Зміст:
• Будова відеокарти комп'ютера; • Характеристики відеокарт; • Комп'ютер з декількома відеокартами;Будова відеокарти комп'ютера
Відеокарта (відома також як відеоадаптер, графічна плата, графічний адаптер, графічна карта) - важлива і дуже складна складова частина комп'ютера. Сучасні відеокарти є свого роду спеціалізованими комп'ютерами, що складаються з власного процесора, оперативної пам'яті, BIOS і інших компонентів, які за своєю структурою і організацією взаємодії пристосовані для максимально ефективного вирішення одного завдання - обробки і формування графічних даних, а також їх виведення на монітор.
Основними розробниками відеокарт є американська компанія Nvidia і канадська ATI Technologies, придбана в 2006 році американською компанією AMD. Відеокарти від Nvidia представлені брендом GeForce. Графічні плати ATI відомі всім під назвою Radeon. Щоб дізнатися, яка відеокарта встановлена у Вашому комп'ютері (ноутбуці), треба зайти в диспетчер пристроїв Windows або скористатися однією зі спеціалізованих програм, наприклад, GPU - Z. • GPU-Z:
⇒ Перейти на сторінку завантаження
Мало хто задумується над тим, наскільки складним насправді є процес обробки різних графічних даних з метою отримання кінцевого зображення, що відображається на моніторі (наприклад, в комп'ютерних іграх). Цей процес вимагає здійснення величезної кількості точних розрахунків (створення вершин, їх збирання в примітиви (трикутники, лінії, крапки і т.д.), створення піксельних блоків, операції освітлення, затінення, текстурування, присвоєння кольору та ін.). Оскільки картинка у грі постійно змінюється, всі розрахунки повинні проводитися на дуже високій швидкості, щоб забезпечити формування достатньої кількості кадрів, що виводяться за 1 секунду. Для людського ока комфортним є рівень вище 25 кадрів в секунду (FPS, Frames Per Second). Якщо цей показник нижчий, людина буде помічати "гальмування".
Зазвичай, коли користувач говорить, що його відеокарта "гальмує" у певній грі, мається на увазі саме її нездатність вивести достатню кількість кадрів в секунду. Те ж явище може спостерігатися не лише в іграх, але і при роботі з об'ємними графічними програмами. Здатність відеокарти обробляти графіку з певною швидкістю залежить як від потужності самої карти, так і від складності оброблюваної графіки. Саме тому проблему "гальмування" часто можна вирішити зниженням графічних параметрів програми (гри).
Комп'ютер може обійтися без окремої (дискретної) відеокарти, але тільки в тому випадку, якщо він має графічний процесор, інтегрований в системну логіку материнської плати (північний міст чіпсета) чи є частиною центрального процесора (наприклад, Intel i7). Як відеопам'ять в таких випадках використовується частина основної оперативної пам'яті комп'ютера. Високою продуктивністю такі рішення не відрізняються, але їх можливостей цілком достатньо для виконання офісних завдань, роботи в Інтернеті, перегляду відео і навіть гри в комп'ютерні ігри з нескладної графікою. В інших же випадках придбання окремої відеокарти є необхідністю.
Сучасна графічна карта складається з наступних частин:
• Графічний процесор (графічне ядро GPU (Graphics processing unit - графічний процесорний пристрій) - процесор, що займається розрахунками та формуванням графічної інформації, що виводиться на монітор, є основою відеокарти і по своїй складності практично не поступається центральному процесору комп'ютера, а іноді і перевершує його; • Відеопам'ять - виконує роль своєрідного буфера, в який тимчасово поміщаються зображення, що виводяться на монітор, створюються та постійно змінюються графічним ядром. У цей буфер поміщаються також елементи, необхідні для формування цих зображень; • Відеоконтролер - відповідає за правильне формування і передачу потрібної інформації з відеопам'яті на RAMDAC. • RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) або цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) - пристрій, що здійснює перетворення цифрових результатів роботи відеокарти в аналоговий сигнал, який відображається на моніторі. Можливостями цього пристрою визначається кількість відображуваних кольорів, насиченість картинки та ін. Цифрові монітори, проектори та інші пристрої, які підключаються до цифрових роз'ємів відеокарти, використовують власні цифро-аналогові перетворювачі і від RAMDAC відеокарти не залежать; • Відео-ПЗУ (Video ROM) - мікросхема, що містить в собі базову систему введення-виведення відеокарти, а інакше кажучи її BIOS - сукупність правил і алгоритмів, визначених виробником, за яким складові частини відеокарти працюють і взаємодіють між собою. • Система охолодження - пристрій, що здійснює відвід і розсіювання тепла від відеопроцесора, відеопам'яті та інших компонентів графічної плати з метою забезпечення нормального температурного режиму їхньої роботи.
