显存类型和内存类型（服务器内存和显存知识你了解多少）

早期内存通过存储器总线和北桥相连，北桥通过前端总线与CPU通信。从 Intel Nehalem 起，北桥被集成到 CPU 内部，内存直接通过存储器总线和 CPU 相连。

所以，在 AMD采用 Socket FM1，Intel 采用 LGA 1156 插槽之后的处理器都集成了北桥，独立的北桥已经消失，主板上仅余下南桥。

计算机体系的主要矛盾在于 CPU 太快了，而磁盘太慢了。所以它俩是不能够直接通信的，需要增加一个过渡层，这就是内存的作用。哈佛结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储器结构。

内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放 CPU 中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。

1996 年底，SDRAM 开始在系统中出现，不同于早期的技术，SDRAM 的出现是为了与 CPU 的计时同步化所设计。

DDR SDRAM 为双通道同步动态随机存取内存，是新一代的 SDRAM 技术。别于 SDR(Single Data Rate)单一周期内只能读写 1 次，DDR 的双倍数据传输率指的就是单一周期内可读取或写入 2 次。在核心频率不变的情况下，传输效率为 SDR SDRAM 的 2 倍。

总结：DDR 采用时钟脉冲上升、下降沿各传一次数据，1 个时钟信号可以传输 2 倍于 SDRAM 的数据，所以又称为双倍速率 SDRAM。它的倍增系数就是 2。

DDR2 SDRAM 为双通道两次同步动态随机存取记忆体。DDR2 内存 Prefetch 又再度提升至 4bit(DDR 的两倍)，DDR2 的 I/O 时脉是 DDR 的 2 倍。

总结：DDR2 仍然采用时钟脉冲上升、下降时各传一次数据的技术(不是传 2 次)，但是一次预读 4bit 数据，是 DDR 一次预读 2bit 的 2 倍，因此，它的倍增系数是 2X2=4。

DDR3SDRAM 为双通道三次同步动态随机存取记忆体。DDR3 记忆体 Prefetch 提升至 8bit，即每次会存取 8 bits 为一组的数据。DDR3 传输速率介于 800～1600 MT/s 之间。

此外，DDR3 的规格要求将电压控制在 1.5V，较 DDR2 的 1.8V 更为省电。DDR3 也新增 ASR (Automatic Self-Refresh)、SRT(Self-Refresh Temperature)等两种功能，让内存在休眠时也能够随着温度变化去控制对内存颗粒的充电频率，确保系统数据完整性。

总结：DDR3 作为 DDR2 的升级版，最重要的改变是一次预读 8bit，是 DDR2 的 2 倍，DDR 的 4 倍，所以，它的倍增系数是 2*2*2=8。

DDR4 SDRAM 提供比 DDR3/DDR2 更低的供电电压 1.2V 以及更高的频宽。DDR4 新增了 4 个 Bank Group 组的设计，各个 Bank Group 具备独立启动操作读、写等动作特性，Bank Group 组可套用多工的观念来想像，亦可解释为 DDR4 在同一时脉工作周期内，至多可以处理 4 组数据，效率明显好过于 DDR3。

另外，DDR4 增加了 DBI(Data BusInversion)、CRC(Cyclic Redundancy Check)、CA parity 等功能，让 DDR4 内存在更快速与更省电的同时亦能够增强信号的完整性和储存的可靠性。

Intel 在 2017 年推出对应于六代酷睿 Skylake 的服务器平台“Purley”，采用 14nm 工艺、最多 28 核心 56 线程、6 通道 DDR4 内存、光纤互连通道，采用 UPI 总线替代 QPI 总线等等。UPI 是 UltraPath Interconnect(超级通道互连)缩写，数据传输率可达 9.6GT/s、10.4GT/s，带宽更足，灵活性更强，每条消息可以发送多个请求。

内存未来三大演进方向分别为容量、电压和频率。

容量越来越大(4GB -> 8GB -> 16GB ->32GB -> 64GB->…512GB)

电压越来越低(1.5v -> 1.35v -> 1.2v->…)

频率越来越高(1333 -> 1600 -> 1866-> 2133 -> 2400->..3200)

主流内存生产厂家分为内存颗粒厂商和模组厂商，三大内存颗粒(DRAM)原厂依次为 Samsung、SK Hynix 和 Micron。模组厂商 Ramaxel 和 Kingston 通过从颗粒厂商购买颗粒制作内存条(DIMM)。

