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VRAM (Video RAM)

VRAM (Video RAM) bezieht sich auf jede Art von Direct Access Memory (RAM), der speziell zur Speicherung von Bilddaten für eine Computeranzeige verwendet wird. Der Zweck von VRAM besteht darin, die gleichmäßige und reibungslose Ausführung der Grafikanzeige zu gewährleisten. Es ist vor allem bei Anwendungen wichtig, die komplexe Bildtexturen anzeigen oder polygonbasierte 3D-Strukturen rendern. Die gängigsten dieser Anwendungen sind Videospiele oder 3D-Grafikdesignprogramme.

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Alle Arten von VRAM sind spezielle Anordnungen von dynamischem RAM (DRAM). VRAM ist ein Puffer zwischen dem Computerprozessor und der Anzeige und wird oft als Frame-Puffer bezeichnet. Wenn Bilder an den Bildschirm gesendet werden sollen, werden sie zunächst vom Prozessor als Daten aus einer Form von Haupt-RAM (nicht Video-RAM) gelesen und dann in VRAM geschrieben.

Vom VRAM werden die Daten als digitales Signal über eine digitale Videoschnittstelle (DVI) oder einen HDMI-Videoanschluss (High-Definition Multimedia Interface) an einen modernen Flachbildschirm mit LED (Leuchtdioden) gesendet. Wenn es sich bei der Anzeige um ein älteres Kathodenstrahlröhrenmodell handelt - oder wenn die moderne Anzeige über einen älteren VGA (Video Graphics Array)-Anschluss an die Videokarte angeschlossen ist - wird das Videosignal zunächst von einem RAMDAC (RAM-Digital-Analog-Converter) in Analogsignale umgewandelt, die an die Anzeige gesendet werden.

Frühere Hochleistungsformen von VRAM waren dual-ported, das heißt während der Prozessor ein neues Bild in den VRAM schreibt, liest der Bildschirm aus dem VRAM, um seinen aktuellen Bildschirminhalt zu aktualisieren. Das Dual-Port-Design war der Hauptunterschied zwischen System-RAM und VRAM in den 1980er und in den 1990er Jahren.

Arten von VRAM

Arten von VRAM umfassen:

  • Multibank DRAM (MDRAM) ist ein von MoSys entwickeltes Hochleistungs-RAM, das den Arbeitsspeicher in mehrere 32 Kilobyte (KB)-Teile oder Bänke unterteilt, auf die einzeln zugegriffen werden kann. Traditionelles VRAM ist monolithisch, wobei auf den gesamten Frame-Puffer auf einmal zugegriffen wird. Mit individuellen Memory-Bänken können Zugriffe gleichzeitig durchgeführt werden, was die Gesamtleistung erhöht. MDRAM ist auch kostengünstiger, da im Gegensatz zu anderen VRAM-Formen Karten mit genau der richtigen Menge an RAM für ein bestimmtes Auflösungsvermögen hergestellt werden können, anstatt sie in Vielfachen von Megabytes (MB) zu benötigen.
  • Rambus DRAM (RDRAM) ist ein von Rambus entwickeltes VRAM, das einen proprietären Bus enthält, der den Datenfluss zwischen VRAM und dem Frame-Puffer beschleunigt.
  • Synchronous Graphics RAM (SGRAM) ist ein taktsynchronisiertes DRAM, das ein relativ kostengünstiger Videospeicher ist. SGRAM ist ein Single-Ported-Arbeitsspeicher, kann aber wie ein Dual-Ported-Speicher fungieren, indem zwei Memory Pages gleichzeitig geöffnet werden, statt nur einer.
  • Window RAM (WRAM) ist ein sehr leistungsstarkes VRAM mit zwei Anschlüssen, das etwa 25 Prozent mehr Bandbreite als VRAM hat, aber weniger kostet. Es verfügt über Funktionen, die das Lesen von Daten zur Verwendung in Blockfüllungen und beim Zeichnen von Text effizienter machen. WRAM kann für sehr hohe Auflösungen (z.B. 1.600 x 1.200 Pixel) unter Verwendung von Echtfarben verwendet werden. Es ist nicht mit Microsoft Windows verwandt.

VRAM-Nutzung

Moderne Grafikkarten verwenden eine Version von SGRAM namens GDDR5. Wie der Name schon andeutet, handelt es sich bei GDDR5 um RAM mit doppelter Datenrate, wie DDR4, das in modernen Computern als System-RAM verwendet wird.

Der einzige signifikante Unterschied zwischen VRAM und System-RAM ist heutzutage die Geschwindigkeit (DDR5 vs. DDR4 oder niedriger) und die Fähigkeit, die Dual-Port-Funktionalität zu imitieren, die bei älteren Formen von spezialisiertem VRAM üblich ist.

