язык
железо windows программы сеть
русский українська
ЖелезоВидеокарта → Устройство и основные характеристики видеокарты компьютера

Устройство и основные характеристики
видеокарты компьютера

19.11.2012 г.

Из статьи читатель узнает об устройстве, принципах работы и основных характеристиках видеокарты, а также о том, что нужно учитывать при ее приобретении.



Устройство видеокарты компьютера


Видеокарта (известна также как видеоадаптер, графическая плата, графический адаптер, графическая карта) – важная и очень сложная составная часть компьютера. Современная видеокарта является своего рода специализированным компьютером, состоящим из собственного процессора, оперативной памяти, BIOS и прочих компонентов, по своей структуре и организации взаимодействия приспособленных для максимально эффективного решения одной задачи – обработки и формирования графических данных, а также их вывода на монитор.

Основными разработчиками видеокарт являются американская компания Nvidia и канадская ATI Technologies, приобретенная в 2006 году американской компанией AMD. Видеокарты от Nvidia представлены брендом GeForce. Графические платы ATI известны всем под названием Radeon.

Чтобы узнать, какая видеокарта установлена в Вашем компьютере (ноутбуке), нужно зайти в диспетчер устройств Windows или воспользоваться одной из специализированных программ, например, GPU-Z.

• GPU-Z:

Перейти на страницу программы




Мало кто задумывается о том, насколько сложным на самом деле является процесс обработки различных графических данных с целью получения конечного изображения, отображаемого на мониторе (например, в компьютерных играх). Этот процесс требует осуществления огромного количества точных расчетов (создание вершин, их собирание в примитивы (треугольники, линии, точки и т.д.), создание пиксельных блоков, операции освещения, затенения, текстурирования, присвоения цвета и др.). Поскольку картинка в игре постоянно изменяется, все расчеты должны производиться на очень высокой скорости, чтобы обеспечить формирование достаточного количества кадров, выводимых за 1 секунду. Для человеческого глаза комфортным является уровень выше 24 кадров в секунду (FPS, Frames Per Second). Если этот показатель ниже, человек будет замечать «торможение».

Обычно, когда пользователь говорит, что его видеокарта «не тянет» определенную игру, имеется ввиду именно ее неспособность вывести достаточное количество кадров в секунду. То же явление может наблюдаться не только в играх, но и при работе с объемными графическими программами. Способность видеокарты обрабатывать графику с определенной скоростью зависит как от мощности самой карты, так и от сложности обрабатываемой графики. Именно поэтому проблему часто можно решить снижением графических настроек игры.

Компьютер может обойтись без отдельной (дискретной) видеокарты, но только в том случае, если он имеет графический процессор, интегрированный в системную логику материнской платы (в северный мост чипсета) или являющийся частью центрального процессора (например, Intel i7). В качестве видеопамяти в таких случаях используется часть основной оперативной памяти компьютера. Характеристики видеокарт, интегрированных в чипсет, не отличаются высокой производительностью, но их возможностей вполне достаточно для выполнения всех офисных задач, работы в Интернете, просмотре видео и даже игры в компьютерные игры с несложной графикой.

В остальных же случаях приобретение отдельной (дискретной) видеокарты является необходимостью.

Современная графическая карта состоит из следующих частей:

Графический процессор (графическое ядро, GPU (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство) – процессор, занимающийся расчётами и формированием графической информации, выводимой на монитор, является основой видеокарты и по своей сложности практически не уступает центральному процессору компьютера, а иногда и превосходит его. Во многом им определяются основные характеристики видеокарты;

Видеопамять - выполняет роль своеобразного буфера, в который временно помещаются выводимые на монитор изображения, создаваемые и постоянно изменяемые графическим ядром. В этот буфер помещаются также элементы, необходимые процессору для формирования этих изображений;

Видеоконтроллер – отвечает за правильное формирование и передачу нужной информации из видеопамяти на RAMDAC.

RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) или цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – устройство, осуществляющее преобразование цифровых результатов работы видеокарты в аналоговый сигнал, отображаемый на мониторе. Возможностями этого устройства определяется количество отображаемых цветов, насыщенность картинки и др. Цифровые мониторы, проекторы и др. устройства, подключаемые к цифровым разъемам видеокарты, используют собственные цифро-аналоговые преобразователи и от RAMDAC видеокарты не зависят;

Видео-ПЗУ (Video ROM) – микросхема, хранящая в себе базовую систему ввода-вывода видеокарты, а иначе говоря, ее BIOS - совокупность правил и алгоритмов, определенных производителем, по которым составные части видеокарты работают и взаимодействуют между собой.

