Відеокарта комп'ютера і її призначення

Відеокарта це те пристрій, за допомогою якого зображення виводиться на монітор. Тобто без відеокарти ні тексту ні зображень ми на екрані не побачимо, і взагалі, робота комп'ютера без відеокарти неможлива.

Є два типи відеокарт: зовнішні відеокарти (дискретні) і вбудовані (онбордние від англ. «On board» - на платі). Давайте разом розберемося більш докладно з цими поняттями. На ринку зовнішніх відеокарт зараз присутні два монополіста. Це Каліфорнійська компанія «Nvidia» і Канадська «ATI Technologies». У 2006-му році вона була викуплена також американською компанією по виробництву процесорів «AMD» (Advanced MIcro Devices). Зараз AMD активно продає свої графічні прискорювачі під розкрученим ATI, свого часу, брендом «Radeon».

Ось як може виглядати зовнішня (дискретна) відеокарта початкового рівня від ATI-AMD:

Цифрами на фото позначені:

• Радіатор з охолоджуючим вентилятором для GPU
• Роз'єм PCI-Express яким карта вставляється в материнську плату
• (3-4) Відео виходи VGA і DVI відповідно (зараз спостерігається масовий перехід на новий цифровий стандарт - HDMI)

Примітка: GPU (Graphics Processing Unit або графічне обробляє пристрій) - сам графічний процесор відеокарти (її ядро).

Давайте більш детально: ядро ​​відеокарти (в деякому спрощенні) така ж мікросхема, як і ядро ​​центрального процесора. Тільки займається воно своїми специфічними завданнями - виведенням зображення (будь-якого) на екран користувача. Починаючи від перегляду тексту і закінчуючи обробкою тривимірних сцен улюбленої комп'ютерної гри.

Сам чіп графічного процесора на заводі (за допомогою BGA методу монтажу) припаюється до текстоліту друкованої плати зовнішньої відеокарти (червона «пластмаса» на малюнку вище), зверху на нього щільно (або приклеюється, або прикручується) радіатор для відведення тепла і вже на сам радіатор - вентилятор (кулер - cooler) для розсіювання гарячого повітря. Як бачите, конструктивно все це дуже схоже на процесор з його системної охолодження.

Зовнішня відеокарта підключається до материнської плати через спеціалізований роз'єм (слот). Для кожного покоління відеокарт він свій (в залежності від часу випуску карти).

Дане твердження справедливо практично для всього асортименту комп'ютерних комплектуючих. В даному випадку, тут можна досить легко визначитися чисто візуально «на око». Перші відеокарти встановлювалися в ISA (Industry Standard Architecture) роз'єми, на зміну їм прийшов роз'єм PCI (Peripheral Component Interconnect - дослівно: взаємозв'язок периферійних компонентів), потім - AGP (Accelerated Graphics Port - прискорений графічний порт) і ось тепер ми маємо шину і, відповідно, слот PCI-Express. Причому різні її версії (ревізії) фізично і електрично сумісні між собою, а відрізняються тільки пропускною здатністю (шириною) шини даних, що з'єднує відеокарту і материнську плату.

Через відео виходи на мапі відбувається її фізичне підключення до монітора (або телевізору). Тут, знову ж таки, все залежить від підтримуваного Вашим монітором / телевізором стандарту.

Наприклад, VGA роз'єм (номер 1 на фото вище) передає сигнал в аналоговому вигляді. Стандарт DVI (цифра 2) має на увазі виключно цифрову передачу сигналу (без додаткових його перетворень). Новий же стандарт HDMI разом із зображенням по кабелю може передавати і звук. Абревіатура HDMI розшифровується як «High Definition Multimedia Interface» - мультимедійний інтерфейс високої чіткості (високої якості).

Думаю, основну думку Ви вловили: дивимося що є у нас (наявність яких виходів), звіряємо з тим що хочемо підключити на предмет «підійде, не підійде», думаємо наявність яких роз'ємів нам може знадобитися в майбутньому - беремо «на виріст» :) Ну і, звичайно, не забуваємо про перехідники, за допомогою яких зовнішня відеокарта може підключатися до пристрою виводу зображення: DVI-VGA або HDMI-VGA (вже не перехідник, а повноцінний контролер-конвертер відеосигналу).

Хотілося б ще сказати пару слів про сучасні відкритих, яким для роботи потрібне додаткове живлення, що подається на них безпосередньо від блоку живлення комп'ютера.

