GDDR5

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Graphics double data rate type 5 synchronous dynamic random-access memory (memória de acesso aleatório dinâmica síncrona com fluxo de dados duplo para gráficos tipo 5, GDDR5 SDRAM) é um tipo de memória DDR voltada a aplicações gráficas que oferece maior desempenho em vídeos e jogos. O atual padrão é o GDDR5, baseado nas memórias DDR3 SDRAM, mas com certas diferenças que a tornam mais rápida em alguns aspectos. [1][2]

Visão geral[editar | editar código-fonte]

Como seu antecessor, GDDR4, GDDR5 se baseia na memória DDR3 SDRAM, que tem o dobro das linhas de dados em comparação com DDR2 SDRAM. GDDR5 também usa buffers de pré-busca de 8-bits, similar a DDR4 e DDR3 SDRAM. GDDR5 SGRAM está em conformidade com as normas que foram estabelecidas na especificação GDDR5 pela JEDEC.

SGRAM é single-port. No entanto, ele pode abrir duas páginas de memória de uma só vez, que simula a natureza dual-port de outras tecnologias VRAM. GDDR5 utiliza uma arquitetura de prefetch-8N e interface de DDR para atingir o funcionamento de alto desempenho e pode ser configurado para operar em modo 32x ou 16x, que é detectado durante a inicialização do dispositivo. A interface GDDR5 transfere duas palavras de dados de largura de 32 bits por ciclo de clock de escrita(WCK) de/para os pinos de entrada/saída.Correspondente ao prefetch-8N, uma único acesso de gravação ou leitura consiste de uma transferência de dados de 256 bits na memória interna de núcleo com dois ciclos de clock CK e oito transferências correspondentes de dados de 32 bits com meio ciclo de clock WCK nos pinos de entrada/saída.

GDDR5 opera com dois tipos diferentes de clock:

Um clock de comando diferencial (CK) como uma referência para as entradas de endereço e de comando, e um clock de escrita diferencial encaminhado(WCK) como referência para a leitura e escrita de dados, que roda com o dobro da frequência de CK.

Sendo mais preciso, o GDDR5 SGRAM usa um total de três clocks: dois clocks de escrita associados com dois bytes (WCK01 e WCK23) e um clock único de comando (CK).

Tomando uma GDDR5 com uma taxa de dados de 5 Gbit/s por pino como um exemplo, o CK é executado com 1,25 GHz e ambos os clocks WCK em 2.5 GHz. O CK e WCKs são alinhados em fase durante a sequência de inicialização e treinamento. Este alinhamento permite acesso de leitura e escrita com latência mínima.

Um único chip de memória GDDR5 de 32 bits tem 67 terminais de sinal e os terminais restantes são energia e neutros no encapsulamento BGA 170.

GDDR5X[editar | editar código-fonte]

Em janeiro de 2016, JEDEC padronizou a GDDR5X SGRAM.[3][4] GDDR5X tem como alvo uma taxa de transferência de 10 a 14 Gbit/s por pino, o dobro da memória GDDR5. Essencialmente, ele fornece ao controlador de memória a opção de usar um modo de taxa de dados dupla que tem uma pré-busca de 8N, ou um modo de taxa de dados quádrupla que tem um pré-busca de 16n. GDDR5 só tem um modo de taxa de dados dupla que tem uma pré-busca de 8N. GDDR5X também utiliza 190 pinos por chip(190 BGA). Em comparação, o padrão GDDR5 tem 170 pinos por chip(170 BGA). Por causa disso, o chip exige uma placa de circuito(PCB) modificada.