内存有三种不同的频率指标，它们分别是核心频率、时钟频率和有效数据传输频率。

核心频率即为内存 Cell 阵列(Memory Cell Array)的工作频率，它是内存的真实运行频率;

时钟频率即 I/OBuffer(输入 / 输出缓存)的传输频率;

有效数据传输频率则是指数据传送的频率。

系统最大内存带宽 = 内存标称频率*内存总线位数*通道数*CPU 个数

实际内存带宽 = 内存标称频率*内存总线位数*实际使用的通道数

实际内存带=内存核心频率*内存总线位数*实际使用的通道数*倍增系数。

从 SDRAM-DDR 时代，数据总线位宽时钟没有改变，都为 64bit，但若是采用双通道技术，可以获得 64*2=128bit 的位宽。

下面计算一条标称 DDR31066 的内存条在默认频率下的带宽，1066 是指有效数据传输频率，除以 8 才是核心频率，一条内存只用采用单通道模式，位宽为 64bit。所以，实际内存带宽=(1066/8)*64*1*8=68224Mbit。

由此可知，如果内存工作在标称频率的时候，可以直接用标称频率*位宽*实际使用的通道数，简化公式=1066*64*1=68224Mbit。

如果说内存带宽是处理器与内存交换数据的关键，那么显存带宽对显卡同样也很重要。GPU 核心负责运算，显存负责数据存储，二者之间需要频繁交换数据，这就要依赖显存带宽了，更高的带宽可以让显卡在处理高分辨率、高画质时更加得心应手。

显存带宽从大的方面来说是显存频率及显存位宽来决定的，不过实际带宽就要看具体情况了，目前主流显卡的位宽多是 128bit、256bit、384bit 及 512bit，更能决定带宽的还是显存类型，它们决定了显存带宽的极限。

目前最主流的显存当然是 GDDR5，之前还有过昙花一现的 GDDR4，现在低端市场上还有 gDDR3 显存残存，AMD 在其显卡上使用了 HBM 显存，相比 GDDR5 显存更强大，带宽大幅提升。

就这二者来说，GDDR5 内部 I/O 带宽是 32bit，目前的 NVIDIA 显卡的 GDDR5 显存频率可以达到 1750MHz，它是 4 倍速率机制，数据频率是 7Gbps，单个芯片的带宽是 28GB/s。目前的 HBM 显存的频率只有 500MHz，2 倍频率率机制，数据频率是 1Gbps，不过它的 I/O 带宽极高，弥补了频率不足。

GDDR5 和 HBM 显存是目前最主流的显存技术。目前 gDDR3 显存基本上是 NVIDIA 及 AMD 部分低端显卡在用。GDDR5 绝对是目前的主流，单颗芯片的容量逐渐从之前的 2Gb 提高到 4Gb，美光前不久还量产出货了 8Gb(1GB)颗粒的，高端显卡也只要 4-8 颗芯片即可实现 4-8GB 容量显存，这将进一步推动大容量显卡的出现。

HBM 是后起之秀，目前只有是 AMD 家独使用，第一代 HBM 技术其堆栈的显存核心容量 2Gb(1 个堆栈是 4 颗核心)，数据频率 1Gbps，位宽 1024bit。

显存带宽=显存等效数据频率(Gbps)*显存总位宽(bit)/8=显存实际频率(MHz)*显存数据倍率(1、2、4 不等)*显存等效位宽(64-512bit 不等)/8

由于显卡厂更习惯用数字更大更好看的数据频率来标记产品规格，上述公司实际上还可以更简单，直接变成：

显存带宽(GB/s)=显存数据频率(Gbps)*显存等效位宽(bit)/8

拿 NVIDIA 的 GeForce GT 720 显卡来举例说明，该卡位宽仅为 64bit，同时支持 gDDR3 和 GDDR5 显存，前者的典型频率 900MHz，后者的典型频率是 1250MHz，两种配置下带宽分别是：

gDDR3：GT 720 显卡的带宽为：900MHz *2*64 bit/8= 14.4GB/s，或者是 1.8Gbps *64bit/ 8= 14.4GB/s。

GDDR5：GT 720 显卡的带宽为 1250MHz *4*64 bit/8 = 40GB/s，或者是 5Gbps* 64bit/8=40GB/s。