Ситуація тут наступна: будь-яка зовнішня відеокарта для комп'ютера (будь то стандарту PCI, AGP або ж PCI-Express) отримує харчування безпосередньо від роз'єму материнської плати, в який вона встановлена. Наприклад, максимальна потужність в ватах, яку може забезпечити роз'єм стандарту AGP становить 42 Вт, PCI-Express версії 1.1 - 76 Вт (Ватт) відповідно.

Як Ви розумієте, багато сучасних зовнішні відеокарти (особливо при максимальних навантаженнях) споживають набагато більше потужності. Саме через це для них і придумали додатковий роз'єм живлення.

Ось як можуть виглядати ці роз'єми:

У комплекті з таким графічним прискорювачем обов'язково повинен бути спеціальний перехідник, який з'єднує один зі стандартних «molex» роз'ємів блоку живлення і додатковий вхід харчування карти.

У сучасних блоків живлення подібні додаткові роз'єми присутні спочатку, так що Вам не потрібно буде піклуватися про перехідники, але знати про таку можливість потрібно! Сучасні графічні прискорювачі (особливо це стосується виробів від компанії AMD) можуть споживати неабияку кількість енергії (під 250 Ватт), так що враховуйте цей момент при виборі GPU і блоку живлення комп'ютера, який повинен буде забезпечувати весь цей шик :)

Також заздалегідь потрібно подумати і про корпусі комп'ютера , тому як топові карти можуть досягати більше тридцяти сантиметрів в довжину і не в кожен системний блок їх можна буде встановити.

Якщо комп'ютер передбачається використовувати в основному для ігор або роботи з тривимірною графікою, можна придбати материнську плату з декількома роз'ємами «Pci-Express x16» під графічні прискорювачі. Це дозволить задіяти одночасно кілька зовнішніх відеокарт однієї моделі. Що в сумі дасть відчутний приріст продуктивності графічної підсистеми.

У компанії «Nvidia» ця її фірмова технологія називається «SLI» - (Scalable Link Interface - масштабований інтерфейс зв'язку) і для кооперативної роботи тут потрібні абсолютно однакові зовнішні відеокарти, її прямий конкурент має аналогічну розробку, яка називається «AMD CrossFire» і тут можуть використовуватися будь-які графічні прискорювачі, що підтримують дану технологію. Обидві ці розробки дозволяють об'єднувати потужності декількох зовнішніх відеокарт і змушують їх працювати, як одне ціле.

Якщо надумаєте організувати щось схоже, майте на увазі що деякі материнські плати можуть бути «заточені» тільки під одну з цих технологій. Є й універсальні і цей момент не зайвим буде уточнити при покупці. Хоча, справедливості заради: так чи так уже потрібен режим об'єднання відеокарт для ігор? Я в тому сенсі, що і одна зовнішня відеокарта останнього покоління цілком справляється з будь-якою сучасною грою.

У другій частині статті хотів би поділитися своїм досвідом модернізації (апгрейда - upgrade) зовнішньої відеокарти на своєму домашньому комп'ютері. Що в цьому цікавого? Просто я подумав, що по ходу розповіді будуть з'являтися деякі нові поняття та описи, які можуть органічно доповнити та поглибити тему даної статті. Якщо немає, то просто похвалюся придбанням! :)

Отже, до апгрейда у мене була встановлена ​​карта від компанії Nvidia: «Asus GeForce 9600 GT» Ось так вона виглядала:

Відмінна карта, між іншим! Апаратна підтримка DirectX10, 512 мегабайт відеопам'яті, для того часу - дуже гідно! Це моя перша зовнішня відеокарта, якій потрібно додаткове харчування (6-ти контактний роз'єм справа). При піковому навантаженні TDP карти могло наближатися до 96-ти ват, а як ми пам'ятаємо, роз'єм Pci Express може забезпечити тільки 76, тому без додаткового живлення тут ніяк! Новий (на той час) 65-ти нанометровий техпроцес. Відеокарта навіть в моєму не маленький корпусі комп'ютера виглядала досить переконливо. Скажу так: до цього моменту я себе «іграшками» такого класу не балував :) А додаткове харчування ... особисто я заспокоїв себе тим, що сучасні графічні адаптери, по видимому, просто не можуть без нього обходитися.

Примітка: TDP - «Thermal Design Power» або «Thermal Design Point» - приблизно перекладається, як конструктивні вимоги по теплоотводу. Іншими словами, очікувана розсіює потужність (кількість тепла, виділеного або розсіяного в одиницю часу - секунду). Цифра вказує на відведення який теплової потужності повинна бути розрахована система охолодження вироби.

Але все тече, все змінюється, а в комп'ютерній індустрії дуже швидко, тому прийшов час замінити і цю модель зовнішньої відеокарти на новішу. Зупинив свій вибір я, знову ж таки, на продукції від компанії NVIDIA, - «GeForce GTX 750 Ti», в основу будови графічного чіпа якої лягла нова технологія компанії під назвою «Maxwell». Відеокарта на апаратному рівні підтримує версію DirectX11.2, має два гігабайти швидкої оперативної пам'яті для GPU стандарту GDDR5 (Graphics Double Data Rate), сам чіп зроблений з використанням 28-ми нанометрового технологічного процесу (розмір одного транзистора кристала = 28 нанометрів). Коротше кажучи, всі ігри 2015 го року запускаються з нею на середньо-високих налаштуваннях.

Примітка: нанометр - одна мільярдна частина метра.

Чому я зупиняюся на таких деталях настільки детально? Просто я хочу показати Вам, наскільки непорівнянні (в плані продуктивності) між собою ці два графічних адаптера різних поколінь. І це логічно: на «GTX 750 Ti» швидко працюють ті ігри, які навіть не могли запуститися на «GT 9600», але принадність тут не тільки в цьому :) Подивіться на нову відеокарту в референсном дизайні:

Примітка: референсний дизайн - друкована плата і система охолодження, розроблені виробником (в даному випадку, - Nvidia). Партнери (Asus, MSI, Gigabyte) мають свої виробничі потужності, можуть поміщати графічний чіп на плату з набором інших компонентів і встановлювати свою систему охолодження.

Просто візуально порівняйте ці дві зовнішні відеокарти (можна легко зорієнтуватися по виступаючим за слот PciExpress частинах) і Ви все зрозумієте:

• У новинки НІ додаткового харчування (просто немає і все!) :)
• Повноцінне сучасне графічне ядро ​​на базі чіпа NVIDIA GM107
• Два гігабайти швидкої пам'яті GDDR5
• Карта поміщається в будь-який системний блок, так як в довжину всього має 159 міліметрів!
• Референсної системи охолодження цілком вистачає для розсіювання виділяється відеокартою тепла: її TDP заявлений на рівні 60 Ватт. Так що я Вам кажу, ще раз подивіться на цей кулер на фото вище :)
• Як результат складання другого і третє пунктів - відмінна продуктивність в іграх 2015 го року
• Мінімально рекомендований блок живлення для ПК з цією відеокартою - 300 Ватт (для порівняння: рекомендації для моєї попередньої GT 9600 - 400 Ватт!) Пристрій споживає всього 60 Ватт електроенергії ... Вмерти :)

Це і є нова архітектура «Maxwell» у всій красі! За запевненням самих виробників, чіпи випущені на її основі споживають, в порівнянні, з графічними процесорами минулого покоління вдвічі менше енергії, при зростанні продуктивності мало не до 300%.

Звичайно, як то кажуть: «кожен кулик своє болото хвалить», але навіть неозброєним оком видно, що на цей раз інженерам «Nvidia» дійсно є чим пишатися!

До цього, зізнаюся, я думав що індустрія ігрових відеокарт рухається явно не тим шляхом. Постійно збільшується TDP (споживана потужність) виробів почала приводити до того, що блоком живлення в 750 Ватт нікого не здивуєш, а на різних форумах вже миготять пости навроде: «купив собі БП кілловатнік, думаю проблем не буде!» Звичайно! Які проблеми?! Тільки за світло будеш багато платити (як ніби невеликий електричний чайник постійно в розетку включений), а так - ніяких проблем :)

Щоб продемонструвати більш наочно до чого призвела постійна гонка нарощування потужностей і гонитва за «папугами» (кількістю очок або рейтингом прискорювача в програмах тестування подібних «3DMark»), продемонструю кілька фотографій. Нижче представлений «AMD-Radeon-R9-290X» (при піковому навантаженні тільки сама відеокарта може споживати до 250 Ватт).

Як бачите зовнішньої відеокарти вже не вистачає конструкції звичайної системи охолодження і використовується її поліпшена версія турбінного типу: вентилятор «прокачує» повітря через радіатор системи охолодження і далі він викидається за межі корпуса через спеціальні отвори на тильній стороні карти. Щоб відчути весь «трагізм» ситуації, давайте подивимося на ще одного представника сімейства карт від AMD - «Radeon-R9-295X2»:

Для цього двопроцесорного графічного прискорювача TDP становить 500 Ватт! Розсіювати (язик не повертається сказати «тепло» - жар) цієї «печі» покликана комбінована рідинна система охолодження. Ага, давайте ще азот туди запустимо (він теж рідким буває) :) Ось так все це неподобство виглядає в розрізі:

Як бачимо, першої одумалася саме компанія «Nvidia». Замість того, щоб тупо нарощувати мегагерци і розмір своїх зовнішніх відеокарт, вони пішли по шляху серйозної оптимізації вже наявних рішень. Результат виявився блискучим! Зниження тепловиділення і енергоспоживання при відчутно зрослої продуктивності - браво, «Nvidia»! Ситуація мені чимось нагадала прорив, який зробила компанія «Intel», випустивши на ринок центральних процесорів свій «Core 2 Duo». Тоді її конкурент (та ж компанія AMD) змушена була в терміновому порядку серйозно знизити ціну на цілий ряд своїх продуктів, так як об'єктивно не витримувала конкуренції з новою технологією.

Звичайно, можливо, AMD теж одумається і скоро перестане перетворювати персональні комп'ютери користувачів в подобу Мартена, але щось віри в це мало. Думаю, як завжди, просто ціни знизять: бачите, в будь-якому випадку ми - у виграші! :)

Отже, давайте з Вами трохи поговоримо про те, чим же так хороша технологія «Maxwell»? Перш за все тим, що відкриває собою лінійку енергоефективний рішень від компанії «Nvidia» для мобільних систем (планшетів, смартфонів, ігрових приставок, ноутбуків і т.д.). Якщо буде бажання, почитайте про мобільні процесори «NVIDIA Tegra» - дуже цікаво!

Політика компанії, на даному етапі, полягає в наступному: розробити і оттестировать рішення для мобільних пристроїв, а потім масштабувати його для високопродуктивних настільних систем. В результаті, все енергозберігаючі технології перекочовують з мобільних рішень в продуктивні графічні прискорювачі, розмір останніх зменшується, а продуктивність збільшується. Якщо пам'ятаєте, за часів бурхливого розвитку Інтернету перші комп'ютери теж були дуже великими, а тепер ми можемо розмістити їх на колінах або тримати на долоні :)

Наприклад, зовнішня відеокарта на архітектурі «Maxwell» автоматично скоротить своє енергоспоживання до мінімуму в той час, коли Ви переглядаєте на комп'ютері фільм або працюєте в текстовому редакторі або навпаки, підніме частоту ядра вище номіналу, коли це буде потрібно вимогливому додатком (технологія Nvidia GPU Boost ).

Повертаючись до «обновці» :) Я придбав зовнішню відеокарту від компанії MSI. Це той же чіп GM107 на Maxwell-е, але встановлений на більш масивну друковану плату зі зміненою (щодо референсного дизайну) елементної базою і системою охолодження з використанням мідних теплових трубок. Повна назва відеокарти виглядає ось так: «GeForce GTX-750-TI-OCV1», її фото нижче:

Чим вона відрізняється від еталонної розробки? Перш за все, комплектуючими підвищеної надійності. Це пов'язано з тим що в назві прискорювача присутній ось така абревіатура - OCV1. Що таке V1 я точно не скажу (можливо, версія 1?), Але ось ОС говорить багато про що. А саме, що дана зовнішня відеокарта поставляється з розігнаної (OverClocking) версією чіпа. Цілком природно, що для забезпечення стабільної роботи їй потрібна інша (більш надійна) елементна база компонентів. Звідси і збільшення довжини плати і більший розмір вентилятора.

Все це при збереженні переваг нової технології, перерахованих вище. Наприклад, як я не старався, але так і не зміг нагріти свою карту програмою «FurMark» навіть до 70-ти градусів Цельсія (без навантаження її температура в розпал літа була приблизно 31 градус!) Так, і додаткового харчування на відеокарті немає, правда з'явилося місце для установки роз'єму під нього, але за непотрібністю він так і не був розпаяний.

Якщо у референсной «GTX 750 Ti» базова тактова частота (Base clock) становить 1020 MHz, а при залученні технології її адаптивного підвищення (Boost) - 1085 MHz, то в OverClicking (OC) вирішенні вона спочатку становить 1059MHz, а при бусте - 1137MHz . Існують ще більш екстремальний варіант від тієї ж MSI (знаменита серія з дракончиком). Рішення для цієї моделі називається «GTX 750 Ti Gaming Edition» (ігрова редакція).

Як бачите, тут все набагато серйозніше: частоти ще більше збільшені, система охолодження повністю перероблена, але це, по суті, все та ж «крихітка», яку ми розглядали в середині даної статті :)

В принципі, я проти будь-якого (навіть заводського) розгону! Теоретично будь-який розгін знижує загальний час «життя» пристрою. І це логічно: йому доводиться весь час працювати в не штатний умовах. Наведу ще один приклад: відома комп'ютерна гра «Відьмак 3» від польської студії «CD Projekt» регулярно видавала, як кажуть геймери, «фризи» - повне завмирання картинки на кілька секунд, після чого все приходило в норму. Дуже дратує!

Допомогла мені вирішити проблему утиліта для тонкої настройки графічних адаптерів сімейства «Nvidia», яка називається «NVIDIA Inspector». Саму програму можна завантажити з нашого сайту. Інтерфейс розділений на два вікна: в лівій частині відображаються поточні значення основних параметрів пристрою, а права призначена для їх тонкої настройки.

Нас буде цікавити кнопка «Show Overclocking» (показати настройки розгону), розташована в правому нижньому кутку. Після натискання на неї з'явиться ось таке вікно попередження:

У ньому говориться, що всі маніпуляції, пов'язані з розгоном відеокарти ми здійснюємо на свій страх і ризик і якщо вона після цього перестане працювати, то розробник софту не несе за це ніякої відповідальності! Солідарний з розробником :)

Просто нюанс полягає в тому, що ми будемо не збільшувати (розганяти) частоту графічного ядра, а зменшувати її! Натискаємо «Так», підтверджуючи тим самим що ми адекватні користувачі і сам собі адміни. Після цього нам дають доступ до другого вікна утиліти. Подивіться на фото нижче:

Зверніть увагу на значення «Base Clock Offset» (зміщення щодо базового значення) в правій частині вікна програми. Там виставлено значення «-50» MHz. Саме мінус п'ятдесят! Тобто ми зменшили частоту графічного ядра на 50 мегагерц. Після маніпуляції зі значеннями не забудьте натиснути на кнопку підтвердження змін: «Appy Clocks & Voltage».

Примітка: в будь-який момент Ви можете повернутися до значень за замовчуванням, натиснувши на кнопку «Apply Defaults».

Подивіться на ліву частину вікна і значення частот, виділені червоним кольором: «GPU Clock» і «Default Clock». Перше значення поточна частота графічного адаптера, а друге частоту за замовчуванням (заводське значення). Дві інші цифри навпроти під загальною назвою «Boost» показують частоту GPU в режимі її штатного підвищення. Також поточний (верхній) та заводський (нижній) показник.

Як бачите, обидві рядки показують зниження частоти на 50 мегагерц - рівно стільки, скільки ми і вказали справа. Не знаю чому, але більше «Відьмак 3» не «фриз» і я можу спокійно в нього грати. Так що розгін - далеко не завжди благо!

Примітка: після того, як Ви закриваєте програму, всі зроблені зміни пропадають. Якщо вони потрібні, просто поверніть додаток в трей.

Як альтернативу і саме для відображення інформації про Ваш 3D прискорювачі, можу порекомендувати безкоштовну програму «GpuZ». Вона показує дуже докладну інформацію про GPU, На другий її вкладці «Sensors» можна побачити статистику завантаженості ядра і пам'яті, швидкість обертання вентилятора, температуру чіпа і т.д.

Наостанок, хотілося б дати кілька банальних порад тим, хто купує відеокарти для ігор, адже чого гріха таїти, всі ми любимо іноді азартно «порубиться» в новий шутер або «зависнути» в походовом стратегію. Перш за все, зовнішня відеокарта для ігор не може бути виконана на пасивному охолодженні (без вентилятора). У назвах таких рішень зазвичай присутнє слово Silent (тихий) і підходять вони для офісних комп'ютерів, але ніяк не для ігрових.

Регулярно оновлюйте драйвера на свій графічний прискорювач - реально допомагає. Пам'ятаю, тільки одна ця процедура змогла істотно виправити ситуацію з просіданням FPS (Frame Per Second - кількість кадрів в секунду) в одній грі.

Також намагайтеся купувати продукцію тільки добре зарекомендували себе виробників. Відносно відеокарт це можуть бути всі ті ж «AMD», «Asus», «Gigabyte», «MSI». Пам'ятаю, була у мене довгий час відмінна карта від «Sapphire» - нічого поганого сказати не можу або це мені так пощастило? На цьому поки все, стежте за нашими іншими статтями.