Видеокарта: компоненты, характеристики и параметры выбора

Компоненты видеокарты

Графический процессор, GPU

это основа видеокарты, она отвечает за вычислительные функции, связанные с обработкой трехмерной графики, тем самым освобождая ресурсы центрального процессора. Производительность видеокарты зависит от графического процессора.

Видеоконтроллер

Отвечает за формирование изображения в видеопамяти, предоставляет команды RAMDAC для генерации сигналов сканирования для монитора и обрабатывает запросы от центрального процессора. Современные видеокарты имеют как минимум два видеоконтроллера, которые работают независимо друг от друга и одновременно управляют одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять

Он служит кадровым буфером, куда помещаются изображения, сгенерированные графическим процессором, перед последующим отображением на экране монитора, а также для хранения промежуточных данных, связанных с трехмерными вычислениями. Видеокарты оснащены памятью GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Также следует учитывать, что помимо видеопамяти на видеокарте современные графические процессоры могут использовать в своей работе часть общей системной памяти компьютера.

Цифро-аналоговый преобразователь, RAMDAC

RAMDAC требуется для преобразования изображения, созданного видеоконтроллером, в уровни глубины цвета, отправляемые на аналоговый монитор. Большинство цифро-аналоговых преобразователей имеют 8 бит на канал, предлагая 256 уровней яркости для каждого основного цвета – 16,7 миллиона цветов.

Видео-BIOS

Постоянная память, содержащая: экранные шрифты, служебные таблицы и т.д. Видеобиос не используется напрямую видеоконтроллером – к нему обращается только центральный процессор. Информация, хранящаяся в видео BIOS, используется для инициализации и работы видеокарты перед загрузкой основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут быть прочитаны и интерпретированы видеодрайвером во время работы.

Система охлаждения

Предназначен для поддержания температуры видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Характеристики видеокарт

Не секрет, что цена видеокарты напрямую зависит от ее производительности. Но на практике вы не услышите большой разницы между дешевой видеокартой за 150 долларов США, производящей 30 FPS в данной игре, и видео-монстром, производящим 150 FPS в той же игре и стоящим в 5 раз дороже. Оптимальным вариантом будет карта «золотой середины», обеспечивающая достаточный запас производительности при доступной цене. Более того, с учетом стремительных темпов развития компьютерных технологий этот монстр через год по сравнению с новинками превратится в монстра, а его стоимость снизится на 30, а то и на 50 %.

Дорогие и сверхмощные видеокарты обычно покупают пользователи, которые собирают системы из разных мониторов, профессионалы, работающие с привлекательной графикой, и категория людей, которым просто нравится иметь «дорогое оборудование».

У людей разный уровень доходов, и как потратить заработанные деньги – личное дело каждого. Сколько вы готовы заплатить за графический ускоритель, конечно, решать вам. Главное, за такие деньги купить видеокарту с максимальной производительностью.

Производительность – это результат совместной работы всех компонентов видеокарты, поэтому при ее выборе нужно учитывать многие важные особенности, а не только объем видеопамяти, что является очень распространенной ошибкой.

Основные характеристики видеокарт, влияющие на их производительность:

• Производительность видеопамяти. Как показывает практика, очень часто слабым местом видеокарт оказывается видеопамять. И дело не в его объеме, а в пропускной способности, которая определяет, насколько быстро осуществляется доступ к хранящимся в нем данным. Пропускная способность зависит от двух параметров – частоты (тактовая частота) и ширины (бит) шины памяти – количества данных, передаваемых за тактовый цикл.

Например, некоторые видеопамяти, имеющие ширину шины 256 бит, работают с частотой 1000 МГц. Это означает, что за 1 секунду он выполняет 1000 тактовых циклов, передавая 256 бит информации за тактовый цикл (1000X256 = 256000 бит / с.). Другая память работает на частоте 1800 МГц, но при этом имеет 128-битную шину (128X1800 = 230400 бит / с). Как видно из примера, память со значительно большей частотой менее производительна из-за узкой шины. Это, конечно, чисто теоретический пример, но он демонстрирует реальное положение вещей.

• Тип видеопамяти (GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 и т.д.) указывает, к какому поколению принадлежит память видеокарты. Каждое последующее поколение совершеннее предыдущего и обеспечивает более высокую рабочую частоту. Но как видно из приведенного выше 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 видеокарты, но только до определенного предела (когда это слабое место). Намного выгоднее покупать карту с памятью GDDR5 – 256 бит и объемом 1 ГБ, чем с памятью GDDR3 – 128 бит и объемом 2 ГБ. Фактически, видеокарта с низкой пропускной способностью и 2 ГБ памяти вряд ли будет использоваться дома. Такие карты не ориентированы на достижение максимальной производительности в компьютерных играх. Они предназначены для работы с графикой или, скорее, являются продуктом маркетинговых уловок от производителей, нацеленных на неопытных покупателей, которые оценивают графические ускорители исключительно по объему памяти.