Latência[editar | editar código-fonte]

Tempos GDDR5
CAS 10.6ns
tRCD 12ns
tRP 12ns
tRAS 28ns
TRC 40ns

Implementação comercial[editar | editar código-fonte]

Em 2007, a Qimonda, uma divisão da Infineon, demonstrou e amostrou GDDR5,[5] e divulgou um documento sobre as tecnologias por trás da GDDR5.[6]

Em 10 de maio de 2008, a Qimonda anunciou a produção em volume de componentes de 512Mb de GDDR5 cassificados em 3,6 Gbit/s (900 MHz), 4,0 Gbit/s (1 GHz), e 4,5 Gbit/s (1,125 GHz).[7]

Hynix Semiconductor introduziu a primeira classe de chips de 60 nm de 1 Gb (10243 bits) de memória GDDR5 da indústria em 2007, suportando uma largura de banda de 20 GB/s em um barramento de 32 bits, que permite configurações de memória de 1 GB a 160 GB/s com apenas 8 circuitos em um barramento total de 256 bits. No ano seguinte, em 2008, a Hynix superou essa tecnologia com sua classe de chips de 50 nm de 1 Gb de memória GDDR5.

Em 20 de novembro de 2009,a empresa Elpida Memory anunciou a abertura da empresa Munich Design Center, responsável pelo desenho e pela engenharia da memória GDDR. A Elpida recebeu ativos de projetos da GDDR da Qimonda AG em agosto de 2009 após a falência da Qimonda. O centro de projetos tem cerca de 50 funcionários e está equipado com equipamentos de teste de memória de alta velocidade para uso na concepção, desenvolvimento e avaliação de memória gráfica.[8][9]

Em 31 de julho, 2013, Elpida tornou-se uma subsidiária integral da Micron Technology e com base em perfis profissionais públicos atuais da LinkedIn, Micron continua a operar o Centro de Design Gráfico em Munique.[10][11]

A Hynix lançou em 2010 chips GDDR5 de classe "2 Gb" (2 × 10243 bits) de 40 nm. Ele opera a um clock efetivo de 7 GHz e processa até 28 GB/s. Chips de memória GDDR5 "2 Gb" permitirão a criação de placas gráficas com 2 GB ou mais de memória onboard com largura de banda de pico de 224 GB/s ou superior.

Em 25 de junho de 2008, a AMD se tornou a primeira empresa a enviar produtos que usam a memória GDDR5 com sua série de placas de vídeo Radeon HD 4870, que incorporam módulos de memória de 512 MB da Qimonda com largura de banda de 3,6 Gbit/s.

Em junho de 2010,a Elpida Memory anunciou a fabricação de chips de memória GDDR5 de 2 GB, que foi desenvolvido na empresa Munich Design Center. O novo chip pode trabalhar em até 7 GHz de clock efetivo e será usado em placas gráficas e outras aplicações de memória de alta largura de banda.[12]

Componentes GDDR5 de "4 Gb" (4 × 10243 bits) tornaram-se disponíveis no terceiro trimestre de 2013. Inicialmente lançado pela Hynix,a Micron Technology rapidamente seguiu com a sua implementação sendo liberada em 2014.

Em 20 de Fevereiro, de 2013, foi anunciado que o PlayStation 4 usará dezesseis chips de memória de 4 Gb de memória GDDR5 para um total de 8 GB de memória GDDR5 em 176 Gbit/s (CK 1,375 GHz e WCK 2.75 GHz) como RAM combinada do sistema e de gráficos do System On A Chip(SoC) AMD, que consiste de oito núcleos Jaguar, 1152 shaders de gráficos e o AMD TrueAudio. A desmontagem do produto mais tarde confirmou a aplicação de 4 Gb de memória GDDR5 com base na PlayStation 4.[13]

Em fevereiro de 2014, como resultado da aquisição da Elpida, a Micron Technology adicionou produtos de memória GDDR5 de 2 a 4 GB no portfólio de soluções de memória gráfica da empresa.

Em 15 de janeiro de 2015, a Samsung Electronics anunciou num comunicado de imprensa que havia começado a produção em massa de chips de memória GDDR5 "8 Gb" (8 × 10243 bits) com base em um processo de fabricação de 20 nm. Para atender à demanda de telas de maior resolução (como 4K) tornando-se mais populares, chips de maior densidade são exigidos a fim de facilitar maior tamanho de framebuffers para computação gráfica intensiva, ou seja, jogos para PC e outros renderizações 3D. O aumento da largura de banda dos novos módulos de alta densidade equivale a 8 Gbit/s por pino × 170 pinos no encapsulamento BGA x 32-bits por ciclo de entrada/saída, ou 256 Gbit largura de banda /s eficaz por chip.[14]

Em 6 de janeiro de 2015,o Presidente da Micron Technology Mark Adams anunciou a amostragem bem sucedida de 8 GB de memória GDDR5 na divulgação de lucros do primeiro quadrimestre fiscal da empresa. A empresa, então, anunciou, em 25 de janeiro de 2015, que havia começado a enviar comercialmente chips de memória GDDR5 usando uma tecnologia de processo de 20 nm. O anúncio formal da memória GDDR5 de 8 GB da Micron apareceu na forma de um post no blog de Kristopher Kido no site da empresa em 01 de setembro de 2015.

A Nvidia anunciou oficialmente a primeira placa gráfica do mundo usando GDDR5X, a GeForce GTX 1080 em 6 de Maio de 2016.[15] A Nvidia anunciou oficialmente a segunda placa gráfica usando GDDR5X, a Nvidia TITAN X em 21 de julho de 2016,[16] a GeForce GTX 1080 Ti em 28 de Fevereiro de 2017[17] e a Nvidia Titan Xp em 6 de April de 2017.[18]

Referências

  1. Fábio Jordão/Tecmundo. «Placas de vídeo - O dicionário de A a Z». 11 de Março de 2013 
  2. Micron TN-ED-01: GDDR5 SGRAM Introduction.
  3. JEDEC oficializa o GDDR5X, prometendo velocidades de até 14 Gbps - Hardware.com.br
  4. «JEDEC Announces Publication of GDDR5X Graphics Memory Standard». JEDEC. 26 de janeiro de 2016. Consultado em 6 de setembro de 2016. 
  5. Tony Smith (1 de novembro de 2007). «Qimonda samples GDDR 5». The Register. Consultado em 2 de dezembro de 2017. 
  6. Qimonda GDDR5 White Paper
  7. GDDR5 in Production, New Round of Graphics Cards War Imminent.
  8. Topalov, Milan. «Elpida officially opens Munich Design Center». www.fabtech.org. Consultado em 6 de setembro de 2016. 
  9. «Elpida Opens High Speed DRAM Test Laboratory at Munich Design Center | Business Wire». www.businesswire.com. Consultado em 6 de setembro de 2016. 
  10. «Micron (MU) Completes Elpida Memory, Rexchip Purchases». Consultado em 6 de setembro de 2016. 
  11. «Markus Balb | LinkedIn» 
  12. Pop, Sebastian. «Elpida Starts Making GDDR5 Graphics Memory, Delivers 2Gb Chip». Consultado em 9 de setembro de 2015. 
  13. «PlayStation 4 Teardown». Consultado em 6 de setembro de 2016. 
  14. «Samsung Electronics Starts Mass Producing Industry's First 8-Gigabit Graphics DRAM (GDDR5)». 15 de janeiro de 2015 
  15. Um salto quântico em games: NVIDIA apresenta a GeForce GTX 1080
  16. A nova NVIDIA TITAN X: A mais avançada. Ponto final.
  17. «NVIDIA apresenta a fenomenal GeForce GTX 1080 Ti, a GPU definitiva». nvidia.com.br. Consultado em 2 de dezembro de 2017. 
  18. «Mais extrema em todos os sentidos: chegou a nova Titan – NVIDIA TITAN Xp». nvidia.com.br. Consultado em 2 de dezembro de 2017. 


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