Сложить память на память
Поговорим о перспективных разработках, без которых немыслимо развитие графических ускорителей. По своим параметрам (тактовая частота, скорость обработки информации) видеокарты обогнали остальные компоненты ПК: многие современные системы вполне удовлетворяются оперативкой DDR3, тогда как видеоадаптерам уже не хватает GDDR5. И неудивительно: впервые этот тип ОЗУ применен еще восемь лет назад в AMD Radeon HD 4870 и поныне принципиально не изменился.
До сих пор считалось, что пропускной способности 7 Гбит/с (при частоте 7 ГГц) более чем достаточно для мощной видяхи, однако время неумолимо. Идеологию GDDR можно смело назвать тупиковой: попытки модернизировать ее привели разве что к GDDR5X, у которой при той же архитектуре вдвое увеличена упреждающая выборка (с 32 до 64 бит), что приподнимет скорость до 10-12 Гбит/с (в перспективе – до 16 Гбит/с).
Но главным поводом для беспокойства стало потребление ресурсов видеоподсистемой: даже при скромных 5 ГГц память съедает около 20% энергии, что для флагманских видеоускорителей (типа Radeon R9 290X) составляет 40-50 Вт (из 250 Вт). Поднимая частоту до 7 ГГц и выше, конструкторы прогнозируют уравнивание потребления GPU и видеопамяти и в итоге снижение общей производительности. Если, конечно, не считать проблему отвода тепла, а она более чем актуальна.
Словом, GDDR5X можно рассматривать как переходное звено, пока не появится память нового типа. На роль таковой прочат High Bandwidth Memory (HBM), а вот альтернативы (Wide I/O от Samsung и Hybrid Memory Cube от Intel и Micron) хоть и существуют, но всерьез пока не рассматриваются. Почему? Скорее всего, не обеспечена их должная стабильность, тогда как HBM уже применяется компанией AMD в видеокартах Radeon.
Если не вдаваться в технические дебри, то выиграть в производительности позволила оптимизация пропускной способности. Предел нынешней шины (512 бит) слишком мал для продуктивной работы при разрешениях 4К или 8К, поэтому разработчики ушли от 7-ГГц микросхем в сторону менее производительных 0,5-1-гигагерцовых, упаковав их в стопки по четыре штуки, где каждая обладает шиной в 1024 бит. Нетрудно подсчитать, что теоретическая пропускная способность такой пачки (при ширине шины 4096 бит) превышает 1000 Гбайт/с (на практике ожидают не больше 128 Гбайт/с, в то время как у самого шустрого чипа из семейства GDDR5 не выше 28). А энергоэффективность (соотношение пропускной способности на 1 Вт потребляемой мощности) у НВМ и вовсе втрое обгоняет GDDR5.
Микросхемы HBM упакованы в стопки
Сравнение HBM и GDDR5
Теоретически такую память можно было бы выполнить прямо на кристалле GPU, но разработчики предпочли единую подложку: конгломерат проводников высокой плотности (по сути самая сложная в производстве часть схемы), в центре которого расположен процессор, а по бокам – стопки памяти. Благодаря сверхкоротким соединительным шинам между ними исключены проблемы с разводкой (на печатной плате такое невозможно). Что касается проблемы с системой охлаждения – она тоже упрощается. Разработчики уверены: подобный подход не только увеличит производительность, но и уменьшит габариты видеокарты, что весьма актуально, поскольку многие геймеры минимизирут размеры своих ПК, зачастую жертвуя быстродействием.
Новый подход уменьшит габариты плат
Выводы
Видеокарты с памятью нового типа уже продаются, но ожидать от них чего-то революционного преждевременно. Да, они обеспечат пропускную способность до 512 Гбайт/с: четыре стека по четыре слоя в каждом – выше, чем у NVIDIA GeForce GTX Titan X (336 Гбайт/с). Но видеопамять-то не превышает 4 Гбайт (против 12 Гбайт у «Титана Икс»), что исключает их применение в профессиональных решениях для рендеринга и наверняка остановит энтузиастов, использующих мониторы сверхвысокой четкости. С другой стороны, разработчики могут сделать ставку на понижение энергопотребления, что тоже злободневно. Однако самое главное – решения на основе HBM предлагает пока только AMD, ведь комитет JEDEC собирается одобрить лишь вторую версию стандарта (HBM2 – с восьмью элементами в стопке), да и то не ранее чем через год.