Počítačová grafická karta a její účel

Grafická karta je zařízení, se kterým je obraz zobrazen na monitoru. Tedy. bez grafické karty, není možné ani text ani obrázky, které vidíme na obrazovce, a obecně práce počítače bez grafické karty.

Existují dva typy grafických karet: externí grafické karty (diskrétní) a vestavěné (na palubě z angličtiny "Na palubě" - na desce). Podívejme se na tyto pojmy společně. Na trhu s externími grafickými kartami jsou nyní dva monopolisté. Jedná se o společnost Kalifornie "Nvidia" a kanadské "ATI Technologies". V roce 2006 ji americká společnost koupila i pro výrobu procesorů AMD (Advanced MIcro Devices). Nyní AMD aktivně prodává své grafické akcelerátory pod značkou "Radeon".

Zde je, jak může vypadat externí (diskrétní) grafická karta vstupní úrovně od společnosti ATI-AMD:

Čísla na fotografii jsou:

• Radiátor s chladicím ventilátorem pro GPU
• Konektor PCI-Express, se kterým je karta vložena do základní desky
• (3-4) Video výstupy VGA a DVI (nyní je masivní přechod na nový digitální standard - HDMI)

Poznámka: GPU (jednotka pro zpracování grafiky nebo grafickou jednotku zpracování) je samotný grafický procesor (jeho jádro).

Podívejme se blíže: jádro grafické karty (v jistém zjednodušení) je stejný čip jako jádro CPU. Jedná se pouze o své specifické úkoly - výstup obrazu (kterýkoli) na obrazovce uživatele. Vychází z výstupu textu a končí zpracováním trojrozměrných scén vaší oblíbené počítačové hry.

GPU čip v továrně (pomocí metody BGA) je připájen k textolitu PCB externí grafické karty (červený "plast" na obrázku výše), navíc je to hustý (nebo lepený nebo šroubovaný) chladič pro odvod tepla a již na samotném chladiči - ventilátor (chladič - chladič) pro odvádění horkého vzduchu. Jak vidíte, strukturálně to vše je velmi podobné procesoru se systémovým chlazením.

Externí grafická karta je připojena k základní desce prostřednictvím vyhrazeného slotu. Pro každou generaci grafických karet je to vaše vlastní (v závislosti na době vydání karty).

Toto tvrzení platí pro téměř celý rozsah komponent počítačů. V tomto případě se zde můžete snadno definovat čistě vizuálně "pohledem". První grafické karty byly nainstalovány v konektorech ISA (Industry Standard Architecture), nahrazeny konektorem PCI (Peripheral Component Interconnect) a pak AGP (Accelerated Graphics Port) a nyní máme sběrnici, resp. slotu PCI-Express. A jeho různé verze (revize) jsou fyzicky a elektricky kompatibilní, ale liší se pouze šířkou pásma (šířky) datové sběrnice propojující grafickou kartu a základní desku.

Přes video výstupy na kartě je fyzicky připojen k monitoru (nebo televizoru). Znovu to vše závisí na standardu podporovaném vaším monitorem / televizorem.

Například konektor VGA (číslo 1 na fotografii výše) vysílá signál v analogové podobě. Standard DVI (číslice 2) znamená výhradně digitální přenos signálu (bez dodatečných transformací). Nový standard HDMI spolu s obrazem přes kabel může také přenášet zvuk. Zkratka HDMI znamená "Multimediální rozhraní s vysokým rozlišením" - multimediální rozhraní s vysokým rozlišením (vysoce kvalitní).

Myslím, že hlavní myšlenka, kterou jste zachytila: podíváme se na to, co máme (jehož výstupy jsou přítomny), zkontrolujte, s čím se chceme připojit k tématu "nebude fungovat", domníváme se, že dostupnost konektorů, které bychom mohli v budoucnu potřebovat - A samozřejmě nezapomeňte na adaptéry, se kterými se externí grafická karta může připojit k výstupnímu obrazovému zařízení: DVI-VGA nebo HDMI-VGA (již není adaptér, ale je převaděč konvertoru).

Chtěl bych říct pár slov o moderních grafických kartách, které vyžadují dodatečnou energii pro práci, která je k nim napájena přímo z napájecího zdroje počítače.

Situace je následující: každá externí grafická karta pro počítač (ať už je to PCI, AGP nebo PCI-Express) je napájena přímo z konektoru základní desky, do které je nainstalována. Maximální příkon, který AGP konektor poskytuje, je například 42 W, PCI-Express verze 1.1 - 76 W (W).