Читайте также:  Как отключить голосовой ввод на Андроид - инструкция

Поэтому необходимо оценить все эти характеристики видеокарты: частоту, битрейт и объем видеопамяти, их баланс. Эти показатели обычно указываются в каталогах и ценниках магазинов.

• Характеристики графического ядра. Тактовая частота графического процессора важна, но не самая важная его особенность. Графическое ядро ​​с относительно низкой частотой часто бывает очень производительным. Все зависит от архитектуры графического ядра, количества и качества входящих в его состав унифицированных шейдерных блоков (чем больше, тем лучше) и других элементов, определяющих скорость заполнения пикселей и текстур (фильтраты, скорости заполнения) видео бумага (чем выше, тем лучше).

Эти особенности видеокарт редко упоминаются на ценниках и в каталогах. Поэтому, прежде чем выбирать графический адаптер среди различных возможных вариантов, рекомендуется запросить информацию на официальном веб-сайте соответствующих производителей (или на других специализированных сайтах) и выбрать вариант с наивысшими оценками.

На практике, чем новее линейка видеокарт, к которой относится графический ускоритель, тем он, как правило, мощнее. Исключение составляют «младшие» модели линейки. Нередко такие видеокарты по своим характеристикам оказываются менее производительными, чем у «старших» представителей предыдущей линейки. Например, GeForce GTS450 будет значительно уступать GeForce GTX280.

Модели новой линейки часто поддерживают новые версии DirectX и OpenAL, что обеспечивает более «продвинутую» графику в компьютерных играх и других приложениях, которые их используют. Но если мощности карты не хватит, практической пользы от этого не будет. Фактически, сама GeForce GTX280 (с поддержкой DirectX10) намного предпочтительнее GeForce GTS450 (DirectX11).

Одним из косвенных признаков низкой производительности видеокарты является отсутствие разъема для подключения дополнительного питания непосредственно от блока питания. Шина PCIE материнской платы, к которой подключена видеокарта, не может обеспечить достаточное питание. Современные технологии не позволяют делать игровые видеокарты с таким низким энергопотреблением.

• Система охлаждения – элемент, во многом определяющий комфортность использования графического ускорителя. При выборе предпочтительно отдавать предпочтение изделиям, изготовленным с использованием вакуумных термотрубок (видимых при визуальном осмотре). Такие системы на самом деле более эффективны и производят гораздо меньше шума. Кроме того, эффективное охлаждение дает возможность лучше «разогнать» видеокарту, достигнув при необходимости более высоких показателей производительности.

Высокоэффективную видеокарту можно приобрести отдельно для замены оригинальной. Но такая система обычно стоит не менее 40 долларов США (и намного дороже). Поэтому выгоднее покупать видеокарты с эффективной стандартной системой охлаждения (даже если они стоят на 10-20 долларов дороже своих аналогов без нее).

Конструктивное исполненение

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

• графический процессор (GPU) – заботится о вычислениях отображаемого изображения, освобождая центральный процессор от этой ответственности, выполняет вычисления для обработки команд трехмерной графики. Это основа видеокарты, именно от нее зависит скорость и возможности всего устройства. Современные графические процессоры не намного уступают по сложности центральному процессору компьютера и часто превосходят их по количеству транзисторов. Архитектура современного графического процессора обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделенный на геометрическое ядро ​​(плюс один кеш вершин) и блок растеризации. (плюс кеш текстур) и т д.

• видеоконтроллер – отвечает за формирование изображения в видеопамяти, предоставляет команды RAMDAC для генерации сигналов сканирования для монитора и обрабатывает запросы от центрального процессора. Кроме того, обычно имеется контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно шире, чем у внешней (64, 128 или 256 бит вместо 16 или 32), и RAMDAC также встроен во многие видеоконтроллеры. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют как минимум два видеоконтроллера, которые работают независимо друг от друга и одновременно управляют одним или несколькими дисплеями.

• видеопамять – действует как буфер кадра, в котором хранится изображение в цифровом формате, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и отображаемое на экране монитора (или на нескольких мониторах). Видеопамять также хранит промежуточные элементы изображения и другие данные, которые не видны на экране. Существует несколько типов видеопамяти, различающихся скоростью доступа и частотой работы. Современные видеокарты оснащены памятью DDR, DDR2 или GDDR3. Также следует учитывать, что современные графические процессоры, помимо видеопамяти на видеокарте, обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организует драйвер видеокарты через шину AGP или PCIE.

