Чем отличаются дискретная, встроенная и USB-видеокарты
Исторически так сложилось, что видеокарты для компьютера разделились на дискретные (внешние) и интегрированные (встроенные). Каждый вариант конечно же имеет право на жизнь. Сегодня понятие «видеокарта» стало синонимом «графического ускорителя». А ведь раньше видеокартой считалось любое устройство способное выводить изображение с компьютера на монитор.
Тогда видеокарты были чёрно-белые и цветные ? Потом цветные стали разделяться по количеству максимально отображаемых цветов и максимально поддерживаемому разрешению экрана. Сначала были четырёхцветные карточки CGA с разрешением 320×200, потом появились продвинутые EGA с 16 цветами и максимальным разрешением 640×350, и уж потом прославленные VGA с 256 цветами. Причём после смены каждой видеокарты необходимо было менять монитор!
Первые 3D-игры для компьютера не знали что такое графический ускоритель, со всеми вычислениями успешно справлялся центральный процессор и сопроцессор. Чтобы игры лучше шли, надо было просто поменять процессор, а от видеокарты почти ничего не зависело. Потом уже появились стандарты OpenGL и DirectX, который стали поддерживать видеокарты и игры. И сегодня любая видеокарта умеет работать с 3D графикой, а не только выводить картинку на экран.
Небольшой экскурс в историю закончен, аж полегчало ?
Что такое интегрированная графика?
Интегрированная графика (IGP) – обязательная часть материнской платы компьютера. Это модуль для отрисовки изображений, он расположен на том же кристалле, что и центральный процессор.
У этого решения есть несколько преимуществ. IGP невелик в размере, энергоэффективен и стоит намного дешевле, чем дискретная видеокарта.
Раньше компьютер на основе одной только встроенной графики считался откровенно слабым. Но времена изменились, и теперь IGP может обладать неплохим уровнем мощности. Его хватает для офисной работы, несложных казуальных игр и просмотра видео в 4К. Впрочем, с некоторыми задачами все равно возникают трудности. Сил встроенного видеоядра недостаточно для работы с графически насыщенными программами, то есть с софтом для трехмерного моделирования и обработки фотографий. Новейшие видеоигры встроенный модуль тоже не потянет, но несмотря на это есть достаточно большой выбор интересных игр, ориентированных на интегрированную графику.
Под свою работу встроенный графический модуль отбирает часть системной памяти. Эта область получает название «видеопамять». Если на компьютере установлено 4 ГБ ОЗУ, а из них 1 ГБ относится к видеопамяти, то этот 1 ГБ уходит на работу IGP, а остальные 3 на обработку всех прочих задач.
Большинство современных процессоров имеют встроенный графический модуль. Если в компьютере присутствует еще и дискретное видеоядро, то переключение между ними происходит автоматически: система сама способна определить, какой из видеомодулей лучше подходит для конкретной работы. В редких случаях использование дискретной графики для определенного приложения приходится задавать вручную через специальную утилиту.
Совместно используемая память часто является единственным вариантом для компактных устройств (ноутбуков, планшетов, смартфонов) и бюджетных настольных ПК.
Устройство видеокарты и как ее выбрать
При выборе видеокарты обращать внимание необходимо на характеристики следующих ее компонентов:
• Графический процессор (графическое ядро, GPU) – это процессор, занимающийся расчётами и формированием графической информации. Он является основой видеокарты и по своей сложности не уступает центральному процессору компьютера.
Как и в случае с центральным процессором, быстродействие графического процессора определяется его частотой, а также качеством и количеством вычислительных блоков, которые он содержит (шейдерные блоки, TMU, ROP и др.). Но подробно вникать в этот вопрос особого смысла нет. Сравнивать карты по упомянутым характеристикам целесообразно, если они принадлежат к одной линейке (архитектуре). Более новая карта может оказаться значительно быстрее старой, даже если частота или количество блоков у последней будут выше.
Правильно оценить быстродействие видеокарты возможно лишь по ее результатам в различных бэнчмарках и игровых приложениях. Общий рейтинг быстродействия видеокарт можно посмотреть здесь. На нашем сайте есть также страница сравнения видеокарт, позволяющая быстро определить лидера среди нескольких приглянувшихся моделей.
