Quais são as principais diferenças entre memórias DDR e GDDR

Atualmente, placas de vídeo podem usar memórias do tipo DDR (Double Data Rate) ou GDDR (Graphics Double Data Rate) para compor a memória de vídeo (há um terceiro tipo, HBM, que atualmente é usado apenas pela Radeon R9 Fury X e que será abordado em um futuro tutorial). Neste pequeno tutorial, explicaremos quais são as principais diferenças entre esses dois tipos de memória.

Nota: este tutorial é um resumo de assunto abordado de forma mais extensa no livro “Hardware”; para uma compreensão mais aprofundada do assunto, recomendamos a sua leitura.

É importante que você entenda que GDDR e DDR não é a mesma coisa: memórias GDDR não são memórias DDR que receberam a letra “G” por estarem soldadas em uma placa de vídeo! Ambas são memórias síncronas, porém as memórias GDDR trazem algumas modificações que as tornam mais apropriadas para o uso em placas de vídeo. Por este motivo, placas de vídeo usando memórias DDR em geral são placas de vídeo de menor poder de processamento, enquanto que placas de vídeo usando memórias GDDR em geral têm maior poder de processamento.

As duas versões de memórias GDDR mais usadas hoje em memórias são a GDDR3 e a GDDR5. Na tabela abaixo mostramos uma comparação entre memórias DDR3, GDDR3 e GDDR5. Repare como memórias GDDR têm 16 bancos (matrizes de capacitores), o dobro do número de bancos normalmente usado em memórias DDR3. Outra diferença importante está no fato de memórias GDDR3 terem uma pré-busca de quatro bits e não de oito bits como nas memórias DDR3. V_DDQ é a tensão de alimentação da memória.

Em placas de vídeo de maior desempenho, o controlador de memória integrado no processador gráfico (GPU) usa vários canais de 32 bits. Por exemplo, se a placa de vídeo tiver um caminho de 128 bits entre o chip gráfico e a memória, quatro canais de 32 bits serão usados, normalmente significando que a placa de vídeo terá quatro chips GDDR3 ou GDDR5. Em uma placa de vídeo com um caminho de 256 bits, serão usados oito chips. E assim sucessivamente.

O barramento de dados de 32 bits das memórias GDDR5 pode ser usado como se fosse um barramento de 16 bits. Isso permite que dois chips GDDR5 possam ser conectados a um único canal de memória, possibilitando maior capacidade de memória de vídeo quando há um número limitado de canais disponíveis. Essa configuração é chamada concha (clamshell).

Por exemplo, em uma placa de vídeo com interface de memória de 256 bits usando memórias GDDR5, pode-se usar oito chips de memória de 2 Gib cada para formar 2 GiB de memória de memória de vídeo (2 Gib x 8 chips = 2 GiB). Para montar um modelo com 4 GiB de memória dessa mesma placa de vídeo, teríamos de usar oito chips de memória de 4 Gib (4 Gib x 8 chips = 4 GiB). Porém, tais chips ainda não existem comercialmente. Para solucionar este problema, podemos usar a configuração concha, colocando-se 16 chips de memória de 2 Gib (2 Gib x 16 chips = 4 GiB), cada um conectado ao processador gráfico (GPU) usando um caminho de 16 bits, usando o mesmo número de canais de 32 bits originalmente existentes.

Memórias GDDR5 usam dois sinais de clock, e isso gera confusão. Há o “clock externo” da memória e o “clock de dados”. O “clock externo” é usado no envio de comandos e endereços. Já o “clock de dados” é o dobro do “clock externo” da memória e é usado na transferência de dados. Memórias GGDR5 transferem dois dados por pulso do “clock de dados”, significando que elas transferem quatro dados por pulso do “clock externo”. Dessa forma, um chip de memória GDDR5 usando um clock externo real de 1 GHz, transfere dados a “4 GHz” (4 GT/s), o dobro da taxa de transferência obtida com memórias DDR3 e GDDR3 usando o mesmo clock. Por isso, normalmente indicamos que o clock efetivo das memórias GDDR5 é o quádruplo do clock real.

Normalmente os fabricantes de memórias GDDR5 informam a taxa de transferência de dados do chip de memória em Gbit/s. Esta nomenclatura está tecnicamente incorreta, pois bps representa uma transferência em série, o que não é o caso. Ou seja, o valor dado pelo fabricante do chip em Gbit/s deve ser lido como sendo GT/s. Assim, um chip GDDR5 com taxa de transferência anunciada de 5 Gbit/s é um chip de 5 GT/s, com clock externo real de 1,25 GHz.