Краткая история компании NVIDIA в видеокартах GeForce серий GT, GTX и RTX
Краткая история компании NVIDIA в видеокартах GeForce серий GT, GTX и RTX NVIDIA Corporation — американская технологическая компания, разработчик графических процессоров и систем-на-чипе (SoC). Разработки NVIDIA получили распространение в индустрии видеоигр, сфере профессиональной визуализации, области высокопроизводительных вычислений и автомобильной промышленности, где бортовые компьютеры NVIDIA используются в качестве основы для беспилотных автомобилей. Важным приоритетом для компании также является рынок искусственного интеллекта (ИИ).
Краткая история компании NVIDIA в видеокартах GeForce серий GT, GTX и RTX
Разновидности операционных систем
Старая ОС, к примеру, Windows XP требовала установку всех драйверов для Intel или Радеон вручную. Для этого в комплект поставки видеокарты или ноутбука включали диск с требуемым программным обеспечением. С появлением Windows 7 все немного изменилось, так как установочный диск предусматривает наличие файлов различных драйверов.
Специалисты рекомендуют проводить установку драйверов со сторонних носителей и не полагаться на варианты, которые включаются в состав OS. Это можно связать с нижеприведенными моментами:
- В автоматическом режиме тип аппаратного оснащения может определяться неправильно. Именно поэтому многие рассматривают то, как удалить драйвера видеокарты Nvidia, так как при установке неправильной версии компьютер будет работать неправильно.
- Производители видеокарт создают программы, которые позволяют обновить драйвера в автоматическом режиме. К примеру, утилита Experience позволяет провести удаление нетребуемой версии драйвера и откатить ее до более ранней версии.
Если система будет работать неправильно, то это может привести к серьезным проблемам. Некорректная работа приводит к нагреву карты, возникновению серьезных проблем с операционной системой, некоторая информация может отображаться неправильно.
Как работает видеокарта?
Трёхмерный объект изначально векторный. Он состоит из треугольников, которые можно описать вершинами. То есть, по сути, объект — это набор вершин, со своими координатами в трехмерном пространстве.
Но ваш экран двумерный, да ещё и состоит из пикселей. Так как нам отобразить векторный 3D объект в двухмерном пространстве? Правильно — спроецировать его!
Мы переносим координаты вершин на плоскую поверхность соединяем их при помощи уравнений прямых на плоскости и заполняем пикселями плоскости треугольников. На этом этапе мы получаем двухмерную проекцию объекта на экране.
Как встроенная и дискретная видеокарта работают в паре
Разработчики ноутбуков стали совмещать встроенную и дискретную видеокарту в одном устройстве, получая экономичность и высокое время автономной работы при работе от батареи с возможностью играть в требовательные игры или выполнять тяжелые рабочие задачи при работе от сети. Иногда такой тип совмещенных видеоускорителей называют гибридной видеокартой.
Переключение режима работы видеокарт может происходить автоматически. При смене плана электропитания на производительный при подключении к сети в ноутбуке задействуется мощная дискретная видеокарта. Переключение может осуществляться и в ручном режиме, позволяя, например, без потери производительности смотреть видео высокого разрешения на встроенной видеокарте в то время, пока на дискретной видеокарте происходит кодирование видео или обработка изображений.
Линейки
GeForce
Это семейство является самым основным у компании NVIDIA. Ее представители ставятся как в мощные игровые ПК, так и в простенькие офисные ноутбуки. Видеокарты из этого семейства удовлетворяют 90% потребностей простых потребителей. Остальные семейства созданы для энтузиастов, для профессионалов и корпоративного сегмента или вовсе для достаточно необычных на первый взгляд задач.
