Устройство и основные характеристики
видеокарты компьютера
Из статьи читатель узнает об устройстве и основных характеристиках видеокарты, которые нужно учитывать при ее выборе и приобретении.
Видеокарта (видеоадаптер, графическая плата, графический адаптер, графическая карта, GPU, Graphics Processing Unit) – важная и очень сложная составная часть компьютера. Можно сказать, что она является своего рода отдельным специализированным компьютером, состоящим из собственного процессора, оперативной памяти и прочих компонентов, по своей структуре и организации взаимодействия между собой приспособленных для максимально эффективного решения одной задачи – обработки графических данных.
Основными разработчиками видеокарт (графических чипов) являются американские компании Nvidia, AMD и Intel. Ну а выпускать карты этих разработчиков могут разные производители (ASUS, MSI, Gigabyte, Inno3D, Palit и др.), привнося в каждую конкретную модель некоторые изменения. В частности, они могут немного изменять частоту графического процессора и памяти, использовать разные по качеству микросхемы памяти, дроссели, конденсаторы и другие компоненты, делать разные по эффективности системы питания, охлаждения и т.д. Обо всем этом речь пойдет чуть ниже.
Существует два типа видеокарт: игровые и профессиональные. Игровые видеокарты от Nvidia выпускаются под брендом GeForce, профессиональные – Quadro. Игровые карты от AMD называются Radeon, профессиональные – FirePro.
Игровые видеокарты являются более универсальными устройствами. Как правило, они хорошо справляются как с играми, так и с другими задачами. Профессиональные же карты, даже те, которые хорошо показывают себя в трёхмерном моделировании и проектировании, в играх могут выглядеть заметно хуже игровых аналогов. Главный плюс профессиональных карт – специальные драйверы и улучшенная поддержка специализированного программного обеспечения.
Не трудно догадаться, что для домашнего использования лучшим вариантом будет игровая видеокарта.
Две философии построения и обработки изображения
Что такое видеокарта? Это один из ключевых компонентов компьютера, который отвечает за передачу картинки на дисплей. На заре становления вычислительной техники функции видеоадаптера заключались в простейшем преобразовании потока цифровых данных, который направлялся центральным процессором. Фактически видеокарта представляла собой часть видеотракта, формирующего аналоговый сигнал из потока двоичных разрядов. Это классика, один из путей, в чистом виде оставшийся в далеком прошлом.
Но приложения усложнялись, и чтобы соответствовать требованиям прогресса, производители видеочипов начали добавлять в микросхемы особые блоки, способные не просто преобразовывать поток, но и определенным образом его обрабатывать. Карты научились выполнять часть расчетов самостоятельно, освободив ресурсы центрального процессора. На плате появилась собственная видеопамять, с каждым поколением структура чипов усложнялась, и вскоре понадобилось на них устанавливать системы охлаждения, чтобы сдержать рост температуры. Вентиляторы перестали быть прерогативой лишь центральных CPU.
Затем появились ускорители трехмерной графики, а микросхемы видеоадаптеров стали все больше напоминать полноценные процессоры. Современные графические решения по вычислительной мощности давно превзошли возможности центральных ядер. Если с этой точки зрения попытаться ответить на вопрос «что такое видеокарта?», то данное устройство, по сути, представляет собой почти такой же компьютер, как тот, в составе которого оно работает, с той лишь разницей, что по задачам оно узко специализировано. Это второй путь, который активно развивается. В принципе, он вобрал в себя первый, классический.
Как выбрать простую видеокарту
Модель видеокарты узнали, теперь поговорим, какая видеокарта лучше подойдет именно вам. От этого напрямую будет зависеть, сколько стоит видеокарта.
Если вы не любитель современных игр с хорошей графикой, тогда вам нужно выбрать недорогую видеокарту. Тут главное убедиться, что на материнской карте под видеокарту есть необходимый слот (шина).
В настоящее время можно встретить слоты: PCI Express, реже AGP. В совсем старых компьютерах имеется только слот PCI, видеокарту под него в продаже вы уже не найдете. Возникает встречный вопрос: «Как узнать какой у меня слот видеокарты?». Слот можно определить из характеристик Вашей материнской платы. Узнать модель материнской платы можно из маркировки на плате, логотип/текст при включении ПК, с помощью программы Everest).