Характеристики відеокарт
Не секрет, що вартість відеокарти безпосередньо залежить від її продуктивності. Але на практиці ви не відчуєте великої різниці між бюджетною графічною картою вартістю 150 дол. США, що видає 30 FPS у певній грі, і відеомонстром, який у тій же грі видає 150 FPS та коштує у 5 разів дорожче. Оптимальним варіантом буде карта з "золотої середини", що забезпечує достатній запас продуктивності за доступною ціною. Тим більше, що з урахуванням швидких темпів розвитку комп'ютерної техніки цей монстр через рік у порівнянні з новими виробами перетвориться в монстрика, і вартість його впаде на 30 а то й 50 %. Дорогі і надпотужні відеокарти зазвичай купують користувачі, які будують системи з декількох моніторів, професіонали, що працюють з крутою графікою, а також категорія людей, яким просто приємно бути власником "дорогого заліза". У людей різні рівні доходів і як витрачати зароблені гроші - особиста справа кожного. Скільки ви готові викласти за графічний прискорювач вирішувати, звичайно, вам. Головне на витрачені гроші придбати відеокарту з максимальною продуктивністю. Продуктивність - результат спільної роботи всіх складових частин відеокарти, тому при її виборі потрібно враховувати багато важливих параметрів, а не лише об'єм відеопам'яті, що є дуже поширеною помилкою.
Основні характеристики відеокарти, що впливають на її продуктивність:
• Продуктивність відеопам'яті. Як свідчить практика, відеопам'ять дуже часто є слабким місцем графічних плат. І справа в першу чергу не в її обсязі, а в пропускної здатності, що визначає швидкість доступу до даних, які в ній зберігаються. Пропускна здатність залежить від двох показників - частоти (швидкість тактових коливань) і ширини (бітності) шини пам'яті - кількості даних, що передаються за один такт. Наприклад, певна відеопам'ять, маючи ширину шини 256 біт, працює на частоті 1000 МГц. Це означає, що за 1 секунду вона здійснює 1000 тактів, передаючи за кожен такт 256 біт інформації (1000Х256=256 000 біт/с). Інша пам'ять працює на частоті 1800 МГц, але при цьому має шину 128 біт (128Х1800=230400 біт/с). Як видно на прикладі, пам'ять зі значно більшою частотою є менш продуктивною у зв'язку з вузькою шиною. Це, звичайно, суто теоретичний приклад, але він демонструє реальний стан речей.
• Тип відеопам'яті (GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 і ін.) вказує на те, до якого покоління належить пам'ять графічної карти. Кожне наступне покоління є досконаліше попереднього і забезпечує більш високу частоту роботи. Але як видно з попереднього прикладу, пам'ять нового покоління з вузькою шиною за своєю реальною пропускною здатністю іноді може виявитися гіршою пам'яті попереднього покоління з широкою шиною.
• Об'єм відеопам'яті також впливає на продуктивність графічної плати, але тільки до певної межі (коли він є слабким місцем). Набагато вигідніше придбати карту з пам'яттю GDDR5 - 256 біт і об'ємом 1 ГБ ніж з пам'яттю GDDR3 - 128 біт і об'ємом 2 ГБ. Насправді графічній платі з низькою пропускною здатністю обсяг пам'яті 2 ГБ навряд чи коли-небудь знадобиться в домашніх умовах. Такі карти орієнтовані не на досягнення максимальної продуктивності в комп'ютених іграх. Вони призначені для роботи або ж є більше продуктом маркетингових хитрощів виробників, розрахованих на недосвідчених покупців, що оцінюють графічні прискорювачі виключно за розміром пам'яті. Тому, вибираючи відеокарту, потрібно оцінювати збалансованість співвідношення частоти, бітності і об'єму відеопам'яті. Ці показники зазвичай вказуються в каталогах і цінниках магазинів.