Поколения
Поколение и микроархитектура видеочипа отражены в его кодовом названии. Так:
- GF – Fermi
- GK – Kepler
- GM – Maxwell
- GP – Pascal
Про первые вышедшие карты на Pascal можете прочесть по соответствующим ссылкам: GTX 1060, GTX 1070, GTX 1080, TITAN X, а сейчас уже подоспели и мобильные GTX 1080/1070/1060.
| Микроархитектура | Серия |
|---|---|
| Fermi | 400/500 |
| Kepler | 600/700 |
| Maxwell | 800/900 |
| Pascal | 1000 |
Но в эту таблицу надо внести несколько поправок:
| Модели | Микроархитектура |
|---|---|
| 605 | Fermi |
| 610 | Fermi |
| 620 | Fermi |
| 630* | Fermi |
| 640* | Fermi |
| 645 | Fermi |
| 730* | Fermi |
| 750 | Maxwell |
| 750 Ti | Maxwell |
| 640M LE* | Fermi |
| 670M | Fermi |
| 675M | Fermi |
| 710M | Fermi |
| 720M | Fermi |
| 820M | Fermi |
| 870M | Kepler |
| 880M | Kepler |
| 920M | Kepler |
* — означает, что исключение существует для некоторых модификаций этих видеокарт.
- GT – это буквенное сочетание отражает видеокарты низкого уровня производительности, их нельзя рассматривать как игровые.
- GTX – этим индексом обозначаются видеоадаптеры среднего и высокого уровня, которые хорошо подходят для игр.
- M – мобильная видеокарта (они сильно слабее своих братьев без этой буквы)
- X – маркировка более производительной видеокарты у мобильных решений
- LE – так обозначается версия карты с более низкой тактовой частотой у мобильных адаптеров
- Ti – обозначение более производительной версии у десктопных карт
Стоит отметить, что более производительная версия отличается не только разгоном, но и компонентами ядра (унифицированные шейдерные блоки, блоки текстурирования, блоки растеризации).
Возможно, начиная с поколения Pascal мобильные видеокарты перестанут оснащаться буквой M, так как используют почти те же чипы.
Следующие после поколения цифры указывают на положение модели в линейке.
Интересный факт: 90 означает 2 чипа 80 в режиме SLI (работают в паре).
TITAN
Это подлинейка GeForce, ведь они имеют индекс GTX. Для начала надо разобраться с позиционированием данной линейки. Это самые быстрые и дорогие видеокарты на данный момент. Но эта цена действительно слишком высока для такого уровня производительности. Все дело в том, что так же они позиционируются, как мощные профессиональные видеокарты для математических вычислений и вычислений FP 64 (вычисления с плавающей запятой двойной точности). Это своего рода внедорожник в мире видеокарт – и работать можно и играть. Исключением является Titan X, который не хватает с неба звезд в FP 64 – вычислениях и по сути является просто очень дорогой видеокартой с огромным набором видеопамяти.
В этой линейке на начало 2016 года есть только 5 видеокарт и почти все в референсном дизайне (версии от сторонних производителей).
TITAN, TITAN Black Edition и TITAN Z принадлежат Kepler, TITAN X – Maxwell, еще есть TITAN X в Pascal (отличия в приставках: у первого полное название NVIDIA GeForce GTX TITAN X, а у второго просто NVIDIA TITAN X).
Про все модели можете прочесть на сайте NVIDIA.
Quadro
Это семейство предназначено для профессионального использования. Эти карты очень хорошо подойдут для сложных 3D-приложений и вычислительных симуляций. На этих картах производится рендеринг настоящих фильмов со спецэффектами. Эти карты не подходят для игр. Даже самые дорогие решения будут проигрывать средним игровым видеокартам GeForce. Все дело в том, что эти видеоадаптеры рассчитаны на вычисления с плавающей запятой двойной точности (FP 64), а играм достаточно и одинарной (FP 32). А вот в этих более точных вычислениях и приложениях, использующих OpenGL драйвера превосходство Quadro просто колоссально, ведь даже дешевые Quadro (хотя не такие уж они и дешевые) уделывают самые мощные игровые видеокарты (за исключением некоторых Titan). Если же в приложении никакой конкретной оптимизации под возможности Quadro карт нет, то тут результат решается количеством потоковых процессоров и пропускной способностью памяти, в чем у игровых видеокарт полный порядок.
Мы не будем затрагивать карты до микроархитектуры Fermi.
Первая буква означает микроархитектуру чипа:
- ее нет – Fermi
- K – Kepler
- M – Maxwell
Буквенные индексы есть и в конце названия модели:
- M – обозначение мобильной видеокарты
- D – другой набор выходов. В случае с K2000 вместо двух портов DisplayPort и одного DL-DVI в D-версии стоят два выхода DL-DVI и один mini-DisplayPort.