• Цифро-аналоговый преобразователь ЦАП (RAMDAC) – используется для преобразования изображения, сформированного видеоконтроллером, в уровни глубины цвета, передаваемые на аналоговый монитор. Возможный цветовой охват изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока: три цифро-аналоговых преобразователя, по одному для каждого цветового канала (красный, синий, зеленый, RGB), и SRAM для хранения данных гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют 8 бит на канал: вы получаете 256 уровней яркости для каждого основного цвета, всего 16,7 миллиона цветов (а благодаря гамма-коррекции вы можете отображать оригиналы с 16,7 миллионами цветов в гораздо более широком цветовом пространстве). Некоторые RAMDAC имеют глубину 10 бит для каждого канала (1024 уровня яркости), что позволяет отображать более 1 миллиарда цветов одновременно, но эта функция практически не используется. Второй ЦАП часто устанавливается для поддержки второго монитора. Следует отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключенные к цифровому выходу DVI видеокарты, используют собственные цифро-аналоговые преобразователи для преобразования потока цифровых данных и не зависят от характеристик ЦАП видеокарты.

Читайте также:  Ошибка профиля Google Chrome – как исправить?

• Видео ПЗУ (Video ROM) – постоянное запоминающее устройство, которое содержит видео BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.д. ПЗУ не используется непосредственно видеоконтроллером, а доступно только центральному процессору. Видеобиос, хранящийся в ПЗУ, обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут быть прочитаны и интерпретированы видеодрайвером во время работы (в зависимости от метода разделения ответственности между драйвер и BIOS). На многих современных картах установлены электрически программируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), которые позволяют пользователю самостоятельно перезаписывать видео BIOS с помощью специальной программы.

• система охлаждения – предназначена для поддержания температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах. Правильная и полноценная работа современной видеокарты обеспечивается с помощью видеодрайвера, специального программного обеспечения, предоставляемого производителем видеочипа и загружаемого при старте операционной системы. Видеодрайвер действует как интерфейс между системой, в которой запущены приложения, и видеокартой. Как и видеобиос, видеодрайвер программно организует и контролирует работу всех частей видеокарты через специальные регистры управления, доступ к которым осуществляется через соответствующую шину.

====== ** Видео RAM** ======

Помимо шины данных, вторым узким местом любой видеокарты является пропускная способность памяти самой видеокарты. Также изначально проблема возникла не столько со скоростью обработки видеоданных (сейчас это часто проблема информационного голода видеоконтроллера, когда он обрабатывает данные быстрее, чем может читать / записывать в / из видеопамяти), а из-за необходимость доступа к нему с внешнего чипа видеоадаптера, центрального процессора и RAMDAC’а. Дело в том, что при высоких разрешениях и большой глубине цвета для отображения страницы экрана на мониторе необходимо прочитать все эти данные из видеопамяти и преобразовать их в аналоговый сигнал, который пойдет на монитор. Чтобы объяснить это более наглядно и просто, начнем с того, что изображение, которое вы видите на экране монитора, сохраняется не в самом мониторе, а в памяти видеоадаптера. И его необходимо считывать из памяти и отображать на экране столько раз в секунду, сколько монитор отображает количество кадров в секунду. Возьмем объем экранной страницы с разрешением 1024 × 768 пикселей и глубиной цвета 24 бита (True Color), это 2,25 МБ. При частоте кадров 75 Гц необходимо прочитать эту страницу из памяти видеоадаптера 75 раз в секунду (считанные пиксели передаются в RAMDAC, и он преобразует цифровые данные о цвете пикселя в аналоговый сигнал приходя к монитору), и невозможно задержать или пропустить пиксель, поэтому номинальная пропускная способность требуемой емкости видеопамяти для данного разрешения составляет около 170 МБ / с, и при этом не учитывается тот факт, что сам видеоконтроллер должен записывать и считывать данные из этой памяти. Для разрешения 1600x1200x32 бит при той же частоте кадров 75 Гц номинальная требуемая полоса пропускания уже составляет 550 МБ в секунду, для сравнения, процессор Pentium2 имел пиковую скорость памяти 528 МБ в секунду. Проблему можно решить двумя способами: либо с помощью специальных типов памяти, которые позволяют двум устройствам читать ее одновременно, либо с помощью очень быстрой памяти. Мы обсудим типы памяти.

FPM DRAM – FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM) – основной тип видеопамяти, идентичный используемому в материнских платах. Он использует асинхронный доступ, когда управляющие сигналы не привязаны жестко к системным часам. Активно использовался примерно до 1996 года.

VRAM (Video RAM) – это так называемая двухпортовая DRAM. Этот тип памяти обеспечивает доступ к данным с двух устройств одновременно, то есть возможность одновременно записывать данные в любую ячейку памяти и одновременно считывать данные из соседней ячейки. По этой причине он позволяет совмещать отображение изображения на экране и его обработку в видеопамяти с течением времени, уменьшая задержки доступа и увеличивая скорость работы. То есть RAMDAC может свободно отображать экранный буфер на экране монитора снова и снова, не мешая видеочипу выполнять какие-либо манипуляции с данными. Однако это все тот же DRAM и скорость у него не очень высокая.

