明明白白看显存

硬件周刊

在选购显卡时,除了要看显示芯片以外,还有一个重要的元件需要细看,那就是显存。显存在显卡工作过程中充当着存储数据的仓库,其速度、容量、带宽更是决定着显卡处理数据、交换数据的综合性能,下面我们就来了解显存的一些相关知识!

显存的分类

显存的分类方法有多种,一种是根据数据端口的数量来分,可以分为单端口显存和双端口显存;另一种是根据封装形式分,目前主要有DIP、TSOP、Micro BGA和CSP等四种封装形式。

一、单端口显存和双端口显存

所谓单端口显存就是显存从显示芯片读取数据和向RAMDAC传送数据都是经过同一个端口,无法同时读入和传出数据,增加了数据交换等待的时间,家用娱乐级显卡上使用的显存均为单端口显存。为了解决上述问题,厂商又设计出了双端口显存,一个端口从显示芯片接收数据,另一个端口同时向RAMDAC传送数据,也就是同时完成数据处理和屏幕刷新,大大提高了显卡的处理速度,不过这种显存比较昂贵,一般只用于专业级显卡上。
单端口显存又主要存在以下几种:
1.FPM DRAM(快页模式存储器):这种显存也就是早期使用的快页内存,工作速度在60ns以上,速度非常慢,只是生产成本较低,早期的ISA显卡上曾大量使用过这种显存。
2.EDO DRAM(外扩充数据模式存储器):与FPM显存相比,EDO显存的速度要快一点,这是因为EDO存储器采用了特殊的内存读出逻辑控制电路,在读写一个地址单元时,同时启动下一个连续地址单元的读写周期,节省了重选地址的时间,但其工作速度仍在40ns以上。
3.SDRAM(同步动态存储器):SDRAM基于双存储体结构,内含两个交错的存储阵列,当CPU从一个存储体或阵列访问数据时,另一个已准备好要读写的数据,通过两个存储阵列的紧密切换,使数据读取效率大大提高。
4.DDR SDRAM:虽然DDR SDRAM的核心技术仍是建立在SDRAM的基础上,却可以在时钟触发沿的上升沿和下降沿同时传输数据,相同工作频率下的显存带宽相应增加了一倍,随着生产工艺和封装形式的发展,其单颗容量和速度也大幅提高,目前已经成为中高档显卡上主要使用的显存。
5.SGRAM(同步动态图形存储器):SGRAM是一种显卡专用存储器,受带宽下降影响小并支持块写功能和双通道技术,更符合专业显卡性能上的要求。
双端口显存有以下几种:
1.VRAM(Video RAM):这种双端口存储器较好地解决了单端口显存对显卡速度的影响问题,但由于生产成本较高,现已淘汰,所以只能在早期的专业级显卡上见到。
2.WRAM(Window RAM):这是VRAM的改进产品,同样只用于显存,不过其带宽要高出不少,而且搭配模块灵活,制造工艺也相对简单,MGA Millennium Ⅱ显卡使用的就是这种显存。

二、DIP、TSOP、Micro BGA和CSP封装的显存

显存主要经历了DIP、TSOP、Micro BGA三种封装形式,现在正在向CSP封装技术发展。
1.DIP(Dual ln-line Package,双列直插式封装)显存:这种封装形式的显存采用双列直插形式集成电路芯片,这种显存既可以插入到具有DIP结构的插座上,也可以直接焊接在预留焊孔的电路板上。衡量一个芯片封装技术先进与否的重要指标是芯片面积与封装面积之比,比值越接近1越好。而采用DIP封装的显存这个比值为1:80左右,因此这种封装的显存电气性能非常差,占用电路板很大的面积(图1),如今的显存已经不再使用DIP封装了。

图1
图1

2.TSOP(Thin Small Outline Package,薄型小尺寸封装)显存:这种显存的特征是在封装芯片周围做出引脚,具有颗粒小、散热性好、适合采用SMT贴片安装、占用PCB板面积较小等优点,可靠性也比较高,目前中端显卡使用的DDR显存均采用TSOP封装。
3.Micro Micro BGA(Micro Ball Grid Array,小型球状矩阵排列封装)显存:Micro BGA封装(图2)技术是比较先进的封装技术之一,与上述封装技术相比具有很大的优势。一是它的Micro BGA显存性能稳定、可靠性好。由于它的Micro BGA封装芯片的引脚是从芯片中心引出,有效地缩短了信号的传输距离;二是它的Micro BGA封装体积非常小,封装高度小于0.8mm,热传导率很高,有利于散热;三是它的Micro BGA封装的成品率较高,有利于降低成本。
图2
图2

4.CSP(Chip Scale Package,芯片尺寸封装)显存:采用这种封装技术可以去除用于保护芯片颗粒核心的陶瓷保护层,使得芯片核心散热能力大大增强,使生产厂商真正做到──芯片尺寸有多大封装尺寸就有多大,芯片面积与封装面积之比达到了1:1.14。这种封装的显存又称“裸硅”或“镜面显存”,如(图3)
图3
图3

显存的编号

显存的编号中不仅包含显存速度等重要指标,还包含了显存容量、位宽、生产日期、电压等重要信息,下面以三星、现代的主流SDRAM、DDR显存为代表,谈谈显存编号的具体含义。

1. 三星SDRAM显存颗粒

(图4)是三星SDRAM显存,它的规格是K4S643232E-TC50,具体编号含义见(图5)。它是容量为64Mb、位宽为32位、工作速度为5ns的SDRAM显存,为8MB显存颗粒。这种显存多用在显存容量为32MB的显卡上,所以需要4颗显存,每颗位宽32位,4颗总共128位,符合TNT2 Pro、GF2 MX400、Radeon7500LE这类显卡的设计要求。

图4
图4
图5
图5

同样,如果显存颗粒编号为K4S641632F,其颗粒容量是64Mb,厂家的标志为4Mb×16位,当然也是8MB的显存颗粒。如果使用在GF2 MX400这类显卡上,必须使用8颗这样的显存才能满足128位位宽的要求,使用这种显存的MX400显卡显存总容量是8MB×8=64MB。

2.三星的DDR SDRAM显存颗粒

(图6)为三星Micro Micro BGA封装的DDR显存,它的规格是K4D26323RA-6C28,具体编号含义见(图7)。它是容量为128Mb、位宽为32位、工作速度为2.8ns的DDR显存,为16MB显存颗粒,这种显存多用在64MB的显卡上,因为需要4颗显存,每颗位宽32位,4颗正好为128位位宽,符合GF4 MX440以上显卡设计要求。

图6
图6
图7
图7

3.现代SDRAM显存颗粒

(图8)为现代SDRAM显存,它的规格为HY57V641620HG,具体编号含义见(图9)。它是容量为64Mb、位宽为16位、4Banks、接口为LVTTL、采用TSOP封装、工作速度为5ns的SDRAM显存,这种显存可以用在容量32MB、位宽64位或者容量64MB、位宽128位的显卡上。

图8
图8
图9
图9

4.现代DDR SDRAM显存颗粒

(图10)为镭姬杀手9000 Pro显卡上使用的HY DDR显存,其中第二行的数字编号为HY5DV641622AT-36,具体含义见(图11)。该显存颗粒容量为64Mb,单颗显存容量为8MB,位宽是16位,显存速度是3.6ns,该显卡上有8颗显存,位宽为16位×8=128位,符合镭9000的设计要求。

图10
图10
图11
图11

其他如钰创、Mircon等品牌显存的编号比较类似,这里就不祥述了,感兴趣的朋友自己可以试着比较一下。