Современные видеокарты. Современные видеокарты и их сравнение
 Скачать 24.47 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Псковский государственный университет» Институт инженерных наук Кафедра информационно-коммуникационных технологий РЕФЕРАТ Тема «Современные видеокарты и их сравнение» Выполнила: Студентка группы 0432-06 Тихомирова Мария Михайловна Проверил: Преподаватель Трофимов В.М. Псков 2022 Содержание Введение…………………………………………………………………………3 1. Видеокарты 1.1. Устройство………………………………………………………………… 4-6 1.2. Характеристики……………………………………………………………..7 1.3. Типы графических карт……………………………………………………8-10 1.4. Программное обеспечение………………………………………………..11-12 1.5. Виды современных видеокарт……………………………………………13-16 Заключение………………………………………………………………………17 Список литературы……………………………………………………………...18 Введение Видеокарта (также видеоадаптер, видеоплата, графический адаптер, графическая плата, графическая карта, графический ускоритель) — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в слот расширения материнской платы, универсальный либо специализированный (AGP, PCI Express). Также широко распространены и расположенные на системной плате видеокарты — как в виде дискретного отдельного чипа GPU, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ; в случае ЦПУ, встроенный (интегрированный) GPU, строго говоря, не может быть назван видеокартой. Видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX и Vulkan на аппаратном уровне. Также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач (например, добычи криптовалюты). 1.1. Устройство Современная видеокарта состоит из следующих частей: 1. 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. 2. 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. Современные графические адаптеры (ATI, NVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый. 3. 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, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE 4. 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. 5. 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 видео-драйвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы. 6. Система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах. В спецификации видеокарты разработчик предусматривает возможности её кастомизации для производителей. Например, производители могут выбирать ёмкость и тип конденсаторов (POSCAP, SP-CAP, MLCC). Недостаточное тестирование или использование более дешевых компонентов может приводить к нестабильной работе видеокарт. 7. Коннектор - Видеоадаптеры MDA, Hercules, EGA и CGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъём Composite Video, позволяющий вывести чёрно-белое изображение на телевизионный приёмник или монитор, оснащённый НЧ-видеовходом. Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разъём предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. Платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPort в количестве от одного до трёх (некоторые видеокарты ATI последнего поколения оснащаются шестью коннекторами). Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников (разъём DVI к гнезду D-Sub — аналоговый сигнал, разъём HDMI к гнезду DVI-D — цифровой сигнал, который не поддерживает технические средства защиты авторских прав (англ. High Bandwidth Digital Copy Protection, HDCP), поэтому без возможности передачи многоканального звука и высококачественного изображения). Порт DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на старый разъём D-SUB (DVI-D не позволяет этого сделать). DisplayPort позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе аудиоустройства, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. 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. 1.2. Характеристики 1. Ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты. 2. Объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность. Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access). 3. Частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию. 4. Текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселей в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени. К важным техническим особенностям, характеризующим видеокарту, можно отнести встроенную систему охлаждения, если она реализована, и коннекторы интерфейсов передачи данных. 