Neuer Speicheraufbau: GPU-Leistung im Extremfall mehr als verzehnfacht

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Neuer Speicheraufbau: GPU-Leistung im Extremfall mehr als verzehnfacht
Quelle: Samsung

Eine Forschungsarbeit aus Südkorea untersucht HBM im Vergleich zu einer Kombination von DRAM- und Festspeicher. Das kann deutliche Vorteile bringen - wenn die HBM-Speicherkapazität nicht ausreicht.

Für eine hohe Performance sind schnelle Rechenwerke notwendig, doch diese müssen natürlich auch mit den notwendigen Daten versorgt werden. Während manche Anwendungen hier nur geringe Anforderungen stellen, kann mehr oder schnellerer Speicher in anderen Fällen für deutlich mehr Leistung sorgen. Das kann man beispielsweise an AMDs X3D-Prozessoren sehen. Und auch bei Grafikkarten kann ein Speicherupgrade mitunter für deutliche Vorteile sorgen.

Schneller - mit Bedingungen

Genau diesen Gedanken hatten wohl auch Forscher aus Südkorea, die in einem jüngst veröffentlichten Paper einen neuen Speicheraufbau vorschlagen. Demnach kann die Performance von Datacenter-Grafikkarten in manchen Fällen deutlich erhöht werden, indem man statt schnellem HBM-Speicher langsameren DRAM und zusätzlich günstigeren Festspeicher wie beispielsweise Intels 3D XPoint verbaut.

Um ein entsprechendes Konzept zu testen, wurde ein Simulationsmodell auf Basis von Nvidia A100-GPU erstellt und entsprechend modifiziert. Bei Anwendungen, die die Kapazität des HBM-Speichers übersteigen, soll die Hybrid-Lösung dabei im Schnitt 2,9 Mal und im Extremfall 12,5 Mal so schnell sein. Grund dafür ist unter anderem ein deutlich reduzierter Datentransfer über die PCI-E-Schnittstelle, bei dem die GPU warten muss. Gleichzeitig soll der Speicheraufbau außerdem auch bei der Effizienz punkten können: Er soll im Schnitt 48 Prozent und im Extremfall 86 Prozent weniger Energie benötigen.

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Die Lösung bezieht sich allerdings nur auf Fälle, in denen der HBM-Speicher überladen ist. Mit Blick auf die Performance dürfte das Verbauen von genügend HBM-Speicher daher wohl trotzdem die bessere Lösung sein. In manchen Fällen können ungewöhnliche Speicherkombinationen aber trotzdem ihre Stärken haben. Dafür spricht beispielsweise AMDs 2016 vorgestellte Radeon Pro SSG: Damals wurde eine Grafikkarte mit zwei SSDs kombiniert, um den Zugriff auf große Datenmengen zu beschleunigen.

Quelle: Arxiv via PC Games N

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    • Kommentare (7)

      Zur Diskussion im Forum
      • Von empy Lötkolbengott/-göttin
        Zitat von Blackfirehawk
        Ich sehe zwar oft das GPU Speicher genutzt und reserviert wird.. das Spiel selbst aber nur ein Bruchteil des Freien Rams anspricht (meist aus Konsolenport gründen)

        Wo ich mich dann Frage warum wird von der Festplatte Zeug nachgeladen wenn ich von 32GB Ram noch über 20gb frei habe wärend der VRAM mit 10+GB Belegung noch nichtmals voll ist
        Naja, es gibt einen Unterschied zwischen RAM, der Objekte hält und RAM, der irgendwas cachet. Ersteres dynamisch zu erweitern ist nicht so leicht möglich. Dann kommt dazu, dass man vorher nicht weiß, was geladen werden muss, aber auch nicht alles laden kann, weil dafür der Platz eben nicht reicht. Also lädt man erst bei Bedarf nach. Dabei landet alles, was von der Platte kommt, im RAM-Cache, muss also dann nicht noch mal von Platte geladen werden, solange es nicht irgendwann verdrängt wird. Was die Grafikkarte genau mit freiem Speicher macht, ist meines Wissens nach vom Spiel und dem Treiber abhängig. So eine ganz klare Regelung gibt es da wohl nicht.
        Zitat von manimani89
        was ist heutzutage überhaupt hbm speicher? ist das ein eingetragener name? oder ist das die bedeutung für jeden schnellen ram?
        Das ist seit seiner Einführung 2013 Speicher, der über eine sehr große Busbreite verfügt. Dadurch kann er mit deutlich niedrigeren Taktfrequenzen sehr hohe Durchsatzraten erreichen, kann aber nicht über eine Platine mit anderen Chips verbunden werden, sondern muss mit ihnen zusammen auf einem Interposer sitzen. Das führt zu relativ hohen Kosten, wenn man viel Speicher braucht, weil man dann einen sehr großen Interposer oder gestapelten HBM braucht, was beides aufwändiger als bei einfach über die Platine angebundenem, planarem RAM ist.
      • Von empy Lötkolbengott/-göttin
        Zitat von Blackfirehawk
        Ich sehe zwar oft das GPU Speicher genutzt und reserviert wird.. das Spiel selbst aber nur ein Bruchteil des Freien Rams anspricht (meist aus Konsolenport gründen)