Цифры же указывают на положение модели видеокарты в линейке (больше — лучше).
Tesla
Давно известно, что видеокарты (GPU) гораздо быстрее делают математические вычисления, нежели процессоры (CPU). Все дело в том, что в этих операциях большое значение играют количество ядер и параллельность расчетов. В видеочипах ядер намного больше, чем в CPU. Если брать CUDA, то в одной видеокарте их может быть до 3072 штук! Эта особенность связана с ролью видеокарты в компьютере – ей надо делать множество простых действий параллельно и за очень короткое время. Tesla – это семейство, созданное специально для ускорения математических вычислений. Такие карты хорошо справляются с как с FP 32, так и с FP 64 расчетами. Их используют в научных центрах и на серверах, ведь на единицу потребленной энергии они сделают больше полезной работы, нежели процессор. Интересный факт: в картах этой линейки нет видеовыходов.Первая буква означает поколение
Цифры являются указателем на положение чипа в линейке (больше — лучше). Здесь мы не будем разбирать буквенные индексы и подробности маркировки. Наша цель – ознакомить вас с этим семейством и рассказать о нем пару слов. Информации про все семейство достаточно мало из-за применения лишь в узких областях и сложности в приобретении.
Интересный факт: Есть такая видеокарта NVIDIA Quadro M6000 с 24 ГБ видеопамяти!
Это семейство создано для корпоративного сегмента. Раньше оно было частью семейства Quadro и обозначалось также буквами «NVS». Эти видеочипы созданы для бизнес-приложений (финансовых, корпоративных, ECAD), многомониторных решений. Например, их используют для цифровых информационных панелей. Их особенностями являются большое количество портов для подключения дисплеев в некоторых моделях и очень низкая общая стоимость поддержки (ТСО). Производительностью они не блещут и в них используется не такая быстрая DDR3 память. Тепловыделение не превышает 70 Вт. Для сравнения, в самой мощной модели NVIDIA NVS 810 всего 512 ядер CUDA, TDP 68 Вт и 4 ГБ DDR3 памяти, но целых 8 выходов Mini DisplayPort 1.2.
Всю информацию об актуальных моделях можете узнать здесь.
Tegra
Семейство систем на кристалле (SoC) для мобильных устройств (про SoC на нашем сайте есть хорошая статья). В рамках него были представлены первые двухъядерные и четырехъядерные решения. Во времена своего выхода являются топовыми решениями в плане графики, но и в процессорной части дела обстоят довольно хорошо. На данный момент у них есть свои разработки ядер Denver, вместо «классических» Cortex. Есть две версии Tegra K1:
- 2 ядра Denver
- 4 ядра Cortex-A15
Tegra K1 был построен на микроархитектуре Kepler, а Tegra X1 на Maxwell. Как ни странно, но Tegra X1 использует 4 ядра Cortex-A-53 и 4 ядра Cortex-A-57 (технология big.LITTLE). Преимуществом является то, что есть эксклюзивные проекты и портированные компьютерные игры, сделанные только под устройства на базе Tegra, ввиду их мощности и связей компании. У Nvidia так же есть свои планшеты и портативные косоли, где реализованы некоторые интересные технологии. Например, трансляция игр с ПК на экран своего мобильного устройства на базе Tegra. Устройства на базе Tegra являются хорошим подспорьем для мобильного гейминга.
Интересные факты:
Tegra 2 стал первым 2-х ядерным чипом для мобильных устройств.
Tegra 3 повторил успех предыдущего чипа, но уже с 4 ядрами.
Tegra K1 перешел на микроархитектуру графического ядра Kepler и 28 нм техпроцесс и вплотную приблизился в производительности к PS3 и XBOX 360.
Tegra X1 применяет технологию big.LITTLE, перешел на микроархитектуру Maxwell и 20 нм техпроцесс. Стал первым первой системой на кристалле, достигшей производительности в 1 терафлопс в FP 16 вычислениях с плавающей запятой. На демонстрирование демки Unreal Engine 4 «Elemental» он тратил 10 Вт, Xbox One – 100 Вт, а топовый ПК 2012 года – 300 Вт. Это не означает, что он может сравниться с топовым ПК 2012 года, а лишь демонстрирует огромный рост эффективности видеочипов.