Устройство видеокарты
Рассмотрим из каких частей состоит видеоадаптер:
- Графический процессор (от англ. GPU (Graphics processing unit) — графическое процессорное устройство, графическое ядро) – занимается расчетами и формированием графической информации, которая выводится на монитор компьютера. GPU — основа видеоадаптера и очень часто превосходит центральный процессор по своей сложности.
- Видеопамять — является своеобразным буфером для временного помещения в него выводимых на монитор изображений, которые создаются и постоянно изменяются графическим ядром.
- Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) (от англ. RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter)) – осуществляет преобразование цифровой информации в аналоговый сигнал, который отображается на мониторе ПК. От ЦАП зависит разрешение картинки, частота вертикальной развертки, количество отображаемых цветов. Цифровые мониторы или проекторы, которые подключаются к цифровому разъему видеокарты, используют свои собственные ЦАП и не зависят от RAMDAC видеокарты.
- Видеоконтроллер – устройство, которое отвечает формирование и передачу на RAMDAC необходимой информации из видеопамяти.
- Видео-ПЗУ (Video ROM) – представляет из себя микросхему, которая хранит базовую систему ввода-вывода данной видеоплаты, другими словами, BIOS, и определяет алгоритмы и правила, заданные производителем, используя которые, между собой взаимодействуют различные составные части видеокарты.
- Система охлаждения, которая осуществляет отвод тепла от видеопроцессора, видеопамяти и др. компонентов и его рассеивание, для обеспечения рабочего температурного режима.
Разъемы для подключения в компьютер
Как мы уже отмечали выше, видюхи бывают внешние и встроенные. Рассмотрим немного подробнее особенности внешних видеокарт.
Внешняя видеокарта представляет собой плату расширения и подключается в один из портов на материнской плате.
Наиболее старый разъем для подключения это AGP (от англ. — Accelerated Graphics Port или в переводе – ускоренный графический порт). Довольно редко, но всё-таки его ещё можно встретить на довольно старых компьютерах. Он был разработан компанией Intel сразу после появления процессоров Intel Pentium II и предназначался для соединения видеокарт и материнских плат с целью увеличения быстродействия видеосистемы.
Но сегодня они безнадежно устарели, т.к. имеют очень малую пропускную способность шины (всего до 2.1 Гбайт/сек), при возросших требованиях современных программ и игр. Если в вашем компьютере установлена AGP видеокарта и нужно заменить ее на современную, то ничего не получится. Современные видеоадаптеры используют другой интерфейс – PCI Express x16.
В современных материнских платах отсутствует слот AGP, и все внешние видеокарты подключаются только через интерфейс PCI Express. Скорость шины данного интерфейса намного выше, чем у его предшественника. На сегодняшний день появилась уже третья версия интерфейса — PCI Express 3.0. С ним скорость передачи данных может достигать 16 Гбайт/сек.
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
Так сложилось, что рынок видеокарт разделён между двумя игроками — «красными и зелёными». Под «красными» следует понимать графические решения от AMD – Radeon, а под «зелёными» — Nvidia – Geforce.
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.
Прочитать про разгон (оверклокинг) видеокарты вы можете в нашей отдельной статье — «Разгон видеокарты».
Тип и объем видеопамяти
Под видеопамятью следует понимать отдельную независимую память, распаянную на плате видеокарты под нужды самой видеокарты при работе с графическими задачами.
На современном рынке представлены видеокарты с видеопамятью следующих типов — GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 и GDDR6X. Тип видеопамяти и её количество определяет основной параметр – пропускную способность памяти. Но не всегда объем видеопамяти говорит о производительности видеокарты, поэтому нужно обращать внимание и на другие важные характеристики, такие как используемой тип памяти и разрядность шины.
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.
И возможно, что смена видеокарты в вашем компьютере на новую повлечёт за собой еще одну трату — покупку нового более мощного блока питания. Зачастую производители любезно указывают рекомендуемый по мощности блок питания, в случае с примером выше (GeForce RTX 3070) производитель рекомендует использовать блок питания не менее 650 Вт.
Интегрированные и дискретные видеокарты
Существуют два основных типа видеокарт: интегрированные и дискретные.
