教你计算显卡带宽 科普

每次有新显卡发布，A饭、N饭们激烈争论的内容都非常细致，除了显卡的游戏性能、功耗、温度等关键指标之外，显存位宽也是争议点之一，高端显卡用384bit位宽甚至512bit位宽没什么问题，再次一点的显卡用256bit位宽也没什么问题，不过千元以上的显卡如果使用128bit位宽往往就要被吐槽。今天我们就来谈谈显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算的问题

每次有新显卡发布，A饭、N饭们激烈争论的内容都非常细致，除了显卡的游戏性能、功耗、温度等关键指标之外，显存位宽也是争议点之一，高端显卡用384bit位宽甚至512bit位宽没什么问题，再次一点的显卡用256bit位宽也没什么问题，不过千元以上的显卡如果使用128bit位宽往往就要被吐槽。今天我们就来谈谈显卡的显存带宽以及显存带宽如何计算的问题。

如果说内存带宽是处理器与内存交换数据的关键，那么显存带宽同样也是如此――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。

对显存带宽的作用，我们可以这么理解――好比顺丰镖局的物流运输，顺丰要想赚更多的钱，接单、派件的过程就要缩短。顺丰那端相当于GPU核心，收货/发货的买家/卖家相当于显存（反过来说也可以），顺丰要想提高效率要么就是让快递员速度更快（频率更高），要么同时派出大量快递员去收件或者派件（位宽更大），最好的情况下当然是两种方式同时运作，物流运输效率才能最大化。

提高运输速度，可以提高车辆速度甚至改用飞机，还可以多路进行

显存带宽的决定性因素：显存类型

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、256bi、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，而AMD最近在R9 Fury系列显卡上使用了HBM显存，相比GDDR5显存更强大，带宽大幅提升，明年的HBM2带宽还会继续翻倍。

这里单独说下GDDR5显存与HBM显存，在此前的Fury X相关的解析与评测中实际上我们谈了很多HBM的优势，目前GDDR5显存频率已经达到了7Gbps甚至8Gbps，再往上提升频率会带来很多副作用，所以AMD、SK Hynix等公司推倒重来，不再追求频率转而提高显存内部位宽来提升总带宽。

HBM显存与GDDR5显存的不同

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（A卡多在1500MHz内），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倍数率机制，数据频率是1Gbps，不过它的I/O带宽极高，弥补了频率不足。

具体来说，目前的HBM显存都是堆栈（stack）设计的，每个堆栈有8个通道，每个通道提供128bit位宽，因此总的I/O位宽是128bit*8=1024bit。这还是单一堆栈的，Fury X显卡目前是4个堆栈，所以等效位宽就是四倍的4096bit了，NVIDIA明年的Pascal架构GPU也会使用4-Hi堆栈，不过那时应该是HBM2显存了，频率更高。

总之，将之前、现在以及日后的显存简单归纳起来就是如下所示：

不同显存的主要规格及特点

说了这么多，其实目前gDDR3显存基本上是NVIDIA及AMD部分低端显卡在用，这种显存可以说是卖场JS最爱了，如果是600元内的显卡，JS用4GB超大显存来吸引你，那你可就要小心了。

GDDR5没什么可说的了，这是目前的绝对主流，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是冉冉升起的新星，目前是AMD家独一份，他们用的是第一代HBM，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。

显存带宽计算方式

了解了不同显存类型的特点之后，现在计算显存带宽就简单多了，总的公式可以总结为

显存带宽（GB/s）=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

再具体找几个例子来算下就会更直接了，先找个NVIDIA的GeForce GT 720显卡来垫背，这卡位宽仅为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*64bit/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*64bit/8=40GB/s，或者是5Gbps*64bit/8=40GB/s。

HBM显存目前只有AMD的Fury系列显卡使用，以Fury X显卡为例，其带宽计算如下：

HBM：Fury X显卡带宽为500MHz*2*1024bit*4/8=512GB/s，或者是1Gbps*4096bit/8=512GB/s。

以上是今天科普的主要内容，看起来很复杂，掌握规律之后就非常简单了。

此外，本文主要主要介绍的是显存位宽的计算方式，实际上显存这个话题非常庞大，比如这里说的gDDR3显存，实际上就存在DDR3、gDDR3以及GDDR3多种说法，它们不是大小写或者缩写这么简单，gDDR3与GDDR3实际上是不同的显存类型了，以后有机会的话，我们还可以就显存的类型继续解读。