Что такое видеоускоритель на компьютер

Обновлено: 15.01.2025

eGPU - теоретически интересная идея для повышения производительности ноутбуков во время игры и не только. На практике это решение не так хорошо, как нам говорят производители. Стоит ли инвестировать в eGPU и для кого предназначены такие решения? Вы узнаете из этой статьи.

eGPU - это термин для внешней станции, который позволяет вам подключить видеокарту для настольного компьютера к вашему ноутбуку. По словам производителей таких устройств, предполагается, что это средство от проблем с графикой при игре на старых или менее производительных ноутбуках. У вас есть старый компьютер, на котором игры? Или ультрапортативный ноутбук с встроенной в процессор видеокартой, но вы бы хотели поиграть в Ведьмака? Производители станций eGPU хотят предложить вам свою продукцию.

Станции ЕГП позволяет внешним устройствам подключаться к ноутбуку, предназначенный для эффективной видеокарты, они взаимодействуют с компьютером через интерфейс Thunderbolt 3, который позволяет передавать данные с максимальной скоростью 40 Гбит/с или около 5 ГБ / с. Станции EGPU часто оснащены дополнительными портами USB и даже Ethernet, которые позволяют подключать кабель к Интернету, если у ноутбука нет нужного входа. Мощные видеокарты нуждаются в большом количестве электроэнергии для работы на полную мощность, поэтому станции eGPU оснащены источниками питания различной мощности. Благодаря этому они могут питать не только 3D-ускоритель, но и ноутбук, поскольку вы можете передавать энергию через порт Thunderbolt 3. Таким образом, станции eGPU в теории выглядят очень полезными устройствами, поскольку они не только повышают эффективность ноутбуков, но и расширяют их возможности благодаря дополнительным портам. В большинстве случаев станции eGPU продаются без видеокарт.

Станции EGPU предназначены в основном для игроков, чьи ноутбуки не очень хорошо работают при создании сложной трехмерной графики. Однако его можно успешно использовать для всех предложений, в которых видеокарта может поддерживать процессор, например, для редактирования видео. eGPU - также полезное устройство для людей, которые часто путешествуют и не хотят бросать играть в свои любимые произведения. Станции EGPU не самые маленькие, однако их можно рассматривать как относительно мобильные устройства.

eGPU - низкая совместимость и низкая производительность

Следует упомянуть несколько недостатков. Первое - это совместимость с ноутбуками. Такие устройства будут работать только с компьютерами, оснащенными портом Thunderbolt 3, и поэтому являются относительно новыми и недешевыми. Вы также можете столкнуться с проблемами при покупке eGPU у Razer или Alienware, поскольку эти производители не гарантируют, что их устройства будут работать правильно с портативными компьютерами любой марки.

Еще одним недостатком является производительность таких станций. Даже если вы используете видеокарту GTX2080 в полном объеме, не ожидайте удивительного увеличения производительности. Такой модифицированный ноутбук иногда выигрывает на несколько кадров в секунду с моделью, предварительно загруженной в GTX1060, но в некоторых играх он будет иногда медленнее. Это вызвано ограниченной пропускной способностью протокола Thunderbolt 3 с пропускной способностью 5 ГБ / с. На плавность игры также влияет процессор, установленный в ноутбуке. Если это устройство старого поколения или происходит из энергосберегающей семьи, это ограничит увеличение эффективности.

eGPU - сделай сам

Готовые станции eGPU не самые дешевые, но вы можете создать что-то, что будет похоже на оборудование, которое можно найти в магазине. Кстати, не обязательно тратить на это много денег, особенно если заказывать необходимые компоненты на китайских порталах, таких как AliExpress или GearBest. К сожалению, это решение не даст вам большого роста производительности. Все потому, что у вас не будет доступа к PCI Express x4 (с использованием интерфейса Thunderbolt 3), поэтому вам нужно будет подключить видеокарту, например, к порту, в который встроена беспроводная сетевая карта. Однако в этом случае вы подключаетесь к шине PCI Express x1, что отрицательно скажется на производительности такой станции eGPU.

Что вместо eGPU?

