VRAM (Video RAM)

Материал из Национальной библиотеки им. Н. Э. Баумана
Последнее изменение этой страницы: 00:27, 4 ноября 2016.
VRAM
Тип Двухпортовое динамическое ОЗУ
Дата выпуска 1980
Website www.nvidia.ru/page/products.html


VRAM (англ. Video Random Access Memoryоперативное запоминающее видео устройство) в широком смысле представляет собой совокупность всех форм ОЗУ для временного хранения изображения, что формирует видеоадаптер и передаётся на монитор. Все типы VRAM представляют собой особые механизмы DRAM.

История

VRAM изобрели в 1980 году Ф. Дилл, Д. Линг и Р. Матик в исследовательском подразделении IBM Research. Пятью годами позже они получили патент на изобретение (US Patent 4,541,075). В коммерческих целях VRAM впервые применили в графическом адаптере нового поколения, изготовленного в 1986 году для системы PC/RT, которая задала новый стандарт для графического дисплея. До создания VRAM двухпортовая память была достаточно дорогой, что ограничивало более высокое разрешение изображений. VRAM улучшило общую производительность кадрового буфера, что позволило добиться понижения стоимости при высокой скорости и высокой разрешающей способности.[1]

Назначение VRAM и его особенности

VRAM выступает в качестве буфера между компьютерным процессором и монитором и часто именуется кадровым буфером (frame buffer). Когда изображение должно быть выведено на дисплей, оно, прежде всего, считывается процессором как данные из ОЗУ, а затем записывается в ОЗУ для видеоизображений. Из видеопамяти данные преобразуются посредством RAMDAC (аналогово-цифрового преобразователя) в аналоговые сигналы, передаваемые механизму отображения — электронно-лучевой трубке. Как правило, VRAM располагается на видеокарте компьютера. Большинство видов VRAM относятся к двухпортовой памяти. Это значит, что она может одновременно записывать данные для изменения изображения в то время, когда видеоадаптер непрерывно считывает содержимое для прорисовки его на экране. Двухпортовый дизайн — главное отличие VRAM от RAM.[2]

Необходимый объём VRAM

Необходимый объем видеопамяти зависит от ряда факторов:

  • Разрешение монитора
    Чем выше разрешение, тем больше требуется видеопамяти.
  • anti-aliasing — сглаживание
    Базовое сглаживание работает следующим образом: каждый кадр рендерится в разрешении, превосходящем в несколько раз разрешение монитора, затем сжимается обратно до необходимого и выводится на экран. Соответственно, чем сильнее сглаживание, тем больше видеопамяти требуется.
    Однако это актуально не для всех алгоритмов сглаживания. Есть, например, FXAA сглаживание, которое требует очень мало ресурсов, но делает картинку немного замыленной. Алгоритм же MSAA поглощает очень много ресурсов, но даёт более чёткое изображение. Таким образом, расход памяти будет ещё во многом зависеть от конкретного типа сглаживания.
  • Разрешение текстур и теней
    Чем больше разрешение текстур/теней, тем больше памяти нужно.

Чаще всего необходимый объём определяется конкретными пользовательскими задачами. Для использования ПК в офисной работе или же для просмотра фильмов достаточно 1-2 Гб видеопамяти. Для требовательных игр, установки мод с 8к текстурами, при использовании нескольких мониторов или одного, но с большим разрешением, потребуется как можно больше видеопамяти — от 4 Гб.[3]

Формы VRAM

VRAM не единственная в своём роде технология видеопамяти. Помимо неё существует ряд других разновидностей, однако все они относятся к динамической оперативной памяти, и разница лишь в особенностях реализации. Сами динамические ОЗУ имеют свои особенности. Доступ к памяти у них производится крупными блоками. Динамическая память должна быстро перезаписывать большие объёмы данных, при этом не прерывая процедуры считывания, поскольку образ картинки на экране постоянно считывается из этой памяти с частотой кадровой развёртки монитора, и одновременно туда же записывает данные операционная система, что обуславливает изменение изображения. С этой задачей лучше всего справляется двухпортовое ОЗУ. К такому типу устройств памяти относятся собственно VRAM, отличающееся дороговизной, и WRAM, о котором пойдёт речь ниже. В системах с двухпортовой памятью можно благополучно увеличить частоту развёртки, не боясь снизить производительность видеоадаптера, поэтому при работе с большими (от 19 дюймов) мониторами применяется в основном такая видеопамять. Всё упирается в производительность, а потому, помимо вышеуказанных разновидностей видеопамяти есть такие, где доступ к памяти со стороны графического ускорителя убыстрён (что особенно важно в 3D-акселераторах). Примерами описанной памяти служат MDRAM и SGRAM, аналог SDRAM, оптимизированный для задач видеопамяти и фактически вытеснивший двухпортовые WRAM. Более подробно перечисленные формы VRAM и его аналоги рассмотрены ниже:

  • Window RAM (WRAM) — схемотехническое развитие VRAM, с увеличенной на ~25% пропускной способностью и поддержкой некоторых часто применяемых функций, таких как отрисовка шрифтов, перемещение блоков изображения и т.п. В этой разновидности памяти добавлены электронные логические схемы, ускоряющие общие видеофункции, например, перенос битовых блоков и заполнение по шаблону. Применяется в основном на акселераторах фирм Matrox (Millenium / Millenium II) и Number Nine, поскольку требует специальных методов доступа и обработки данных. Данный тип памяти производится только корпорацией Samsung Electronics — создательницей WRAM, — что сильно сокращает возможности её использования. Видеоадаптеры, построенные с использованием данного типа памяти, не имеют тенденции к падению производительности при установке больших разрешений и частот обновления экрана, на однопортовой же памяти в таких случаях RAMDAC всё большее время занимает шину доступа к видеопамяти и производительность видеоадаптера может сильно упасть.
    Позиция Samsung Electronics в том, что выделяют повышенную скорость передачи данных у WRAM (до 640 Мбайт/с: если сравнивать с аналогичным показателем VRAM, такая скорость на 50 % выше), в то же время «оконные» ОЗУ стоят несколько дешевле VRAM-аналогов. Тем не менее, после нескольких лет эксплуатации технология WRAM уступила SDRAM-памяти[4], чья особенность, как следует из названия (SDRAM значит Synchronous Dynamic Random Access Memory, то есть синхронную динамическую память с произвольным доступом), в синхронном обмене данными.
  • Synchronous Graphics RAM (SGRAM) — разновидность ОЗУ с синхронным доступом, используемая для видеопамяти. SGRAM считается сравнительно недорогим типом видеопамяти. Особенность данного типа в использовании маски́рования записи блока. Маскирование записи позволяет выбрать данные, которые будут изменены за одну единственную операцию. Надо отметить, что в видеокартах блочная запись заполнения буфера данными для изображений фона и переднего плана обрабатывается с большей эффективностью по сравнению с традиционной последовательностью операций чтения, обновления и записи.
    SGRAM — умеренно быстрая однопортовая память. Работает на частотах свыше 66 МГц синхронно внешней частоте шины центрального процессора. Такое решение позволило использовать SGRAM в дальнейшем в видеокартах с AGP-интерфейсом.[5] Примером видеокарты, использующей SGRAM, можно назвать Matrox Mystique.
  • Multibank Dynamic RAM (MDRAM, многоблочное динамическое ОЗУ) — высокопроизводительный вариант памяти, разработанный фирмой MoSyS Inc. Данный тип организован в виде множества независимых банков объёмом по 32 КБ каждый (сейчас их число больше), которые могут быть доступны по отдельности. Это обеспечивает недорогую стоимость данного типа памяти, т. к. в отличие от других форм видеопамяти карты могут быть изготовлены с необходимым количеством оперативной памяти для данной разрешающей способности. С точки зрения производительности MDRAM ничем не хуже и не лучше других разновидностей видеопамяти.
  • Rambus Dynamic RAM (RDRAM) — видеопамять, разработанная компанией Rambus в сотрудничестве с Intel в 1996 году. Её особенность в ускоренном потоке данных между видеопамятью и кадровым буфером. Данная видеопамять оптимизирована для потокового видео. RDRAM используется в игровых приставках PlayStation. Изначально же предназначалась как единственная подходящая память для процессоров Pentium 4, но выяснилось, что давно разработанная DDR подходит ничуть не хуже. Высокие частоты памяти обеспечивали 99 % загрузку канала, в то время как у конкурирующих стандартов загрузка достигала максимум 70 %. Пропускная способность памяти — 1 Гб/с, позже достигла 4 Гб/с. Intel собирался использовать RDRAM в плате Intel 850, но за две недели до презентации в Интернете появились сообщения, что у RDRAM есть ошибка бита памяти (англ. memory bit error). Сейчас данная разновидность не используется в связи с высокими ценами на неё.[6]

Источники

  1. Wikipedia [Электронный ресурс]: Video RAM (dual-ported DRAM) — материал из Википедии — свободной энциклопедии: Версия 745919293, сохранённая в 04:40 UTC 24 октября 2016 / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2016. — Режим доступа: https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Video_RAM_(dual-ported_DRAM)&oldid=745919293.
  2. TechTarget [Электронный ресурс]: What is video RAM? / Дата обращения: 30.10.2016. — Режим доступа: http://searchstorage.techtarget.com/definition/video-RAM.
  3. Пикабу [Электронный ресурс]: Видеопамять и сколько её нужно / Дата обращения: 30.10.2016. — Режим доступа: http://pikabu.ru/story/videopamyat_vram_i_skolko_eyo_nuzhno_3505611.
  4. Википедия [Электронный ресурс]: WRAM — материал из Википедии — свободной энциклопедии: Версия 68028263, сохранённая в 17:28 UTC 18 января 2015 / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2016. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=WRAM&oldid=68028263.
  5. Википедия [Электронный ресурс]: SGRAM — материал из Википедии — свободной энциклопедии: Версия 74698985, сохранённая в 13:58 UTC 23 ноября 2015 / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2016. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=SGRAM&oldid=74698985.
  6. Википедия [Электронный ресурс]: RDRAM — материал из Википедии — свободной энциклопедии: Версия 79560410, сохранённая в 15:50 UTC 14 июля 2016 / Авторы Википедии // Википедия, свободная энциклопедия. — Электрон. дан. — Сан-Франциско: Фонд Викимедиа, 2016. — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=RDRAM&oldid=79560410.

Ссылки

  • TechTerms [Электронный ресурс]: VRAM Definition / Дата обращения: 30.10.2016. — Режим доступа: http://techterms.com/definition/vram.
  • Мир NVIDIA [Электронный ресурс]: VRAM — проблемы, трудности, вопросы и помощь / Дата обращения: 30.10.2016. — Режим доступа: https://nvworld.ru/faq/vram/.