Страница 2: GDDR5X производства Micron
В конце 2015 года появилась финальная информация о памяти Micron GDDR5X. Micron видит память GDDR5X как переходную между GDDR5 и HBM или альтернативный вариант до массового перехода на HBM второго поколения. Для повышения производительности ширина prefetch была удвоена с 32 до 64 бит. Число слов данных на доступ тоже увеличилось в два раза, с 8 до 16. Пропускная способность данных на линию памяти у стандарта GDDR5 на 2.000 МГц составляет 8 Гбит/с. Micron у нынешней версии GDDR5X планирует увеличить пропускную способность до 10-12 Гбит/с, в будущем возможен рост до 16 Гбит/с. Как указывает Micron, небольшие отличия между GDDR5 и GDDR5X облегчают доработку контроллера памяти, что не составит особого труда для AMD и NVIDIA.
Если GPU работает с 256-битной шиной памяти, то переход на GDDR5X 12 Гбит/с позволит увеличить пропускную способность с 256 до 384 Гбайт/с. Скорость 16 Гбит/с позволит даже удвоить пропускную способность до 512 Гбайт/с, что соответствует нынешнему поколению HBM. Но следует помнить, что GDDR5X на 16 Гбит/с пока недоступна. NVIDIA использовала на видеокарте GeForce GTX 1080 память GDDR5X с частотой 2.500 МГц, что позволило достичь пропускной способности 320 Гбайт/с (10 Гбит/с на линию, кодирование QDR). В результате пропускная способность памяти оказалась на уровне прямого предшественника GeForce GTX 980 и меньше, чем у GeForce GTX 980 Ti. Но NVIDIA планирует компенсировать сей факт улучшенной цветовой дельта-компрессией.
Брифиг Micron, посвященный GDDR5X
Как и можно было ожидать, чипы памяти GDDR5 и GDDR5X выглядят очень похоже. Но есть и отличия. Чипы памяти GDDR5X используют 190 контактов в упаковке BGA вместо 170. Размеры чипов памяти тоже немного уменьшились до 14x10 мм. В любом случае, будущее остается за технологией High Bandwidth Memory. Второе поколение памяти HBM демонстрирует приличный потенциал, NVIDIA уже стала использовать такую память с ускорителями Tesla P100. Но HBM пока не планируется использовать во всем ассортименте видеокарт. NVIDIA показала это на примере GTX 1080, AMD с архитектурой Polaris тоже пока не планирует использовать HBM2. Так что GDDR5X остается весьма актуальным вариантом, тем более что интегрировать поддержку этой памяти в существующие контроллеры довольно просто (используются схожие задержки и частоты). Приятным побочным эффектом можно назвать снижение напряжения с 1,5 до 1,35 В.
Цветовая дельта-компрессия
256-битный интерфейс памяти выглядит скромно по сравнению с 512-битным интерфейсом GPU Hawaii или 4.096-битным у первых видеокарт с памятью HBM или HBM2 от AMD и NVIDIA. Но NVIDIA выбрала иной способ увеличения производительности памяти через новую технологию сжатия. Цветовая дельта-компрессия используется GPU AMD и NVIDIA на протяжении последних поколений. Сейчас NVIDIA представляет 4 поколение технологии сжатия. AMD использовала технологию цветового дельта-сжатия еще с GPU Tonga на видеокартах Radeon R9 295. Недавно AMD вновь подняла тему реализации цветовой дельта-компрессии в архитектуре GCN 1.2. Важно понимать, что технология опирается на сжатие без потерь. Поскольку потерь данных не происходит, разработчики могут смело опираться на данный способ без специальной адаптации.
NVIDIA использовала для сжатия памяти цветовую дельта-компрессию (Delta Color Compression). Она основана на хранении полной цветовой информации только о базовом пикселе, для остальных пикселей сохраняется только разница с базовым (дельта). Для этой цели используется матрица 8x8 пикселей. Поскольку близко расположенные пиксели обычно мало отличаются по цвету, хранение для них разницы оказывается по объёму информации выгоднее, чем полного значения цвета. Поэтому в случае дельта-компрессии информация о пикселях занимает меньше места в памяти, также достигается экономия пропускной способности памяти. В качестве примера работы технологии можно привести полностью черный и белый блоки, которые будут храниться в памяти как {1.0, 0.0, 0.0, 0.0} или {0.0, 1.0, 1.0, 1.0}. Здесь можно сэкономить ресурсы, сохраняя только 0.0 или 1.0 в качестве значения.
Цветовая дельта-компрессия архитектуры Pascal
NVIDIA улучшила процедуру определения сжимаемого контента. Ранее известное соотношение 2:1 теперь может использоваться чаще, то есть применяться к большему массиву данных. Появились и соотношения сжатия 4:1 и 8:1. NVIDIA использовала в качестве примера игру Project Cars, где компании удалось снизить требуемую пропускную способность в два раза. В среднем же для игр 320 Гбайт/с у GeForce GTX 1080 превращаются в эффективную пропускную способность памяти 384-480 Гбайт/с. Конечно, данные значения можно назвать чисто теоретическими, исходя из сжатия данных. Довольно сложно оценить влияние цветовой дельта-компрессии на практике, поскольку она выполняется аппаратно, выключить сжатие нельзя.