К сожалению, в данный момент можно только разочаровать всех тех, кто надеется, что станции eGPU, значительно повысят эффективность портативных компьютеров. Даже если вы решите потратить деньги на видеокарту и станцию eGPU, вам придется признать, что такой комплект в сочетании с вашим ноутбуком не будет более эффективным, чем ноутбук с мощной видеокартой. Вы также должны помнить о наличии слота Thunderbolt 3 на вашем компьютере, что еще больше сужает число получателей такого оборудования.

Видеокарта является самым дорогостоящим компонентом игрового ПК – ее цена может достигать суммарной стоимости всех остальных комплектующих вместе взятых. Поэтому, чтобы видеокарта прослужила максимально долго (не сломалась и, главное, не устарела слишком быстро), к ее выбору нужно отнестись максимально серьезно. Определиться с производителем графического чипа (AMD или NVIDIA) и с производителем видеокарты (ASUS, MSI, Gigabyte и др.) – это только полдела. Намного важнее правильно выбрать конкретную модель, которая может отличаться не только производительностью, но и обвесом: объемом видеопамяти, системой охлаждения, подсистемой питания и интерфейсной панелью.

Интегрированные и дискретные

Все современные графические ускорители можно условно разделить на две большие группы: интегрированные и дискретные. Первые встроены в центральный процессор (все современные платформы Intel и AMD) или чипсет материнской платы (например, старенькие Intel G41 и AMD 760G). Вторые представляют собой отдельные платы расширения с интерфейсом PCI-E. Для офисных и мультимедийных задач (аппаратное воспроизведение FullHD и даже 4К-видео) более чем достаточно интегрированного графического ускорителя. Более того, на интегрированной графике можно построить даже игровой ПК начального уровня (см. статью «Начальный игровой компьютер за 300 долларов (весна 2016)».

Но для тех, кто серьезно увлекается компьютерными играми (играет много, часто и в разное), а также профессионально занимается фотообработкой, видеомонтажом и трехмерным моделированием, в обязательном порядке нужна дискретная видеокарта. Исходя из цены, дискретные видеокарты можно разделить на пять категорий.

Ультрабюджетные видеокарты (менее $100)

Самые дешевые видеокарты шутливо называют «затычками», а их единственная задача – вывод изображения с тех ПК, у которых интегрированной графики нет. По производительности они ничуть не лучше современных интегрированных решений. К примеру, дискретные GeForce GT 730 и Radeon R7 240 – это один в один Intel HD 530. Поэтому покупать ультрабюджетки сейчас имеет смысл только на замену сломавшейся видеокарте старого ПК, но уж никак не как часть нового компьютера.

Бюджетные видеокарты (до $150)

Видеокарты, позволяющие запускать все современные игры на FullHD-разрешении при, как минимум, низких настройках графики, стартуют с отметки $110 (GeForce GTX 750 и Radeon R7 360). Другое дело, что у таких видеокарт практически нет запаса производительности и, вероятно, уже через год их придется менять на что-то помощнее. Если же сразу доплатить несколько десятков долларов (GeForce GTX 750 Ti и 950, Radeon R7 370 и RX 460), об апгрейде видеокарты можно будет не думать пару-тройку лет. Но только при условии, что вы будете согласны в будущем играть на низких настройках графики.

Нижний средний сегмент видеокарт (до $200)

Видеокарты за две сотни долларов (GeForce GTX 960, 1050 и 1050 Ti, Radeon R9 380) позволяют замахнуться на средне-высокие настройки графики при FullHD-разрешении. У таких решений запас производительности на три-четыре года, но со временем, естественно, придется поубавить настройки графики.

Верхний средний сегмент видеокарт (до $400)

Для FullHD-разрешения большего и не нужно (GeForce GTX 1060, Radeon RX 470, RX 480) – ультра-настройки графики вам обеспечены, а запаса производительности хватит лет на пять. Менять такую видеокарту придется только в том случае, если вы обновитесь до 2K или 4K-монитора.

Флагманские видеокарты (свыше $400)

Видеокарты, рассчитанные на разрешения вплоть до 4K, а также высокочастотные FullHD-мониторы (120-144 Гц) и шлемы виртуальной реальности, стоят от 400 долларов и чуть ли не до бесконечности. Обязательной для ультра-настроек на 2К-разрешении является GeForce GTX 980 Ti и 1070, а на 4К – GTX 1080. Столь же мощных аналогов у компании AMD на момент написания статьи, к сожалению, нет (лишь анонсированы видеокарты Vega).

