Графический видеоадаптер что это

Видеокарта — что это такое, зачем она нужна и как работает

Каждый компьютерный пользователь, а особенно геймеры — отлично знают, что видеокарта является одним из самых главных компонентов компьютера и ноутбука. Чтобы видео и игры не тормозили, работали стабильно и все шло плавно.

Она необходима, чтобы выдавать обрабатываемую информацию компьютера в виде изображения. Так, все, что вы видите сейчас на своем мониторе — обрабатывает и выводит видеоадаптер вашего ПК или ноутбука.

Из аппаратного обеспечения мы уже успели рассмотреть, что такое SSD и жесткий диск. Сегодня речь пойдет о видеоконтроллере компьютера, рассмотрим, что это такое, как работает и какие бывают его виды.

Что такое видеокарта — видеоадаптер

Видеокарта (видеоадаптер) — это часть аппаратного обеспечения компьютера и ноутбука, устройство, которое отвечает за обработку данных — машинного кода, переводя его в доступное изображение. Т.е. простыми словами, видеоадаптер занимается переводом программного кода в понятное для пользователя изображение на его мониторе, телевизоре или любом другом дисплее.

Представляет из себя плату с микросхемами, кулерами и разъемами, которая устанавливается в корпус ПК или ноутбука. Они могут быть, как уже интегрированными в материнскую плату, так и дискретными. О видах графических плат подробнее написано в соответствующей главе этой статьи ниже.

Для чего нужна видеокарта

Видеокарта нужна для вывода и обработки изображения. Она преобразовывает информацию в понятную нам картинку и выводит ее на экран. Не будет графического адаптера, не будет и картинки. Но, к счастью в большинстве современных материнских плат есть уже встроенная — интегрированная графическая плата, и, если вытащить из системного блока внешнюю — дискретную, компьютер все равно будет работать и выводить картинку на экран.

Отвечает за быстроту обработки графических данных. Чем новее и производительнее графическая плата, тем быстрее будет обработка графики. Так, чтобы видео/графические редакторы, игры и т.д. работали быстро и не тормозили — нужна модель помощнее.

Устройство видеокарты — из чего она состоит

Графический процессор — обрабатывает выводимое изображение и 3D графику. Чем он лучше и новее, тем лучше будет производительность.

Видеоконтроллер — обрабатывает данные получаемые от графического процессора, формирует изображение в памяти устройства. Дает сигнал преобразователю для формирования развертки монитора.

ОЗУ — временная память. Здесь хранится уже готовое изображение для быстрого его вывода на экран. Оно может часто меняться, поэтому чем быстрее такая память, и чем ее больше — тем выше будет производительность в играх и при обработке графики в программах.

ПЗУ — постоянная память. Здесь хранится BIOS адаптера и другие системные ресурсы. Доступ к ПЗУ имеет лишь центральный процессор вашего ПК.

Цифро-аналоговый преобразователь — преобразует данные, которые формирует видеоадаптер в понятный нам цветовой диапазон, раскидывая его по пикселям на мониторе, именно это мы и видим на наших дисплеях.

Коннекторы — разъемы подключения.

Система охлаждения — то, что охлаждает видеопроцессор и память устройства. Обычно это кулеры с системой водяного охлаждения.

Как работает видеокарта

1. Центральный процессор компьютера отправляет графическому адаптеру потоки данных, которые необходимо преобразовать в картинку на мониторе.

2. Видеоадаптер производит необходимые расчеты и обработку. Многое зависит в этом процессе от ПО, о том, как установить драйвера на видеокарту — написано в соответствующем материале.

3. Выводит изображение по пикселям монитора — на экран.

Интересно! Чем более высокого разрешения монитор, тем больше соответственно на нем пикселей. Поэтому на экранах с большим разрешением — количеством пикселей, время обработки изображения увеличивается. Больше пикселей-разрешение на дисплее — дольше время обработки.

Как выбрать видеокарту — Характеристики

Рассмотрим основные характеристики графических адаптеров, на которые следует обратить внимание при выборе.

1. Производитель. На данный момент лучшими являются NVidia и AMD Radeon. Для определенных целей выбирайте своего производителя, например, модели от AMD в некоторых случаях лучше справляются с работой в видео-редакторах.

2. Частота работы процессора. От нее будет зависеть производительность в работе с видео и графикой. Выше — лучше.

3. Тип видео памяти. Выбирать следует наиболее производительный и новый тип ОЗУ, на данный момент это GDDR6.

4. Объем видео памяти. Чем ее больше — тем большую производительность вы получите.

5. Частота и ширина шины памяти. Это скорость с которой будут обмениваться данными между собой процессор и память. Чем больше показатель в обоих пунктах — тем лучше, чтобы получить пропускную способность нужно разделить частоту на ширину. К примеру: 192 бит/8 * 8000 Мгц = 192.0 GB/s.

6. Форм фактор. Обаятельно отталкивайтесь от того, какой форм фактор подойдет для вашей материнской платы и корпуса. Смотрите сколько слотов она будет занимать и есть ли для нее место в системном блоке.