1.3. Типы графических карт Дискретные видеокарты Наиболее высокопроизводительный класс графических адаптеров. Как правило, подключается к высокоскоростной шине данных PCI Express. Ранее встречались видеокарты, подключаемые к шинам AGP (специализированная шина обмена данных для подключения только видеокарт), PCI, VESA и ISA. Видеокарты подключаются через шину PCI Express, а все прочие типы подключений являются устаревшими. В компьютерах с архитектурой, отличной от IBM-совместимой, встречались и другие типы подключения видеокарт. Дискретная карта не обязательно может быть извлечена из устройства (например, на ноутбуках дискретная карта часто распаяна на материнской плате). Она называется дискретной из-за того, что выполнена в виде отдельного чипа (или набора микросхем) и не является частью других компонентов компьютера (в отличие от графических решений, встраиваемых в чипы системной логики материнских плат или непосредственно в центральный процессор). Большинство дискретных видеокарт обладает своей собственной оперативной памятью (VRAM), которая часто может обладать более высокой скоростью доступа или более скоростной шиной доступа, чем обычная оперативная память компьютера. Хотя ранее встречались видеокарты, которые полностью или частично использовали основную оперативную память для хранения и обработки графической информации, видеокарты используют собственную видеопамять. Также иногда (но достаточно редко) встречаются видеокарты, оперативная память которых не установлена в виде отдельных микросхем памяти, а входит в состав графического чипа (в виде отдельных кристаллов или же на одном кристалле с графическим процессором). Выполненные в виде отдельного набора системной логики, а не в составе других микросхем, дискретные видеокарты могут быть достаточно сложными и гораздо более высокопроизводительными, чем встроенная графика. Кроме того, обладая собственной видеопамятью, дискретные видеокарты не должны делить оперативную память с другими компонентами компьютера (в первую очередь с центральным процессором). Собственная оперативная память позволяет не тратить основное ОЗУ для хранения информации, которая не нужна центральному процессору и другим компонентам компьютера. С другой стороны, видеопроцессору не приходится ожидать очереди на доступ к оперативной памяти компьютера, к которой может в данный момент обращаться как центральный процессор, так и другие компоненты. Все это положительно сказывается на производительности дискретных видеокарт по сравнению со встроенной графикой. Такие технологии, как SLI от Nvidia и CrossFire от AMD позволяют задействовать несколько графических адаптеров параллельно для решения одной задачи. Встроенная графика Интегрированные графические адаптеры не имеют собственной памяти и используют оперативную память компьютера, что сказывается на производительности в худшую сторону. Хотя графические процессоры Intel Iris Graphics, начиная с поколения процессоров Broadwell, имеют в своём распоряжении 128 мегабайт кэша четвёртого уровня, остальную память они могут брать из оперативной памяти компьютера. Встроенные графические решения находят применение в портативных устройствах ввиду низкого энергопотребления. Их производительность уже на достаточно высоком уровне и позволяет играть в несложные трёхмерные игры. Встроенные графические процессоры расположены на одном чипе с центральным процессором (например, Intel HD Graphics или Intel Iris Graphics), предыдущие поколения (например, Intel GMA) располагались в виде отдельного чипа. Гибридные решения Гибридные решения находят применение там, где требуется и энергоэффективность, и высокая графическая производительность, позволяя использовать встроенный графический адаптер в повседневных задачах, и задействовать дискретный графический адаптер только там, где он нужен. До появления гибридной графики производители встраивали в дополнение к встроенному дискретный адаптер, для переключения между ними требовалась перезагрузка, что было не очень удобным для пользователя. Гибридные адаптеры для вывода на экран используют только встроенный графический адаптер, но некоторые вычисления способны передавать дискретной графической карте, а не выполнять самим. Для пользователя переключение между видеоадаптерами становится незаметным. Примерами таких решений являются технология Optimus от Nvidia и DualGraphics от AMD. GPGPU GPGPU (англ. General-purpose computing for graphics processing units, неспециализированные вычисления на графических процессорах) — использование графического процессора видеокарты для параллельных вычислений. Графические адаптеры могут иметь до нескольких тысяч процессоров, что позволяет решать некоторые задачи на графических картах на порядок быстрее, чем на центральных процессорах. Приложения, использующие данную технологию пишутся с помощью таких технологий как OpenCL или CUDA. Внешняя видеокарта Под термином eGPU понимают дискретную графическую карту, расположенную вне компьютера. Может использоваться, например, для увеличения производительности в 3D приложениях на ноутбуках. Как правило PCI Express является единственной пригодной шиной для этих целей. В качестве порта может использоваться ExpressCard, mPCIe (PCIe ×1, до 5 или 2.5 Гбит/с соответственно) или порт Thunderbolt 1, 2, или 3 (PCIe ×4, до 10, 20, или 40 Гбит/с соответственно). В 2016 AMD предприняла попытку стандартизировать внешние графические процессоры. 