Кроме общего уровня быстродействия, важными моментами при оценке графического процессора видеокарты являются поддерживаемая им версия DirectX и наличие аппаратной поддержки трассировки лучей (Ray Tracing).
DirectX – это набор функций, разработанных для быстрого решения задач, связанных с игровым и видеопрограммированием под ОС Microsoft Windows. Он широко используется разработчиками компьютерных игр и программного обеспечения. Если видеокарта компьютера поддерживает, например, только DirectX 11, то все видеоигры, разработанные с использованием DirectX 12, играть на нем будет невозможно.
Могут также возникнуть сложности с установкой на компьютер программного обеспечения. В частности, одним из требований для установки Windows 11 является поддержка видеокартой компьютера DirectX 12.
Трассировка лучей (англ. Ray Tracing) — относительно новая технология отрисовки трехмерной графики, позволяющая симулировать физическое поведение света и значительно повышающая реалистичность компьютерных игр. При выборе видеокарты для игрового компьютера желательно, чтобы ее графический процессор на аппаратном уровне поддерживал трассировку лучей. То есть, он должен включать в себя специальные RT-ядра. Это позволит наслаждаться более красивой графикой в играх, поддерживающих упомянутую технологию. Подробнее о трассировке лучей можно узнать здесь.
• Видеопамять (VRAM, Video Random Access Memory) – это встроенная в дискретную видеокарту быстрая память, выполняющая роль буфера, в который временно помещаются данные, обрабатываемые графическим ядром.
В случае с видеочипом, интегрированным в центральный профессор, в качестве VRAM используется часть оперативной памяти компьютера, что не лучшим образом сказывается на его быстродействии.
Главными характеристиками памяти видеокарты являются ее объем и пропускная способность (простым языком — сколько данных в ней могут одновременно находиться и как быстро к ним можно получить доступ).
При подборе объема памяти видеокарты нужно ориентироваться по разрешению монитора компьютера. Если оно не превышает Full HD (1920х1080), достаточно 4–6 GB видеопамяти. Для 2K-мониторов (2560х1440) нужно уже 6–8 GB. Ну а для 4K (3840×2160) – 8 GB и больше. Эти рекомендации касаются только игрового использования. Для офисных приложений, просмотра фото, видео, страниц Интернета и других несложных задач подойдет видеокарта с любым объемом VRAM, даже если разрешение монитора будет 4K. Нужно также учитывать, что актуальны эти цифры сейчас (2022 год), но со временем, когда игры станут более требовательными к «железу», памяти нужно будет больше.
Пропускная способность видеопамяти – это скорость доступа к находящимся в ней данным. Измеряется она в GB/s и чем этот показатель выше, тем лучше.
Пропускная способность в свою очередь определяется несколькими факторами:
• тип памяти (DDR3, GDDR5, GDDR6 и др. (чем новее тип, тем на более высоких частотах способна работать память);
• частота памяти (количество тактовых колебаний за единицу времени);
• ширина шины памяти (количество данных, передаваемых за каждое колебание).
По большому счету, на тип, частоту и ширину шины можно вообще не смотреть. Они могут быть самыми разными. Главное, чтобы пропускная способность в итоге была высокой. Но для лучшего понимания все же приведу пример.
Допустим, некая видеопамять, имея ширину шины 256 бит, работает на частоте 14000 МГц. Это значит, что за 1 секунду она совершает 14 миллиардов колебаний, передавая за каждый такт 256 бит информации (14000000000х256=3584000000000 бит/с или 417 GB/s). Другая память, работает на частоте 18000 МГц, но при этом имеет шину 192 бит (18000000000х192=3456000000000 бит/с или 402 GB/s). Как видно в примере, память со значительно большей частотой является менее продуктивной в связи с более узкой шиной. Это, конечно, теоретический пример, но он демонстрирует реальное положение вещей.
Нужно также учитывать, что во многих видеокартах от AMD (например, в картах серии Radeon 6000) используется так называемый Infinity Cache. Это своеобразный сверхбыстрый запоминающий буфер, встроенный в графический процессор. Он служит для сглаживания проблем, связанных с узкой шиной видеопамяти, и значительно повышает эффективность использования VRAM, даже если ее пропускная способность не очень высокая.
• Качество VRM видеокарты.