7. Система охлаждения — шум. От того, какая установлена на видеоадаптер система охлаждения будет зависеть издаваемый ею шум и нагрев. Почитайте отзывы перед приобретением.

8. Максимальное разрешение. Проверьте, чтобы карта поддерживала разрешение монитора.

9. Разъем. Обязательно посмотрите подойдет ли она к разъему вашего монитора. На матерински платах подключение обычно идет через разъем PCI Express.

Виды видеокарт

Видов графических карт на рынке не такое большое количество, по сути основных только три. Основными производителями являются NVidia и AMD Radeon и Intel, остальные фирмы просто пользуются их наработками. Intel планирует в будущем выпустить свои дискретные модели, сейчас они производят только интегрированные.

Дискретная видеокарта — что это

Дискретная видеокарта — это высокопроизводительный видеоадаптер, подключаемый к материнской плате компьютера. Отличается наличием встроенной памяти, но в некоторых моделях может быть и без нее. Заменяема — подключается отдельно.

Именно такие видео-адаптеры можно увидеть в продаже множества магазинов. Если вам нужна хорошая производительность в работе с графикой и в играх — это именно оно. Существуют варианты, как для домашних ПК с системным блоком, так и для ноутбуков.

Интегрированная видеокарта — что это

Интегрированная видеокарта — это видеоконтроллер уже встроенный в материнскую плату. Не отличается большой скоростью в обработке видео и чаще не имеет своей оперативной памяти и системы охлаждения.

Встроена по умолчанию в большинство современных материнских плат и позволяет обеспечивать минимальную производительность в обработке графики.

Внешняя видеокарта — что это

Относительно новый вид видеоадаптеров. Это тоже очень производительная карта, та же дискретная, но уже подключается через специальный переходник к вашему ПК или ноутбуку.

Именно для ноутбуков она пользуется огромной популярностью. Когда нужно обработать большое количество видеоданных и графики — это отличное решение.

В заключение

В следующих публикациях будет продолжена тема аппаратного обеспечения компьютера и вы узнаете, что такое центральный процессор вашего ПК. Хорошего вам настроения.

Источник

Что такое видеокарта? Основные понятия

Вступление

Сегодня мы продолжаем начатый немногим ранее цикл статей, посвящённых компонентам компьютера. В предыдущий раз мы подробно разобрали такую тему, как «Что такое процессор и почему его можно считать сердцем любого современного устройства». Сегодня мы хотим затронуть не менее интересную и важную тему: «Что такое видеокарта или графический процессор (GPU)». Как всегда, наш экскурс начнётся с базовых принципов, терминологии и небольшой предыстории появления графических процессоров.

Что такое видеокарта (GPU)?

Проще говоря, видеокарта в совокупности с другими компонентами компьютера позволяет преобразовать протекающий машинный код (последовательность команд) внутри вашего компьютера в удобочитаемое изображение для человеческого глаза.

В первую очередь, под видеокартой подразумевается устройство с графическим процессором, который занимается формированием самого графического образа. Все современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку команд и кода, снимая данную часть задачи с центрального процессора компьютера.

Также современные видеокарты от Nvidia и AMD на аппаратном уровне осуществляют рендеринг графического конвейера для построения и отображения двумерной и трёхмерной компьютерной графики на спецификациях OpenGL, DirectX и Vulkan.

Зачастую видеокарта выполнена в виде отдельной печатной платы и используется в отдельном слоте расширения (AGP, PCI Express) материнской платы. Однако широко распространены и встроенные (интегрированные) в системную плату или процессор видеокарты. Ниже мы посвятим отдельный блок в ключе сравнения интегрированных и внешних (дискретных) видеокарт.

История появления графических процессоров

Пожалуй, это был один из самых сложных и тернистых путей компьютерного прогресса, и начинался он, как могли подумать многие, не с вывода примитивной 2D или 3D графики, а с вывода самого простого текста на монохромный экран монитора.

Итак, давайте начнём по порядку.

Самым первым графическим адаптером стал MDA (Monochrome Display Adapter), разработанный в 1981 году. MDA был основан на чипе Motorola 6845 и оснащен 4 КБ видеопамяти. Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью используемого монитора.

Однако настоящим прародителем современных видеокарт принято считать CGA (Color Graphics Adapter), выпущенный компанией IBM в 1981 году. CGA мог работать как в текстовом режиме с разрешениями 80×25, так и в графическом с разрешениями до 640×200 точек и с возможностью отрисовки 16 цветов.

С момента появления первого цветного графического адаптера CGA в 1981 и вплоть до 1991 никаких революционных инноваций не происходило от слова «совсем». В основном разработчики и конструкторы аппаратных плат представляли небольшое увеличение разрешения, цветности изображения и т. д.