Видеопамять

Система охлаждения

Собирая ПК с двумя видеокартами или с другими картами расширения (звуковой, сетевой, видеозаписывающей), важно обратить внимание на толщину кулера видеокарты – один, два или три слота. В противном случае все необходимое может попросту не поместиться в компьютер. Отдельно стоит упомянуть низкопрофильные видеокарты, сделанные с расчетом на тонкие компьютерные корпуса (см. статью «Как выбрать корпус для компьютера?»).

Подсистема питания

Интерфейсы подключения

Практически все современные дискретные видеокарты подключаются к материнской плате настольного ПК посредством разъема PCI-E x16 (поколение интерфейса – 2.0 или 3.0 – не играет роли). Исключением являются лишь внешние USB-видеокарты, но они предназначены для подключения к ноутбуку дополнительных мониторов, а вовсе не для игр.

Мониторы же к видеокарте подключаются посредством цифровых интерфейсов HDMI, DVI и DisplayPort, а также аналогового VGA (D-Sub). Порты HDMI и DisplayPort могут быть представлены как полноразмерными, так и mini-версиями (для подключения монитора потребуется переходник). Интерфейс DVI существует в двух версиях: только цифровой DVI-D и спаренный с аналоговым сигналом DVI-I (через пассивный переходник можно конвертировать в VGA).

Многие современные флагманские видеокарты полностью лишены интерфейса VGA (напрочь отсутствует цифро-аналоговый преобразователь), но подключить к ним VGA-монитор все же можно через активный переходник с собственным ЦАП.

Не только игры, но и работа

Используются видеокарты не только для игр, но и для профессиональных задач: фотообработки, видеомонтажа, трехмерного моделирования и др. На основе видеокарт даже строят суперкомпьютеры – мощнейшие вычислительные системы на планете, занимающиеся научными вычислениями. Ускорить профессиональные приложения способна даже бюджетная видеокарта, раскошеливаться на флагманскую модель не обязательно. В зависимости от конкретного приложения, эффективнее могут быть как решения AMD, так и NVIDIA. Например, в видеоредакторе Adobe Premiere видеокарты обоих брендов могут аппаратно ускорять конвертацию видео из одного формата в другой. Но только видеокарты NVIDIA ускоряют работу плагинов, накладывающих на видео различные визуальные и звуковые эффекты. А некоторое узкоспециальное ПО вообще совместимо только с профессиональными видеокартами – NVIDIA Quadro и AMD FirePro.

Многие из вас качали кэш к играм, или смотрели характеристики какого-либо устройства. Каждый видел, что были какие-то непонятные слова вроде Tegra, Adreno, Mali, PowerVR. Давайте узнаем, что же это такое.

Содержание

Все выше перечисленное — видеоускорители. Видеоускоритель — это одна из главный частей в SoC (System on the Chip), сокращенно GPU. GPU, или Graphic Processing Unit — это такой чип, интегрированный в CPU, и он отвечает за 2D и 3D графику. И их производительность измеряется в Flops. CPU, или Central Processing Unit, одним словом процессор.

Рассмотрим виды самых популярных GPU. Их 4 вида:

Tegra (GeForce ULP) от NVIDIA
Adreno от Qualcomm
Mali от ARM
PowerVR от Imagination Technologies

Также есть менее популярные GPU, но рассмотрим их в следующий раз.

Tegra (GeForce ULP)

Само вообще появление такого SoC как Tegra началось в 2007 года, из-за приобретения компанией NVIDIA компанию PortalPlayer. В то время процессор не пользовался популярностью, так как мощь была не конкурентоспособной, и сама Tegra использовалась в плеерах, смартфонах под Windows Mobile и Windows CE.

Все изменилось после ставки NVIDIA на новую операционную систему от Google — Android. Так в 2010 появился двухъядерный Tegra 2 для планшетов, а в 2011 для смартфонов. Потом появился Tegra 3 и дальше Tegra 4, 4i, К1 и Х1.

Сама эволюция в плане графических возможностей началась с Tegra 2. В GPU процессора от NVIDIA было 8 графических ядер, полная поддержка Direct3D Mobile и OpenGL ES 2.0 и производительность в 6.7 GFLOPS при 400 мГц.

А в GPU Tegra 3 уже 12 графических ядер, 12.4 GFLOPS при частоте 520 мГц.