Für Anwendungen, die auf komplexe Datenverarbeitungsfunktionen angewiesen sind, ist die Menge des VRAM auf der Grafikkarte eines Systems nicht annähernd so wichtig wie die Menge des System-RAM. Eine moderne Business-Workstation kann leicht ohne Grafikkarte auskommen und verwendet oft einen Chip auf der Hauptplatine, der das System-RAM für die Videoanzeige gemeinsam nutzt.

Für Grafikverarbeitungsanwendungen oder High-End-Videospiele ist mehr VRAM besser.

Gegenwärtig ist es möglich, Videokarten zu kaufen, die auf der Titan X-Technologie von Nvidia mit 12 GB GDDR5-VRAM basieren und Videospiele mit einer Auflösung von 4K und einer Bildrate von bis zu 60 Bildern pro Sekunde ausführen können.

Bedeutung von VRAM für Spiele

VRAM spielt eine Schlüsselrolle für die Leistung in Bezug auf Spiele, zum Beispiel für die Verkürzung der Ladezeiten und die Verbesserung der Bildqualität. Bestimmte VRAM-Level sind erforderlich, damit Spiele mit unterschiedlichen Auflösungen laufen können. Beispielsweise unterscheidet sich das Rendern eines Spiels bei einer Auflösung von 1080p von dem Rendern eines Spiels bei einer Auflösung von 4K, für das mehr Grafikarbeitsspeicher erforderlich ist. Mehr VRAM ist erforderlich, um ein Bild mit hoher Auflösung erfolgreich zu rendern, oder die Texturen und Bilder, die ein Benutzer zu rendern versucht, können den VRAM überlasten und dazu führen, dass die GPU (Grafikverarbeitungseinheit) den RAM-Speicher mit Daten überflutet. Und das kann zu einem Leistungsabfall führen.

Heutzutage (Stand 2020) sind 4 GB VRAM mehr als genug für 1080p-Spiele. Benutzer, die in Quad HD (QHD)- und Ultra HD (UHD)-Auflösungen spielen, sollten sich jedoch für 8 GB entscheiden.

Für Spiele benötigen Benutzer im Allgemeinen:

  • 2 GB - 720p
  • 4 GB - 1080p
  • 6-8 GB - 1440p
  • 8-12 GB - 2160p (4K)

Für die Videobearbeitung benötigen die Benutzer in der Regel:

  • 8 GB - 720-1080p-Dateien
  • 16 GB - 4K-Dateien
  • 32 GB - Benutzer können alle Arten von Dateien mit dieser RAM-Menge bearbeiten
  • 64 GB - für professionelle/kommerzielle Benutzer, die planen, 8K-Dateien zu bearbeiten

RAM vs. VRAM

Vereinfacht ausgedrückt ist VRAM eine Art RAM. RAM bezieht sich auf das allgemeine Memory des Computers. Eine andere Art von RAM, synchrones RAM (SDRAM) genannt, ist das RAM, auf das Computer angewiesen sind, um Programme auszuführen, ein Betriebssystem (OS) zu laden und Aufgaben auszuführen.

VRAM ist der Teil des RAM, der speziell für die Verarbeitung von grafikbezogenen Aufgaben vorgesehen ist. Im VRAM werden alle Bild- und Grafikdaten gespeichert, die auf dem Bildschirm des Computers angezeigt werden, was dazu beiträgt, dass die Anzeige von Grafiken reibungslos und gleichmäßig ausgeführt wird. Höhere VRAM-Kapazitäten bedeuten, dass mehr Grafikdaten mit schnelleren Geschwindigkeiten verarbeitet werden können. Höhere VRAM-Kapazitäten können bessere Bildwiederholraten, Renderings sowie die allgemeine Emulation der Physik in videobasierten Technologien ermöglichen. Grafikkarten können mit unterschiedlichen Mengen an VRAM-Kapazitäten ausgestattet werden.

Geschichte von VRAM

Frederick Dill, Daniel Ling und Richard Matick erfanden VRAM 1980 am IBM-Forschungszentrum. Fünf Jahre später wurde es patentiert. Im Jahr 1986 wurde der erste kommerzielle Videoarbeitsspeicher in einem hochauflösenden Grafikadapter für das RT-PC-System von IBM verwendet.

Nach der Veröffentlichung dieses PCs gingen die Kosten für Dual-Port-Memory erheblich zurück, und mehr Menschen begannen, VRAM zu verwenden. Darüber hinaus hat VRAM den Gesamtdurchsatz des Bildpuffers erhöht, wodurch kostengünstigere, höher auflösende Hochgeschwindigkeits-Farbgrafiken möglich wurden.

Diese Definition wurde zuletzt im Dezember 2020 aktualisiert

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