И только в 1991 году появилось такое понятие, как SVGA (Super VGA) — расширение VGA с добавлением новых режимов и дополнительного сервиса, например, возможности поставить произвольную частоту кадров. Число одновременно отображаемых цветов увеличивается до 65 536 (High Color, 16 бит) и 16 777 216 (True Color, 24 бита), появляются дополнительные как текстовые, так и визуальные режимы отображения информации. SVGA является фактическим стандартом видеоадаптеров где-то с середины 1992 года, после принятия ассоциацией VESA стандарта VBE (VESA BIOS Extention — расширение BIOS стандарта VESA) версии 1.0. До того момента практически все видеоадаптеры SVGA были несовместимы между собой.

Ну что, не устали еще? Если нет, предлагаю продолжить и перейти к разбору того, что из себя представляют интегрированные и дискретные видеокарты.

Интегрированная или внешняя (дискретная) видеокарта

Интегрированная (встроенная) видеокарта

Интегрированная видеокарта — это видеокарта, которая уже встроена в ваш процессор или материнскую плату. В большинстве современных процессоров от AMD и Intel под защитной крышкой процессора располагается не только кристалл центрального процессора, но и интегрированное в кристалл процессора графическое ядро для вывода графической информации.

Решение со встроенными графическими процессорами (видеокартами) довольно популярно в ноутбуках и другой портативной электронике, где из-за компактных размеров устройства невозможно использовать отдельное внешнее графическое решение для вывода информации.

Интегрированное графическое решение в плане общей производительности и быстродействия зачастую уступает отдельным внешним графическим картам и, скорее, годится как временное решение до момента покупки отдельной внешней видеокарты (в ноутбуках и другой портативной электронике возможность замены видеокарты зачастую отсутствует). Однако производительности интегрированного в материнскую плату или процессор видеочипа вполне хватает для ряда повседневных задач по типу серфинга в интернете, просмотра видео в низком разрешении (битрейде) или работы в офисном пакете приложений. Интегрированные видеокарта в последних линейках процессоров Intel (начиная с интегрированного графического ядра Intel HD Graphics 630) и AMD (начиная с интегрированного графического ядра Radeon Vega 10) вполне могут справиться с простыми и нетребовательными играми в FullHD разрешении.

В дополнение хотелось бы отметить, что все интегрированные графические карты не имеют своей собственной видеопамяти. В качестве видеопамяти интегрированные решения резервируют настраиваемый участок из оперативной памяти для своих нужд и последующей работы.

Внешняя (дискретная) видеокарта

Дискретные видеокарты являются самым производительным графическим решением, так как на отдельной плате видеокарты располагается независимый графический процессор и набор отдельной независимой видеопамяти, что позволяет не задействовать в процессе работы графического процессора (видеокарты) вашу основную оперативную память и встроенное в процессор графическое ядро.

Из-за резкой разницы в производительности, по сравнению с интегрированными графическими решениями, прямо пропорционально повышается и рабочая температура видеокарты. Поэтому на все производительные дискретные решения устанавливаются массивные радиаторы для отвода тепла, а количество кулеров используемых для охлаждения может достигать 3-4 штук.

Дискретный вариант видеокарт может быть заменён в будущем, когда производительности текущей видеокарты не будет хватать для запуска новых требовательных игр или работы в графических приложениях.

Характеристики видеокарт

Ну что, достаточно «лирики», давайте пройдёмся по основным характеристикам видеокарт. Ниже мы перечислим только основные характеристики видеокарт, на которые стоит обратить внимание при выборе видеокарты, без углубления в такие параметры, как техпроцесс, количество CUDA блоков или число блоков растеризации.

Производитель

По данной ссылке вы сможете ознакомиться с нашей отдельной статьей в ключе выбора видеокарты: «Как выбрать видеокарту для компьютера? Какая видеокарта лучше: AMD или Nvidia?»

Тактовая частота ядра и памяти

Здесь можно провести прямую аналогию с тактовой частотой центрального процессора с единственным отличием, что в видеокартах частотой обладает как видеопамять, так и само графическое ядро.

Следовательно, чем выше показатель тактовой частоты графического процессора и памяти, тем выше производительность видеокарты.

Стоит добавить, что большинство видеокарт позволяет поднять показатели тактовой частоты через специальные программы для «разгона» или оверклокинга. В некоторых случаях прирост производительности может достигать от 5% до 20%. Но не стоит забывать об обратной стороне медали — возможности появления артефактов или графических ошибок в различных приложениях и потенциальном ускоренном износе видеокарты или перегреве.

Тип и объем видеопамяти

Под видеопамятью следует понимать отдельную независимую память, распаянную на плате видеокарты под нужды самой видеокарты при работе с графическими задачами.

Следовательно, чем новее тип используемой памяти и больше её количество, тем быстрее видеокарта сможет отрисовывать/прогружать новые текстуры в играх или, как вариант, сможет задействовать текстуры более высокого качества и разрешения.

Разрядность шины памяти

Разрядность шины памяти отвечает за то, насколько быстро графический процессор видеокарты обменивается обрабатываемой информацией с памятью видеокарты. Чем выше разрядность, тем быстрее происходит обмен данной информацией, что весьма важно в требовательных играх или задачах обработки графики.