Читайте также:  Сохранить закладки в браузере: пошаговая инструкция

WRAM (Window RAM) – это вариант VRAM с увеличенной полосой пропускания ~ 25% и поддержкой некоторых часто используемых функций, таких как рендеринг символов, блоки движущихся изображений и т.д. Он используется практически только на ускорителях Matrox и Number Nine, так как требует определенных методов доступа и обработки данных, наличие только одного производителя этого типа памяти (Samsung) сильно уменьшило возможности ее использования. Видеоадаптеры, построенные с использованием этого типа памяти, не имеют тенденции к снижению производительности при установке высоких разрешений экрана и частоты обновления; в однопортовой памяти в этих случаях RAMDAC все больше занимает шину доступа к видеопамяти, и производительность видеокарты может резко снизиться.

EDO DRAM (Extended Data Out DRAM – динамическое ОЗУ с увеличенным временем хранения данных на выходе) – это тип памяти с элементами конвейерной обработки, позволяющий немного ускорить обмен блоками данных с видеопамятью примерно на 25 %.

SDRAM (синхронная динамическая RAM) пришла на смену EDO DRAM и другим типам однопортовой асинхронной памяти. После первого чтения из памяти или первой записи в память последующие чтения или записи происходят с нулевой задержкой. Таким образом вы получаете максимально возможную скорость чтения и записи данных.

DDR DRAM (Double Data Rate) – это вариант SDRAM с передачей данных по двум фронтам сигнала, что приводит к удвоению рабочей скорости. Дальнейшие разработки все еще продолжаются в форме еще одного уплотнения количества пакетов в цикле шины (DDR2, QDDR и т.д.) уGRAM (Synchronous Graphics RAM) версии DRAM с синхронным доступом. В принципе, работа SGRAM очень похожа на работу SDRAM, но, кроме того, поддерживаются некоторые специфические функции, такие как регистрация блоков и масок. В отличие от VRAM и WRAM, SGRAM является однопортовым, но может открывать две страницы памяти как одну, имитируя двухпортовый характер других типов видеопамяти.

MDRAM (Multibank DRAM – много банковской RAM) – это версия DRAM, разработанная MoSys, организованная в виде множества независимых банков по 32 КБ каждый, работающих в конвейерном режиме.

Память RDRAM (RAMBus DRAM) использует специальный канал данных (Rambus Channel), который представляет собой однобайтовую шину данных. Этот канал способен передавать информацию очень большими потоками, максимальная скорость передачи данных для канала на данный момент составляет 1600 МБ / с (частота 800 МГц, данные передаются по обеим отрезкам импульсов). К одному из этих каналов можно подключить несколько микросхем памяти. Контроллер этой памяти работает с каналом Rambus, четыре из этих контроллеров могут быть размещены на логической микросхеме, что означает, что теоретически может поддерживаться до 4 из этих каналов, обеспечивая максимальную пропускную способность 6,4 ГБ / сек. Недостатком этой памяти является то, что необходимо читать информацию большими блоками, иначе ее производительность резко упадет.

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.

Размер видеопамяти (МБ): чем больше объем, тем больше кадров может сгенерировать графический процессор за короткий период времени.

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

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

Интерфейс – разъем для установки видеокарты на материнскую плату (PCI-Express).

Количество поддерживаемых мониторов: одновременно подключено несколько устройств.

Максимальное разрешение – это количество точек по горизонтали и вертикали, когда изображение создается графическим процессором видеокарты.

Количество универсальных процессоров: шейдерные конвейеры, отвечающие за расчет цветов и геометрических структур.

Количество текстурных блоков – выполняет выбор и фильтрацию текстур, а также наложение текстур на поверхность геометрических объектов.

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

Версия шейдера: чем выше версия шейдера, тем больше возможностей у видеокарты для создания спецэффектов.

Служба поддержки:

  • OpenGL: этот параметр актуален только для специализированного программного обеспечения.
  • DirectX: чем старше версия, тем больше набор функций и больше возможностей для спецэффектов;

Разъемы видеокарты:

  • DVI-D – чисто цифровой разъем – не поддерживает аналоговые сигналы;
  • DVI-I – цифровой разъем, поддерживающий аналоговые сигналы, позволяющий подключать монитор через переходник к разъему D-Sub;
  • Порт дисплея: используется для передачи цифрового видео и звука.
  • D-Sub: 15-контактный разъем VGA, аналоговый;
  • HDMI – разъем для передачи цифрового сигнала высокой четкости (HD);
Оцените статью
Adblock
detector