Видеокарта — что это такое, зачем она нужна и как работает

Почему порты PCI Express на материнской плате различаются по размеру? Объяснение x16, x8, x4 и x1

Всем добра! Сегодня вы узнаете как подобрать видеокарту к материнской плате и процессору и прочитаете самый лучший манул по этому поводу. Необходимость применения дополнительного видеоадаптера появляется, когда в процессоре отсутствует графический чип либо от компьютера ожидается корректное функционирование в условиях использования графических редакторов, игр программ видео монтажа.

Следует помнить, что видеоадаптер непременно должен характеризоваться максимальной совместимостью с имеющимся адаптером и процессором. К тому же, если планируется эксплуатировать компьютер для трудных графических задач, нужно убедиться, что на материнской карте имеется возможность выполнить установку дополнительной охлаждающей системы для видеокарты.

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.

Замена видеокарты

Когда вы уже определились, что выбранная вами карточка подходит по всем параметрам, можно приступить к замене. Первым делом нужно выключить компьютер, отключить провод питания из блока питания, чтобы вас не ударило током.

Что будет, если вытащить карту из включенного ПК?
В большинстве случаев вы увидите синий экран смерти или просто ошибку, которая скажет вам о том, что адаптер не доступен. В худшем случае вы рискуете спалить материнскую плату и видеокарту. Риск совершенно не оправдан и лучше так не делать.

Достаньте из видеокарты дополнительное питание, если оно есть. Будьте аккуратны, там защелка, ее нужно отогнуть. Помните, что видеокарта висит на тоненьком кусочке текстолита, а разъем представляет собой небольшую пластмасску. Не нужно сильно дергать штекер, придерживайте плату рукой, только не сжимайте в области радиатора, чтобы не раздавить кристалл.

Отключите монитор, VR очки и любые другие устройства, которые включены сзади в видеокарту.

VGA и DVI вне зависимости от версий имеют по два болтика, которые вкручиваются в специальные гайки возле самого разъема. Перед извлечением их нужно открутить, иначе вы имеете неплохой шанс вырвать разъем и поломать видеокарту.

Следующим шагом будет снятие креплений с внутренней стороны корпуса. Как говорилось выше, сама видеокарта достаточно тяжелая и широкая, ее нужно поддерживать. На картинке указаны болтики, которые нужно открутить. В некоторых корпусах там стоит быстросъемная планка, снять ее еще проще. После снятия этих креплений не оставляйте карточку «висеть», поддерживайте ее пальцем до полного отключения.

Обратите внимание, что на самом разъеме PCI-Express x16 есть замок, его нужно открыть. На фото видно, что в данной конструкции есть белый рычажок, который нужно отогнуть. В некоторых материнских платах используется обычный зажим, когда две полоски пластмассового разъема зажимают этот край карты, тогда их нужно разогнуть. Разные производители используют разные защелки, разобраться в них не сложно, только помните, что без его открытия вы видеокарту не сможете вынуть, только вырвать один раз и навсегда.

В какой слот устанавливается видеокарта?

Нужно немного пояснить про разъемы PCI, ведь на первый взгляд они очень похожи. На фото показаны все основные виды разъемов PCI, которые используются в современных материнских платах. Чтобы долго не разбираться в них, запомните простое правило – видеокарта устанавливается в слот с замком. Как видите, он есть только на PCI-E х16.

Есть еще такое понятие, как версия PCI-E. Современные карточки поддерживают версию 4.0 и 5.0. Они взаимозаменяемы – карта с поддержкой PCI-E 4.0 будет работать и на версии 3.0 и даже 2.0, но скорость передачи данных будет хуже, что скажется на производительности.