Система охлаждения

Тут тоже все весьма просто — чем производительней видеокарта, тем больше тепла она выделает. Поэтому все современные графические решения используют от двух и более кулеров (вентиляторов) для охлаждения видеопроцессора и памяти видеокарты.

В некоторых моделях видеокарт система охлаждения может работать тише, чем в других моделях, поэтому, если для вас важен такой параметр, как издаваемый шум при нагрузке, советуем ознакомиться с отзывами пользователей перед приобретением конкретной модели видеокарты.

Интерфейсы или разъемы подключения

Интерфейс подключения определяет то, посредством чего ваш монитор или телевизор будет подключен к видеокарте для вывода изображения. На данный момент в мониторах и телевизорах используется четыре разъема подключения, это — DVI-I, DVI-D, VGA, HDMI и DisplayPort.

DVI-I, DVI-D и VGA относятся к морально устаревшим стандартам подключения и зачастую используются в старых моделях мониторов и телевизоров, где разрешение редко превышает 1920×1080, а частота обновления 75 Гц. Поэтому, если вы хотите использовать разрешение выше, чем FullHD (1920×1080), вам следует обратить внимание на варианты с HDMI и DisplayPort разъемами подключения.

Стоит добавить, что HDMI и DisplayPort, помимо вывода изображения, могут передавать и звуковой сигнал с устройства, что очень удобно в случае подключения и вывода изображения на телевизор или монитор со встроенными динамиками.

Разъемы питания

C ростом производительности видеокарты прямо пропорционально увеличивается её потребляемая мощность, следовательно, чем лучше и производительней видеокарта, тем больше линий дополнительного питания ей потребуется для работы.

Не удивляйтесь, но большинство современных видеокарт являются самыми «прожорливыми» элементами компьютера в плане электропитания. В качестве примера: видеокарта GeForce RTX 3070 требует подключения 8-pin + 6-pin разъемов дополнительного питания и потребляет в момент нагрузки порядка

300 Вт, в то время как графические решения начального уровня по типу GeForce GT 1030 вполне способны работать без наличия дополнительного питания и обходятся питанием с линии PCI-Express.

Заключение

Источник

Видеокарта: параметры и компоненты

Видеокарта – компонент архитектуры современного ПК, отвечает за преобразование графической информации в видеосигнал для монитора. Видеокарта представляет собой плату расширения, которая устанавливается в специальный слот (PCI-Express) материнской платы. Также видеокарта может быть встроенной, то есть, входить в состав северного моста чипсета материнской платы или быть интегрированной в центральный процессор.

Компоненты видеокарты

Графический процессор, GPU

Является основой видеокарты, отвечает за вычислительные функции, связанные с обработкой трёхмерной графики, тем самым высвобождает ресурсы центрального процессора. Именно от графического процессора зависит производительность видеокарты.

Видеоконтроллер

Отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Современные видеокарты имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять

Служит кадровым буфером, в который помещаются изображения, генерируемые графическим процессором перед последующим выводом на экран монитора, а также для хранения промежуточных данных связанных с 3D-вычислениями. Видеокарты комплектуются памятью типа GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры могут использовать в своей работе часть общей системной памяти компьютера.

Цифро-аналоговый преобразователь, RAMDAC

RAMDAC необходим для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Большинство цифро-аналоговых преобразователей имеют разрядность 8 бит на канал, что даёт 256 уровней яркости на каждый основной цвет — 16,7 млн. цветов.

Видео-BIOS

Постоянное запоминающее устройство, в которое записаны: экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. Видео-BIOS не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Информация, которая хранится в видео-BIOS применяется для инициализации и работы видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы.

Система охлаждения

Предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Параметры видеокарты

Частота графического процессора (МГц) — тактовая частота ядра, во многом определяет производительность видеосистемы.

Тип видеопамяти (GDDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5) — определяет частоту, разрядность шины памяти видеокарты.

Объём видеопамяти (Мб) — чем больше объём, тем большее число кадров способен сформировать графический процессор за короткий промежуток времени.

Частота видеопамяти (МГц) — чем выше частота работы видеопамяти, тем выше общая производительность видеокарты.

Ширина шины видеопамяти — указывает на количество бит (64, 128, 256) информации, передаваемой за такт.

Интерфейс — разъем, для установки видеокарты, на материнской плате (PCI-Express).

Количество поддерживаемых мониторов — одновременное подключение нескольких устройств.

Максимальное разрешение — количество точек, по горизонтали и по вертикали, при построении изображения графическим процессором видеокарты.

Число универсальных процессоров — шейдерные конвейеры, отвечающие за расчет цветов и геометрических структур.

Число текстурных блоков — выполняют выборку и фильтрацию текстур, а также наложение текстур на поверхности геометрических объектов.

Число блоков растеризации — отвечает за финальный этап обработки изображения (сглаживание, фильтрация), а также за запись обработанного изображения в буфер видеокарты.