Уже в 2012 были в играх эксклюзивы для Tegra, к примеру, улучшенная графика, спецэффекты и прорисовка, а также, оптимизация. Довольно мало людей жаловались на нехватку производительности.

Я уже молчу о Tegra 4 и 4i c 72/60 графическими ядрами с поддержкой OpenGL ES 3.0 и 96.8 GFLOPS с 72 ядрами при частоте 672 мГц, и 74.8 GFLOPS с 60 ядрами при 660 мГц.

Речь не идет о К1 с 192 графическими ядрами, поддержкой Direct X 12, OpenGL ES 3.1 и производительностью в 360 GFLOPS при частоте 850 мГц.

Не будем говорить о Х1 с производительностью в 1 TFLOPS, с 256 графическими ядрами при частоте 1 Ггц. Сразу можно сказать, что мобильный рынок развивается.

Но куда такая мощь без должной оптимизации? Именно сейчас NVIDIA занимается этим.

Она запускает разные экслюзивы, такие как Portal и Half-Life 2 и так далее. Эти все приложения находятся в специальном маркете для Tegra — Tegrazone.

В общем, если вы любите играть, то брать Tegra.

Adreno от Qualcomm (Snapdragon SoC)

Полноценное появление Adreno появилось после запуска линейки SoC Snapdragon компанией Qualcomm в 2009 году.

Первым мобильным устройством на Snapdragon был Toshiba TG01 с Adreno 130, а далее HTC HD2.

P.S Мощь чипсетов можно сравнить с игровыми приставками.

После развития Android и Windows Phone, само развитие Snapdragon пошло резко вверх. За 6 лет уже произведено 5 поколений SoC Snapdragon. S1, S2, S3, S4 и 200/400/600/800.

За эти пять поколений было запущено множество видов процессоров, что можно запутаться. Для этого можно посмотреть таблицу ниже, где я собрал популярные на данный момент виды GPU и их процессоры.

А вот список производительности Adreno в GFLOPS (Чем больше, тем лучше):

Adreno 130 — 133 мГц — 1.2 GFLOPS
Adreno 200 — 245 мГц— 4 GFLOPS
Adreno 203 — 294 мГц — 9.4 GFLOPS
Adreno 205 — 266 мГц — 8.5 GFLOPS
Adreno 220 — 320 мГц — 19 GFLOPS
Adreno 225 — 400 мГц— 26 GFLOPS
Adreno 305 — 450 мГц — 24 GFLOPS
Adreno 320 — 450 мГц — 86 GFLOPS
Adreno 330 — 450-578 мГц — 130-167 GFLOPS
Adreno 420 — 600 мГц — 172 GFLOPS
Adreno 430 — 700 мГц — 454 GFLOPS

Чипсеты Snapdragon используются во многих устройствах, особенно в флагманах. Об оптимизации в играх можно и не волноваться из-за популярности GPU, а последние версии поддерживают OpenGL ES 3.1 и Direct X 11.

Mali от ARM

Mali — это GPU от ARM. Делится на 4 поколений: Utgard, Midgard 1/2/3.

Первый GPU был Mali-55 с поддержкой OpenGL ES 1.1 и с одним графическим ядром, который признан самым маленьким графическим чипом, появился впервые в LG Renoir, где Mali-55 используется только для оптимизации работы интерфейса.

Второй опыт в создании GPU был Mali-200. Тогда он уже поддерживал OpenGL ES 2.0 с 1 графическим ядром при частоте 275 мГц.

Третий опыт был на Mali-300. Он мог воспроизводить графику уровня PlayStation Portable, частота GPU была 395 мГц.

Четвертый опыт в создании GPU был революционным — Mali-400 — продолжение Mali-300, но с поддержкой многоядерности до 4 графических ядер, в следствии чего производительность увеличивается до 4-ех раз. Частота в 395-533 мГц, производительность в 2.5 до 19 GFLOPS. Популярен среди смартфонов и планшетов 2013.

Также есть Mali-450. Это тот же самый 400, но производительность увеличена в два раза. Может иметь до 8 графических ядер, частоту от 375 до 700 мГц и производительность в 30-60 GFLOPS.

Mali-Т760 — самый мощный GPU среди Mali, с поддержкой до 16 графических ядер, частота 685 мГц и 376 GFLOPS! Поддерживает OpenGL ES 3.1, OpenCL1.2, OpenVG 1.1 и Direct X 11.1.

