Среди характеристик видеокарты имеет значение не только мощность графического процессора, но и пропускная способность видеопамяти. На что она влияет, насколько важна, и как формируется?
Отличия подсистемы памяти у ЦП и ГП
В любом компьютере два процессора — центральный и графический. Центральный процессор устанавливается в сокет материнской платы и снабжается модулями оперативной памяти, с которыми взаимодействует в процессе работы. Пользователь волен подбирать плату и память к процессору самостоятельно. Для топовых моделей логично брать быструю память с небольшими таймингами и плату с мощной подсистемой питания. Для бюджетных можно обойтись дешевой «материнкой», а также памятью со стандартными частотами и таймингами — на их производительность это повлияет на уровне погрешности.
Видеокарты подразделяются на встроенные и дискретные. Ядро встроенной видеокарты находится внутри центрального процессора. Оно не имеет собственной памяти, и для работы берет часть из системной «оперативки», которую использует и ЦП.
Дискретная видеокарта выполнена в виде отдельной платы, на которой имеется собственная подсистема питания, графический процессор и микросхемы видеопамяти. Это — готовый продукт, где невозможно заменить ни одну из составляющих графической подсистемы, в том числе и память. Из-за особенностей работы графических процессоров тайминги видеопамяти влияют на производительность мало, поэтому практически нигде не упоминаются. А вот что на слуху — так это ширина шины ГП, тип применяемой памяти и ее частота.
В отличие от процессорных платформ, где в массовом сегменте шина памяти у всех моделей ЦП составляет 128 бит, каждый графический процессор обладает собственной шириной шины. У современных моделей она может составлять от 64 до 384 бит. Кроме того, разнятся и типы памяти — GDDR5, GDDR5X, GDDR6 или GDDR6X. Особняком стоят модели с памятью HBM, у которых шина намного шире — 2048 или 4096 бит. Помимо этого, у каждой карты память работает на своей частоте, отличной от частот других моделей.
Разрядность шины, тип памяти или мегагерцы?
Как не запутаться во всех этих характеристиках? Неопытные пользователи часто делают акцент на одной из них. «Чем больше разрядность шины, тем лучше!», «GDDR6 быстрее GDDR5!», «Тут частота 14 ГГц, а там намного больше — целых 20!». Данные утверждения верны, но лишь при условии, что прочие переменные подразумеваются одинаковыми. Этого в реальности практически никогда не бывает.
Пропускная способность видеопамяти формируется с учетом ширины шины и скорости работы чипов памяти, которая, в свою очередь, зависит от типа памяти. Рассчитать пропускную способность можно по формуле:
Эффективная частота памяти (ГГц) × разрядность шины памяти (бит) ÷ 8 (бит в байте)
Если говорить простым языком, то разрядность шины памяти — это ширина канала, по которому передаются биты (единицы информации). К примеру, 128-битная шина означает, что по каналу одновременно передается 128 бит информации. Эффективная частота памяти определяет, сколько раз в секунду эта информация может передаваться — 16 ГГц означает, что данные за секунду передаются 16 миллиардов раз.
Итак, 128-битная шина вкупе с памятью на 16 ГГц даст нам следующую пропускную способность:
Частота в 16 ГГц характерна для памяти GDDR6. Более медленная DDR5 может достигнуть такой же пропускной способности при частоте в 8 ГГц и более широкой шине в 256 бит:
Поэтому при сравнении видеокарт, в том числе разных поколений, следует учитывать именно пропускную способность памяти (ПСП). То, как она достигается, для оценки быстродействия подсистемы памяти не особо важно.
Примеры и сравнения
Чем мощнее графический процессор, тем в более высокой пропускной способности памяти он нуждается. Разрядность шины и тип применяемой памяти закладывается производителем при разработке каждого ГП с учетом его вычислительной мощности, и не подлежит изменению. У пользователя нет возможности повысить пропускную способность памяти, за исключением легкого разгона, почти не влияющего на нее. Поэтому рассуждения в стиле «если бы этой видеокарте ПСП в полтора раза больше» остаются лишь теоретическими.
Однако существуют некоторые видеокарты на одном ГП с полной и урезанной шиной памяти, а также с разными типами памяти, например, GDDR5 и GDDR6. Обратимся к тестам производительности таких моделей, чтобы понять, сколько производительности теряют младшие варианты.
Первый на очереди современный «середнячок» от NVIDIA — GeForce RTX3060. Карта существует в двух вариантах с полностью идентичными ГП, но разной подсистемой памяти. У старшей модели 12 ГБ 192-битной памяти GDDR6 с ПСП 360 ГБ/c. У младшей модели 8 ГБ 128-битной GDDR6 с ПСП 240 ГБ/c.
