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 видеокарта — видеоадаптер
Видеокарта (видеоадаптер) — это часть аппаратного обеспечения компьютера и ноутбука, устройство, которое отвечает за обработку данных — машинного кода, переводя его в доступное изображение. Т.е. простыми словами, видеоадаптер занимается переводом программного кода в понятное для пользователя изображение на его мониторе, телевизоре или любом другом дисплее.
Представляет из себя плату с микросхемами, кулерами и разъемами, которая устанавливается в корпус ПК или ноутбука. Они могут быть, как уже интегрированными в материнскую плату, так и дискретными. О видах графических плат подробнее написано в соответствующей главе этой статьи ниже.
Для чего нужна видеокарта
Видеокарта нужна для вывода и обработки изображения. Она преобразовывает информацию в понятную нам картинку и выводит ее на экран. Не будет графического адаптера, не будет и картинки. Но, к счастью в большинстве современных материнских плат есть уже встроенная — интегрированная графическая плата, и, если вытащить из системного блока внешнюю — дискретную, компьютер все равно будет работать и выводить картинку на экран.
Отвечает за быстроту обработки графических данных. Чем новее и производительнее графическая плата, тем быстрее будет обработка графики. Так, чтобы видео/графические редакторы, игры и т.д. работали быстро и не тормозили — нужна модель помощнее.
Устройство видеокарты — из чего она состоит
Графический процессор — обрабатывает выводимое изображение и 3D графику. Чем он лучше и новее, тем лучше будет производительность.
Видеоконтроллер — обрабатывает данные получаемые от графического процессора, формирует изображение в памяти устройства. Дает сигнал преобразователю для формирования развертки монитора.
ОЗУ — временная память. Здесь хранится уже готовое изображение для быстрого его вывода на экран. Оно может часто меняться, поэтому чем быстрее такая память, и чем ее больше — тем выше будет производительность в играх и при обработке графики в программах.
ПЗУ — постоянная память. Здесь хранится BIOS адаптера и другие системные ресурсы. Доступ к ПЗУ имеет лишь центральный процессор вашего ПК.
Цифро-аналоговый преобразователь — преобразует данные, которые формирует видеоадаптер в понятный нам цветовой диапазон, раскидывая его по пикселям на мониторе, именно это мы и видим на наших дисплеях.
Коннекторы — разъемы подключения.
Система охлаждения — то, что охлаждает видеопроцессор и память устройства. Обычно это кулеры с системой водяного охлаждения.
Как работает видеокарта
1. Центральный процессор компьютера отправляет графическому адаптеру потоки данных, которые необходимо преобразовать в картинку на мониторе.
2. Видеоадаптер производит необходимые расчеты и обработку. Многое зависит в этом процессе от ПО, о том, как установить драйвера на видеокарту — написано в соответствующем материале.
3. Выводит изображение по пикселям монитора — на экран.
Интересно! Чем более высокого разрешения монитор, тем больше соответственно на нем пикселей. Поэтому на экранах с большим разрешением — количеством пикселей, время обработки изображения увеличивается. Больше пикселей-разрешение на дисплее — дольше время обработки.
Современные производители
Решив приобрести видеоадаптер, владелец компьютера обнаружит, что весь ассортимент представлен продукцией лишь двух фирм – AMD (ATI) и NVidia. Но несмотря на такую «монополию», каждый может подобрать себе модель не только по уровню производительности, но и по стоимости. Так, видеокарта Geforce – это модель от NVidia. Когда-то компания предлагала варианты с урезанным функционалом, называемые Vanta, но сейчас таких нет. Соответственно, видеокарты Radeon – это линейка продуктов от AMD (или ATI, что сейчас одно и то же).
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.
Основные характеристики видеокарты влияющие на выбор
Интерфейс — служит для передачи данных между 3D-ускорителем и центральным процессором. В настоящее время стандартом де факто является шина PCI Express (PCI-E) разных версий, хотя пока еще можно встретить устаревший интерфейс AGP. Физически реализован в виде слота на материнской плате компьютера, куда устанавливается дискретный видеоадаптер. Видеокарты AGP и PCI-E несовместимы друг с другом, поэтому слоты для их установки расположенные на материнской плате имеют разные физические размеры, исключающие случайную установку «чужой» видеокарты. В свою очередь разные версии интерфейса PCI Express совместимы между собой, но каждая следующая версия интерфейса имеет вдвое большую пропускную способность. Если видеоадаптер имеет интерфейс PCI- E 2.0, а установлен в слот PCI-E 1.0, то работать он будет как PCI-E 1.0. Последняя на данный момент версия PCI-E 3.0, но в будущем ожидается появление PCI-E 4.0.