Самые популярные GPU Mali вы можете рассмотреть в данной таблице:

Более 35-40% устройств работают с Mali. Поэтому можете не ждать таковых фризов и лагов в играх.

Обычно Mali можно встретить в чипсетах Exynos, MediaTek, AllWinner, Rockchip.

Power VR от Imagination Technologies

GPU созданная от Imagination Technologies, еще в далеких 90-ых. Была даже в то время на равне с AMD и NVIDIA, но из-за быстрых развитий других компаний, отстала от них. После чего они перешли на мобильную и бытовую технику.

Пропустим все прелюдии и начнем сразу с GPU:

Видов GPU так много, что я просто покажу вам список по производительности GFLOPS (Чем больше, тем мощнее):

SGX530 — 200-300 мГц— 1.6-2.4 GFLOPS
SGX531 — 200 мГц — 1.6-2.4 GFLOPS
SGX531 Ultra — (MT6577, MT6575) — 522 мГц — 4.2 GFLOPS
SGX535 — 300 мГц — 2.4 GFLOPS
SGX540 — 153 — 512 мГц — 3.2-6.1 GFLOPS
SGX543 — 200-300 мГц — 6.4-9.6 GFLOPS
SGX543 MP2 — 250 мГц (Apple A5) — 16 GFLOPS
SGX543 MP3 — 300 мГц (Apple A6) — 29 GFLOPS
SGX543 MP4 — 250 мГц (Apple A5X) — 32 GFLOPS
SGX544 — 286-357 мГц — 9.2-11.4 GFLOPS
SGX544 — 600 мГц — 19 GFLOPS
SGX544 — 300-533 мГц — 19-51 GFLOPS
SGX545 — 533 мГц — 8.5 GFLOPS
SGX554 — 300 мГц — 19 GFLOPS
SGX554 MP4 — 300 мГц (Apple A6X) — 77 GFLOPS
G6100 — 300 мГц — 19.2 GFLOPS
G6200 MP2 — 300-500 мГц — 38.4-64 GFLOPS
G6400 MP4 — 300 мГц — 77 GFLOPS
G6430 MP4 — 450 мГц (Apple A7) — 115.2 GFLOPS
GX6450 MP4 — 450 мГц (Apple A8) — 115 GFLOPS

Сами графические чипы можно встретить в процессорах от Apple, MTK, AllWinner, Intel, Samsung.

Мы рассмотрели 4 вида популярных графических видеоускорителей от 4 разных производителей. У каждого свои минусы, у каждого свои плюсы. Также вы узнали что такое GPU, CPU, и по немногу историю каждого видеоускорителя.

Надеюсь, вам чем-то поможет данная статья, и удачи в ваших приключениях!

P.S Спасибо моему другу Timblaer за оформленные таблицы и спасибо за идею про видеоускорители пользователю Artyoms.

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер) (англ. videocard ) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (ISA, VLB, PCI, PCI-Express) или специализированный (

Содержание

История

Одним из первых графических адаптеров для IBM PC стал MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 году. Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов (физически 720×350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были чёрно-белыми, янтарными или изумрудными. Фирма Hercules в 1982 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер графическое разрешение 720×348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.

Первой цветной видеокартой стала IBM и ставшая основой для последующих стандартов видеокарт. Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40×25 и 80×25 (матрица символа — 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 или 640×200. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа — 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320×200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. В развитие этой карты появился

Стоит заметить, что интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3, или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.

В ранних моделях компьютеров от IBM PS/2, появляется новый графический адаптер

Потом IBM пошла ещё дальше и сделала

С 1991 года появилось понятие VBE (VESA BIOS Extention — расширение VESA). SVGA воспринимается как фактический стандарт видеоадаптера где-то с середины 1992 года, после принятия ассоциацией VESA (Video Electronics Standart Association — ассоциация стандартизации видео-электроники) стандарта VBE версии 1.0. До того момента практически все видеоадаптеры SVGA были несовместимы между собой.

Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих операционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне. К числу этих функций относятся, перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например при перемещении окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, поддержка аппаратного курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что графический пользовательский интерфейс несомненно удобен, но его использование требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и современный графический ускоритель как раз и призван снять с него львиную долю вычислений по окончательному выводу изображения на экран.