- Интегрированные (встроенные) — являются неотъемлемой частью центрального процессора или материнской платы, так как встроены в них. Наличие интегрированного видео снижает стоимость и энергопотребление компьютера, однако такие видеокарты обладают ограниченной производительностью. У них зачастую отсутствует собственная видеопамять, поэтому они используют ОЗУ компьютера. Кроме этого, у интегрированной видеокарты нет отдельной системы охлаждения, что позволяет сэкономить пространство внутри системного блока или ноутбука. Такой тип видеокарт в основном используется в офисных и простых домашних компьютерах, где не требуется высокая мощность и производительность.
- Дискретная видеокарта — это отдельная плата, устанавливаемая в специальный слот (PCI Express x16) и содержащая в себе всё необходимое для полноценной работы. Это позволяет увеличить компьютеру производительность и использовать его для игр с высоким уровнем графики или работы с мощными графическими приложениями. У дискретных видеокарт имеется собственная видеопамять. Их главными недостатками являются дороговизна и потребление большого количества энергии, что играет важную роль для ноутбуков.
Почему важны объём, тип и частота памяти
Чем больше видеопамяти установлено на карте, тем лучше: если игра требует 4 Гб, а в видеокарте доступно только 2 Гб, дополнительная нагрузка придётся на систему — с использованием оперативной памяти и жёсткого диска. Игра будет работать рывками и тормозить.
Чтобы играть с разрешением 1920 × 1080 на средних настройках графики, нужно не менее 3 Гб видеопамяти. Большинство современных игр требует 4−5 Гб. На 4K-мониторах понадобится не меньше 6 Гб, а самые современные и «тяжёлые» игры используют 8 Гб.
Многие игры будут работать с 2 Гб видеопамяти, но настройки графики придётся снизить. Для современных игр это самый крайний бюджетный вариант.
У старых слабых видеокарт встречается довольно медленная память GDDR3 — они хуже подходят для игр. В геймерских видеокартах начальной категории обычно установлена память типа GDDR5. В самых быстрых видеокартах — более быстрая GDDR5X. В экспериментальных флагманских видеокартах Radeon используется новый тип видеопамяти HBM.
Видеопамять может иметь разную частоту, которая для современных игровых видеокарт должна быть не ниже 5000 МГц. Варианты среднего класса оснащаются видеопамятью с частотой 7000-8000 МГц, а у топовых моделей она может достигать 15 000 МГц и более.
Что такое видеокарта в общем смысле?
Собственно, что это за устройство, нетрудно догадаться уже по его названию. Основным предназначением такого оборудования является обработка и передача цифрового видеосигнала на монитор стационарного компьютера или экран ноутбука. Грубо говоря, за все, что вы видите на экране, как раз и отвечает графический адаптер. Но почему же тогда иногда его называют ускорителем?
Дело в том, что центральный процессор и оперативная память могут не справляться с обработкой такого типа данных, а для ускорения обработки сигнала и снижения нагрузки на вычислительные ресурсы основных компонентов задействуется именно видеокарта.
Но если в полной мере разбираться, зачем в компьютере нужна видеокарта, необходимо четко представлять себе, в каких именно областях может использоваться такое оборудование. Помимо своего прямого предназначения, графический ускоритель может исполнять и другие роли, поскольку некоторые модели видеокарт можно охарактеризовать, как некое подобие компьютера в компьютере. В данном случае речь идет исключительно об адаптерах дискретного типа.
Что из себя представляет видеокарта?
Чаще всего видеокарта — это плата расширения, которое вставляется в разъем расширения, который является однозначно универсальным (ISA, PCI, PCI-Express, MCA, VLB, EISA) или является специализированным (AGP). Однако еще есть и встроенные (интегрированные) видеокарты в системную плату (как в случае налицо отдельного чипа, так и в виде любой составляющей части CPU или северного моста).
Что из себя представляет видеокарта
Видеокарты, которые существуют в наше время, не ограничивают себя обычным выводом изображения, они еще и могут лично иметь встроенный графический микропроцессор, воспроизводящий дополнительную обработку, которую разгружает от данных задач центральный процессор компьютера. К примеру, любые видеокарты нашего времени, будь то Nvidia или AMD (ATi) могут поддерживать приложения OpenGL, это также касается и аппаратного уровня. Заметим, что в последнее время проявилась тенденция, она поможет начать правильное использование вычислительных способностей любых графических процессоров для решения неграфических задач.
