GDDR6: Funktioner och verktyg på GPU: er och konsoler

GDDR6-minne släpptes först på marknaden 2018, som VRAM för NVIDIA RTX 2000-grafikkort baserat på NVIDIA Turing-arkitekturen. Idag har det blivit ett av de tre mest använda minnena tack vare dess närvaro i grafikkort från NVIDIA och AMD i PC, liksom i nya generationens konsoler.

I den här artikeln kommer vi att förklara hur GDDR6-minnet fungerar, samt vilka applikationer det har och på vilka marknader denna typ av minne har implementerats och vad som är orsaken till det. Vi kommer också att kommentera vid förmedling av dess framtid och det problem som finns för att skapa nya generationer av GDDR-minne.

GDDR6

GDDR6-minnesfunktioner

GDDR6 VRAM

Sjätte generationens grafiska dubbla datahastighet, eller bättre känd som GDDR6, skiljer sig helt från tidigare generationer genom att även om varje chip har en maximal bandbredd på 32 bitar per klockcykel har vi nu två 16-bitars kanaler som körs samtidigt istället för en 32-bitars. Vilket är vad som hände i tidigare generationer.

Detta innebär att GDDR6 kan betjäna två minnesförfrågningar samtidigt, men motsvarigheten till detta är att för att förse informationen med tillräcklig bandbredd, har bandbredden måste ökas jämfört med GDDR5, detta har lett till Eftersom bithastigheten har fördubblats och därför sänder eller tar GDDR6 över dubbelt så mycket data genom sina stift som GDDR5.

Fördelen med att ha två kanaler är att det undviker fenomenet konflikt, som inträffar när minnesåtkomst upptas av en annan process, vilket tillför latens till de i kön. Så GDDR6 har inte bara en högre bandbredd utan också en lägre latens tack vare den.

GDDR6-minnesspecifikationer

Styrenhet GDDR6

GDDR6-minne kan köras med hastigheter på 12 Gbps, 14 Gbps och 16 Gbps. Åtminstone de som för närvarande finns på marknaden för olika produkter, men särskilt nya generationens grafikkort och konsoler. Även om JEDEC JESD250B-standarden som GDDR6 baseras på specificerar hastigheter på upp till 18 Gbps och till och med hastigheter på upp till 22 Gbps har uppnåtts i laboratoriet, har vi för närvarande inte sett produkter med GDDR6 i den hastigheten.

Var och en av GDDR6-minneskretsarna använder ett 180-stifts BGA-paket, dess spänning varierar mellan 1.25 V och 1.35 V. När minnet fungerar vid 12 Gbps gör det det under spänningen 1.25 V, det kallas också läget för låg effekt förbrukning, som kan aktiveras när som helst av processorn via minneskontrollen för att minska energiförbrukningen vid tider när det inte behövs så mycket bandbredd eller i system som kräver lite ström, t.ex. bärbara datorer.

GDDR6

När det gäller kapacitet är detta 1 GB eller 2 GB per chip, med 1 GB vanligare än 2 GB i olika produkter. Även om 2 GB-konfigurationen gradvis blir standardiserad och det är möjligt att vi kommer att se konfigurationer med en högre densitet som 3 GB och till och med 4 GB under den livstid som GDDR6 används.

När det gäller bandbredd kan GDDR6 uppnå följande dataöverföringshastigheter:

Gränssnittsbitar 12 Gbps 14 Gbps 16 Gbps
128 192 GB / s 224 GB / s 256 GB / s
192 288 GB / s 336 GB / s 384 GB / s
256 384 GB / s 448 GB / s 512 GB / s
320 480 GB / s 560 GB / s 640 GB / s
384 576 GB / s 672 GB / s 768 GB /

Det måste tas i beaktande att bandbredden när det gäller Gbps kan flyttas i vilket utrymme som helst mellan 12 Gbps och dess maximala hastighet, men vi har valt hastigheterna 12 Gbps, 14 Gbps och 16 Gbps.

X8-läge eller clamshell-läge

GDDR6 modo x8

Det här läget var redan tillgängligt i GDDR5, det är baserat på att två minneschip delar samma styrenhetsbuss för att inte behöva öka antalet stift och därmed gränssnittet. Detta gör det möjligt att öka lagringskapaciteten för GDDR6 utan att öka bandbredden och därmed inte minneskontrollens stift på periferin av chipet.