1.4. Программное обеспечение На программном уровне видеопроцессор для своей организации вычислений (расчётов трёхмерной графики) использует тот или иной интерфейс прикладного программирования (API). Самые первые массовые ускорители использовали Glide — API для трёхмерной графики, разработанный 3dfx Interactive для видеокарт на основе собственных графических процессоров Voodoo Graphics. Затем поколения ускорителей в видеокартах можно считать по версии DirectX, которую они поддерживают. Различают следующие поколения: · 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; · DirectX 11 — поддержка унифицированных шейдеров версии 5.0; · DirectX 12 — поддержка унифицированных шейдеров версии 6.0; С выходом DirectX 11 и появлением модели поддержки API Feature Level (FLxx), видеокарты в большинстве своём перестали быть привязаны к конкретной версии DirectX. Драйвер устройства Также правильная и полнофункциональная работа 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. Драйвер устройства обычно поддерживает одну или несколько карт, и должен быть написан специально для определённой операционной системы (ОС). Большинство устройств требуют проприетарных драйверов для использования всей функциональности, эти драйвера для популярных ОС обычно поставляются с устройством и часто доступны для бесплатного скачивания с сайта производителя. Разрабатывается несколько драйверов видеокарт с открытым исходным кодом, но многие из них могут использовать лишь основную функциональность карт. 1.5. Виды современных видеокарт На данный момент есть только три производителя графических процессоров, которые заслуживают внимания. Это Nvidia, ATI (AMD) и Intel.  Бюджетные видеокарты 1. Palit GeForce GTX 1650 GP Объём видеопамяти: 4 096 МБ. Частота видеопроцессора: 1 410 МГц. Тип памяти: GDDR6. Частота памяти: 12 000 МГц. Шина памяти: 128 бит. При такой стоимости видеокарту нельзя назвать очень дешёвой, но на фоне нынешней ситуации с ценами она входит в категорию бюджетных. Она ещё актуальна для современных игр на средних и низких настройках качества графики в разрешении 1 080p и 60 к/с. Как и все модели из списка, подключается к материнской плате по стандартному интерфейсу PCI‑E 3.0. Требует дополнительного питания через разъём 6‑pin. Для работы карты желательно использовать в системе блок питания мощностью от 300–450 Вт. Устройство имеет достаточно эффективную систему охлаждения с двумя вентиляторами и радиатором, при этом поместится в большинстве корпусов. Для вывода изображения в модели предусмотрены два порта DisplayPort и один HDMI. GeForce GTX 1650 поддерживает технологии DirectX 12, Vulkan, OpenGL 4.6 и разрешение до 7 680 × 4 320 пикселей. Одновременно к ней можно подсоединить три монитора. Цена: от 23 238 рублей. 2. Palit GeForce GTX 1050 Ti Объём видеопамяти: 4 096 МБ. Частота видеопроцессора: 1 290 МГц. Тип памяти: GDDR5. Частота памяти: 7 000 МГц. Шина памяти: 128 бит. Ещё одна видеокарта, которая вполне справится с современными играми на средних и низких настройках в 1 080p. Система охлаждения из вентилятора и радиатора не даст устройству перегреваться слишком сильно, если не перегружать его очень требовательными к начинке программами. Для повседневных задач и работы это хороший вариант. Модель поместится в компактном корпусе вроде Mini‑Tower. В GeForce GTX 1050 Ti установлены три выхода для трансляции видеосигнала: HDMI, DisplayPort и DVI. Наличие последнего позволит подключить относительно старый монитор при необходимости. А всего к ней можно подсоединить до трёх экранов одновременно. Видеокарта способна выдавать разрешение до 4 096 × 2 160 пикселей. Она поддерживает DirectX 12, Vulkan и OpenGL 4.5. Для стабильной работы рекомендуется блок питания мощностью от 300 Вт. Цена: от 19 750 рублей. 