Таблица производительности разъемов PCI-E x16

На один поток	На всех 16 потоках
1.0	250 МБ/с	4 ГБ/с
2.0	500 МБ/с	8 ГБ/с
3.0	984,6 МБ/с	16 ГБ/с
4.0	1969 МБ/с	32 ГБ/с
5.0	4096 МБ/с	64 ГБ/с
6.0	8192 МБ/с	128 ГБ/с

Версия 6.0 пока только планируется, ее выход анонсировали на 2022 год. Может, через год-два мы увидим видеокарты, которые поддерживают такую скорость передачи данных, а также материнские платы к ним. Можно спрогнозировать, что в первое время это будет удел самых топовых устройств для геймеров.

Композитный выход RCA («тюльпан»)

Композитный выход или разъём RCA (Radio Corporation of America).
Обычный выход, который можно встретить на телевизорах и видеооборудовании. Для соединения используется коаксиальный кабель. На выходе образуется сигнал с низким разрешением и качество видео соответственно низкое.

Разъемы мониторов для подключения к компьютеру

HDMI (представлены разные виды)

Один из самых востребованных и популярных интерфейсов на сегодняшний день. Встречается на подавляющем большинстве ноутбуков и компьютеров (также часто можно встретить на планшетах). Подходит для подключения мониторов, ТВ (и ТВ приставок), проекторов и пр. видео-техники.

1. передает как аудио- так и видео-сигнал (одновременно). В этом плане это большой плюс интерфейсу: не нужны лишние кабели, чтобы передавать аудио-сигнал;
2. полная поддержка FullHD (1920×1080) разрешения, с 3D эффектами. Максимальное поддерживаемое разрешение до 3840×2160 (4K);
3. длина кабеля может достигать 10 метров, что достаточно в большинстве случаев (с использованием усилителей-повторителей — длину кабеля можно увеличить до 30 метров!);
4. имеет пропускную способность от 4,9 (HDMI 1.0) до 48 (HDMI 2.1) Гбит/с;
5. в продаже имеются переходники с HDMI на DVI и обратно (очень актуально для совместимости старых и новых устройств между собой);
6. у HDMI есть несколько тип-разъемов: HDMI (Type A), mini-HDMI (Type C), micro-HDMI (Type D) (см. фото выше). На ноутбуках/ПК чаще всего используется классический тип размера — HDMI (Type A). Micro и Mini встречаются в портативной технике (в планшетах, например).

Если у вас на мониторе и системном блоке (ноутбуке) есть HDMI — то все подключение будет сводиться к покупке кабеля «HDMI-HDMI» (который можно купить в любом компьютерном магазине).

? Важно!

Обращаю внимание, что перед подключением по HDMI — обязательно выключите оба устройства (и ПК, и монитор). Порт может сгореть , если этого не сделать.

Классический HDMI кабель

Display Port

Display Port и Mini Display Port

Новый и достаточно быстро набирающий популярность интерфейс (конкурент HDMI). Позволяет подключать сразу несколько мониторов, поддерживает 4K разрешение, 3D изображение.

Есть два типоразмера: классический и Mini Display Port (на обычных ноутбуках и мониторах встречается первый вариант, см. фото выше ?).

1. одновременно передается как аудио- так и видео-сигналы;
2. максимальная длина кабеля Display Port может достигать 15 метров;
3. скорость передачи данных до 21,6 Гбит/с;
4. позволяет получить разрешение до 3840 х 2400 при 60 Гц; или 2560 х 1600 точек при 165 Гц; или можно подключать сразу два монитора с разрешением 2560 х 1600 точек и частотой 60 Гц.
5. обратите внимание, что помимо классического Display Port есть другой форм-фактор: Mini Display Port.
6. кстати, размер разъёма Mini Display Port примерно в 10 раз меньше, чем у разъёма DVI (о нем ниже в статье) !
7. у интерфейса есть небольшая «защелка», надежно фиксирующая кабель при подключении к порту.

USB Type-С (Thunderbolt)

Очень и очень интересный интерфейс (активно начал развиваться буквально год назад)!