Версия шейдеров — чем выше версия шейдеров, тем больше у видеокарты возможностей по созданию специальных эффектов.

Поддержка:

Разъемы видеокарты:

Видеодрайвер

Специальное программное обеспечение, поставляемое производителем видеокарты и загружаемое в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером.

Источник

Какой компонент компьютера (я сейчас про стационарные ПК), помимо материнской платы, неизменно вызывает уважение? Процессор – какой бы он ни был мощный, но это небольшой квадратик/прямоугольник, своим видом не вызывающий особых эмоций. Модули памяти, SSD? Да ладно! Кулер? Это, по сути, довольно простая, хотя большая и тяжелая, железка с пропеллером. Блок питания? В какой-то мере да, но особого трепета все равно нет. Что остается, видеокарта? А вот тут в точку. Если имеем дело с современным высокопроизводительным графическим адаптером, то берешь в руки — маешь вещь! Как она устроена, какова анатомия видеокарты – предмет нашего сегодня разговора.

Типы видеокарт

Существует три вида графических адаптеров:

Встроенное в процессор видеоядро сегодня нас интересует мало. Как и внешняя, хотя по сути, это выполненная в отдельном корпусе дискретная видеокарта. И вот она то, дискретная, и будет предметом этого материала.

Я не буду останавливаться на вопросах типа «зачем нужна видеокарта». На мой взгляд, абсолютно бессмысленно отвечать на очевидное. Это вопрос из разряда «зачем компьютеру блок питания» или «зачем автомобилю двигатель». Уверен, уж об основном назначении этого компонента вы и сами догадываетесь.

Не буду останавливаться и на этапах развития графических адаптеров. История эта интересна, разнообразна, полна драматических и, не побоюсь этого слова, трагических событий, но тема весьма обширная, и в данном случае мало помогающая разобраться в анатомии видеокарт.

Из чего состоит видеокарта

Когда мы рассматривали строение материнской платы, то в большинстве случаев «порционные судачки а натюрель» были на виду во всей красе. Практически все составные части видны и ко всем можно подобраться.

К сожалению, взяв в руки современную видеокарту, мы видим массивный радиатор с вентиляторами в количестве от одного до трех (хотя бывает и больше), на обратной стороне в лучшем случае видим тыльную сторону печатной платы, да и то скорее всего она будет закрыта металлической или композитной пластиной. Да с торца несколько разъемов. Что и как там устроено – почти ничего не видно.

Поэтому, чтобы узнать основы и составные части современной видеокарты, придется снимать систему охлаждения. После того, как с этой задачей справились, наконец-то нашему взору откроется анатомическая картина графического адаптера.

Итак, из каких основных частей состоит видеокарта:

Причем, практически все эти части присутствуют и на видеокартах, выпущенных десяток лет назад, и даже двадцать…

На каждом из этих компонентов остановимся поподробнее. Разберемся, что это, как устроено и для чего требуется. И нужно ли вообще.

Графический процессор (GPU)

Какую бы видеокарту вы не использовали (AMD или NVidia), выглядят они похоже. Центральное место на печатной плате (ну или примерно центральное, но в любом случае заметное), занято графическим процессором. В окружении других компонентов, до которых речь тоже дойдет.

Наверняка напрашивается аналогия с центральным процессором, и она вполне уместна. Тем более, что и название похожее – там CPU (Central Processing Unit), здесь GPU (Graphics Processing Unit). И то, и то – процессоры. И в чем между ними отличие?

Если меряться транзисторами, из которых состоят CPU и GPU, то у последних их больше. Например, во взятой для образца видеокарте установлен чип NVidia GA104-400-A1, в котором 17.4 млрд транзисторов. А, скажем, AMD Ryzen 7 5800H обходится почти вдвое меньшим количеством. Выходит, графический процессор круче?

В чем-то да, а в чем-то и нет. Некогда большую часть работы по обсчету изображений (например, в играх), которые надо вывести на экран, выполнял CPU. Однако, постоянное усложнение этой работы и необходимость высокой вычислительной мощности привело к тому, что возможностей процессора стало не хватать.

CPU – универсальное устройство, выполняющее множество разных функций. В этом его сила, и в нем же слабость. В данном случае узкоспециализированный GPU позволяет выполнять работу, связанную с подготовкой и выводом изображения на экран монитора, гораздо быстрее.

Связано это в первую очередь с многоядерной и многопоточной обработкой данных. Конечно, CPU тоже умеет выполнять операции параллельно, но давайте посмотрим ядрам и потокам в глаза. Ознакомимся со спецификациями: например, у AMD Ryzen 7 5800H 8 ядер и 16 потоков. Немало. А что там с чипом NVidia GA104?

Аналогом процессорным ядрам в графических чипах NVidia являются ядра CUDA, коих в данной модели GPU аж 6 144. Пусть эти ядра более простые и менее универсальные, но зато их на порядки больше.

У GPU AMD архитектура чипов несколько иная, но сути это не меняет. Если брать за пример сопоставимый графический процессор Radeon RX 6700 XT, то тоже видим более 17 млрд транзисторов и 2 560 процессорных ядер.

