Graphics Double Data Rate

Graphics Double Data Rate, kurz GDDR, ist die Zusatz-Bezeichnung für DDR-Arbeitsspeicher, welcher für Grafikkarten ausgelegt ist.

Typen

Folgende Typen von GDDR wurden oder werden entwickelt:

(G)DDR

GDDR basiert auf Speicherbausteinen nach DDR-SDRAM-Standard, die mittels geringer Zugriffszeiten auf hohe Taktfrequenzen optimiert wurden. Bei dieser ersten Generation liegt die Spannung von VDD und VDDQ bei 2,5 V. Mit Taktraten von 166 bis 400 MHz (Chips mit 4 & 5 ns) und Read-Latenzen von 3, 4 und 5 Taktzyklen wird ein maximaler Datendurchsatz von 25,6 GB/s bei 256-Bit Anbindung erreicht. GDDR arbeitet wie der DDR-SDRAM mit einem Zweifach-Prefetch.

GDDR2

GDDR2 stellte als Weiterentwicklung von GDDR einen unpopulären Zwischenschritt dar, es wurden zwar höhere Taktfrequenzen erreicht, aber GDDR2 hatte Probleme mit der entstehenden Abwärme bei hohen Frequenzen. Nur auf wenigen Grafikkarten wie der GeForce FX 5800 Ultra wurde GDDR2 mit der maximalen Taktfrequenz von 500 MHz benutzt, die meisten Hersteller nutzen maximal 400 MHz oder darunter. Merkmale waren die VDD/VDDQ-Spannungen von 2,5/1,8 Volt, Taktraten von 400 (2,5 ns) bis 500 MHz (2,0 ns) und Read-Latenzen von 5, 6 und 7 Taktzyklen. Damit wurde ein maximaler Datendurchsatz von 32 GB/s bei 256-Bit Anbindung erreicht.

GDDR3

Zwei GDDR3-Speicherchips (Bildmitte) auf einer Grafikkarte

GDDR3 ist eine Abwandlung von DDR2-SDRAM zur Nutzung auf Grafikkarten. Wie schon bei (G)DDR wurde mittels niedriger Zugriffszeiten und veränderter Read-Latenzen auf hohen Speichertakt optimiert. GDDR3 arbeitet wie DDR2-SDRAM mit einer VDD/VDDQ-Spannung von 1,8 V. Bei Taktraten von 700 (1,4ns) bis 1300 MHz (0,77ns) und Read-Latenzen von 5 bis 9 Taktzyklen ist ein maximaler Datendurchsatz von 83,2 GB/s bei 256-Bit Anbindung möglich. GDDR3 arbeitet wie der DDR2-SDRAM mit einem Vierfach-Prefetch.

Obwohl GDDR3 von ATI entworfen wurde, kam es zum ersten Mal im März 2004 bei der Nvidia Geforce FX 5700 Ultra und danach bei der Geforce 6800 Ultra zum Einsatz. Bei ATI selbst wurde der Speicher zum ersten Mal bei der Radeon X800 verbaut. Weitere bekannte Produkte, bei denen GDDR3 Verwendung findet, sind Sonys PlayStation 3 (256 MB für die Grafikkarte) und Microsofts Xbox 360 (512 MB werden von CPU und GPU gleichzeitig genutzt).^[1]

GDDR4

GDDR4 verwendet einen Achtfach-Prefetch und basiert damit auf einer DDR3-ähnlichen Technik.^[2] Die Verdoppelung der Anzahl von Prefetch-Bits gegenüber GDDR3 erlaubt höhere Übertragungsraten bei gleichzeitig niedrigerer Taktung der Speicherzellen. In Folge dessen konnte auch die Versorgungsspannung gesenkt werden. Der Start der Serienproduktion von GDDR4 erfolgte bei Samsung am 5. Juli 2006. Hynix bietet GDDR4-Chips mit bis zu 1,6 GHz Taktfrequenz an.^[3] Im Zusammenspiel mit einem 256-Bit-Speicherinterface kann so eine Speicherbandbreite von bis zu 102,4 GB/s erreicht werden. Der erste Einsatz von GDDR4-Speicher auf einer Grafikkarte erfolgte bei der Radeon X1950 XTX von ATI, die mit einem Speichertakt von 1 GHz spezifiziert war. Ein weiterer Einsatz von GDDR4-Speicher erfolgte bei der Radeon HD 3870. Allerdings konnte sich GDDR4 nie auf breiter Front durchsetzen, wahrscheinlich auch weil GDDR3 durch Fertigungsfortschritte über 1 GHz Taktfrequenz erreichte.

GDDR5

GDDR5-Chips besitzen eine Speichergröße ab 512 MBit, bei Geschwindigkeiten im Bereich von 5-7 Gb/s. Bei 2,5 GHz (0,4ns) Taktfrequenz liefert GDDR5 pro Anschlusspin und Sekunde 5 GBit an Daten, das addiert sich bei den üblichen x32-Chips auf 20 GByte/s pro Bauelement. Grafikprozessoren mit 256 Datenleitungen für die Speicheranbindung erreichen mit acht parallel angeschlossenen 2,5-GHz-GDDR5-Chips (0,4ns) also 160 GByte/s. Die erste Grafikkarte, in der GDDR5 zum Einsatz kam, ist die ATI Radeon HD 4870, die in den ersten Versionen über 512 MB GDDR5 Speicher (0,56ns @ 1,8 GHz und 115,2 GByte/s) verfügt. Die Großserienfertigung begann im ersten Halbjahr 2008. Qimonda hat die ersten GDDR5-SDRAM-Chips in größeren Stückzahlen ausgeliefert, während Hynix die ersten Muster vorstellte.^[4][5] Samsung hat GDDR5 Speicher mit reduzierter Versorgungsspannung von 1,35 V angekündigt.^[6]

Quellenangaben

1. ↑ Spezifikation unter jedec.org
2. ↑ Datenblatt zu Samsungs 512Mbit-GDDR4-SGRAM
3. ↑ Datenblatt zum 512Mbit-GDDR4-SDRAM von Hynix
4. ↑ heise online - Hynix: GDDR5-Speicher für Grafikchips ab Mitte 2008. ([1], abgerufen am 8. Februar 2008).
5. ↑ Spezifikationen unter qimonda.com
6. ↑ www.computerbase.de, Meldung über Ankündigung