Тактовая частота видеопроцессора — сильно влияет на производительность видеоадаптера, чем она выше, тем быстрее он работает и тем больше его тепловыделение. Именно поэтому, увеличение рабочей частоты GPU является одним из способов разгона видеокарты. Однако надо иметь в виду, что сравнивать в лоб разные модели видеокарт по данному параметру не совсем правильно, поскольку это будет справедливо только для моделей, построенных на одинаковом чипе, в противном случае в дело вмешивается архитектура чипа. Измеряется частота в мегагерцах.
Частота видеопамяти — измеряется в мегагерцах, и чем она выше, тем быстрее работает подсистема памяти. Так же является одним из способов ускорить работу видеокарты.
Объем видеопамяти — сколько памяти установлено на плате и доступно для хранения данных. В настоящее время измеряется в мегабайтах или гигабайтах и чем ее больше, тем лучше. Однако на самом деле не все так просто, поскольку есть определенный предел, после которого дальнейшее наращивание объема памяти не приводит к увеличению скорости работы. Объясняется это довольно просто, всегда есть определенный объем данных, требуемый для работы. Он разный в каждый момент времени и зависит от используемых программ и настроек. Когда объем памяти установленный в 3D-ускорителе превышает объем данных требуемых для работы, то дальнейшее увеличения объема видеопамяти не приводит к ускорению работы.
Следует учесть, что у памяти есть и другие параметры, сильно влияющие на скорость ее работы помимо ее объема. Поэтому видеокарта с 3ГБ памяти необязательно будет работать быстрее модели, в которой установлено только 2ГБ, особенно если в карте с большим объемом используется медленная память, а с меньшим объемом быстрая.
Тип видеопамяти — сейчас используется несколько типов оперативной памяти применяющиеся в видеокартах. В современных видеокартах может применяться как DDR так и специально разработанная для использования в видеокартах память типа GDDR. Мы не будем вдаваться в технические моменты, отметим только, что чем более современный тип памяти, тем выше скорость ее работы. Самая быстрая на сегодняшний день это GDDR5, но она и самая дорогая, поэтому применяется в видеокартах верхнего ценового сегмента. Наиболее массовой является GDDR3.
Ширина шины памяти — имеет большое влияние на пропускную способность памяти и следовательно на общую производительность видеокарты. Определяется числом бит данных передаваемых за один цикл. Чем ширина шины памяти больше, тем выше скорость работы. В очень дешевых видеокартах ширина шины обычно 64 или 128 бит, а в топовых 256 бит и выше.
Различные специализированные блоки. Количество шейдерных блоков, текстурирования, растеризации оказывает непосредственное влияние на производительность. В общем случае, чем их больше, тем выше производительность.
Версия DirectX — интерфейс программирования приложений, обеспечивающий взаимодействие программ с железом компьютера и активно используется при создании компьютерных игр. В зависимости от версии DirectX поддерживаемой видеокартой, будут доступны различные режимы качества в игре, порой очень сильно влияющие на внешний вид и атмосферу игр. В отдельных случаях, игра созданная с последней версией DirectX может вообще не запускаться на более ранних версиях. Последней на данное время версией является DirectX 11, но она работает только начиная с Windows Vista.
Поддержка технологий SLI/CrossFire. Производительности всегда мало и графические адаптеры не являются исключением. Что делать, если даже производительности топовой на данный момент видеокарты не хватает. Для тех, кому всегда мало, можно использовать технологии SLI или CrossFire обеспечивающие увеличение мощности системы экстенсивным способом.
Реализация очень простая, в компьютер устанавливается две и более видеокарты одновременно, которые работают параллельно. Технология SLI разработана для карточек NVIDIA, а CrossFire соответственно для AMD. Следует иметь в виду, что материнская плата должна иметь несколько разъемов PCI-E, а так же требуется блок питания соответствующей мощности.
Разъемы. Служат для подключения к видеокарте внешних устройств для вывода на них видеосигнала, таких как мониторы, телевизоры, проекторы. Иногда их наличие и количество влияет на выбор конкретной модели. Все интерфейсы делятся на две большие группы: аналоговые и цифровые. На качество изображения при аналоговом подключении влияет большое количество факторов, что порой сильно портит картинку, поэтому они вытесняются цифровыми интерфейсами. Среди самых распространенных на сегодняшний день стоит отметить следующие.
DVI (Digital Visual Interface) — наиболее распространенный интерфейс, который бывает в трех вариантах: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый), DVI-I (комбинированный). В дискретных видеокартах обычно присутствует DVI-I, как наиболее универсальный. Он позволяет с помощью специальных переходников выбирать цифровую или аналоговую форму подключения. Для подключения очень больших мониторов с разрешением больше чем 1920×1080 нужно чтобы использовалось двухканальное подключение, DVI Dual-link.
HDMI (High Definition Multimedia Interface) — цифровой интерфейс для передачи по одному кабелю изображения и звука. Получил широкое распространение, в том числе в бытовых электроприборах. Имеет несколько версий различающихся производительностью и функционалом. В ближайшее время ожидается выход интерфейса версии 2.0 с поддержкой разрешения 4К с 60 кадров/с, улучшением 3D-возможностей, в том числе поддержка 25 кадров/с в этом режиме и многие другие улучшения. Если в видеокарте отсутствует выход HDMI, то можно воспользоваться переходником DVI-HDMI.
DisplayPort — еще один цифровой интерфейс для передачи мультимедиа с оригинальным разъемом, является конкурентом HDMI. Не требует лицензионных отчислений от производителя оборудования, поэтому имеет своих сторонников.
D-Sub или VGA — являются аналоговыми разъемами для подключения мониторов, повсеместно распространенными до появления цифровых интерфейсов. Если есть выбор, то лучше использовать цифровое подключение. Если в видеокарте только цифровые выходы, а в мониторе только аналоговые входы, то можно воспользоваться переходниками с цифровых интерфейсов на VGA.
S-Video — устаревший аналоговый интерфейс, использовавшийся ранее для подключения компьютера к аналоговым телевизорам. Стоит использовать, только если телевизор старый и цифровые входы отсутствуют.
Производитель. Сейчас фактически существует только два крупных производителя дискретных графических процессоров, компании NVIDIA и AMD. Они имеют торговые марки GeForce и Radeon соответственно. Однако сами эти компании не продают готовые видеокарты потребителям, они работают с другими компаниями, которые на базе видеочипов этих компаний выпускают готовые продукты. Правда стоит отметить, что готовые видеокарты от разных производителей созданные на одинаковом чипе производства NVIDIA или AMD очень часто различаются только наклейками, комплектацией и коробкой, так как основаны на референсном дизайне.
Бывает, конечный производитель видеокарт разрабатывает свой собственный дизайн видеокарты, изменяет систему охлаждения, повышает частоты и так далее. Таким образом, он стремится выделить свой продукт среди себе подобных основанных на одинаковом чипе.
Система охлаждения. Для поддержания температуры видеокарты в приемлемых пределах применяются системы охлаждения. Они бывают двух основных типов: активные и пассивные. Пассивные представляют собой простой радиатор, который рассеивает выделяемое картой тепло. Применяются только в видеокартах относительно низкой производительности. Основное преимущество это надежность, отсутствие шума и пониженное энергопотребление, что особенно важно для ноутбуков, HTPC и любителей тишины.
Активная система охлаждения дополняется вентилятором (кулером), хотя встречаются карты с водяным охлаждением. Кулер улучшает охлаждение, но одновременно увеличивает энергопотребление и шум, причем на топовых моделях иногда очень сильно.
Физические размеры. В зависимости от применяемого компьютерного корпуса физические размеры видеокарты могут стать ограничивающим фактором. Современные высокопроизводительные видеокарты могут иметь большие размеры и просто упереться в жесткие диски в тесном корпусе. К тому же применяемые системы охлаждения видеокарт довольно громоздки и могут занимать два и даже три слота. Другими словами, они толще, чем положено стандартами для платы расширения и занимают дополнительное пространство, перекрывая собой ниже расположенный слот.
Теперь вы знаете, что такое видеокарта и на какие основные моменты, нужно обращать внимание при выборе видеокарты. Конечно, выбрать оптимальную модель довольно непросто, особенно учитывая, что для разных задач критерии выбора совершенно различны. Что является благом для мощного игрового ПК, будет страшным злом для HTPC, а офисному компьютеру чаще всего хватит вообще интегрированной графики. Однако это тема для отдельного разговора.
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.
