老司機告訴你顯存是怎樣影響電腦速度的

對於剛接觸DIY領域的小白玩家來說，衡量顯卡性能的指標就是GPU晶元和其頻率，這也確實是顯卡性能的決定性因素。但除了GPU，還有一個對顯卡性能影響較大的部分，那就是顯存。舉個極端的例子，即使核心強如GTX 1080 Ti，如果配上2GB顯存，那玩遊戲時也照樣卡成翔。鑒於很多入門玩家對顯存不甚了解，所以今天吉吉我就來談談有關顯卡顯存的那些事。

顯存有很多指標：類型、容量、帶寬、位寬、速率等，這些指標都有著或多或少的關係。首先我們需要明確一點：顯存是為顯卡服務的，其作用是將GPU核心運算出的數據進行短暫的存儲，也就是說顯存和GPU之間需要頻繁地交換數據，因而顯存對顯卡性能有著至關重要的作用。那麼我們先來說說決定顯存性能的首要因素，那就是顯存類型。

SK海力士生產的GDDR6顯存

目前最主流的顯存當然是GDDR5，再有就是隨著GTX 1080的發布，NVIDIA獨佔了GDDR5X顯存，而更高級的還有率先應用在R9 Fury X上的HBM顯存和Vega及Volta上使用的HBM2顯存。GDDR5顯存的極限速率為9Gbps，單顆容量最高可達2GB；GDDR5X目前可以達到11Gbps，但理論極限可以達到16Gbps，根據協議單顆最高容量同樣為2GB；HBM顯存的極限速率為1Gbps，單顆容量為1GB，而2代HBM則可以達到2Gbps的速率，容量最高可達單顆8GB。

使用HBM2顯存的NVIDIA Tesla V100

我們可以將GDDR5和GDDR5X劃為一類顯存，HBM和HBM2劃為一類顯存，然後我們主要對比一下GDDR5和HBM：GDDR5內部I/O位寬是32-bit，目前常見的GDDR5顯存頻率可以達到1750-2000MHz，由於其為4倍速率機制，所以等效頻率是7000-8000MHz；HBM顯存的頻率很低，只有500MHz，採用2倍數率機制，等效頻率是1000MHz，不過它的內部I/O位寬高達1024-bit，因而彌補了頻率低的不足。

GDDR5顯存將成為GPU性能提升的阻礙

那麼HBM顯存是如何做到32倍於GDDR5的I/O位寬的？我們都知道，HBM顯存除了直譯為高帶寬顯存，也被業內人士稱為堆棧式顯存，其採用堆棧設計，每個堆棧有8個通道，每個通道提供128-bit位寬，因此I/O位寬是128-bit*8=1024-bit。以上就是有關顯存類型的簡單介紹，總結起來就是顯存類型決定了顯存的位寬，而顯存帶寬則直接由顯存位寬和顯存速率所決定。

顯存帶寬該怎麼算？

顯存帶寬是指顯示晶元與顯存之間的數據傳輸速率，帶寬越大，數據傳輸越快，顯卡在進行高解析度、高畫質渲染時表現越好。帶寬並不是顯存的固定指標，而是通過計算得來的，其計算方式如下：

顯存帶寬（GB/s）=顯存實際頻率（MHz）*顯存數據倍率*顯存等效位寬（bit）/8

其中顯存實際頻率乘以顯存數據倍率得出的數就是我們常說的等效顯存頻率，而等效位寬就是顯存顆粒位寬乘以顯存顆粒數得出的值。當然，現在各家廠商越來越流行用顯存速率來標註顯存，如NVIDIA之前推出的GTX 1080 9Gbps，就是用速率來標示顯存，而不是頻率，那麼這個公式還可簡化為：

顯存帶寬（GB/s）=顯存數據頻率（Gbps）*顯存等效位寬（bit）/8

GDDR5顯存和HBM顯存大小對比

舉例來說，新版GTX 1080上使用的GDDR5的顯存帶寬就為11*256/8=352GB/s；R9 Fury X上使用的HBM顯存帶寬則為1*4096/8=512GB/s。一些未發布的顯卡我們也可以通過這種方式計算一些未發布的顯卡的帶寬，譬如說即將發布的Radeon RX Vega遊戲卡，如果其按之前Dr.Lisa Su手持展示的GPU設計，搭載2枚HBM2顯存，那麼理論上其帶寬就應該為2*2048/8=512GB/s，與R9 Fury X持平。