Надо сказать, что нельзя сравнивать видеокарты просто по количеству этих самых ядер. В пределах одного производителя можно, хотя и с оговорками, но вот предположение, что NVidia GA104 (6 144 ядер) примерно в 2.5 раза мощнее AMD Radeon RX 6700 XT (2 560 ядер), неверно.

Ну так какие же функции выполняет GPU? В первую очередь – преобразования данных, переданных центральным процессором в изображение, которое отображается на экране монитора. Эта работа выполняется очень быстро, ведь «картинка» постоянно изменяется и в секунду надо подготовить их десятки, а то и сотни, чтобы все изменения на экране происходили плавно, без рывков и замираний.

Собственно, поэтому GPU и получились такими сложными. Но, согласитесь, было бы неразумно использовать такую мощь только для игр или специфических задач по визуализации. Тысячи простаивающих вычислительных ядер – это слишком расточительно. Поэтому видеокарты активно используются для математических операций в научных программах, инженерных и аналитических расчетах и т. п.

Видеопамять

К сожалению, пользователи не имеют возможности устанавливать столько памяти, сколько им захочется, как это существует в материнских платах. Видеокарты изначально комплектуются определенным объемом VRAM, который зависит от используемой модели GPU. Изменить это значение почти невозможно.

Почему почти? Некоторые энтузиасты экспериментируют с установкой большего количества микросхем памяти на плату, но это мероприятие непростое, недешевое, и не гарантирующее результат. Короче, приходится мириться с тем, что есть. Подопытная MSI GeForce RTX 3070 Ti Suprim X обходится объемом 8 ГБ GDDR6X.

На плате чипы видеопамяти обычно располагаются рядом с GPU, окружая его. На изображении выше видны 8 микросхем производства Micron, расположенные с трех сторон вокруг графического процессора. Видеокарты попроще могут обходиться меньшим количеством чипов, помощнее – большим.

Надо еще сказать, что сама видеопамять бывает разной. Сейчас можно найти видеокарты с чипами GDDR5, GDDR6 и GDDR6X. Первый тип уже считается устаревшим и применяется разве что в бюджетных или уходящих с рынка моделях видеокарт. Например, в NVidia GeForce GTX 1050. В основном используется память 6-го поколения.

Есть еще память HBM2 (High Bandwidth Memory), но при всех своих преимуществах она не получила до сих пор широко применения, и в немалой степени из-за того, что она дороже, чем та же GDDR6(X).

Если говорить кратко, то в отличие от планарной GDDR6, технология HBM имеет многослойную структуру ячеек. Чем-то напоминает 3D NAND. Из-за этого у нее очень широкая шина доступа – 1024 бит и более. Физически чипы HBM располагаются в непосредственной близости от GPU. Этот тип видеопамяти использовали видеокарты Nvidia Tesla P100. Radeon RX Vega 56, Radeon Vega RX 64, Nvidia Quadro GP100 и некоторые другие.

Тем не менее, подавляющее большинство современных моделей видеокарт основаны на проверенной GDDR6(X).

Видеопамять непосредственно используется во время подготовки изображений, и чем больше объем, тем быстрее будет идет расчет, и тем меньше понадобится обращаться к процессору, ОЗУ и накопителю за новой порцией данных. И чем выше разрешение изображения, тем видеопамяти хочется побольше.

На данный момент необходимым минимумом можно считать объем в 6 ГБ, который позволит получить уже качественную, плавную картинку на экране с большим количеством FPS.

Система питания

Надежное электропитание – основа стабильной работы любого устройства, и видеокарта тут не исключение. Нагрузка на систему электропитания весьма высока, если учесть потребление электроэнергии современными GPU.

Сравните, например, младший GEFORCE RTX 3060, энергопотребление которого заявлено равным 170 Вт и флагманский Intel Core i9-11900K, у которого TDP равно 125 Вт. Если брать старший GEFORCE RTX 3090, то его аппетит уже находится на уровне 350 Вт.

Организовано энергопотребление по тому же принципу, что и питание процессора. Уже привычная связка ШИМ-контроллера и n-го количества фаз на силовых сборках. Контроллеров может быть и несколько.

Фазы питания располагаются либо с одной стороны графического процессора, либо с двух, если этих фаз много. А в топовых видеокартах их действительно много.

У взятой для примера MSI GeForce RTX 3070 Ti Suprim X их 13 штук, 2 из которых питают видеопамять. Кстати, в данном случае эти две фазы используют отдельные элементы для верхнего и нижнего плеча, в то время как для GPU применяются 50-амперные сборки Alpha & Omega AOZ5311NQI.

Система охлаждения

Именно этот компонент (огромный радиатор, несколько вентиляторов) и бросается в глаза при первом взгляде на видеокарту. Исключение составляют, пожалуй, только бюджетные маломощные графические адаптеры, которые обходятся скромными по размеру и весу системами охлаждения.