Jak víte, mnoho moderních externích grafických karet (zejména při maximálních zátěžích) spotřebuje mnohem větší výkon. Je to kvůli tomu pro ně a přišel s dalším napájecím konektorem.

Zde vidíte, jak vypadají tyto konektory:

S takovým grafickým akcelerátorem musí být speciální adaptér, který připojí jeden ze standardních "molex" konektorů napájecího zdroje a dodatečný příkon karty.

Díky moderním napáječům jsou tyto dodatečné konektory od samého počátku přítomny, takže se nemusíte obávat adaptérů, ale o této možnosti musíte vědět! Moderní grafické urychlovače (zejména pro produkty od společnosti AMD) mohou spotřebovat poměrně velké množství energie (méně než 250 W), proto to pamatujte při výběru GPU a napájení počítače, který bude muset poskytnout všechny tyto chic :)

Musíte také předem uvažovat o pouzdře počítače , protože vrchní karty mohou mít délku přesahující třicet centimetrů a ne v každé systémové jednotce, kterou je možné nainstalovat.

Pokud se má počítač používat hlavně pro hry nebo práci s 3D grafikou, můžete si zakoupit základní desku s několika konektory Pci-Express x16 pro grafické akcelerátory. To umožní simultánní použití několika externích grafických karet stejného modelu. To v součtu poskytne hmatatelné zvýšení výkonu grafického subsystému.

S technologií Nvidia se tato patentovaná technologie nazývá "SLI" (škálovatelné propojení rozhraní) a pro kooperativní práci potřebujeme absolutně identické externí grafické karty, její přímý konkurent má obdobný vývoj nazvaný "AMD CrossFire" a může Použijte libovolné grafické urychlovače, které podporují tuto technologii. Oba tyto vývojové moduly umožňují kombinovat výkon několika externích grafických karet a zajistit, aby fungovaly jako jedna jednotka.

Pokud se rozhodnete uspořádat něco podobného, ​​mějte na paměti, že některé základní desky mohou být "zaostřené" pouze pod jednou z těchto technologií. Tam jsou univerzální a tento bod není příliš mnoho objasnit při nákupu. Ačkoli je pro spravedlnost skutečně nutné spojit grafické karty pro hry? Mám na mysli, že jedna externí grafická karta poslední generace dokáže vypořádat se s jakoukoliv moderní hrou.

Ve druhé části článku bych rád podělil o své zkušenosti s modernizací externí grafické karty na svém domácím počítači. Co je za to zajímavé? Jen jsem si myslel, že v průběhu příběhu se objeví nové pojmy a popisy, které mohou organicky doplnit a prohloubit téma tohoto článku. Pokud ne, jednoduše se chlubím akvizice! :)

Takže před upgrade jsem měl kartu od Nvidia: "Asus GeForce 9600 GT" Tak to vypadalo:

Skvělá mapa, mimochodem! Hardwarová podpora pro DirectX10, 512 megabajtů paměti videa, na tu dobu - velmi hodný! Jedná se o mou první externí grafickou kartu, která vyžadovala další napájení (6kolíkový konektor vpravo). Při špičkovém zatížení by se karta TDP mohla přiblížit 96 wattu a připomínáme, že konektor Pci Express může poskytnout pouze 76, takže bez dodatečného napájení není nic! Nová (v té době) technologie 65 nanometrů. Grafická karta vypadala docela působivá i v mém malém počítači. Řeknu tohle: až do tohoto okamžiku jsem se nevydával s "hračky" této třídy :) A další jídlo ... Osobně jsem se ujistil, že moderní grafické adaptéry, zdánlivě, jednoduše nemohou bez něj dělat.

Poznámka: TDP - "Tepelná konstrukční síla" nebo "Teplotní bod návrhu" - zhruba překládá jako konstrukční požadavky na chladič. Jinými slovy, očekávaný rozptýlený výkon (množství tepla přidělené nebo rozptýlené za jednotku času je sekunda). Na obrázku je uvedeno, jaký tepelný výkon by měl být vypočten chladící systém produktu.

