显存发展的新趋势

lujunfeng111

　　前言
　　
    随着人们对现代台式机和笔记本电脑的处理器和系统内存的要求日益严格，对图形控制器和显存的性能要求也越来越高。在这种发展趋势下，系统内存从DDR1（双数据率）SDRAM升级到了DDR2 SDRAM。在显存领域，也在进行同样的升级换代——在高端领域，GDDR1向GDDR3转换几近完成，GDDR3继承了GDDR2中实现的新功能；在主流显存领域，x16DDR1正在向x16DDR2转换。与GDDR1相比，新的GDDR3图形标准大幅提升了系统的图形性能，可满足高端独立式图形系统市场的需求。



　　发展史
　　
    归功于其特别适用于图形应用的特殊功能（如寄存器），早期的显存就已大大优于标准RAM。然而，随着显存的发展，一代又一代新的显存对这些特殊特性的利用却越来越少，显存变得与标准RAM十分接近。不过，对更高时钟频率的关注仍日益增加。
　　
    2001年，英飞凌科技公司发布了面向功能强大的三维图形应用的128Mb DDR－SGRAM（同步图形RAM）模块。之前，英飞凌公司已成功地推出了首款DDR显存－－32Mb DDR-SGRAM，显著提高了三维图形应用的图像品质。这个128Mb SGRAM的结构为4M x 32，是适用于32位、64位和128位总线应用的理想显存。
　　
    该模块也是首款采用符合JEDEC标准的球栅阵列（BGA）封装的显存，支持的时钟频率高达300 MHz。采用BGA封装的显存占用的板上空间不足TSOP或TQFP封装显存所需空间的一半。此外，BGA封装还具备更佳散热及电气性能。
　　集成显卡和独立显卡
　　比如最新计算机游戏（拥有复杂场景和栩栩如生环境及造型）这样的图形应用，为顶级处理器性能和高速显存设立了基准，同时也为此开发出了专用图形处理器和显存。它们不仅能够完全应对这些挑战，而且卸载了CPU和/或系统内存的部分负荷。总的来讲，图形系统可以分为两类：集成式和独立式。就集成式图形系统而言，图形处理器集成到了台式机或笔记本电脑的主板上，并共用系统内存。当然，这就意味着图形控制器会受到系统内存带宽的限制。图形数据需要从主板输出至显示器。
　　
    在独立式图形系统中，图形控制器拥有专用显存，直接向显示器输出，并在独立的板卡上拥有单独的逻辑电路（图形卡也可用于升级PC）。独立式图形系统通过一个高速总线（AGP：图形加速端口）连接至主板。AGP总线可以533 MHz的速率提供一个32位接口，从而可实现每秒2GBps的数据率。新的PCI Express接口标准甚至可以实现最高达8GBps的数据率。在独立式架构下，图形系统独立于系统内存，可以为访问专用显存提供更高带宽。
　　显存的性能主要取决于帧缓冲器的大小和数据带宽。iSupply公司的市场分析师按性能（以及相应的价格）将显存分为如下几级：发烧友级/高性能级、主流级和经济型。实时计算运动中的三维场景所需的全部信息（如纹理详情或模型坐标）均暂时保存在帧缓冲器中。因此，图形系统的帧缓冲器的大小和速率对图形应用的分辨率、颜色数量和流畅的播放效果有着至关重要的影响。通常，经济型图形系统的帧缓冲为64 MB，而当今的高端图形系统的帧缓冲能达到256 MB。在内存带宽方面，不同级别的图形系统之间的差距则更加明显。目前，经济型系统可为图形控制器和帧缓冲器提供3.2GBps带宽（64位总线带宽；200 MHz内存时钟频率），而高端图形系统则可实现十倍于其的带宽：32GBps带宽（256位总线带宽；500 MHz内存时钟频率）。显然，根据性能要求，图形系统需要不同类型的显存。高端图形系统（发烧友级和主流高端产品）需要大量显存、较宽接口（x 32位结构）和更高工作频率（> 500 MHz）。另一方面，经济型系统则要尽量降低成本。所以，经济型产品往往采用更小、速度更慢的内存和较窄的接口（x 16位结构）。
　　
　　集成显卡和独立显卡的市场状况
　　
    根据市场调查公司Mercury Research提供的数据，扣除一定的波动因素后，集成式图形系统与独立式图形系统在市场上几乎平分秋色。这种趋势已经延续了多年，近几年内也不会有什么大的变化。2003年，配备独立显卡的台式机在全球的销售量大约为8,100万台（Mercury Research公司，2004年第一季度调查报告），而采用集成显卡的台式机的销售量则约为9,800万台。同年，配置独立显卡的笔记本电脑的销售量大约为2,200万台，而采用集成显卡的笔记本电脑的销售量则大约为1,700万台。
　　
    独立式图形系统（不论是配置在台式机还是笔记本电脑中）所使用的显存的生产厂商包括ATI、Nvidia和Matrox等等，可以根据其必需的性能水平按上述标准分为不同级别。必须注意，图形控制器和显存对图形卡的生产成本有很大影响。因此，它们也是确定产品细分的决定性因素。根据iSupply公司提供的数据（2004年市场调查报告），在面向台式机的独立式图形系统中，发烧友级/高性能级产品约占8 %，主流级产品占48 %，而经济型产品则占44 %。面向便携式计算机的产品的分布比例与此类似。新的GDDR3标准主要面向发烧友级/高性能级和主流高端产品。
　　展望
　　
    性能渴求型图形应用，如精心制作的拥有逼真图像的游戏，将不断推动显存的时钟频率达到新的高度。在未来几年里，时钟频率高达800 MHz的GDDR3组件将统领高端系统和主流高端系统市场。下一代产品——GDDR4将沿着这个趋势，除通过优化I/O定时将时钟频率提升至1 GHz以至更高外，还将增强显存的其他特性。英飞凌公司将发挥优势，向这些要求苛刻的图形应用提供高性能GDDR3组件，并向成本关键型图形应用提供高速通用DDR-RAM。