Про другие интересные факты о GPU можно узнать по ссылке.
Что такое GeForce Experience?
В двух словах, GeForce Experience — это программный пакет для графических процессоров Nvidia.
GeForce Experience включает в себя множество настроек производительности и конфигурации для игр, автоматическое обновление драйверов для вашего графического процессора, Nvidia Shadowplay для потоковой передачи в реальном времени, встроенные игровые фильтры (например, фильтры Instagram, но для игр на ПК), а также множество более мощных опций.
Опыт GeForce от Nvidia в прошлом имел неоднозначную репутацию. Некоторые считали это ненужным дополнением к игровому ПК. Другие утверждают, что он использует дополнительные системные ресурсы. Но в последних версиях GeForce Experience стала универсальным инструментом управления графическими процессорами для владельцев графических процессоров Nvidia.
GeForce Experience против панели управления Nvidia
Оставайтесь на линии. Разве панель управления Nvidia не обладает таким же набором опций, как Nvidia GeForce Experience?
Тот факт, что Nvidia устанавливает два отдельных инструмента для настройки и управления настройками графического процессора, немного сбивает с толку. Но это разные инструменты, которые предлагают пользователям разные варианты графических процессоров.
Панель управления Nvidia в основном работает с универсальными настройками графического процессора, а также с настройками для отдельных игр.
Например, вы можете управлять 3D-настройками графического процессора Nvidia во всей системе, настраивать конкретное разрешение экрана, настраивать цветной дисплей рабочего стола, настраивать несколько дисплеев и многое другое. Если вы используете ноутбук с графическим процессором Nvidia, вы можете использовать панель управления Nvidia, чтобы указать, когда использовать встроенную графику ноутбука, а когда переключаться на графический процессор, что позволяет сэкономить заряд аккумулятора ноутбука.
Хотя панель управления Nvidia ориентирована на универсальные настройки, вы также можете создавать собственные настройки для отдельных программ. Эти настройки графического процессора переопределяют общие настройки для этой конкретной программы. Вы можете заставить игру использовать определенный тип анизотропной фильтрации, заставить V-Sync оставаться включенным или определить режим управления питанием для вашего GPU.
Применение этих настроек 3D в игре или программе может иметь непредвиденные последствия. Вы не будете разрушать свой компьютер или графический процессор, но вы можете вызвать сбой ваших игр и программ без предупреждения.
Недостатки встроенного GPU в компьютере
Ключевые недостатки интегрированных графических процессоров (iGPU):
- Малая производительность. Их достаточно для отрисовки интерфейса операционной системы, программ, для воспроизведения видео, для самых простых игр (преимущественно 2D).В процессорах последних поколений iGPU позволяют комфортно играть и в современные 3D-игры, но только с низким разрешением и настройками графики.
- Не имеют собственной оперативной памяти, поэтому резервируют общую ОЗУ, подключённую к материнской плате. И в зависимости от запущенного приложения, могут «забирать» для своих нужд до 2 гигабайт ОЗУ.
- Не поддерживают многих протоколов. Именно поэтому некоторые компьютерные игры при использовании iGPU либо вовсе не запускаются, либо работают некорректно.
Но есть у iGPU и весомое преимущество. Это малое энергопотребление.
Для сравнения, видеокарта GPU Nvidia Geforce последнего поколения потребляет порядка 300 Вт в нагрузке. Интегрированный графический процессор — порядка 3 – 10 Вт (в зависимости от модели видеокарты). Также следует упомянуть, что в игровых приставках последних поколений (XBOX, PlayStation), а также в портативной игровой консоли Steam Deck используются именно iGPU.
Аналитики вообще считают, что в ближайшие 10 – 20 лет дискретные видеокарты вообще станут невостребованными и их производство вовсе прекратят.
Итого, в каждом ПК или ноутбуке устанавливается два процессора, один из которых — графический( GPU). Интегрированные iGPU отлично подходят для «офисных» ПК, тогда как с дискретными GPU — для игровых компьютеров или так называемых «графических станций». А какая видеокарта установлена в вашем ПК или ноутбуке? Расскажите об этом в комментариях.