Позволяет одновременно передавать аудио- и видео-сигналы на монитор, заряжать устройство и копировать данные (т.е. вместо нескольких кабелей — можно использовать только 1!). Это очень удобно при подключении монитора к ноутбукам.

Порт USB-C сверху — для передачи данных, снизу — Thunderbolt 3

Кстати! Сразу хочу сделать небольшую ремарку — USB Type-С могут быть «разными»:

• если возле порта не стоит никаких значков — скорее всего этот порт может передавать только данные (см. пример ниже ?);
• если возле значка стоит аббревиатура «DP» (Display Port) — значит к этому USB-C можно подключить дисплей;
• значок «молнии» рядом с USB-C указывает на полноценный Thunderbolt 3.

Thunderbolt — краткая информация

Этому интерфейсу уже почти 20 лет, а до сих пор пользуется широкой популярностью (вышел в 1999 г.). В свое время серьезно улучшил качество изображения на экране.

Максимальное разрешение равно 1920 х 1080 пикселям (однако, некоторые дорогие видеокарты могут передавать данные в двухканальном режиме (dual link) и разрешение может достигать 2560 х 1600 пикселей).

1. через разъем DVI передается только изображение* (аудио-сигнал придется передавать по другим каналам);
2. разрешение до 1920×1200 точек при длине кабеля до 10,5 м; разрешение 1280×1024 точек при длине кабеля до 18 м; в двухканальном режиме передачи данных — до 2560 х 1600 точек.
3. есть три вида DVI: DVI-A Single Link — аналоговая передача; DVI-I — аналоговая и цифровая передачи; DVI-D — цифровая передача.
4. различные разъемы и их конфигурация (DVI-A, DVI-D, DVI-I) — совместимы между собой.
5. обратите внимание, что у этого стандарта чаще наблюдаются помехи: например, если рядом с кабелем находятся другие приборы, излучающие электромагнитный сигнал (телефон, принтер и пр.). Также подобное может происходить из-за плохого экранирования кабеля;
6. в продаже есть множество переходников с VGA на DVI и обратные;
7. разъем DVI достаточно габаритный, больше ~в 10 раз, чем Mini Display Port (компания Apple даже выпускала Mini DVI, но большой популярности он не сыскал. ) .

* Передача звука возможна, если у вас и видеокарта, и кабель (переходник), и сам монитор поддерживают цифровой стандарт DVI-D.

VGA (D-Sub)

Этот стандарт был разработан уже в далеком 1987 г. Несмотря на это, до сих пор пользуется большой популярностью, используется в основном для простых проекторов, видео-приставок, небольших офисных мониторов (где не требуется высокое разрешение и очень качественное изображение).

Официально поддерживается разрешение до 1280×1024 пикселей (не официально — 1920×1080 обычно без проблем!) , а потому многие «пророчат» скорое затмение этому интерфейсу.

Лично мое мнение : многие рано «хоронят» этот интерфейс, ведь благодаря сотням миллионам устройств, которые были выпущены за эти 30 лет, VGA «переживет» некоторые современные.

1. передает только видео-сигнал (для аудио необходимо использовать другие каналы);
2. максимальное разрешение до 1280×1024 пикселей, при частоте обновления кадров 75 Гц (в некоторых случаях удается работать и при большем разрешение, но официально это не гарантируется, к тому же возможно ухудшение качество изображения);
3. есть множество переходников VGA на HDMI, VGA на Display Port, VGA на DVI и обратные;
4. несмотря на «моральное» устаревание — интерфейс поддерживается множеством аудио- и видео-техники, и до сих пор еще пользуется широким спросом.

