PRO BQT P6PRO-1000W |
| ОС і драйвери | ОС Microsoft Windows XP Professional SP2, драйвери: NVIDIA ForceWare 175.16, ATI Catalyst 8.5 |
| Продукти надані | |
| ASUS | MTI, www.mti.ua |
| be quiet! | Revoltec, www.revoltec.com.ua |
| Gigabyte | Compass, www.compass.ua |
| Intel | Представництво Intel, www.intel.ua |
| MSI | Представництво MSI в Україну, www.msi-ua.com |
| Sapphire | «Квазар-Мікро», www.kvazar-micro.com |
| Sparkle | Sparkle, www.sparkle.com.tw |
| Transcend | TechnoPark, www.technopark.ua |
Всі перераховані технології, використовувані в відеоадаптерах, відносяться до динамічної оперативної пам'яті, робота якої має ряд особливостей. По-перше, доступ до неї здійснюється досить великими блоками. По-друге, вона повинна швидко перезаписувати великі обсяги даних без переривання процедури зчитування, так як образ картинки, що формується на екрані монітора, постійно зчитується з цієї пам'яті з частотою кадрової розгортки монітора, і одночасно в цю ж пам'ять операційна система здійснює запис, в результаті чого відбувається зміна зображення.
FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM - динамічне ОЗУ з бистpим стpанічним доступом) - основний тип відеопам'яті, ідентичний використовуваної в системних платах. Використовує асінхpонний доступ, пpи котоpом упpавляющих сигнали жорстко не пpівязани до тактовій частоті системи. Активно застосовуються пpимеpно до 1996 р. Найбільш поширений микpосхемах FPM DRAM - 4-pазpядная DIP і SOJ, а також - 16-pазpядная SOJ.
EDO DRAM (Extended Data Out DRAM - динамічне ОЗУ з pасшиpению вpеменем удеpжание даних на виході) - тип пам'яті з елементами конвейеpізаціі, дозволяє кілька ускоpіть обмін блоками даних з відеопам'яттю.
SDRAM (Synchronous Dynamic RAM - синхронне динамічне ОЗП) прийшов на заміну EDO DRAM і інших асинхронних одно-портових типів пам'яті. Після того, як були здійснені перше читання з пам'яті, або перший запис у пам'ять, наступні операції читання або запису відбуваються з нульовими затримками. Цим досягається максимально можлива швидкість читання і запісіданних.
VRAM (Video RAM - відеоОЗУ) - так звана двох портова DRAM. Цей тип пам'яті забезпечує доступ до даних з боку відразу двох пристроїв, тобто є можливість одночасно писати дані в будь-яку комірку пам'яті, і одночасно з цим читати данна е з якої-небудь сусідній осередки. За рахунок цього дозволяє поєднувати у часі виведення зображення на екран і його обробку в відеопам'яті, що скорочує затримки при доступі і збільшує швидкість роботи. Тобто RAMDAC може вільно виводити на екран монітора раз по раз екранний буфер нітрохи не заважаючи відео чіпу здійснювати будь-які маніпуляції з даними. Але проте це все таж DRAM і швидкість у неї не надто висока.
WRAM (Window RAM) - варіант VRAM, зі збільшеною на ~ 25% пропускною здатністю і підтримкою деяких часто вживаних функцій, таких як отрісовка шрифтів, переміщення блоків зображення і т.п. Застосовується практично тільки на акселераторах фірм Matrox і Number Nine, оскільки вимагає спеціальних методів доступу та обробки даних, наявність всього одного виробника даного типу пам'яті (Samsung) сильно скоротило можливості її використання. Відеоадаптери побудовані з використанням данноготіпа пам'яті не мають тенденції до падіння продуктивності при встановленні великих дозволів і частот оновлення екрану, на одно-портової ж пам'яті в таких випадках RAMDAC все більший час займає шину доступу до відеопам'яті і продуктивність відеоадаптера може сильно впасти.
SGRAM (Synchronous Graphics RAM - синхронне графічне ОЗУ) варіант DRAM з синхронним доступом. У принципі, робота SGRAM повністю аналогічна SDRAM, але додатково підтримуються ще деякі специфічні функції, типу блокової і масочної запису. На відміну від VRAM і WRAM, SGRAM є одне-портової, проте може відкривати дві сторінки пам'яті як одну, емулюючи двохпортової інших типів відеопам'яті.
MDRAM (Multibank DRAM - багато банковое ОЗУ) - варіант DRAM розроблений фірмою MoSys, організований у вигляді безлічі незалежних банків обсягом по 32КБ кожен, що працюють у конвеєрному режимі і використовує розпаралелювання операцій доступу до даних між великою кількістю банків пам'яті RDRAM (RAMBus DRAM) пам'ять використовує спеціальний канал передачі даних (Rambus Channel), що представляє собою шину даних шириною в один байт. По цьому каналу вдається передавати інформацію дуже великими потоками, найвища швидкість передачі даних для одного каналу на сьогоднішній момент складає 1600MB/сек (частота 800MHz, дані передаються по обох зрізах імпульсу). Hа один такий канал можна підключити декілька чіпів пам'яті. Контролер цієї пам'яті працює з одним каналом Rambus, на одному чіпі логіки можна розмістити чотири таких контролера, отже теоретично можна підтримувати до 4 таких каналів, забезпечуючи максимальну пропускну здатність у 6.4GB/сек. Hа сьогоднішній момент цей тип пам'яті забезпечує найвищу пропускну здатність на один чіп пам'яті серед усіх остальнихтіпов пам'яті. Збільшення швидкості обpащения видеопpоцессоpа до відеопам'яті, крім підвищення пpопускной здібності адаптеpа, дозволяє підняти максимальну частоту pегенеpаціі изобpажения, що знижує стомлюваність очей оператора.