Тестирование проводилось в разрешении 1920×1080, поэтому упора в объем памяти у младшей модели не было. Итак, что мы имеем? Полоса пропускания памяти по сравнению со старшим вариантом снизилась на 33 %, а средняя производительность — на 15 %. Следуя логике, можно сказать, что ПСП у старшей карты с небольшим запасом, а вот младшей ее недостает.
В качестве второго примера рассмотрим пару не новых, но все еще актуальных карт GeForce: GTX1660 и GTX1660 Super. Они имеют одинаковую вычислительную мощность и 6 ГБ памяти, подключенных к 192-битной шине. Модели отличаются только типом памяти. На обычной GTX1660 установлена GDDR5, а на GTX1660 Super — GDDR6. Соответственно отличается и ПСП: у первой — 192 ГБ/c, у второй — 336 ГБ/c.
Разница в полосе пропускания между моделями — целых 75 % в пользу GTX1660 Super. Что же показывает тестирование? При такой огромной разнице в ПСП производительность по сравнению с обычным вариантом поднялась всего на 10 %. Из этого можно сделать вывод, что обычной GTX1660 для раскрытия потенциала не хватало пропускной способности лишь самую малость, а 336 ГБ/c для такого графического чипа явно избыточны.
В стане видеокарт AMD последние два поколения не встретить полностью одинаковых ГП с разной пропускной способностью памяти. Однако в позапрошлом поколении такая пара имеется — это Radeon RX5700 и RX5600 XT. У первой 8 ГБ 256-битной GDDR5 с ПСП 448 ГБ/c. У второй — урезанная до 192 бит шина, вследствие чего объем памяти и ПСП сократились до 6 ГБ и 336 ГБ/c соответственно.
Старшая модель обладает на 33 % большей ПСП, но разница в производительности куда скромнее — на уровне 8 %. И это несмотря на то, что частота ГП у RX5600 XT хоть немного, но меньше. Еще один пример случая, когда огромная ПСП не нужна графическому процессору такого уровня.
Впрочем, бывают и обратные ситуации. Бюджетная Radeon RX6500 XT обладает ПСП в 144 ГБ/c, чего явно недостаточно даже для такого ГП.
При более высокой вычислительной мощности карта умудряется уступать собственной предшественнице RX5500 XT. Более того, RX6500 XT медленнее даже «старушки» RX590, хотя с учетом разницы производительности между графическими архитектурами GCN и RDNA2 новая карта должна быть быстрее на треть. Но важно помнить, что сама по себе ПСП ничего не решает. Ее более высокое значение не поможет слабой видеокарте стать быстрее. За примером обратимся к популярной GeForce RTX3060 Ti, которая обладает 256-битной шиной и имеет две версии: с памятью GDDR6 и GDDR6X. В первом случае ПСП равна 448 ГБ/c, во втором — 608 ГБ/c.
У старшей модели ПСП на 36 % больше, но разница в производительности на уровне погрешности. В редких проектах память GDDR6X дает такому ГП прирост чуть более 5 %, в остальных не наберется и такой разницы.
А вот модели нового поколения GeForce RTX4060 Ti ПСП недостает. По вычислительной мощности карта быстрее RTX3060 Ti на треть, но по реальной скорости обходит предшественницу на 8 %. Виной этому — 128-битная шина памяти GDDR6 со скромной ПСП 288 ГБ/c, что на 36 % меньше, чем у прошлой модели. Хотя и при такой полосе пропускания карта умудряется быть быстрее RTX3060 Ti в среднем, немного отставая лишь в некоторых проектах.
Что в итоге
Пропускная способность памяти — один из ключевых параметров видеокарты. Для обычного пользователя неважно, каким путем она достигается, будь то широкая шина или быстрые чипы памяти — важен результат.
Нередки случаи, когда ПСП на определенных моделях карт несбалансированна: где-то выше необходимого, а где-то ниже. От более высокой ПСП вреда не будет. Как, впрочем, и заметной пользы. А вот от ее недостатка возможны потери производительности, которые разнятся от игры к игре: где-то почти неощутимые, а где-то — сразу бросающиеся в глаза.
Дополнительно стоит учитывать, что потери от недостатка полосы пропускания увеличиваются с ростом разрешения. Впрочем, для высоких разрешений видеокарты с несбалансированной ПСП вряд ли будут использоваться, ведь в основном этим страдают бюджетные и средне бюджетные модели. В топовом и пред топовом сегменте почти всегда имеется и широкая шина, и быстрая память. Поэтому недостаток ПСП мощные модели испытывают очень редко.