Vše však proudí, všechno se mění a počítačový průmysl je velmi rychlý, takže je čas nahradit tento model externí grafické karty novější. Opět jsem se rozhodl pro produkty NVIDIA, "GeForce GTX 750 Ti", který byl založen na nové technologii společnosti Maxwell. Grafická karta založená na hardwaru podporuje verzi DirectX11.2, má dvě gigabajty rychlé paměti RAM pro standardní grafickou kartu GDDR5 (grafická dvojnásobná rychlost dat), vlastní čip je vyroben pomocí 28 nanometrových procesů (velikost jednoho krystalového tranzistoru = 28 nanometrů). Stručně řečeno, všechny hry roku 2015 jsou spuštěny s ní ve středně vysokém nastavení.

Poznámka: nanometr je jedna miliardtina metru.

Proč se tak podrobně zabývám podrobnostmi? Jednoduše, chci vám ukázat, jak jsou srovnatelné (pokud jde o výkonnost) tyto dvě grafické karty různých generací. A to je logické: na "GTX 750 Ti", ty hry, které se rychle nepodaří ani na "GT 9600" rychle pracovat, ale krása zde není jen to :) Podívejte se na novou grafickou kartu v referenčním vzoru:

Poznámka: Referenční návrh je deska s plošnými spoji a chladicí systém vyvinutý výrobcem (v tomto případě Nvidia). Partneři (Asus, MSI, Gigabyte), kteří mají své vlastní výrobní kapacity, mohou umístit grafický čip na desku se sadou dalších komponent a nainstalovat svůj chladicí systém.

Vizuálně porovnejte tyto dvě externí grafické karty (můžete snadno procházet díly, které obhajují slot PciExpress) a všichni pochopíte:

• Novinka nemá žádnou další moc (prostě ne všechny!) :)
• Plnohodnotné moderní grafické jádro založené na čipu NVIDIA GM107
• Dva gigabajty rychlé paměti GDDR5
• Karta je umístěna v jakékoli systémové jednotce, protože má celkem 159 milimetrů!
• Referenční chladicí systém je dostatečný k tomu, aby rozptyloval teplo generované grafickou kartou: jeho TDP je deklarováno na 60 W. Ano, řeknu vám, podívejte se na tento chladič na fotografii výše :)
• V důsledku přidání druhé a třetí položky - vynikající výkon ve hrách roku 2015
• Minimální doporučené napájení pro PC s touto grafickou kartou je 300 W (pro srovnání: doporučení pro můj předchozí GT 9600 je 400 W!) Zařízení spotřebuje pouze 60 W napájení ... Ohromen :)

To je nová architektura Maxwella v celé jeho slávě! Na základě ujištění samotných výrobců, čipy vydané na jeho základě konzumují v porovnání s grafickými procesory poslední generace, polovinu energie, s nárůstem výkonu téměř 300%.

Samozřejmě, jak se říká: "každý sandpiper chválí jeho bažinu", ale i s volným okem vidíte, že tentokrát inženýři "Nvidia" mají opravdu něco, na co by se měli pyšnit!

Předtím, přiznám se, myslel jsem si, že průmysl herních grafických karet zjevně nedělá tuto cestu. Neustále rostoucí TDP (spotřeba energie) výrobků začala vést k tomu, že výkonová jednotka 750 wattů nikoho nepřekvapí a na různých fórech již blikaly příspěvky jako: "Koupil jsem si sebevraždu BP, myslím, že to nebude mít žádné problémy!" Samozřejmě! Jaké problémy?! Jen pro světlo budete platit hodně (jako kdyby malá varná konvice byla neustále zapojena do elektrické zásuvky), a tak - žádný problém :)

Chcete-li jasněji ukázat, co je výsledkem neustálého závodu budování kapacit a hledání "papoušků" (počet bodů nebo hodnocení urychlovače v testovacích programech, jako je "3DMark"), ukážeme pár fotografií. Níže je "AMD-Radeon-R9-290X" (při špičkovém zatížení může spotřebovávat až 250 W).

Jak vidíte, externí grafická karta již postrádá návrh konvenčního chladicího systému a využívá jeho vylepšenou verzi turbínového typu: ventilátor "pumpuje" vzduch přes chladič systému chlazení a pak je vyhozen z pouzdra přes speciální otvory na zadní straně karty. Chcete-li zažít celou "tragédii" situace, podívejme se na další zástupce rodiny karet AMD - "Radeon-R9-295X2":

Pro tento dvouprocesorový grafický akcelerátor je TDP 500 W! Disperze (jazyk se neříká "teplo" - teplo) tohoto "sporáku" se nazývá kombinovaný systém chlazení kapaliny. Jo, spusťme další dusík (také se to stane kapalinou) :) Tak tohlehle hanba vypadá v řezu:

Jak vidíte, společnost "Nvidia" byla první, kdo o tom přemýšlel. Namísto hloupého zvyšování megahertzů a velikosti externích grafických karet se vydali cestou vážné optimalizace stávajících řešení. Výsledek byl skvělý! Snížené odvod tepla a spotřeba energie se zřetelně zvýšeným výkonem - odvážný, "Nvidia"! Situace mi připomněla průlom, který společnost Intel udělala a uvolnila svůj Core 2 Duo na trhu centrálních procesorů. Poté byl jeho konkurent (stejná společnost AMD) nucen výrazně snížit cenu řady svých produktů, neboť objektivně nemohl obstát v konkurenci s novou technologií.

Samozřejmě, že je možné, že se AMD také dostanou do svých smyslů a brzy přestanou přenést osobní počítače na uživatele, jako je Martin, ale v tom málo věří. Myslím, že vždycky budou ceny jen sníženy: vidíte, v každém případě jsme vítěz! :)

Takže si s tebou trochu promluvíme o tom, co je s Maxwell technologií tak dobré? Za prvé otevře řadu energeticky účinných řešení od společnosti Nvidia pro mobilní systémy (tablety, smartphony, herní konzole, notebooky atd.). Pokud existuje touha, přečtěte si o mobilních procesorech "NVIDIA Tegra" - velmi zajímavé!

Politikou společnosti v této fázi je vyvíjet a testovat řešení pro mobilní zařízení a pak je měřit pro vysoce výkonné stolní systémy. V důsledku toho všechny technologie šetřící energii migrují z mobilních řešení na produktivní urychlovače grafiky, jejich velikost se snižuje a výkon se zvyšuje. Pokud si vzpomenete, během rychlého rozvoje internetu byly první počítače také velmi velké a teď je můžeme umístit na kola nebo je držet v dlani :)

Například externí grafická karta v architektuře Maxwell automaticky sníží svou spotřebu energie na minimum při prohlížení filmu v počítači nebo v textovém editoru nebo naopak, zvýší jádrovou frekvenci nad jmenovitou hodnotu, pokud je to nezbytné pro náročnou aplikaci (technologie Nvidia GPU Boost ).

Vrátit se k nové věci :) Koupil jsem externí grafickou kartu od společnosti MSI. Jedná se o stejný čip GM107 na Maxwellu, ale je namontován na masivnější desce s modifikovaným (vzhledem k referenčnímu designu) elementu a chladicím systémem používajícím měděné tepelné trubky. Plné jméno grafické karty vypadá takto: "GeForce GTX-750-TI-OCV1", jeho foto níže:

Jak se liší od referenčního návrhu? Za prvé, složky zvýšené spolehlivosti. To je způsobeno skutečností, že ve jménu urychlovače je taková zkratka - OCV1. Co přesně je V1 Nejsem si jistý (možná verze 1?), Ale zde OS mluví svazky. To znamená, že tato externí grafická karta je dodávána s overclocked (OverClocking) verzí čipu. Samozřejmě, pro zajištění stabilního provozu potřebuje jinou (spolehlivější) složkovou základnu součástí. Tím se zvýší délka desky a větší velikost ventilátoru.

To vše při zachování přínosů nové technologie uvedené výše. Například, bez ohledu na to, jak moc jsem se snažil, jsem nemohl zahřát svou kartu s programem FurMark dokonce až o 70 stupňů Celsia (bez zátěže, její teplota ve výšce léta byla asi 31 stupňů!) Ano, a na videokarte není žádný dodatečný výkon, pravda tam bylo místo pro instalaci zásuvky pod ním, ale jako nadbytečné a nebylo oddělené.

Pokud referenční hodiny "GTX 750 Ti" mají frekvenci základních hodin 1020 MHz a při použití technologie adaptivní boost (Boost) - 1085 MHz, pak v řešení OverClicking (OC) je zpočátku 1059MHz a při zvýšení - 1137MHz . Existuje ještě krajnější verze stejného MSI (slavná série s drakem). Řešení tohoto modelu se nazývá "GTX 750 Ti Gaming Edition" (herní vydání).