Система охлаждения – устройство, осуществляющее отвод и рассеивание тепла от видеопроцессора, видеопамяти и других компонентов графической платы с целью обеспечения нормального температурного режима их работы.




Характеристики видеокарт


Не секрет, что цена видеокарты напрямую зависит от ее производительности. Но на практике вы не почувствуете большой разницы между бюджетной графической картой стоимостью 150 дол. США, выдающей 30 FPS в определенной игре, и видеомонстром, в той же игре производящим 150 FPS и стоящим в 5 раз дороже. Оптимальным вариантом будет карта из «золотой середины», обеспечивающая достаточный запас производительности по доступной цене. Тем более, что с учетом быстрых темпов развития компьютерной техники этот монстр через год в сравнении с новыми изделиями превратится в монстрика, и стоимость его упадет на 30 а то и 50 %.

Дорогие и сверхмощные видеокарты обычно покупают пользователи, строящие системы из нескольких мониторов, профессионалы, работающие с крутой графикой, а также категория людей, которым просто приятно быть обладателем «дорогого железа».

У людей разные уровни доходов и как тратить заработанные деньги – личное дело каждого. Сколько вы готовы выложить за графический ускоритель решать, конечно, вам. Главное на потраченные деньги приобрести видеокарту с максимальной производительностью.

Производительность – результат совместной работы всех составных частей видеокарты, поэтому при ее выборе нужно учитывать много важных характеристик, а не только объем видеопамяти, что является очень распространенной ошибкой.


Основные характеристики видеокарт, влияющие на их производительность:

Производительность видеопамяти. Как свидетельствует практика, видеопамять очень часто является слабым местом графических плат. И дело в первую очередь не в ее объеме, а в пропускной способности, определяющей скорость доступа к данным, которые в ней хранятся. Пропускная способность зависит от двух показателей – частоты (скорость тактовых колебаний) и ширины (битности) шины памяти - количества данных, передаваемых за один такт.

Например, некая видеопамять, имея ширину шины 256 бит, работает на частоте 1000 МГц. Это значит, что за 1 секунду она совершает 1000 тактов, передавая за каждый такт 256 бит информации (1000Х256=256 000 бит/с). Другая память, работает на частоте 1800 МГц, но при этом имеет шину 128 бит (128Х1800=230400 бит/с). Как видно в примере, память со значительно большей частотой является менее продуктивной в связи с узкой шиной. Это, конечно, чисто теоретический пример, но он демонстрирует реальное положение вещей.

Тип видеопамяти (GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 и др.) указывает на то, к какому поколению принадлежит память графической карты. Каждое следующее поколение является совершеннее предыдущего и обеспечивает более высокую частоту работы. Но как видно из предыдущего примера, память нового поколения с узкой шиной по своей реальной пропускной способности может оказаться хуже памяти предыдущего поколения с широкой шиной.

Объем видеопамяти также влияет на производительность графической платы, но только до определенного предела (когда он является слабым местом). Гораздо выгоднее приобрести карту с памятью GDDR5 - 256 бит и объемом 1 ГБ чем с памятью GDDR3 - 128 бит и объемом 2 ГБ. На самом деле графической плате с низкой пропускной способностью объем памяти в 2 ГБ, при использовании ее в домашних условиях, вряд ли когда-нибудь понадобится. Такие карты ориентированы не на достижение максимальной производительности в компьютерных играх. Они предназначены для работы с графикой или же являются больше продуктом маркетинговых хитростей производителей, рассчитанных на неопытных покупателей, оценивающих графические ускорители исключительно по размеру памяти.

Поэтому нужно оценивать все эти характеристики видеокарты: частоту, битность и объем видеопамяти, их сбалансированность. Эти показатели обычно указываются в каталогах и ценниках магазинов.

Характеристики графического ядра. Тактовая частота графического процессора является важной, но не самой главной его характеристикой. Графическое ядро со сравнительно невысокой частотой нередко оказывается очень производительным. Все зависит от архитектуры графического ядра, количества и качества входимых в его состав унифицированных шейдерных блоков (чем больше, тем лучше) и других элементов, которыми определяется пиксельная и текстурная скорости заполнения (филрейт, fill rate) видеокарты (чем они выше, тем лучше).

Эти характеристики видеокарт редко указываются на ценниках и в каталогах. Поэтому перед выбором графического адаптера из нескольких возможных вариантов, желательно на официальном сайте их производителей (или на других специализированных сайтах) поинтересоваться реальным положением вещей и выбрать вариант с самыми высокими показателями.

На практике, чем новее линейка видеокарт, к которой принадлежит графический ускоритель, тем, как правило, он мощнее. Исключение составляют «младшие» модели линейки. Не редко характеристики таких видеокарт оказываются менее производительными, чем у «старших» представителей предыдущей линейки. Например, GeForce GTS450 будет существенно уступать GeForce GTX280.

Модели новой линейки часто поддерживают новые версии DirectX и OpenAL, что обеспечивает более «продвинутую» графику в компьютерных играх и других приложениях, их использующих. Но если мощности карты окажется недостаточно, практической выгоды от этого не будет. На самом деле, тот самый GeForce GTX280 (с поддержкой DirectX10) – вариант гораздо предпочтительнее GeForce GTS450 (DirectX11).

Один из косвенных признаков невысокой производительности видеокарты – отсутствие разъема для подключения дополнительного питания непосредственно от блока питания. Шина PCIE материнской платы, к которой подсоединяется графическая плата, не может обеспечить достаточное питание. Современные технологии не позволяют создавать игровые видеокарты с настолько низким уровнем потребления электроэнергии.

Система охлаждения – элемент, от которого во многом зависит комфорт использования графического ускорителя. При выборе лучше отдать предпочтение изделиям, выполненным с применением вакуумных термотрубок (видны при визуальном осмотре). Такие системы на деле оказываются более эффективными и создают намного меньше шума. Кроме того, эффективное охлаждение предоставляет возможность лучше «разогнать» видеокарту, добившись при необходимости более высоких показателей ее производительности.

Высокоэффективную систему охлаждения для графической платы можно приобрести отдельно, заменив штатную. Но стоит такая система как правило не менее 40 дол. США (а то и гораздо дороже). Поэтому выгоднее покупать видеокарты с эффективной штатной системой охлаждения (пусть они и стоят на 10-20 дол. США дороже аналогов без таковой).


Компьютер с несколькими видеокартами


Одним из эффективных способов повышения производительности видеоподсистемы компьютера является одновременное использование в одной машине мощностей сразу нескольких видеокарт. Для этого требуется материнская плата с поддержкой такой возможности (с несколькими разъемами PCI-E), видеокарты с реализацией соответствующих технологий, высокопроизводительный центральный процессор и достаточно мощный блок питания (не менее 700-800W).

Технология одновременного использования нескольких графических плат от nVidia называется SLI (Scalable Link Interface). Аналогичная технология от ATI имеет название CrossFireX. При построении систем на базе этих технологий возможны варианты соединения видеокарт как через специальный гибкий мостик, так и на уровне драйвера (без использования гибкого мостика для их физического соединения). В последнем случае производительность будет ниже на 10-15 %, обмен данными между картами производится через материнскую плату.

Характеристики видеокарт

Взаимодействие нескольких графических плат при обработке одного изображения можно построить по следующим алгоритмам:

• когда изображение виртуально разбивается на несколько частей, каждая из которых обрабатывается отдельной картой;

• покадровая разбивка изображение (когда, например, одна карта обрабатывает только четные кадры, другая - нечетные);

• когда одна и та же картинка генерируется на всех графических платах, но с разными шаблонами сглаживания. Полученные результаты смешиваются, накладываясь друг на друга, чем достигается более высокая четкость, детализированность и сглаживание конечного изображения.

Главный недостаток систем на базе двух (или более) видеокарт – их высокое энергопотребление и дороговизна. При этом, производительность видеоподсистемы на практике увеличивается не в два или более раз. В лучшем случае удается добиться прироста в 50-60% от фактической мощности дополнительных графических карт.

ПОДЕЛИТЬСЯ:

НАПИСАТЬ АВТОРУ
Похожие материалы


Быстодействие и спецификации видеокарт

Рейтинг быстродействия и характеристики десктопных и мобильных видеокарт NVIDIA и AMD (ATI), а также графических чипов, интегрированных в процессоры и системную логику материнских плат.

Есть фильтр, позволяющий отбирать видеокарты по названию модели, разработчику, типу (мобильные, десктопные, дискретные, интегрированные), году выхода, интерфейсу подключения к материнской плате, а также требованиям к блоку питания компьютера.

ΞподробнееΞ
Как узнать версию DirectX компьютера

DirectX - это набор библиотек, входящих в операционную систему Windows, которые используются для создания трехмерной графики. Благодаря DirectX, разработка компьютерных игр стала значительно проще. По сути, DirectX сделал Windows единоличным лидером среди операционных систем для домашних игровых компьютеров.

DirectX, как и другое программное обеспечение, постоянно усовершенствуется. Появляются все новые и новые его версии. Если какая-то компьютерная игра была создана с использованием DirectX определенной версии, для ее полноценной работы необходимо, чтобы компьютер поддерживал эту же версию DirectX или более новую.

Поддержка компьютером той или иной версии DirectX зависит от установленной на нем Windows, а также от возможностей его видеокарты.

ΞподробнееΞ
Как узнать видеокарту компьютера

Из статьи читатель узнает о том, как получить информацию о видеокарте, даже если она не идентифицируется компьютером, ее драйвер установлен не правильно или отсутствует.

Узнать, какая на компьютере установлена видеокарта, можно несколькими способами. Порядок действий будет зависеть в первую очередь от того, установлен на компьютере драйвер видеокарты (первые два способа) или нет (третий способ).

ΞподробнееΞ
Как обновить драйвер видеокарты

Как Вам, наверное, уже известно, драйвер - это специальное программное обеспечение, необходимое для правильного обращения операционной системы компьютера с каким-то устройством (сетевой картой, звуковой картой, веб-камерой, видеокартой или др.).

Производители компьютерных устройств периодически выпускают для своих изделий новые драйверы, предлагая их для свободной загрузки на своих сайтах. Но если драйвер устройства на компьютере уже установлен и проблемы в его работе отсутствуют, менять его на более новый особого смысла нет.

Однако, это не касается видеокарты. Новый драйвер способен значительно повысить ее быстродействие в компьютерных играх и других приложениях (в некоторых случаях до 20 %).

ΞподробнееΞ
Как перепрошить (обновить) BIOS видеокарты

Видеокарта компьютера - весьма сложное устройство. Она состоит из нескольких элементов: графического ядра, видеопамяти, RAMDAC, системы охлаждения и др. От настроек этих элементов и порядка их взаимодействия между собой зависит ее работа в целом. Алгоритмы функционирования элементов видеокарты определяются ее BIOS (базовой системой ввода-вывода), хранящейся в специальной микросхеме, которая называется видео-ПЗУ или Video ROM.

В большинстве случаев видеокарта весь период эксплуатации успешно работает со своей "родной" BIOS. Однако, в некоторых случаях BIOS бывает целесообразно изменить (перепрошить). Это может устранить несовместимость видеокарты с остальным компьютерным оборудованием или программным обеспечением, а также позволяет решать другие задачи (разгон, даунлокинг и т.д.).

О том, как обновить BIOS, здесь и пойдет речь. Для наглядности, в статье использованы изображения процесса перепрошивки BIOS видеокарты Geforce GTS 450. Но точно таким же образом это можно сделать с любой другой видеокартой серии Geforce или Radeon.

ΞподробнееΞ
Разгон видеокарты nVidia GeForce

Из статьи читатель узнает об одном из простых, но эффективных способов разгона видеокарт серии GeForce от nVidia. Для разгона не потребуется каких то особых знаний или умений. Любой обладатель такой видеокарты сможет самостоятельно сделать все необходимое, и в итоге немного увеличить производительность своего графического ускорителя.

Для разгона на компьютере необходимо установить несколько небольших бесплатных программ, ссылки на загрузку которых приведены в тексте статьи.

ΞподробнееΞ
ЖЕЛЕЗО Основы Устройство компьютера Драйверы устройств BIOS, UEFI Внутренние устройства Процессор Материнская плата Видеокарта Оперативная память Жесткий диск, SSD Блок питания Сетевая карта Звуковая карта Кулеры, охлаждение Внешние устройства Мышка Клавиатура Монитор, телевизор Флешка Оптические диски Принтер, сканер Маршрутизатор, Wi-Fi WINDOWS Установка и оптимизация Установка Windows Обновление, восстановление Оптимизация Windows Файлы и папки Файлы Папки Архивы Иконки и ярлыки Контекстное меню Использование Windows Основы Рабочий стол Панель задач Мой компьютер Учетные записи Горячие клавиши Дата и время Язык Шрифты Звуки Панель управления Диспетчер задач Диспетчер устройств Реестр Командная строка Виртуализация Безопасность ПРОГРАММЫ Инструкции и советы Установка программ Автозагрузка программ Microsoft Word Microsoft Excel Браузеры Архиваторы Файлы, мультимедиа Безопасность Каталог программ Категории

СЕТЬ Основы Настройка сети Возможности Интернета Полезные сайты
вверх