Виды слотов

Данные разъемы (слоты) также бывают различными: PCI-E или же AGP. Ранее использовались только разъемы AGP, но сейчас материнские платы с такими слотами считают устаревшими и их больше не используют. Конечно, можно найти некоторые старые материнские платы с такими разъемами, но это большая редкость. Зачастую применяются разъемы PCI-Express. Кроме того, такие разъемы также подразделяются на некоторые виды. К ним относятся:

1. PCI-E 1x;
2. PCI-E 16x;
3. PCI-E 4x.

Для того чтобы определить, какой именно разъем нужен для видеокарты, можно посмотреть характеристики видеокарты или же осмотреть материнскую плату визуально. Как бы там ни было, но самым оптимальным вариантом будет слот PCI-E x16, который подойдет для современного ПК, поэтому видеокарта с таким слотом сможет обеспечить оптимальную производительность системы и скорость работы. Но, для того чтобы правильно подобрать видеокарту, нужно учитывать все параметры компьютера в целом. Давайте попробуем разобраться, на что нужно обращать внимание, чтобы сделать правильный выбор видеокарты.

Display Port

Display Port (DP) — это интерфейс цифрового дисплея с дополнительным многоканальным звуком и другими формами данных. Display Port разработан с целью замены портов VGA и DVI в качестве основного интерфейса между компьютером и монитором. Последняя версия DisplayPort 1.3 поддерживает разрешение до 7680 X 4320.

Порт дисплея имеет 20-контактный разъем, что намного меньше по сравнению с портом DVI и обеспечивает лучшее разрешение. Схема выводов порта дисплея показана ниже.

Краткий список портов компьютера

Нужно уметь отличать разъемы один от другого визуально. Не всегда производитель указывает их наименования. Так как разъемы сгруппированы на задней панели системника, то с нее и начнем. Все порты имеют англоязычное наименование, тут уж ничего не поделаешь. Кратко их можно разделить:

1. Последовательный порты;
2. Параллельный порт;
3. Порты для компьютера и мыши;
4. Порты USB;
5. Порты SCSI;
6. Видео-порты;
7. Разъемы сетевых кабелей;
8. Разъемы аудио;
9. Карт-ридеры;

Некоторые из этих разновидностей уже канули в лету и их на современных материнских платах уже не найти. Другие разновидности наоборот расширяют свой функционал и есть материнские платы для гурманов — любителей аудио или видео хорошего качества.

Такие платы могут поддерживать и аудио или видеоформаты сторонних производителей (Sony, Philips) и тогда можно встретить на таком компьютере соответствующий разъем. Особым разнообразием сегодня могут похвастаться аудио и видео порты.

Офисная техника

Под офисной техникой стоит понимать не только офисные компьютеры, которые стоят на кассах или в кабинетах турагентств. Сюда можно отнести и домашние машины для неактивного пользования. Офисная техника по своему назначению не требует установки дорогостоящего видеооборудования и вполне может обойтись встроенными видеокартами малой мощности. Так какую видеокарту выбрать для офисного компьютера – дискретную или встроенную?

На этот вопрос нет однозначного ответа. Все зависит от ваших персональных потребностей, но если выбор все-таки пал на дискретное видео, то отличным решением будут недорогие карты в районе сотни долларов, не более. Превосходная карта для таких домашних задач – Sapphire PCI-Ex Radeon Nitro R7 360. Почему «Сапфир»? Потому что они не дерут денег за бренд, но при этом используют все те же чипы AMD. Возможно, и не отборного качества, как в картах Quadro, но за такую цену можно отбросить в сторону этот довольно спорный момент.

В видеокарте имеем 2 Гб памяти (что уже неплохо), частоту в 1060 МГц, ширину шины в 128 bit. Все это собрано в аккуратном MINI корпусе с незамысловатым дизайном. Расстраивает только то, что из выходов присутствует только один DVI, поэтому собрать систему на нескольких мониторах не всегда возможно. Подойдет эта видеокарта как для компьютера офисного типа, так и для домашнего или рабочего. Поиграть в игры прошлых лет с таким адаптером также получится с удовольствием. В дополнение, для несложных задач можно посоветовать следующие карты: