Устройство видеокарты

Как выбрать видеокарту

Выбор видеокарты для игр и монтажа видео, что лучше nVidia GeForce или AMD Radeon, сколько памяти нужно видеокарте, характеристики видеокарт.

Видеокарта предназначена прежде всего для игр. Если компьютер нужен только для работы, интернета и просмотра видео, то отдельная видеокарта ему не нужна и вполне хватит встроенной (интегрированной) в процессор.

Большинство современных процессоров имеют встроенное видеоядро, но если вы планируете играть в современные игры, то вам обязательно нужна отдельная (дискретная) видеокарта. Также видеокарта используется при монтаже видео, ускоряя рендеринг в 5-10 раз.

Содержание

Содержание

Графический процессор (GPU)

GPU (графический процессор) – является «сердцем» видеокарты, который отвечает за математические расчеты изображения, выводящегося на экран. Иными словами – обработка графики. GPU по своим свойствам похож на центральный процессор (CPU) компьютера, однако предназначен для построения изображения.

Частота

Одна из важнейших характеристик графического процессора – тактовая частота. С ней всё просто. Она измеряется в мегагерцах и чем выше его показатель, тем быстрее идет обработка информации. Частота современных видеокарт достигает отметки в 1000-1400 Мгц.

Техпроцесс

Важным показателем является техпроцесс, это один из первых пунктов среди характеристик видеоадаптеров. Измеряется в нанометрах.

Грубо говоря, основной движущей силой являются транзисторы. Если взять современные видеокарты, то можно заметить, что показатель нанометров все меньше и меньше с каждым поколением видеочипов. Все это обусловлено тем, что чем меньше размер транзисторов, тем больше их можно разместить на одном видеочипе.

С уменьшением размера транзисторов, в целом у видеокарт уменьшается также:

• Энергопотребление;
• Тепловыделение (TDP);

Производительность при этом увеличивается, так как на одной площади можно разместить больше вычислительной мощности.

Чем меньше техпроцесс, тем лучше.

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.

Поиск подходящей видеокарты

После того, как вы определились с тем, какой графический процессор вы собираетесь получить, следующим шагом будет выбор реальной карты. Теперь, как упоминалось ранее, хотя Nvidia и AMD производят чипы, то есть сами графические процессоры, их партнеры производят и продают большую часть видеокарт, которые вы можете купить сегодня.

В этом разделе мы рассмотрим все факторы, которые могут варьироваться от карты к карте.

Дизайн

Во-первых, это дизайн и эстетика карты. Конечно, если вы геймер, ориентированный на функциональность, а не на красоту формы, вам это совсем не важно. Однако с ростом популярности полупрозрачных корпусов становится очевидным, почему производители оборудования уделяют больше внимания эстетике, чем раньше.

Когда мы говорим о дизайне видеокарты, мы обычно имеем в виду дизайн кожуха, дизайн задней панели (если она есть на карте) и RGB-освещение. Как и следовало ожидать, производители хотят, чтобы их продукты отличались от конкурентов, поэтому разные видеокарты могут иметь разные элементы дизайна, которые отличают их от других фирм.

В прошлом компании часто использовали цветные подсветки, которые служили чем-то вроде подписи производителя, например, карты Gigabyte имели оранжевый цвет, а карты Zotac — желтый. Однако в 2020 году производители обычно выбирают нейтральный общий дизайн, чтобы гарантировать, что их карты смогут поместиться на как можно большем количестве ПК, когда дело доходит до эстетики.

Конечно, это не означает, что цвет полностью исчез. Вместо этого он отнесен к RGB, что намного превосходит статические декали. Возможность настройки подсветки RGB позволяет видеокарте вписаться практически в любую установку, поэтому легко понять, почему это такая популярная функция не только среди видеокарт, но и других компонентов и игровых аксессуаров.

В дополнение к RGB, задние панели также стали довольно распространенной частью дизайна современных видеокарт, так какой цели они служат? По большей части задние панели помогают поддерживать карту, т.е. предотвращают изгиб печатной платы под весом кулера, а также облегчают очистку обратной стороны карты. Тем не менее, эстетика является главной привлекательностью за задними панелями, поскольку на них, очевидно, гораздо приятнее смотреть, чем на заднюю часть печатной платы.

Более того, некоторые задние панели поставляются в комплекте с термопрокладками, которые позволяют им работать как теплоотводы, но большинство задних панелей не имеют большого значения, когда дело доходит до охлаждения.

Размер или форм-фактор

При покупке видеокарты вы также заметите, что все они разного размера. Некоторые кажутся довольно маленькими, в то время как другие выглядят как массивные кирпичи, из-за которых видеокарты стандартного размера кажутся крошечными по сравнению с ними.

Итак, что с этим делать?

Что ж, как мы уже узнали, производитель является разработчиком печатной платы, и есть несколько веских причин, по которым «мини» видеокарты так популярны. Во-первых, они, как правило, немного дешевле, поскольку для их изготовления требуется меньше материала, а во-вторых, они могут поместиться в корпусах малого форм-фактора и внешних корпусах графического процессора.

Однако видеокарты меньшего размера имеют одну оговорку — их охлаждение менее эффективно. Естественно, из-за своего небольшого размера компактные видеокарты оснащены меньшими радиаторами и обычно охлаждаются только одним вентилятором. Это приводит к более высоким температурам, большему шуму и ограниченному потенциалу разгона.

Напротив, карты большего размера обычно кажутся больше, потому что они поставляются с большим радиатором, который улучшает эффективность охлаждения и позволяет производителю также устанавливать кулер с тремя вентиляторами, но об этом ниже.

В общем, компактная видеокарта может быть хорошей покупкой, если у вас ограниченный бюджет или просто ищете видеокарту для установки в корпус Mini ITX или использования в качестве внешнего графического процессора. С другой стороны, карта большего размера, вероятно, будет иметь лучшее охлаждение и будет генерировать меньше шума, хотя вам нужно будет убедиться, что она действительно подходит для вашего корпуса.

Охлаждение

Теперь, когда мы коснулись охлаждения, давайте рассмотрим его поближе. Короче говоря, современные видеокарты используют один из трех основных типов охлаждения: внешнее, воздушное и жидкостное.

На сегодняшний день охлаждение на открытом воздухе является наиболее распространенным и лучше всего подходит для большинства игровых ПК. Видеокарты, охлаждаемые таким образом, имеют открытый радиатор и от одного до трех вентиляторов, которые проталкивают воздух через него.

Как упоминалось выше, одного вентилятора может быть достаточно для поддержания работы видеокарты при приемлемых температурах, но в конечном итоге это приводит к большему шуму. Таким образом, карты с двумя и тремя вентиляторами обычно являются лучшим выбором, если вы специально не ищете компактную карту или действительно скупитесь на копейки и не готовы довольствоваться самой дешевой из тех, что вы можете себе позволить.

Видеокарты с вентиляторным охлаждением встречаются реже, и этому есть причина. Эти карты имеют закрытый радиатор и работают от одного нагнетательного вентилятора, который всасывает холодный воздух и выдувает горячий воздух прямо из корпуса.

Это помогает предотвратить накопление тепла внутри корпуса, что может быть полезно для небольших корпусов или рабочих компьютеров с несколькими графическими процессорами, но карты с воздушным охлаждением, как правило, работают как значительно громче, так и значительно горячее, чем те, которые оснащены охладителем открытого воздуха, поэтому понятно, почему они не так популярны.

Жидкостные кулеры, как и нагнетатели, далеко не массовые, хотя и по другой причине. Они могут предложить беспрецедентную эффективность охлаждения — потенциально с меньшим уровнем шума — они непомерно дороги и их стоит использовать с высокопроизводительными графическими процессорами только в том случае, если вы собираетесь разогнать карту и действительно хотите использовать оборудование на пределе.

Разгон

Теперь, когда мы затронули тему разгона видеокарты, мы должны обсудить и его более подробно. Итак, насколько важен разгон для графических процессоров?

Что ж, ответ: не очень, по крайней мере, не для среднего игрока.

Причина этого проста: таким образом невозможно выжать сколько-нибудь значительную дополнительную производительность из видеокарты.

В то время как высокопроизводительные видеокарты, оснащенные качественным жидкостным охлаждением, определенно могут дать очень заметные улучшения производительности, средняя тактовая частота видеокарты с воздушным охлаждением может быть увеличена только до сих пор, обычно примерно на 5-10%. Как и следовало ожидать, прирост производительности, который вы получаете, весьма незначителен, особенно когда речь идет о бюджетных и средних графических процессорах.