Устройство

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

графический процессор (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.
видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.
видеопамять — выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR4 и
цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн. цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн. цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд. цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.
видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (
система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

Характеристики

ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.
объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём встроенной оперативной памяти видеокарты.
частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.
техпроцесс — технология изготовления основных микросхем видеокарты, указывается характерный размер, измеряемый в нанометрах (нм), современные микросхемы выпускаются по 90, 80, 65, 55 или 40-нм нормам техпроцесса. Чем меньше данный параметр, тем больше элементов можно уместить на кристалле микросхемы.
текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.
выводы карты — первоначально видеоадаптер имел всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). В настоящее время платы оснащают одним или двумя разъёмами DVI или Display Port. Порты D-SUB, DVI и USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и

Поколения 3D-ускорителей

DirectX 7 — карта не поддерживает шейдеры, все картинки рисуются наложением текстур;
DirectX 8 — поддержка пиксельных шейдеров версий 1.0, 1.1 и 1.2, в DX 8.1 ещё и версию 1.4, поддержка вершинных шейдеров версии 1.0;
DirectX 9 — поддержка пиксельных шейдеров версий 2.0, 2.0a и 2.0b, 3.0;
DirectX 10 — поддержка унифицированных шейдеров версии 4.0;
DirectX 10.1 — поддержка унифицированных шейдеров версии 4.1.

OpenGL 1.0
OpenGL 1.2
OpenGL 1.4
OpenGL 2.0
OpenGL 2.1
OpenGL 3.0

Интерфейс

Первое препятствие к повышению быстродействия видеосистемы — это интерфейс передачи данных, к которому подключён видеоадаптер. Как бы ни был быстр процессор видеоадаптера, большая часть его возможностей останется незадействованной, если не будут обеспечены соответствующие каналы обмена информацией между ним, центральным процессором, оперативной памятью компьютера и дополнительными видеоустройствами. Основным каналом передачи данных является, конечно, интерфейсная шина материнской платы, через которую обеспечивается обмен данными с центральным процессором и оперативной памятью. Самой первой шиной использовавшейся в IBM PC была XT-Bus, она имела разрядность 8 бит данных и 20 бит адреса и работала на частоте 4,77 МГц. Далее появилась шина VLB (VESA Local Bus — локальная шина стандарта VESA). Работая на внешней тактовой частоте процессора, которая составляла от 25 МГц до 50 МГц, и имея разрядность 32 бит, шина VLB обеспечивала пиковую пропускную способность около 130 МиБ/с. Этого уже было более чем достаточно для всех существовавших приложений, помимо этого возможность использования её не только для видеоадаптеров, наличие трёх слотов подключения и обеспечение обратной совместимости с ISA (VLB представляет собой просто ещё один 116 контактный разъём за слотом ISA) гарантировали ей достаточно долгую жизнь и поддержку многими производителями чипсетов для материнских плат, и периферийных устройств, даже несмотря на то, что при частотах 40 МГц и 50 МГц обеспечить работу даже двух устройств подключенных к ней представлялось проблематичным из-за чрезмерно высокой нагрузки на каскады центрального процессора (ведь большинство управляющих цепей шло с VLB на процессор напрямую, безо всякой буферизации). И всё-таки, с учётом того, что не только видеоадаптер стал требовать высокую скорость обмена информацией, и явной невозможности подключения к VLB всех устройств (и необходимостью наличия межплатформенного решения, не ограничивающегося только PC), была разработана шина

С появлением процессоров Intel Pentium II, и серьёзной заявкой PC на принадлежность к рынку высокопроизводительных рабочих станций, а так же с появлением 3D-игр со сложной графикой, стало ясно, что пропускной способности PCI в том виде, в каком она существовала на платформе PC (обычно частота 33 МГц и разрядность 32 бит), скоро не хватит на удовлетворение запросов системы. Поэтому фирма Intel решила сделать отдельную шину для графической подсистемы, несколько модернизировала шину PCI, обеспечила новой получившейся шине отдельный доступ к памяти с поддержкой некоторых специфических запросов видеоадаптеров, и назвала это PCI Express версий 1.0 и 2.0, это последовательный, в отличие от AGP, интерфейс, его пропускная способность может достигать нескольких десятков ГБ/с. На данный момент произошёл практически полный отказ от шины AGP в пользу PCI Express. Однако стоит отметить, что некоторые производители до сих предлагают достаточно современные по своей конструкции видеоплаты с интерфейсами PCI и AGP — во многих случаях это достаточно простой путь резко повысить производительность морально устаревшего ПК в некоторых графических задачах.