För detta är vad som görs att istället för att ta ett GDDR6-minneskrets, ansluter de 16 stiften till databussen, en bit per stift, på minneskontrollen som motsvarar en kanal. Vad som görs är att ansluta 8 stift till databussen ett GDDR6-chip och de andra åtta stiften till ett andra chip.

X8-läget tillsammans med standardläget x16 tillåter följande lagringskapacitet:

Gränssnittsbitar Antal chips (x16) Kapacitet (x16) Antal chips (x8) Kapacitet (x8)
128 4 4 eller 8 GB 8 8 eller 16 GB
192 6 6 eller 12 GB 12 12 eller 24 GB
256 8 8 eller 16 GB 16 16 eller 32 GB
320 10 10 eller 20 GB tjugo 20 eller 40 GB
384 12 12 eller 24 GB 24 24 eller 48 GB

Det är inte ett RAM-minne för lågeffektsystem

GDDR6 pj / bit

Med tanke på att den har utformats för system med enorm grafisk kraft, oavsett om det är den nya generationens konsoler eller de mest avancerade grafikkorten, är detta inte en typ av minne som är utformat för att användas i system med låg effekt. Anledningen till detta är att dess energiförbrukning är högre än för andra typer av minne.

Till exempel ett GDDR6-minneschip med 14 Gbps och med en 32-bitars buss vid överföring av data som har en energiförbrukning på 7.5 pJ / bit, vilket innebär en förbrukning på 3.36 * 10 12 pJ /, vilket är 3.36 J / s och därför 3.36 W. Detta för ett enda minneschip, så vi står inte inför en typ av RAM som är utformad för att användas i lågeffektsystem.

GDDR6 på nästa generations konsoler

PS5 Xbox

GDDR6 används också i nästa generations konsoler, inte uteslutande som videominne, utan också som systemomfattande RAM i en enhetlig eller UMA-minneskonfiguration. Detta innebär att inte bara GPU och dess coprocessorer har tillgång till GDDR6 men också CPU och dess coprocessorer.

Eftersom de tre nästa generationens konsoler är baserade på AMD Ryzen-arkitektur SoC och använder GDDR6-minne, tar de med sig ett antal vanliga funktioner när det gäller åtkomst till RAM. För det första, när det gäller adressering, är CPU- och GPU-utrymmet åtskilda och beroende på minnesadressen som minnesstyrenheten pekar på, kommer bandbredden att variera.

Detta leder till att GDDR6 hanteras annorlunda när det gör RAM för nästa konsol än när det gör VRAM för ett grafikkort.

Fallet med Microsofts Xbox Series S och X

GDDR6 Xbox Series X

I xbox Serie X och S har vi till exempel två hastigheter i bandbredden, det är inte att det finns två olika minnesbrunnar, något som kan ses genom att öppna båda konsolerna, utan att det finns två olika sätt att komma åt minnet.

Om vi ​​pratar om Xbox Series X GPU, har den direkt åtkomst till RAM-minnet, vi har 10 GB av det totala minnet som GPU: n kan få tillgång till exklusivt genom att använda all tillgänglig bandbredd och därmed uppta båda kanalerna. När det gäller Xbox One S är beloppet endast tilldelat för GPU 8 GB, av totalt 10 GB. När det gäller resten av minnet är det tillgängligt för GPU men använder endast en av kanalerna, eftersom den andra kanalen används av CPU: n.

I båda fallen får CPU åtkomst till RAM-minnet med den klassiska AMD Ryzen UMC, som kommunicerar med minneshanterarens klockhastighet och med en 32-byte-buss. I GDDR6 erhålls denna hastighet genom att dela GDDR6 Gbps med åtta, eftersom det i konsolen är 14 Gbps då memclk är 1.75 GHz. Därför använder inte CPU: n hela GDDR6-kanalminnet i nästa generations konsoler, men den förblir på 56 GB / s.

Vad sägs om PlayStation 5 kontra GDDR6?

Sony PS5

Som för PlayStation 5, SONY har inte gett differentierade klockhastigheter som Microsoft. Men när det gäller prestanda kan det förväntas att SONY-konsolen kommer att ha separata åtkomstregioner för att undvika strid mellan CPU och GPU, vilket minskar effektiv bandbredd och därmed total prestanda, särskilt för GPU.

Så i avsaknad av information är vårt antagande att beteendet är mycket likt Xbox Series. I slutet av dagen har de tre konsolerna med Zen 2 med RDNA 2 och GDDR6 och vi tror inte att AMD har valt olika lösningar för vanliga problem i de olika konsolerna.