Если же мы говорим о чем-то типа RTX 2060/3060 или AMD 6700 и выше, то система охлаждения будет внушать уважение, как минимум своим весом.

Радиатор представляет собой довольно замысловатую железяку с большим количеством тонких ламелей, состоящую из нескольких секций и теплорассеивающих пластин, контактирующих с графическим процессором, чипами памяти и силовыми элементами системы питания.

Практически все производители устанавливают несколько тепловых трубок для повышения эффективности работы радиатора.

Тепловая трубка – металлическая (часто медная, может быть покрыта никелем) герметичная, с легкоиспаряющейся жидкостью внутри. Эта жидкость испаряется в месте соприкосновения одного конца трубки с горячим элементом, после чего пар конденсируется на противоположном, холодном конце, после чего жидкость возвращается в горячий конец трубки.

Чаще всего применяются тепловые трубки с пористыми внутренними стенками, по которым жидкость под воздействием капиллярных сил перемещается в зону испарения вне зависимости от положения самой трубки в пространстве. Этой жидкостью может быть вода, аммиак, этанол и т. п.

Встречается и такой элемент, как испарительная камера. Это некая модернизация идеи тепловой трубки, использующая тот же принцип испарения жидкости, при которой отбирается тепло у охлаждаемого элемента. Разница в том, что плоская многослойная конструкция увеличивает эффективность этого процесса.

У разных производителей количество и конфигурация трубок различается. Часть их может использоваться для контакта с GPU, а для элементов системы питания устанавливается индивидуальная трубка. Может использоваться технология «прямого контакта», при которой тепловые трубки непосредственно контактируют с графическим процессором. Это позволяет улучшить теплообмен.

Однако недостаточно просто забрать тепло тем или иным способом – тепловой трубкой и/или радиатором, это тепло надо еще куда-то деть. Для этого применяют вентилятор(ы).

Несколько лет назад референсные видеокарты NVidia и AMD использовали систему охлаждения с помощью турбины. Суть ее в том, что устанавливается только один радиальный вентилятор, который забирает воздух из корпуса и прогоняет его через всю видеокарту, выбрасывая наружу.

Под кожухом видеокарты установлен радиатор с большим количеством ребер. Главным недостатком такой системы охлаждения является шумность. Единственный вентилятор имеет небольшой размер, а для обеспечения нужного потока воздуха ему приходится вращаться на большой скорости. А чем она выше, тем выше и шум.

Оба производителя отказались от турбинной системы, начиная с семейств видеокарт NVidia RTX 2000 и AMD RX 6000. Предпочтение отдано более привычным осевым вентиляторам, которых может быть от одного до нескольких в зависимости от размера видеокарты и «горячности» ее нрава.

Рассматриваемая сегодня MSI GeForce RTX 3070 Ti Suprim X имеет три вентилятора диаметром 95 мм каждый. Их максимальная скорость вращения составляет 3 250 об/мин, но надо очень постараться, чтобы ветродуи разогнались до таких скоростей. В реальности даже под максимальной нагрузкой они вращаются на меньших скоростях, а при температуре графического чипа ниже 60°C вообще останавливаются.

Некоторые производители используют противоположное направление вращения вентиляторов. Если их два, то один вращается по часовой стрелке, другой против. При трех вентиляторах обычно средний имеет противоположное направление вращения по отношению к крайним. Производители утверждают, что таким образом удается бороться с турбулентностью воздушного потока и улучшать обдув радиатора.

Редкие модели видеокарт могут оснащаться одним или двумя дополнительными вентиляторами небольшого размера. Например, INNO3D GeForce RTX 3070 ICHILL X4 имеют небольшой вентилятор на верхней грани, обдувающий тепловую трубку с радиатором от цепей VRM.

Альтернативой штатным системам охлаждения может быть жидкостная, которую можно установить самостоятельно, или производитель изначально предлагает модификацию видеокарты со смонтированным радиатором СЖО. Принципиально она не отличается от той, что используется для CPU, но есть некоторые различия. Проблема в том, что помимо графического чипа необходимо охлаждать еще микросхемы видеопамяти и цепи VRM, что делает теплосъемник довольно сложным конструктивно.

Полезной вещью может оказаться и защитная панель, которая закрывает обратную сторону печатной платы. Она как минимум защищает плату от возможных повреждений, улучшает механическую прочность видеокарты, а часто еще и участвует в охлаждении, для чего через термопрокладки контактирует с печатной платой в месте установки, скажем, силовых элементов системы питания.

Интерфейсный разъем для подключения к материнской плате

Все видеокарты последних поколений используют интерфейс PCI-Express. Последние поколения перешли на 4-ю версию, хотя без проблем работают и в более старых версиях, например, PCIe 3.0.

Видеокарты получают от процессора 16 интерфейсных линий. В зависимости от CPU может отличаться количество этих линий и версия интерфейса. Процессоры AMD Ryzen последних поколений и интеловские «камни» могут полноценно обеспечить видеокарту этими «дорожками» для доставки данных.