Требования графического процессора и видеопамяти к электропитанию весьма высокие. Им нужен постоянный ток большой мощности (до 400 Ватт у топовых моделей) при низком напряжении (~1,35 Вольт). Не сложно посчитать, что сила тока при этом составляет внушительные 296 Ампер. Для беспроблемной передачи такого тока даже на относительно небольшое расстояние потребовались бы очень толстые провода. Допустим, для передачи на 1 метр будут нужны медные провода толщиной около 1,5 см., а также контактные клеммы как у сварочного аппарата. В противном случае все это будет сильно греться и плавиться.
Поэтому на видеокарту подается питание 12 Вольт (при мощности 400 Ватт это чуть больше 30 Ампер), которое превращается в требуемое напряжение уже на самой ее плате в непосредственной близости от графического процессора и видеопамяти. За это превращение отвечает импульсный понижающий преобразователь, который чаще называют VRM.
От качества исполнения VRM зависит долговечность видеокарты и стабильность ее работы под нагрузкой. На специализированных сайтах в описании каждой конкретной модели можно найти информацию о количестве силовых фаз VRM, предназначенных для питания GPU и памяти (чем их больше, тем лучше). Представление о этих цифрах можно также получить при визуальном осмотре платы видеокарты, однако, придется снять радиатор системы охлаждения. Выглядит VRM примерно так (участки с VRM я «подсветил» желтым).
Каждая фаза состоит из двух транзисторов, дросселя и конденсатора. Те прямоугольные штуки с надписью «R15» на фото — это дроссели. Их количество равно количеству силовых фаз VRM.
На изображении выше плата видеокарты Nvidia Geforce RTX 3090, модель Gigabyte Eagle. Можно посчитать, что ее VRM включает 18 силовых фаз. В то же время, на рынке присутствуют модели Geforce RTX 3090, VRM которых состоят из заметно большего количества фаз (до 26). Понятное дело, они будут надежнее и долговечнее этой, смогут работать на более высоких частотах (то есть, будут немного быстрее). Но многое зависит не только от количества фаз VRM. Значение имеет также качество используемых дросселей, конденсаторов и транзисторов.
В общем, оценить VRM конкретной модели видеокарты – та еще задача. В этом вопросе можно полагаться лишь на независимые обзоры блогеров и отзывы людей, которые ее приобрели. Но интересоваться этим моментом однозначно нужно. Особенно, если речь идет о видеокарте с потреблением больше 200W.
• Требования к блоку питания.
При покупке видеокарты нужно убедиться, что блок питания компьютера отвечает ее требованиям. Топовые видеокарты могут требовать от блока мощности до 850W. Если БП недостаточно мощный, под нагрузкой (в игровых или других приложениях, активно использующих видеокарту) компьютер будет «зависать» или же он перестанет включаться вообще. И это не самое худшее, что может произойти. Слишком «слабый» блок питания может «сгореть», попутно утащив с собой в небытие видеокарту или что-то еще.
Необходимо также убедиться, что у блока питания есть необходимые коннекторы, которыми его можно подключить к видеокарте (у разных моделей видеокарт разные разъемы питания).
У некоторых видеокарт вообще отсутствует коннектор для подключения блока питания. Это один из косвенных признаков невысокой производительности. Такие карты питаются через шину PCIE материнской платы, к которой они подключаются. Максимальная мощность, обеспечивающаяся при этом, не может превышать 75W. Для «офисной» карты этого достаточно, для игровой – нет.
• Система охлаждения – часть видеокарты, отвечающая за отвод и рассеивание тепла от основных ее компонентов с целью обеспечения нормального температурного режима их работы (процессор, памяти, VRM и др.). Чем мощнее видеокарта, тем в более эффективной системе охлаждения она нуждается. Если у видеокарты плохое охлаждение, она будет перегреваться и «тротлить», то есть, самостоятельно снижать свое быстродействие чтобы снизить нагрев. Ее кулеры (вентиляторы) будут постоянно раскручиваться до максимума, доставляя акустический дискомфорт. Кроме того, карта, которая регулярно перегревается, долго не прослужит.
Оценить систему охлаждения карты можно не только по отзывам и обзорам в Интернете, но и визуально. Добротная система охлаждения состоит из большого радиатора (или нескольких), через который проходят теплопроводные трубки, а также одного или нескольких куллеров. Существуют также модели видеокарт с жидкостным охлаждением.