為了讓大家更好地理解顯存帶寬的作用，我舉個例子：我們假設往瓶子里灌水，GPU就好比是水龍頭，而顯存就是盛水的瓶子，想要快速把瓶子裝滿有兩種方法，一是加快水龍頭的流速，二是增大水龍頭的直徑，而流速就是指顯存速率，直徑指的就是顯存位寬。當然，最理想的情況是兩種方式同時進行，而同時進行指的就是增大顯存帶寬，這也正是HBM高帶寬顯存肩負的使命——讓顯存不拖累GPU性能。

GDDR5顯存和HBM顯存參數對比

從帶寬可以看出，HBM顯存是目前最好的顯存，但由於其良率低，造價較高，因而目前只被應用在頂級旗艦卡上。尤其是NVIDIA這邊，連售價近一萬的NVIDIA TITAN Xp都沒用上HBM2，可見HBM顯存的確是顯卡尊貴身份的象徵。因此，GDDR5X和GDDR6是目前性價比更高的解決方案，其帶寬也可以達到HBM一代的水平，足夠非旗艦級顯卡使用了。

顯存速率和頻率什麼關係？

顯存速率和頻率間的區別相必很多資深玩家也弄不清楚，那麼我們就來一起探究一下二者究竟有何關係。首先我們來清晰一下二者的概念：顯存速率是指顯存每秒傳輸數據位數，單位是bps，描述的是數據流量；顯存頻率是指顯存在顯卡上工作時的頻率（1秒內發生的同步脈衝數），以MHz為單位，描述的是周期運動頻繁程度。從單位上看，兩者似乎沒什麼聯繫。

新版GTX 1080/1060的顯存速率為11Gbps/9Gbps

但是有一個很有意思的規律，那就是顯存等效頻率的數值恰巧和顯存速率數值相等，這也是很多人誤以為顯存頻率就是顯存速率的原因，那麼這是怎麼回事呢？首先我們需要了解Hz和bps到底是怎樣一個單位。

德國物理學家海因里希·魯道夫·赫茲

頻率，是單位時間內完成周期性變化的次數，是描述周期運動頻繁程度的量，常用符號f或ν表示，單位為秒分之一，符號為/s。為了紀念德國物理學家赫茲的貢獻，人們把頻率的單位命名為赫茲，簡稱「赫」，符號為Hz。bps（bits per second），即比特率、bit/s、位/秒、每秒傳送位數，數據傳輸速率的常用單位。由此來看，Hz與bps之間就差了一個bit。

比特率波形圖

說的通俗一點，頻率指的就是每秒操作一次，而對於顯存來說，顯存的頻率其實指的就是顯存與GPU之間每秒傳輸了多少次位數據，而速率指的就是傳輸操作的次數，因此在數值上，顯存速率和顯存頻率為是相等的。但這並不是說bps就等於Hz，需要清楚的是，bps是依賴於應用的，而Hz則與應用無關，也就是說恰恰在顯存工作這項應用中，bps=Hz，只要顯存的工作形式不發生變化，這個等式就可以成立。

通過軟體查看顯存參數

說了這麼多深奧的東西，相信各位讀者也看膩了，所以接下來來點乾貨，我來教教DIY初學者如何查看顯卡的顯存參數。需要的軟體就一個，那就是顯卡最強檢測軟體——GPU-Z，這款軟體可謂是DIY玩家的必備軟體，其知名度已經無需贅言。

GPU-Z最核心的要務就是顯卡信息與狀態的顯示，其界面雖然簡潔清晰，但整體信息呈現量卻並不小。我們這次主要用這款軟體查看顯存相關參數，所以就不對GPU部分的參數進行講解。下面是一張GTX 1060 6GB版的GPU-Z截圖，其中用紅框標出來的部分就是顯存的參數：

GPU-Z主界面

我們按標號依次看去，1號紅框標註的是顯存類型，從圖中可以看出GTX 1060使用的顯存類型為GDDR5，顯存顆粒生產廠商是三星；2號紅框標註的是顯存大小，單位是MB，用裡面的數值除以1024就是我們常見的GB標註方式，該卡的顯存容量為6GB；3號紅框標註的是顯存位寬，GTX 1060的顯存位寬為192-bit，雖然比GTX 960的128-bit良心了不少，但依然低於AMD的對位顯卡；4號紅框標註的是顯存帶寬，計算方式之前我們已經說過了，這裡會根據顯存的實際頻率進行自動計算，這款非公版GTX 1060的帶寬為192*2027*4/1000/8=194.59 GB/s，約等於194.6 GB/s；5號紅框標註的是顯存實際運行頻率。

Radeon RX Vega同樣搭載HBM2顯存

以上這些就參數就是我們所常用到的關於顯存的全部參數，只要打開GPU-Z就可以一目了然。

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