Если же по какой-то причине нет возможности обеспечить видеокарту всеми 16-ю линиями (например, к процессору подключен второй слот PCIe на материнской плате, и он задействован под какой-либо контроллер) и ей осталась только половина, то… ничего страшного не произойдет. Видеокарта будет прекрасно работать, и маловероятно, что вы вообще заметите какие-либо изменения.

Разъем(ы) питания

Но не только передачей данных занимается разъем PCIe. Через него подается питание на видеокарту. И все бы ничего, но есть проблема. Он не в состоянии обеспечить нормальное питание даже младшей в линейке моделей видеокарты. Почему?

Давайте взглянем на иллюстрацию, показывающую часть разъема PCIe, точнее, короткую его часть до перемычки. Здесь 22 контакта, часть занята для служебных нужд, а часть используется для подачи напряжений 12 В и 3.3 В.

Всего у нас есть пять 12-вольтовых контактов и три с напряжением 3.3 В. Согласно спецификациям на PCIe, максимальный ток для напряжения 3.3 В составляет 3 А, и 5.5 А для напряжения 12 В. Высчитать максимальную мощность теперь просто:

(5.5 (А) * 12 (В)) + (3 (А) * 3.3 (В)) = 75.9 Вт

Теперь вспомним, что для RTX 3060 максимальное потребление энергии указано равным 170 Вт, что более чем вдвое превышает возможности интерфейса PCIe. Где брать дополнительную мощность? Непосредственно от блока питания.

Для этого на видеокартах есть от одного до трех разъемов (с шестью или восемью контактами) для подключения шлейфа/ов от БП. И забывать об этом не следует. Блок питания вашего ПК должен обеспечить необходимое количество коннекторов.

Интерфейсные разъемы для подключения монитора/ов

Все эти чипы, радиаторы, вентиляторы – все это хорошо, но куда подключать монитор, чтобы что-то увидеть? Воспользоваться разъемами, которые располагаются на заднем торце видеокарты. В подавляющем большинстве случаев на современных видеокартах вы найдете один-два HDMI и пару-тройку DisplayPort.

Собственно, вот туда и подключайте, в зависимости от того, какой интерфейс у вашего монитора. Или нескольких, т. к. никто не запрещает использовать более одного средства отображения. В некоторых моделях видеокарт встречается еще и разъем USB Type-C, но это для специфических нужд.

Разъем для объединения видеокарт в режим SLI или CrossFire

Несколько лет назад тема объединения нескольких видеокарт для совместной работы с целью повысить производительность была очень популярна. NVidia представила технологию SLI, у AMD аналог обзывается CrossFire.

Сейчас это стало не столь интересно, т. к. такой режим работы не очень соответствовал ожиданиям. Затраты на покупку двух-трех видеокарт не оправдывают полученного прироста быстродействия.

Неудивительно, что в 3000-й серии видеокарт от NVidia поддержка SLI представлена ограниченно. Я бы сказал, что довольно мало моделей позволяет использовать их таким образом.

А вот видеокарты, например, 1000-й серии имеют такую поддержку. Чтобы задействовать технологию SLI необходимо, чтобы на видеокарте был специальный разъем на верхней грани.

На иллюстрации показан такой разъем для видеокарты Gigabyte GeForce GTX 1070 G1 Gaming. Чтобы объединить два графических адаптера, требуется использовать специальную перемычку, которая устанавливается в этот разъем.

Повторюсь, что современные модели видеокарт в большинстве своем такой функционал не поддерживают.

Что еще?

Я не останавливаюсь подробно на вспомогательных функциях видеокарт. Сюда можно отнести управление подсветкой, наличие небольшого дисплея для вывода служебной информации или пользовательских изображений.

Разве что стоит упомянуть наличие переключателя выбора одного из режимов работы видеокарты. Последние их поколения изначально имеют два BIOS. Первый ориентирован на тихую работу, что достигается снижением частоты работы GPU и оборотов вентиляторов. Второй – этакий «спорт-режим», который раскрывает все возможности видеокарты.

Ну почти все, т. к. пользователь также может самостоятельно устанавливать режимы работы видеокарты, заняться разгоном.

Заключение. Анатомия видеокарты – все для победы

Графический чип поменять нельзя, память доустановить нельзя, даже другое охлаждение смонтировать не так уж просто.

Мало того, следует помнить, что современные видеокарты для установки требуют как минимум 2 слота. Если у вас в материнскую плату уже установлены какие-либо адаптеры и контроллеры, посмотрите, а место для видеокарты есть?

При выборе графического адаптера придется разбираться с тем, какой чип, какая память стоит. Нелишним будет поинтересоваться, насколько мощная система питания, особенно если вы планируете поиграться с разгоном. То же самое относится и к системе охлаждения. В штатных режимах, конечно, справятся все, но вот при оверклокинге…

Полезно будет оценить, насколько выбранная видеокарта будет актуальна через год-два. При условии, конечно, что у вас нет привычки менять графическую плату сразу после появления нового семейства видеочипов.

Источник