Теперь, зная это, вы можете спросить себя: зачем вообще беспокоиться о том, есть ли на карте хороший кулер? Что ж, ответ на этот вопрос также прост: более низкий уровень шума, более низкие температуры нагрузки и лучшая долговечность — все это причины, по которым вы можете захотеть получить карту с лучшим кулером, и часто это хорошая идея.

Объем видеопамяти

Как упоминалось ранее, каждая видеокарта поставляется со своей собственной видеопамятью, но о чем здесь следует помнить?

Что ж, видеопамять — это довольно простое дело на данный момент, поскольку емкость — единственное, о чем вам действительно нужно беспокоиться. Большинство современных видеокарт поставляются с 4, 6 или 8 ГБ видеопамяти, и хотя 4 ГБ остаются жизнеспособными для игр с разрешением 1080p, 6 или 8 ГБ являются обязательными, если вы собираетесь играть с текстурами высокого разрешения или с более высоким разрешением, например 1440p или 4K.

В 2020 году новейшие массовые видеокарты поставляются с памятью GDDR6, но это не является значительным приростом производительности по сравнению с GDDR5, поэтому не нужно беспокоиться об этом, если вы собираетесь сэкономить пару долларов, выбрав немного более старую модель.

Разъемы связи

Мы упоминали, что производители решают, какие порты и сколько их будет у видеокарты, так на что вам следует обратить внимание в этом разделе? Сегодня в видеокартах есть три основных разъема: HDMI, DisplayPort и Dual Link DVI-D.

DVI — это самый старый разъем из этой группы, а Dual Link DVI-D — его новейшая итерация, которую все еще можно увидеть на некоторых мониторах и графике, поскольку он может поддерживать 1080p и 1440p с частотой обновления 60 Гц. Тем не менее, хотя он по-прежнему актуален в 2020 году, это далеко не идеальный выбор.

На сегодняшний день HDMI является наиболее распространенным разъемом, который можно найти как в телевизорах, так и в мониторах, и сегодня вы, вероятно, встретите как HDMI 1.4, так и HDMI 2.0. И чем они отличаются?

Основные различия сводятся к поддерживаемым разрешениям и частоте обновления, т.е. HDMI 1.4 поддерживает только 1080p при 144 Гц, 1440p при 75 Гц и 4K при частоте до 30 Гц, тогда как HDMI 2.0 может делать 1080p при 240 Гц, 1440p при 144 Гц, и 4K при 60 Гц. В дополнение к этому, HDMI 2.0a и HDMI 2.0b также добавили поддержку HDR, а HDMI 2.0b — это версия порта, которую вы увидите в новом оборудовании.

К счастью, HDMI 2.0 также обратно совместим с HDMI 1.4, но и графическая карта, и монитор должны иметь порт HDMI 2.0, если вы хотите в полной мере использовать возможности новой технологии.

Затем у нас есть DisplayPort, который является основным продуктом современных игровых мониторов, и вы, вероятно, в конечном итоге будете использовать его. Как и в случае с HDMI, сегодня вы можете встретить две версии DisplayPort: DisplayPort 1.2 и DisplayPort 1.4.

Более старый порт 1.2 может поддерживать 1080p при впечатляющей частоте 240 Гц и 1440p при 144 Гц, при этом также поддерживая 4K при частоте до 75 Гц. Однако новый порт 1.4 идет еще дальше, так как он может повышать разрешение 1440p до 240 Гц и 4K до впечатляющих 120 Гц.

Однако дело не только в высоких частотах обновления — DisplayPort 1.4 также является единственной технологией, которая в настоящее время поддерживает Nvidia G-Sync, а также поддерживает HDR, в отличие от DisplayPort 1.2.

Как и HDMI, DisplayPort также имеет обратную совместимость, но и графическая карта, и монитор должны иметь соответствующие порты, если вы хотите в полной мере воспользоваться всеми преимуществами полного набора функций новой версии.

Наконец, мы также должны упомянуть USB-C, так как некоторые высокопроизводительные видеокарты теперь также поставляются с этим все более популярным портом, и об этом следует помнить, если вы собираетесь использовать гарнитуру VR на своем ПК.

В любом случае и HDMI, и DisplayPort пригодны для игр в 2020 году, но геймеры, ориентированные на производительность, по понятным причинам предпочитают DisplayPort.