3. Sinotex Ninja GeForce GTX 750 Ti Объём видеопамяти: 4 096 МБ. Частота видеопроцессора: 1 020 МГц. Тип памяти: GDDR5. Частота памяти: 5 400 МГц. Шина памяти: 128 бит. Вариант GeForce GTX 750 Ti от китайского бренда Sinotex. Подойдёт для старых игр 2014–2015 годов на высоких настройках графики и современных проектов на минимальной конфигурации. Для подключения экранов здесь есть три выхода: VGA, DVI и HDMI. Все три порта можно задействовать одновременно. У видеокарты есть эффективная система охлаждения, которая защитит её от поломки во время обработки игр. GeForce GTX 750 Ti поддерживает DirectX 11.2, Vulkan и OpenGL 4.4. Максимальное разрешение — 4 096 × 2 160 пикселей. Цена: от 11 695 рублей. 4. Sinotex Ninja Radeon RX 550 Объём видеопамяти: 4 096 МБ. Частота видеопроцессора: 1 287 МГц. Тип памяти: GDDR5. Частота памяти: 6 000 МГц. Шина памяти: 128 бит. Модель для повседневных задач и нетребовательных к начинке игр. Поместится в корпусе формата Mini‑Tower. У неё есть интерфейсы HDMI, DisplayPort и DVI. Эта бюджетная видеокарта поддерживает разрешение до 4 096 × 2 160 пикселей. Одновременно к ней получится подсоединить два монитора. Для питания рекомендуют блок мощностью от 400 Вт. Radeon RX 550 совместима с DirectX 12, Vulkan и OpenGL 4.5 и без особых проблем справится с обработкой 4K‑видео. Цена: от 11 672 рублей. 5. Gigabyte GeForce GT 1030 Low Profile Объём видеопамяти: 2 048 МБ. Частота видеопроцессора: 1 252 МГц. Тип памяти: GDDR5. Частота памяти: 6 008 МГц. Шина памяти: 64 бит. Видеокарта предназначена больше для офисных задач, но её можно использовать и для игр. Она потянет старые игры 2013–2015 годов на средних и высоких настройках графики, а также более актуальные на минималках. Может выводить разрешение до 4 096 × 2 160 пикселей. GeForce GT 1030 поддерживает DirectX 12, Vulcan и OpenGL 4.5. Компактная низкопрофильная модель имеет систему охлаждения из небольшого кулера с радиатором. Её можно разместить в корпусе форм‑фактора Mini‑Tower. Одновременно получится подключить два монитора через порты HDMI и DVI. Рекомендованная мощность блока питания с этой картой — от 300 Вт. Цена: от 10 305 рублей. 6. Sinotex Ninja GeForce GT 740 Объём видеопамяти: 2 048 МБ. Частота видеопроцессора: 1 100 МГц. Тип памяти: GDDR5. Частота памяти: 5 000 МГц. Шина памяти: 128 бит. Бюджетная видеокарта подойдёт в качестве альтернативного варианта встроенному в процессор слабому графическому контроллеру. Она справится с нетребовательными к железу играми до 2015 года и графическими редакторами вроде Photoshop. Её можно без особых проблем установить в большинстве корпусов. С этой картой есть возможность одновременно использовать три монитора через выходы DVI, D‑Sub и HDMI. Модель поддерживает разрешение до 4 096 × 2 160 пикселей. GeForce GT 740 работает с DirectX 12, OpenGL 4.4 и Vulcan. Для питания системы рекомендуют блок мощностью от 400 Вт. Цена: от 7 035 рублей. 7. Sinotex Ninja Radeon R7 350 Объём видеопамяти: 2 048 МБ. Частота видеопроцессора: 800 МГц. Тип памяти: GDDR5. Частота памяти: 5 000 МГц. Шина памяти: 128 бит. Дешёвая видеокарта от AMD позволит и поработать, и развлечься в старых играх. Не очень эффективная модель в плане энергопотребления, поэтому понадобится блок питания мощностью от 400 Вт. Radeon R7 350 поддерживает DirectX 12, Vulcan 1.2 и OpenGL 4.6. В карте есть интерфейсы HDMI, DVI и VGA, и с ними можно использовать одновременно два монитора. Модель выдаёт разрешение до 4 096 × 2 160 пикселей. Цена: от 5 180 рублей. Заключение Конечно, если вы покупаете компьютер для офиса или только для работы в текстовых редакторах, то мощность видеокарты для вас не так уж и существенна, однако, большинство пользователей играют в игры и работают в сложных графических приложениях, для которых нужна хорошая видеокарта. Мощь видеокарты нужна в основном для игр с хорошей графикой, а для программ, просмотра фильмов, и простеньких игр подойдет и слабая. Видеокарта, по-другому ее называют графический процессор, формирует изображение и выводит его на монитор. Она так же должна подходить материнской плате. Если вы думаете при слабой видеокарте качество изображения на мониторе будет плохое, то вы ошибаетесь. Сейчас все, даже самые дешевые видеокарты обеспечивают хорошее изображение. Ну а дорогие и мощные видеокарты нужны для того чтобы можно было играть в игры с 3D графикой. Может быть для кого-то это будет новостью, но современный графический процессор в несколько раз сложнее современного же центрального процессора, поэтому очень часто хорошая видеокарта может стоить половину от стоимости всего компьютера. Список литературы 1. https://ru.wikipedia.org 2. https://www.overclockers.ua 3. https://lifehacker.ru |