Jak vidíte, všechno je mnohem závažnější: frekvence se dále zvyšují, chladicí systém je zcela přepracován, ale ve skutečnosti jsou to stejné "drobky", které jsme uvažovali uprostřed tohoto článku :)

V zásadě jsem proti jakémukoli (dokonce továrnímu) přetaktování! Teoreticky jakékoli přetaktování snižuje celkovou "životnost" zařízení. A to je logické: musí pracovat po celou dobu v nepravidelných podmínkách. Zde je další příklad: známá počítačová hra "The Witcher 3" z polského studia "CD Projekt" pravidelně vyprávěla, jak hráči říkají, "vlysy" - úplné vyblednutí obrazu na několik vteřin, po které se vše vrátilo do normálu. Velmi nepříjemné!

Byl jsem pomáhal vyřešit problém utility pro jemné ladění grafických adaptérů rodiny "Nvidia", která se nazývá "NVIDIA Inspector". Samotný program si můžete stáhnout z našich webových stránek. Rozhraní je rozděleno do dvou oken: levá strana zobrazuje aktuální hodnoty hlavních parametrů zařízení a pravá je určena pro jejich jemné ladění.

Bude nás zajímat tlačítko "Zobrazit overclocking" umístěné v pravém dolním rohu. Po kliknutí na něj se zobrazí následující výstražné okno:

Říká se, že všechny manipulace spojené s přetaktováním grafické karty děláme na vlastní riziko a pokud přestane pracovat, pak vývojář softwaru nenese žádnou odpovědnost za to! Solidarita s vývojářem :)

Jen nuance je, že nebudeme zvyšovat frekvenci grafického jádra, ale snížíme to! Stiskneme "Ano", což potvrzuje, že jsme adekvátní uživatelé a my sami administrátoři. Poté dostaneme přístup do druhého okna nástroje. Podívejte se na fotku níže:

Poznamenejte si hodnotu "Počítání základních hodin" (posun vzhledem k základní hodnotě) na pravé straně okna programu. Zde je nastavena hodnota "-50" MHz. Je to mínus padesát! Tedy. snížili jsme frekvenci grafického jádra o 50 Megahertz. Po manipulaci s hodnotami nezapomeňte kliknout na potvrzovací tlačítko: "Appy Clocks & Voltage".

Poznámka: Klíčové hodnoty můžete kdykoli vrátit kliknutím na tlačítko "Použít výchozí hodnoty".

Podívejte se na levou stranu okna a hodnoty frekvence zvýrazněné červeně: "Hodiny GPU" a "Výchozí hodiny". První hodnota zobrazuje aktuální frekvenci grafického adaptéru a druhá frekvence je výchozí (tovární nastavení). Dvě další čísla oproti obecnému názvu "Boost" ukazují frekvenci GPU v režimu jeho pravidelného zvyšování. Také aktuální (horní) a tovární (dolní) indikátor.

Jak vidíte, obě řady ukazují snížení frekvence o 50 Megahertzů - stejně jako jsme uvedli vpravo. Nevím proč, ale více "The Witcher 3" není "frisite" a mohu ji bezpečně hrát. Takže přetaktování není vždy požehnáním!

Poznámka: po ukončení programu se všechny provedené změny ztratí. Pokud je potřebujete, stačí skládat aplikaci na zásobník.

Jako alternativu a jen pro zobrazování informací o 3D akcelerátoru doporučuji bezplatný program "GpuZ". Zobrazuje velmi podrobné informace o GPU, na druhé záložce "Sensors" vidíte statistiky využití jádra a paměti, rychlost ventilátoru, teplotu čipu apod.

Konečně bych rád dal několik triviálních rad pro ty, kteří kupují grafické karty pro hry, protože je to hřích, který se schováváme, všichni rádi někdy gambol "seká" na novou střelbu nebo "hover" v kampani strategie. Za prvé, externí grafická karta pro hry nemůže být provedena při pasivním chlazení (bez ventilátoru). V názvech takových řešení se obvykle vyskytuje slovo Silent (tichý) a jsou vhodné pro kancelářské počítače, nikoliv pro hraní her.

Pravidelně aktualizujte ovladač grafického akcelerátoru - opravdu to pomáhá. Vzpomínám si, že jediný tento postup dokázal podstatně zlepšit situaci s poklesem FPS (Frame Per Second) v jedné hře.

Pokuste se také zakoupit výrobky osvědčených výrobců. Pokud jde o grafické karty, mohlo by to být všechno "AMD", "Asus", "Gigabyte", "MSI". Vzpomínám si, že jsem od "Sapphire" dlouhou dobu obdržel skvělou kartu - nemohu říct nic špatného, ​​nebo mi to bylo tak štěstí? Na této chvíli se všichni díváme na naše další články.