Memória

O barramento com a memória é ainda mais importante para a placa de vídeo do que é para o processador principal. Este é um dos fatores que dificulta o desenvolvimento de placas 3D onboard de alto desempenho, já que por mais poderoso que fosse o chipset gráfico, o desempenho seria seriamente penalizado pelo lento barramento com a memória compartilhada.

Não existe nenhuma diferença fundamental no tipo de memória RAM utilizado nas placas de vídeo. Elas podem utilizar os mesmos chips de memória DDR, DDR2 ou DDR3 utilizados nos módulos de memória principais (muitas placas de baixo e médio custo realmente utilizam, de forma a reduzir os custos de produção), mas os fabricantes de placas 3D geralmente optam por utilizar memórias GDDR2, GDDR3 ou GDDR4, tipos de memória especialmente otimizados para placas de vídeo, que são capazes de operar a freqüências mais elevadas.

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Chips de memória GDDR4

Existe uma certa confusão com relação às memórias GDDR, pois os padrões são desenvolvidos de forma independente e não são diretamente relacionados aos padrões de memórias DDR. As memórias GDDR3 não são equivalentes às memórias DDR3, como poderia parecer à primeira vista. Elas realizam quatro transferências por ciclo de clock, assim como as memórias DDR2 e compartilham de outras características, como o uso do terminador resistivo interno, mas oferecem (em relação às memórias DDR2) a vantagem de consumirem menos energia, dissiparem menos calor e serem capazes de operar a freqüências mais altas.

As memórias GDDR4, por sua vez, são bastante similares às memórias DDR3 (muito embora os dois padrões não estejam diretamente relacionados). Elas trabalham com tensão nominal de 1.5V (o que reduz o consumo elétrico), suportam o uso de até 8 bancos de memória e realizam 8 transferências por ciclo de clock, assim como as memórias DDR3. Para evitar que o aumento no número de transferências por ciclo resultasse em um aumento muito grande na latência da memória, o padrão GDDR4 inclui diversas otimizações, incluindo o DBI (Data Bus Inversion) e o Multi-Preamble, que permitem reduzir os tempos de espera dos chips.

Assim como no caso das memórias DDR2 e DDR3, o aumento no número de transferências por ciclo de clock aumenta a freqüência efetiva dos chips de memória, mas não reduz a latência do ciclo inicial, que continua sendo demorado. Apesar disso, os padrões GDDR permitem que os fabricantes desenvolvam chips de memória com tempos de latência muito mais baixos, o que reduz o problema. São justamente os tempos de latência mais baixos oferecidos pelas memórias GDDR3 e GDDR4 que fazem com que os fabricantes optem por utilizá-los no lugar das memórias DDR2 sempre que possível, mesmo nas placas de baixo custo.

Como de praxe, os fabricantes quase sempre divulgam a freqüência efetiva da memória (que é obtida multiplicando a freqüência real pelo número de transferências realizadas por ciclo) nas especificações, no lugar da freqüência real. A Radeon X1800 XL, por exemplo, utiliza memórias GDDR3 com freqüência efetiva de 1.0 GHz, enquanto a Radeon X1950 XTX utiliza memórias GDDR4, que atingem uma freqüência efetiva de 2.0 GHz.

A principal vantagem das memórias GDDR4 é justamente que a tecnologia tem potencial para atingir freqüências efetivas de operação muito mais altas, extraindo mais desempenho das células de memória, de forma similar ao que temos nos desktops, onde as memórias DDR2 estão sendo lentamente substituídas pelas DDR3.

Em seguida, temos a questão da freqüência da memória e largura do barramento. Existem basicamente 3 formas de um fabricante de placas 3D aumentar o barramento com a memória da placa 3D. A primeira (mais óbvia) é utilizar uma nova arquitetura de memória, migrando, por exemplo, das memórias GDDR3 para as GDDR4. Desde que os custos permitam e a GPU usada seja compatível com o tipo de memória escolhido, esta é também a forma mais simples, já que basta fazer pequenas alterações no projeto.

A segunda é utilizar chips de memória que operam a freqüências mais elevadas. Ao utilizar memórias GDDR3 com freqüência efetiva de 1.5 GHz, por exemplo, o fabricante aumenta em quase 50% o desempenho de acesso à memória em relação ao que teria ao usar memórias GDDR3 de 1.0 GHz. O problema em utilizar memórias mais rápidas é que elas são mais caras e consomem mais energia.

A terceira é aumentar o número de trilhas de dados, ampliando o barramento com a memória de 256 bits para 512 bits, por exemplo. Dobrando o número de trilhas, dobra-se a taxa de transferência, sem nenhum efeito colateral do ponto de vista do desempenho. O problema é que usar mais trilhas torna a produção da placa muito mais cara e torna necessário usar também o dobro do número de chips de memória.

Como as três coisas envolvem aumento de custos, os fabricantes procuram encontrar o melhor balanço entre custo e desempenho dentro de cada faixa de preço. Placas de baixo custo utilizam tipicamente barramentos de 64 ou 128 bits e chips de memória de freqüência mais baixa, enquanto placas mais caras utilizam barramentos de 256, 384 ou mesmo 512 bits, populados por chips mais rápidos, o que acaba resultando em um ganho exponencial.

A GeForce 8500 GT, por exemplo, utiliza chips de memória DDR2 comuns, que operam a 800 MHz e são ligados à GPU através de um barramento de 128 bits, o que resulta em um barramento de 12.8 GB/s. A GeForce 8800 GTX, por sua vez, utiliza chips de memória GDDR3, que operam a uma freqüência efetiva de 1.8 GHz e são ligados à GPU através de um barramento de 384 bits, o que oferece um barramento de impressionantes 86.4 GB/s.

Um erro comum é julgar o desempenho da placa 3D baseado na quantidade de memória. A memória da placa de vídeo é necessária para armazenar texturas, vértices e outras informações necessárias para compor a imagem. Naturalmente, usar mais memória permite ativar mais opções relacionadas à qualidade e evita que a placa de vídeo perca desempenho utilizando memória do sistema, mas, a partir de um certo ponto, adicionar mais memória não tem efeito algum sobre o desempenho da placa, simplesmente porque o excesso não será utilizado.

Isso é especialmente verdade nas placas de baixo custo, onde o fraco desempenho impede que você utilize resoluções mais altas e ative as opções mais pesadas relacionadas ao uso de texturas, que seriam as opções que justificariam o uso de mais memória. De nada adianta comprar uma GeForce 7200 (a mais fraca dentro da família GeForce 7) com 512 MB, por exemplo.

Do outro lado da moeda temos as placas com pouca memória (os modelos com apenas 128 MB, ou menos), que acabam tendo seu desempenho penalizado quando obrigadas a processar uma volume maior de dados que ela comporta. No caso delas, uma das melhores formas de reduzir o uso de memória e assim permitir que a GPU mostre todo o seu potencial é reduzir a qualidade das texturas (elas são o componente da imagem que mais consome memória), reduzir (ou desativar) o uso de antialiasing (já que ele faz com que a placa precise renderizar a imagem em uma resolução mais alta, o que também gasta mais memória) e evitar o uso de resoluções muito altas, acima de 1024×768.

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