Строение современных видеокарт
Видеокарты современного типа имеет следующее строение:
- Графический процессор — отвечает за расчёты картинки которая выводится на экран, тем самым освобождая центральный процессор от этого действия. Это основа платы, быстродействие и в целом возможности всей видеокарты зависит как раз таки от графического процессора, но стоит понимать что это ещё не вся видеокарта.
- Видеоконтроллер — отвечает за сохранение изображения в видеопамяти.
- Видео-ПЗУ — это память в которую записаны все основные данные, такие как: BIOS; шрифты; таблицы и т. п.
- Видео-ОЗУ — в этой памяти хранится кратковременные данные, изображения, выводимые на экран.
- RAVDAC и TMDS — это преобразователь цветов, выводимых на монитор. Отвечает за интенсивность цвета и т. д.
- Коннектор — отвечает за подключение устройств к адаптеру.
- Система охлаждения — отвечает за охлаждение (довольно странно, не правда ли?) адаптера и поддержания температуры в одном режиме.
Что означает интегрированная видеокарта?
Интегрированная видеокарта — означает что блок обработки графики не имеет своего процессора и не использует свою собственную оперативную память из-за их отсутствия, использует вместо неё оперативную память системы и процессор компьютера. Что в свою очередь существенно уменьшает производительность компьютера. Так что, если у вас есть компьютер с 4 Гб оперативной памяти, видеокарта может использовать в любом месте от 1% до 5% от доступного объема оперативной памяти для обработки графики. Конечно, этот процент варьируется в зависимости от размера задачи, особенно если вы открываете много приложений, программ или играть в игры.
Преимущество встроенного блока является в том что он дешевле, что в свою очередь означает меньшую стоит компьютера. Интегрированная видеокарта также генерирует намного меньше тепла, чем дискретные видеокарты и использует значительно меньше энергии, что повышает общий срок работы от одного разряда батареи. Интегрированные графические карты идеально подходят для людей, которые делают повседневную обработку графики. Это включает в себя просмотр или редактирование видео, 2D игры, обработки текстов, сёрфинг в соц. сетях. Такая деятельность не насыщенна графикой, поэтому если вы не собираетесь играть в 3D игры то и не стоит переплачивать. Это не означает, что вы не сможете играть в 3D игры, но в более требовательных играх вы будете испытывать в игре замедление не говоря о новых играх.
AMD A10-7850K
Относится данный тип интегрированной графики к гибридному виду. Ядро Kaveri вмещает 8 асинхронных вычислительных движков. Причем доступ к системной памяти у них с x86-ядрами равноценный.
В частности, при помощи HSA вычислительные кластеры выполняют собственные процессы независимо от других ядер.
Таким образом, A10-7850К имеет в распоряжении 4 вычислительные ядра и 8 графических кластеров.
AMD по этому поводу называет данную разработку 12-ядерным процессором. Правда, не все так гладко: 12 ядер не равнозначные, им нужны специализированные программные коды.
Сама же ОС не заметит никаких дополнительных восьми ядер, а увидит все те же 4 x86-ядра.
В общем, x86-составляющая несколько портит все впечатление.
К примеру, тактовая частота изрядно пострадала. Причем настолько, что даже предыдущая модель посильнее будет. Может, в будущем производитель будет дорабатывать данный параметр. Всё же показатель хотя бы в 4 ГГц улучшил работоспособность и быстродействие.
На данный момент средняя частота работы этой встроенной графики во время серьезной нагрузки составляет 3,8 ГГц. В обычном положении достигает 1,7 ГГц.
Таким образом, данная модель дискретной графики в меру мощная, но и несколько дешевле аналога от Intel. Игры такое устройство потянет, работу с трехмерным изображением тоже.
Выводы
Выбор оптимального ноутбука под ваши задачи — дело непростое. Особенно тяжело выбрать мощную модель с производительной видеокартой. Почти всегда это будет компромисс: мощное «железо» в небольшом корпусе греется заметно сильнее, чем в обычном ПК, а цена устройства будет высока. Но если вы часто переезжаете, путешествуете или вынуждены брать ноутбук с собой на работу, то выбор становится очевиден.
Главное — собрать как можно больше информации об интересующей вас модели, почитать отзывы пользователей и гайды о самых важных компонентах ноутбука, тогда выбор станет немного проще.