        Wo ich mich dann Frage warum wird von der Festplatte Zeug nachgeladen wenn ich von 32GB Ram noch über 20gb frei habe wärend der VRAM mit 10+GB Belegung noch nichtmals voll ist
        Naja, es gibt einen Unterschied zwischen RAM, der Objekte hält und RAM, der irgendwas cachet. Ersteres dynamisch zu erweitern ist nicht so leicht möglich. Dann kommt dazu, dass man vorher nicht weiß, was geladen werden muss, aber auch nicht alles laden kann, weil dafür der Platz eben nicht reicht. Also lädt man erst bei Bedarf nach. Dabei landet alles, was von der Platte kommt, im RAM-Cache, muss also dann nicht noch mal von Platte geladen werden, solange es nicht irgendwann verdrängt wird. Was die Grafikkarte genau mit freiem Speicher macht, ist meines Wissens nach vom Spiel und dem Treiber abhängig. So eine ganz klare Regelung gibt es da wohl nicht.
        Zitat von manimani89
        was ist heutzutage überhaupt hbm speicher? ist das ein eingetragener name? oder ist das die bedeutung für jeden schnellen ram?
        Das ist seit seiner Einführung 2013 Speicher, der über eine sehr große Busbreite verfügt. Dadurch kann er mit deutlich niedrigeren Taktfrequenzen sehr hohe Durchsatzraten erreichen, kann aber nicht über eine Platine mit anderen Chips verbunden werden, sondern muss mit ihnen zusammen auf einem Interposer sitzen. Das führt zu relativ hohen Kosten, wenn man viel Speicher braucht, weil man dann einen sehr großen Interposer oder gestapelten HBM braucht, was beides aufwändiger als bei einfach über die Platine angebundenem, planarem RAM ist.
      • Von Homerclon Volt-Modder(in)
        HBM ist ein offizieller Standard der JEDEC, und keine Bezeichnung für jeden Speicher ab Speicherbandbreite X.
      • Von manimani89 Volt-Modder(in)
        was ist heutzutage überhaupt hbm speicher? ist das ein eingetragener name? oder ist das die bedeutung für jeden schnellen ram?
      • Von Blackfirehawk BIOS-Overclocker(in)
        Ich dachte es gibt bereits die Speicher Hierarchie
        Cache -> VRAM -> RAM -> Swapfile/Festplatte

        Und das zwischen Vram und RAM die PCI Geschwindigkeit und das Betriebssystem/Spielengine das Problem sind..

        Ich sehe zwar oft das GPU Speicher genutzt und reserviert wird.. das Spiel selbst aber nur ein Bruchteil des Freien Rams anspricht (meist aus Konsolenport gründen)

        Wo ich mich dann Frage warum wird von der Festplatte Zeug nachgeladen wenn ich von 32GB Ram noch über 20gb frei habe wärend der VRAM mit 10+GB Belegung noch nichtmals voll ist
      • Von empy Lötkolbengott/-göttin
        Müsste man, damit das sinnvoll ist, mit diesem Festspeicher nicht erstmal die Datenrate von PCIe übertreffen? Ansonsten könnte man das ja einfach vom - im besten Fall mit System-RAM gepufferten - Systemmassenspeicher ziehen. Ansonsten ist noch die Frage, ob davon jetzt fast nur gelesen werden oder ob das so eine Art Auslagerungsspeicher sein soll. Im letzteren Fall ist lange klar, dass das Performance bringen kann, aber auch schon lange bekannt, dass man wissen sollte, worauf man sich einlässt, wenn man dafür Speicher nutzt, der sich relativ schnell abnutzt.
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