Що потрібно знати про відеокарти? Керівництво THG для початківців користувачів, частина I

Наши партнеры ArtmMisto

Що потрібно знати про відеокарти?

Архітектура ПК x86 існує на ринку вже більше двох десятків років, але, напевно, не всі знають, що потужні графічні прискорювачі, що відповідають в комп'ютері за візуалізацію 2D і 3D, з'явилися тільки в середині 90-х років.

Щоб не втрачати можливість модернізації, відеокарта зазвичай являє собою додаткову плату, яка вставляється в слот материнської плати вашого ПК. Найдешевші графічні рішення, від яких вимагається тільки 2D або робота під Windows, часто інтегровані в чіпсет материнської плати. Сучасні відеокарти можуть похвалитися вражаючим списком можливостей і специфікацій, які рік від року все збільшуються. Сьогодні в оглядах графічних прискорювачів можна зустріти такі терміни, як HDMI , ROP, пропускна здатність, піксельні шейдери і т.д. Але якщо ви ще не стали досвідченим користувачем, то вся ця термінологія перетворюється просто в кашу в голові. І щоб її усунути, ми вирішили випустити чергове керівництво для початківців користувачів, цього разу присвячене відеокарт. Керівництво розбите на три частини.

Крім того, ми рекомендуємо ознайомитися з іншими статтями THG.ru, які будуть корисні для початківців користувачів.

З чого складається відеокарта?

виходи

Саме тут розташовуються виходи відеокарти. Зверніть увагу, що слотовая панель практично кожної карти розширення доступна зовні корпусу ПК. Тому на ній і розташовуються всі необхідні входи і виходи.

Після установки відеокарти в ваш ПК на задній панелі корпусу можна буде виявити відповідні роз'єми. Саме до них і підключається дисплей. Багато відеокарти дають кілька (два) виходів, тому одночасно можна користуватися декількома дисплеями. Існують різні інтерфейси дисплеїв, але, в цілому, їх підрозділяють на цифрові і аналогові.

Комп'ютер - це цифрова машина, яка працює з нулями і одиницями. Тому цифровий формат для комп'ютера є "рідним", його краще використовувати і для підключення монітора до відеокарти. Сучасні дисплеї пройшли довгий шлях розвитку від перших електронно-променевих трубок (ЕПТ). ЕПТ-дисплей використовує електронну гармату, яка вистрілює по трьом типам найдрібніших точок на поверхні екрану, які, в свою чергу, починають світитися червоним, зеленим або синім кольором. ЕПТ-монітори за своєю природою аналогові, тому для них цифровий сигнал перетворюється в аналоговий за допомогою цифро-аналогового перетворювача (ЦАП), який розміщений на відеокарті. З появою рідкокристалічних дисплеїв (РК) потреба в ЦАП зникла, але цей компонент все одно присутній на випадок підключення аналогових ЕЛТ-моніторів.

VGA-вихід (D-Sub)

Роз'єм для підключення аналогового дисплея має 15 ніжок і найчастіше пофарбований в блакитний колір.

Взагалі, під скороченням VGA на увазі певний дозвіл (video graphics array), тобто масив з горизонтальних і вертикальних точок (пікселів). Але в області графічного "заліза" VGA часто розшифровують як графічний адаптер (video graphics adapter). Відповідний роз'єм називають VGA або D-Sub 15. Він призначається для виведення аналогового сигналу, причому якість такого сигналу може відрізнятися від однієї відеокарти до іншої. Дорогі відеокарти використовують якісні компоненти, тому дають ясну і чітку картинку навіть на високій роздільній здатності.

Інтерфейс VGA був стандартом до появи цифрового інтерфейсу DVI (Digital Visual Interface), але він популярний і досі. Виходи D-Sub VGA і раніше використовуються для підключення більшості ЕПТ-моніторів. Їх також можна зустріти на більшості цифрових проекторів і навіть на HDTV-телевізорах. Втім, для цифрових моніторів ми все ж рекомендуємо використовувати цифрові інтерфейси.

DVI-вихід

DVI розшифровується як Digital Video / Visual Interface.

DVI - стандартний цифровий інтерфейс для виведення відео на плоскі РК-дисплеї (за винятком найдешевших моделей). Якщо ваша відеокарта не старше 2004 року, то, швидше за все, у неї є DVI-вихід. Більшість відеокарт з DVI-виходами поставляються разом з перехідниками, що перетворюють сигнал з DVI на VGA / D-Sub. Так що власникам аналогових ЕЛТ-моніторів турбуватися не варто. Всі сучасні відеокарти дають два DVI-виходу, які дозволяють підключити два дисплеї і розширити можливості робочого столу Windows. Втім, два дисплея підтримує будь-яку комбінацію висновків DVI і D-Sub / VGA. Для нових дисплеїв з великою діагоналлю і дозволом, наприклад, для 30 "ЖК-панелей Dell і Apple, потрібно вихід з двоканальним DVI (Dual-Link), який підтримує" рідне "дозвіл 2560x1600.

Композитний відео-вихід ( "тюльпан")

Композитний відео-вихід "тюльпан", також відомий як роз'єм RCA (Radio Corporation of America).

Традиційний відео-вихід, повсюдно зустрічається біля телевізорів і інших відеопристроїв, наприклад, відеомагнітофонів. Відеосигнал проходить через єдиний коаксіальний кабель. В результаті ми отримуємо аналоговий сигнал низького дозволу, який зазвичай гарний тільки для презентацій або ігор. Навряд чи варто читати з підключеного через "тюльпан" телевізора, оскільки якість дуже низька. Втім, "тюльпан" підходить для відео стандартного дозволу.

S-Video (або S-VHS)

S-Video позначає "Super Video" або "Super VHS".

S-Video - ще один аналоговий інтерфейс відео, поширений в телевізійній індустрії. На телевізор він дає такий же сигнал низького дозволу, як і "тюльпан", але колірна інформація рознесена по трьом каналам, відповідним базовим квітам. В результаті ми отримуємо більш якісний сигнал, ніж композитний по одному кабелю, але як і раніше низька динамічне дозвіл. Хоча S-Video перевершує за якістю "тюльпан", стандарт сильно поступається компонентному виходу (Y, Pb, Pr).

компонентний вихід

Компонентні виходи занадто великі, щоб мати у своєму розпорядженні їх на відеокарті, тому практично завжди використовується перехідник. Зазвичай перехідник дає компонентне відео (перші три роз'єми) і звук (останні два роз'єми).

Даний стандарт передбачає три роздільних роз'єму типу "тюльпан": "Y", "Pb" і "Pr". Вони забезпечують роздільне колірну інформацію для HDTV (телебачення високої чіткості). Подібний тип з'єднання також присутній на багатьох цифрових проекторах. Хоча сигнал передається в аналоговій формі, його якість цілком можна порівняти з інтерфейсом високої роздільної здатності VGA. Через компонентний інтерфейс можна передавати відео високої роздільної здатності (HD).

HDMI HDMI розшифровується як " High Definition Multimedia Interface ". HDMI - стандарт майбутнього. Це єдиний інтерфейс, який забезпечує передачу відео- і аудіо-інформації по одному кабелю. HDMI був розроблений для телебачення й кіно, а й комп'ютерні користувачі зможуть покладатися на HDMI для перегляду відео високої роздільної здатності.

виходи HDMI на відкритих зустрічаються дуже рідко, але в майбутньому вони повинні стати більш популярними. Перегляд відео високої роздільної здатності через комп'ютер може зажадати як відеокарти з виходом HDMI , Так і монітора з підтримкою HDMI .

інтерфейси відеокарт

Тут показаний інтерфейс відеокарти. Сьогодні це AGP або PCI Express.

Своєю інтерфейсної частиною відеокарта вставляється в материнську плату вашого комп'ютера. По суті, це слот, за допомогою якого комп'ютер і відеокарта обмінюються інформацією. Так як на материнській платі зазвичай присутній слот будь-якого одного типу, то важливо купувати відеокарту, яка буде йому відповідати. Наприклад, відеокарта PCI Express не працюватиме в слоті AGP. Вони не тільки не сумісні фізично, а й використовують різні протоколи передачі даних.

Найважливішим аспектом інтерфейсу відеокарти є пропускна здатність (bandwidth). Термін "пропускна здатність" визначає кількість інформації, яке може пройти через інтерфейс за відведений час. Чим більше пропускної здатності дає інтерфейс, тим швидше може працювати відеокарта. По крайней мере, в теорії. Але на практиці інтерфейс значить не так багато, як можна було б подумати.

ISA

ISA розшифровується як Industry Standard Architecture.

Тут цей інтерфейс присутній тільки в якості представника давньої історії, оскільки це найстаріший стандарт. Відкрите з інтерфейсом ISA застаріли вже дуже і дуже давно. Сьогодні навіть материнську плату зі слотом ISA знайти дуже важко.

Були 8-бітові та 16-бітові версії карт ISA. Тільки останній варіант використовував повністю всі контакти (див. Фотографію). Карти EISA або Extended ISA дозволяли збільшити пропускну здатність до ширини 32 біти, крім того, вони підтримували управління шиною (bus mastering). Але такі карти були занадто дорогі, тому вони поступилися місцем іншим інтерфейсів.

PCI

32-бітна класична шина PCI. До цього дня вона використовується для різних стандартів карт розширення.

PCI розшифровується як Peripheral Components Interconnect. У базовому варіанті це 32-бітна шина, що працює на частоті 33 МГц і забезпечує пропускну здатність 133 Мбайт / с. Інтерфейс PCI замінив ISA і її розширення VL (Vesa Local Bus) в 90-х роках, забезпечивши більш високу пропускну здатність. PCI є сучасним стандартом для більшості карт розширення, але відеокарти свого часу відійшли від інтерфейсу PCI на стандарт AGP (а пізніше і на PCI Express).

Деякі комп'ютери не мають слотів AGP або PCI Express для модернізації графічної підсистеми. Єдиною можливістю для них залишається інтерфейс PCI, але відеокарти для нього зустрічаються рідко, коштують дорого, та й їх продуктивність залишає бажати кращого.

PCI-X

PCI-X розшифровується як "Peripheral Component Interconnect - Extended", тобто перед нами 64-бітна шина з пропускною спроможністю до 4266 Мбайт / с в залежності від частоти. PCI-X (не плутати з PCI Express!) - це перша швидкісна модернізація шини PCI Express, але при цьому вона отримала ряд функцій, корисних в серверному просторі. Шина PCI-X не дуже часто зустрічається в звичайних ПК, а відеокарти PCI-X дуже рідкісні. Можна встановити карту PCI-X у звичайний слот PCI, якщо він підтримує останню версію стандарту (PCI 2.2 або вище), але зі стандартом PCI Express PCI-X не сумісний.

AGP

Інтерфейс AGP: Accelerated Graphics Port.

AGP - інтерфейс з високою пропускною здатністю, спеціально призначений для відеокарт. Він базується на специфікації PCI версії 2.1. На відміну від PCI, яка є спільною шиною для декількох пристроїв, інтерфейс AGP виділений тільки для відеокарти. В результаті AGP дає численні переваги в порівнянні з шиною PCI. Наприклад, можливість прямого запису або читання в оперативну пам'ять, демультиплексирование, спрощення протоколів передачі даних і підвищення тактових частот.

Інтерфейс AGP пройшов через кілька версій, а останньою стала AGP 8x зі швидкістю 2,1 Гбайт / с, яка у вісім разів швидше початкового стандарту AGP зі швидкістю 266 Мбайт / с (32 біта, 66 МГц). AGP на нових материнських платах поступається місцем інтерфейсу PCI Express, але AGP 8x (і навіть AGP 4x) все ж дають достатню пропускну здатність для сучасних відеокарт. Всі карти AGP 8x можуть працювати як в слотах AGP 4x, так і AGP 8x.

PCI Express

На відміну від ISA, PCI і AGP, стандарт PCI Express є послідовним, а не паралельним. Тому число контактів істотно зменшилася. На відміну від паралельних шин, потрібна пропускна здатність доступна для кожного пристрою. У той час як, наприклад, для PCI пропускна здатність ділиться між що використовуються картами.

PCI Express дозволяє поєднувати кілька одиночних ліній для збільшення пропускної здатності. Слоти PCI Express x1 короткі і маленькі, при цьому вони дають сумарну швидкість 250 Мбайт / с в обох напрямках (на пристрій і від нього). PCI Express x16 (16 ліній) дає пропускну здатність 4 Гбайт / с в одному напрямку або 8 Гбайт / с в сумі. Менші варіанти слотів PCI Express (x8, x4, x1) для графіки не використовуються. Слід зазначити, що механічно слот може відповідати x16 лініях, але логічно до нього може бути підведено їх меншу кількість. Існує багато материнських плат, у яких два слоти PCI Express x16 можуть працювати в режимі x8, що дозволяє встановити дві відеокарти (SLI або CrossFire).

Хоча збільшення пропускної здатності - поліпшення приємне, індустрія зіткнулася з іншим перешкодою: енергоспоживанням. Інтерфейс AGP 3.0 (AGP 8x) здатний дати харчування не більше 41,8 Вт (6 A по лінії 3,3 В, 2 A по 5 В, 1 A по 12 В = 41,8 Вт і додаткові 1,24 Вт по додатковій лінії 3,3 В на 0,375 A). Тому відеокарти обзавелися одним 4-контактним гніздом харчування (наприклад, ATi Radeon X850 XT PE) або навіть двома (nVidia GeForce 6800 Ultra).

Додаючи 4-контактні роз'єми, виробники змогли продовжити життя інтерфейсу AGP, оскільки лини дають 6,5 A або 110,5 Вт (12 В + 5 В або 17 В на 6,5 А = 110,5 Вт). В цілому ж, інтерфейс PCI Express став все ж більш простим рішенням, оскільки він дає 75 Вт через роз'єм x16 і додаткові 75 Вт через 6-контактне гніздо живлення, тобто 150 Вт в сумі. PCI Express дозволив зняти побоювання з приводу майбутніх вимог по пропускній здатності і енергоспоживанню.

охолодження

Відкрите можуть споживати (і, відповідно, виділяти) стільки ж енергії, скільки 150-Вт лампочка. Стільки тепла, що виділяється з поверхні одного кремнієвого чіпа, може легко спалити кристал. Тому тепло слід своєчасно відводити за допомогою стабільних і потужних кулерів. Без систем охолодження графічний процесор або пам'ять можуть перегрітися, що призведе до "повісанію" комп'ютера, а в гіршому випадку навіть до виходу відеокарти з ладу.

Охолодження може здійснюватися як пасивно за допомогою теплопровідних матеріалів і радіаторів, так і активно, якщо працює вентилятор. Але в останньому випадку доведеться задовольнятися підвищеним рівнем шуму.

радіатори

Під словом "радіатор" (heatsink) зазвичай розуміють пасивне охолодження. Радіатор знижує температуру чіпа, до якого він підключений, завдяки відведенню тепла і підвищення площі теплообміну з повітрям. Для цієї мети радіатори зазвичай використовують ребра. Їх можна знайти на графічних процесорах, а також на чіпах пам'яті.

теплові трубки

Відкрите з пасивним охолодженням часто використовують теплові трубки. Ця модель Radeon X1600 від Asus оснащена двома тепловими трубками, які передають тепло на радіатор на зворотному боці картки.

Чим більше поверхня радіатора, тим краще буде відведення тепла (часто за допомогою вентилятора). Але іноді безпосередньо на самому чіпі складно встановити великий радіатор через обмежений вільного місця. Деякі чіпи настільки компактні, що громіздкий вентилятор не буде правильно працювати через надто малою контактною площі. У таких випадках допомагають теплові трубки, оскільки вони значно збільшують теплопередачу від ділянки, що нагрівається до радіатора. До чіпу прикладається пластина з матеріалу з високою теплопровідністю. А вже до неї прикріплюється теплова трубка, яка відводить тепло до радіатора на іншому своєму кінці. І там вже тепло легко можна розсіяти.

Теплові трубки дозволяють приєднувати до невеликих пристроїв великі системи охолодження, що забезпечують хороше відведення тепла навіть від компактних компонентів. Включаючи графічні процесори (GPU) і центральні процесори (CPU).

Сьогодні на ринку можна знайти чимало кулерів процесорів з тепловими трубками, але ця технологія поступово поширюється і на кулери відеокарт.

Кулери (радіатор + вентилятор)

Вентилятор в середині відеокарти відразу ж вказує на активне охолодження, оскільки тут є рухомі частини.

У більшості випадків кулер відеокарти являє собою радіатор з прикріпленим вентилятором, який продуває повітря уздовж поверхні радіатора, таким чином відводячи тепло. Кулери відеокарт найчастіше охолоджують графічний процесор, оскільки це найгарячіший компонент відеокарти. Сьогодні на ринку можна знайти чимало кулерів для відеокарт, які можна встановити замість штатних варіантів. Часто кулери відеокарти називають VGA-кулери.

Але VGA-кулери найчастіше охолоджують не тільки графічний процесор, але і чіпи відеопам'яті.

однослотові кулери

Хороший однослотовий кулер. Він закриває як графічний процесор, так і чіпи пам'яті. Але кулер і відеокарта вписуються в один слот ПК.

Якщо VGA-кулер досить компактний і не заходить в область сусіднього слота, то відеокарта не буде заважати іншим картам розширення. Такі кулери називають однослотовий.

двослотових кулери

Если VGA-кулер великий и не дозволяє Встановити іншу карту в Сусідній слот, то его назівають двухслотовим. Найчастіше двослотових кулери викидають гаряче повітря через задню панель ПК назовні через другий слот. Такий підхід не дозволяє гарячому повітрю накопичуватися всередині корпусу ПК, підвищуючи внутрішню температуру. Найчастіше в подібних системах використовується радіальний вентилятор, який видуває повітря вбік, а не вниз.

графічний процесор

Графічний процесор можна назвати "серцем" відеокарти, майже так, як центральний процесор є "мозком" комп'ютера. У більшості випадків графічний процесор прихований від стороннього погляду кулером відеокарти. Слід зазначити, що графічний процесор найчастіше є найбільшим і гарячим компонентом відеокарти.

Графічний процесор - це найважливіша частина відеокарти. Практично всі апаратні специфікації, будь то піксельні конвеєри, вершинні блоки і частоти відносяться до архітектури і можливостям графічного процесора. Решта ж специфікації стосуються відеопам'яті, яка працює разом з графічним процесором, щоб видати максимальну продуктивність в таких додатках, як ігри.

відеопам'ять

Відеопам'ять на карті зазвичай розташовується поруч з графічним процесором, щоб доріжки були максимально короткими. Це потрібно для того, щоб досягти високих тактових частот.

Якщо графічний процесор можна назвати "серцем" відеокарти, то пам'ять - це джерело життєвої сили. Прекрасний процесор може втратити всю свою силу через повільну або неефективною пам'яті. І проявити себе в повній красі в парі з високопродуктивною пам'яттю із широкою громадськістю швидкою шиною.

Чіпи пам'яті (зазвичай їх буває від двох до восьми) найчастіше розташовуються на відеокарті навколо або по одну сторону від графічного процесора. Вони виглядають як маленькі чорні прямокутники або квадрати рівного розміру.

У багатьох випадках на чіпи пам'яті радіатори не встановлюються, тому їх легко можна помітити на відеокарті. Але іноді до чіпів пам'яті прикріплюється радіатор, або вони закриваються загальним з GPU кольором, охолоджуючим як графічний процесор, так і пам'ять.

Сучасні відеокарти, як правило, оснащуються 128, 256 або 512 Мбайт пам'яті, причому використовується як пам'ять DDR2, так і GDDR3. Чим більше буде пам'яті на відеокарті, тим більше графічних даних (як правило, текстур), можна зберігати локально, тобто за ними не потрібно буде звертатися в пам'ять комп'ютера. Але ж подібні звернення - серйозне "вузьке місце".

Втім, обсяг - це далеко не все. Часто дешеві або масові відеокарти оснащують більшою кількістю пам'яті, щоб вони швидше продавалися. Якщо сучасні моделі відеокарт використовують шину пам'яті 128 або 256 біт шириною, то деякі дешеві і навіть середні за ціною карти оснащені всього лише 64-бітної шиною. Уявіть собі дві відеокарти з рівними частотами, одна з яких використовує 128-бітну шину, а друга - 64-бітну. Перша буде передавати за одиницю часу в два рази більше даних, ніж карта з 64-бітної шиною. Сучасні ігри вимагають, щоб робітники дані зберігалися в відеопам'яті. І якщо вони не будуть своєчасно надходити до графічного процесора (в разі вузької шини), то він буде простоювати, а гра - відчутно "гальмувати".

Якщо вам доведеться вибирати між двома відеокартами, які розрізняються тактовою частотою, обсягом пам'яті і шириною шини, то завжди вибирайте менший обсяг з більш широкою шиною. Звичайно, якщо ви отримаєте при цьому швидку пам'ять і / або швидкісний графічний процесор. Це того варто. Ми не будемо вдаватися в деталі, але в іграх ви отримаєте чудові результати.

Перейти до продовження статті .