• Характеристики графічного ядра. Тактова частота графічного процесора є важливою, але не найголовнішою його характеристикою. Графічне ядро з порівняно невисокою частотою нерідко виявляється дуже продуктивним. Все залежить від архітектури графічного ядра, кількості і якості уніфікованих шейдерних блоків, що входять до його складу (чим більше, тим краще), і інших елементів, якими визначається піксельна і текстурна швидкості заповнення (филрейт, fill rate) відеокарти (чим вище, тим краще). Ці показники рідко вказуються на цінниках і в каталогах. Тому перед вибором відеокарти з декількох можливих варіантів, бажано на офіційному сайті їх виробників (або на інших спеціалізованих сайтах) поцікавитися реальним станом речей і вибрати варіант з найвищими показниками. На практиці, чим новіша лінійка відеокарт, до якої належить графічний прискорювач, тим, як правило, він потужніший. Виняток становлять "молодші" моделі лінійки. Не рідко вони виявляються менш продуктивними, ніж "старші" представники попередньої лінійки. Наприклад, GeForce GTS450 буде істотно поступатися GeForce GTX280. Моделі нової лінійки часто підтримують нові версії DirectX і OpenAL, що забезпечує більш "продвинуту" графіку в комп'ютерних іграх та інших програмах, що їх використовують. Але якщо потужності карти виявиться недостатньо, практичної користі від цього не буде. Насправді, той самий GeForce GTX280 (з підтримкою DirectX10) - варіант набагато кращий, ніж GeForce GTS450 (DirectX11). Одна з непрямих ознак невисокої продуктивності відеокарти - відсутність роз'єму для підключення додаткового живлення безпосередньо від блоку живлення. Шина PCIE материнської плати, до якої приєднується графічна плата, не може забезпечити достатнє живлення. Сучасні технології не дозволяють створювати ігрові відеокарти з настільки низьким рівнем споживання електроенергії.
• Система охолодження - елемент, від якого багато в чому залежить комфорт використання графічного прискорювача. При виборі краще віддати перевагу виробам, виконаним із застосуванням вакуумних термотрубок (їх видно при візуальному огляді). Такі системи насправді виявляються більш ефективними і створюють набагато менше шуму. Крім того, ефективне охолодження надає можливість краще "розігнати" відеокарту, домігшись при необхідності більш високих показників її продуктивності. Високоефективну систему охолодження для графічної плати можна придбати окремо, замінивши штатну. Але коштує така система, як правило, не менш 40 дол. США (або й значно дорожче). Тому вигідніше купувати відеокарти з ефективною штатною системою охолодження (хай вони й коштують на 10-20 дол. США дорожче аналогів без неї).
Комп'ютер з декількома відеокартами
Одним з ефективних способів підвищення продуктивності відеопідсистеми комп'ютера є одночасне використання в одній машині потужностей відразу декількох відеокарт. Для цього потрібна материнська плата з підтримкою такої можливості (з декількома роз'ємами PCI-E), відеокарти з реалізацією відповідних технологій, високопродуктивний центральний процесор і досить потужний блок живлення (не менше 700-800W). Технологія одночасного використання декількох графічних плат від nVidia називається SLI (Scalable Link Interface). Аналогічна технологія ATI має назву CrossFireX. При побудові систем на базі цих технологій можливі варіанти з'єднання відеокарт як через спеціальний гнучкий місток, так і на рівні драйвера (без використання гнучкого містка для їх фізичного з'єднання). В останньому випадку продуктивність буде нижче на 10-15%, обмін даними між картками здійснюється через материнську плату.
Взаємодія декількох графічних плат при обробці одного зображення може будуватися за наступним алгоритмами: • коли зображення віртуально розбивається на кілька частин, кожна з яких обробляється окремої картою; • покадрова розбивка зображення (коли, наприклад, одна карта обробляє тільки парні кадри, інша - непарні); • коли одне і те ж зображення генерується на всіх графічних платах, але з різними шаблонами згладжування. Отримані результати змішуються, накладаючись один на одного, чим досягається висока чіткість, деталізованість і згладжування кінцевого зображення. Головний недолік систем на базі двох (або більше) відеокарт - їх високе енергоспоживання і дороговизна. При цьому, продуктивність відеопідсистеми на практиці не збільшується у два чи більше разів. У кращому випадку вдається домогтися приросту в 50-60% від фактичної потужності додаткових графічних карт.