Видеопамять

Кроме шины данных, второе узкое место любого видеоадаптера — это пропускная способность (англ. bandwidth ) памяти самого видеоадаптера. Причём, изначально проблема возникла даже не столько из-за скорости обработки видеоданных (это сейчас часто стоит проблема информационного "голода" видеоконтроллера, когда он данные обрабатывает быстрее, чем успевает их читать/писать из/в видеопамять), сколько из-за необходимости доступа к ним со стороны видеопроцессора, центрального процессора и RAMDAC’а. Дело в том, что при высоких разрешениях и большой глубине цвета для отображения страницы экрана на мониторе необходимо прочитать все эти данные из видеопамяти и преобразовать в аналоговый сигнал, который и пойдёт на монитор, столько раз в секунду, сколько кадров в секунду показывает монитор. Возьмём объём одной страницы экрана при разрешении 1024x768 точек и глубине цвета 24 бит (True Color), это составляет 2,25 МиБ. При частоте кадров 75 Гц необходимо считывать эту страницу из памяти видеоадаптера 75 раз в секунду (считываемые пикселы передаются в RAMDAC и он преобразовывает цифровые данные о цвете пиксела в аналоговый сигнал, поступающий на монитор), причём, ни задержаться, ни пропустить пиксел нельзя, следовательно, номинально потребная пропускная способность видеопамяти для данного разрешения составляет приблизительно 170 МиБ/с, и это без учёта того, что необходимо и самому видеоконтроллеру писать и читать данные из этой памяти. Для разрешения 1600x1200x32 бит при той же частоте кадров 75 Гц, номинально потребная пропускная составляет уже 550 МиБ/с, для сравнения, процессор Pentium-2 имел пиковую скорость работы с памятью 528 МиБ/с. Проблему можно было решать двояко — либо использовать специальные типы памяти, которые позволяют одновременно двум устройствам читать из неё, либо ставить очень быструю память. О типах памяти и пойдёт речь ниже.

FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM - динамическое ОЗУ с быстрым страничным доступом) — основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах. Использует асинхронный доступ, при котором управляющие сигналы не привязаны жёстко к тактовой частоте системы. Активно применялся примерно до 1996 г.

Matrox и Number Nine, поскольку требует специальных методов доступа и обработки данных. Наличие всего одного производителя данного типа памяти (Samsung) сильно сократило возможности её использования. Видеоадаптеры, построенные с использованием данного типа памяти, не имеют тенденции к падению производительности при установке больших разрешений и частот обновления экрана, на однопортовой же памяти в таких случаях RAMDAC всё большее время занимает шину доступа к видеопамяти и производительность видеоадаптера может сильно упасть.

EDO DRAM (Extended Data Out DRAM — динамическое ОЗУ с расширенным временем удержания данных на выходе) — тип памяти с элементами конвейеризации, позволяющий несколько ускорить обмен блоками данных с видеопамятью приблизительно на 25 %.

DDR SDRAM (Double Data Rate) — вариант SDRAM с передачей данных по двум срезам сигнала, получаем в результате удвоение скорости работы. Дальнейшее развитие пока происходит в виде очередного уплотнения числа пакетов в одном такте шины - DDR2 SDRAM (GDDR2), DDR3 SDRAM (GDDR3) и т.д.

SGRAM (Synchronous Graphics RAM — синхронное графическое ОЗУ) вариант DRAM с синхронным доступом. В принципе, работа SGRAM полностью аналогична SDRAM, но дополнительно поддерживаются ещё некоторые специфические функции, типа блоковой и масочной записи. В отличие от VRAM и WRAM, SGRAM является однопортовой, однако может открывать две страницы памяти как одну, эмулируя двухпортовость других типов видеопамяти.

MDRAM (Multibank DRAM — многобанковое ОЗУ) — вариант DRAM, разработанный фирмой MoSys, организованный в виде множества независимых банков объёмом по 32 КиБ каждый, работающих в конвейерном режиме.

Читайте также: