О чём будет рассказываться в этой небольшой статье?

Данная статья – набор базовых знаний для тех, кто хочет выбрать сбалансированную видеокарту, не отдавая лишних денег маркетологам. Поможет новичкам, а так же, послужит источником полезной информации и для более продвинутых пользователей ПК. Тем не менее, мини статья всё же, ориентирована именно на новичков.


Предназначение видеокарты.

Ни для кого не секрет, что в наше время, основным полем деятельности для производительной видеокарты являются – 3D игры, плавное проигрывание видео (HD), работа в профессиональных 3D2D и видео редакторах. Остальные, повседневные задачи можно без проблем выполнять и на встроенных  в процессор или чипсет видеокартах. С недавнего времени, для видеокарты расширили поле деятельности, в виде многопоточных вычислений, которые работают гораздо быстрее на параллельной архитектуре видеокарт, чем на процессорах.

NVidia продвигает свою программно-аппаратную платформу CUDA, основанную на языке Си (между прочим удачно, и это не удивительно, при вложении таких то средств). AMD же, в основном полагается на открытый код OpenCL .

С помощью CUDA можно кодировать видео в 3-4 раза быстрее. Аппаратно, силами видеокарт ускорять продукты компании Adobe – в частности Photoshop, Flash, и это по видимому только начало. Правда, тех людей которые постоянно пользуются вычислительной мощностью видеокарт, теоретически очень мало. И казалось задумываться об этом пока рано, тем более на пятки наступают многоядерные процессоры, которые хоть и медленнее в многопоточных операциях, но имеют неоспоримый плюс в том, что они без сложных программных оптимизаций просто делают своё дело. А простота и удобство реализации, как показывает история Windows (к примеру) – для людей главное и залог успеха на Software рынке. И всё равно стоит отдать дань вычислительной мощи видеокарт,  пока не обузданной «правильным» софтом.


Итак. NVidia или AMD?

*Самый «интересный» вопрос

Главными игроками на рынке графических ускорителей являются корпорации AMD и NVidia.


Тут всё понятно, как и во многих секторах рынков, дуополия. Как Pepsi и CocaCola, как PS3 и Xbox 360, как Intel и AMD в конце концов. С недавнего времени, компании выпускают свои продукты поочерёдно. Затем чтобы и одной было хорошо и второй. Сначала AMD выпускает флагмана линейки, затем месяца через два-три, более мощного флагмана выпускает NVidia. Сначала покупаются карты от AMD, как самые мощные, затем после выхода карт NVidia, купившие их, снова идут в магазин, за ещё лучшим продуктом. Практически то же самое происходит и со средним и бюджетным рынком. Только разброс по увеличенной производительности относительно конкурента здесь выше, так как чтобы заинтересовать более экономного потребителя, требуется нечто большее, чем шанс обладать лучшей видеокартой, как это происходит в секторе флагманов.

Лучше не «фанатеть», ведь это бизнес и ничего личного. Главное чтобы видеокарты были производительными, а цены не кусались. И какой производитель — не суть важно. С таким подходом можно всегда оставаться в выигрыше по ценепроизводительности.


Архитектура чипа.

Количество пиксельных процессоров (для AMD), универсальных конвейеров (для NVidia).

Да. Это совершенно разные вещи. То, что у AMD Radeon HD 58701600 исполнительных блоков совершенно не значит, что она будет в 3 раза мощнее, чем NVidia GTX 480 у которой на борту имеется 480 исполнительных блоков.

NVidia имеет скалярную архитектуру, а AMD супер скалярную.

AMD архитектуры.

Рассмотрим архитектуру ПП (*пиксельных процессоров), на примере базовой супер скалярной архитектуры видеокарт Radeon HD 5 серии (5-way VLIW).

Каждые 5 пп составляют один исполнительный блок, который за раз может выполнить максимум — 1 скалярную операцию и 1 векторную или иногда 5 скалярных (однако условия не всегда подходят для этого). Каждая векторная операция требует 4 ПП, каждая скалярная 1 ПП. И тут, уж как получится. У NVidia же, каждое Cuda Core, исполняет строго по 1 векторной и 1 скалярной операции за такт.

С выходом 6 серии, под кодовым именем (Nothern Islands), а именно чипов Cayman, решили отказаться от дополнительного, пятого ALU (T-unit), который отвечал за выполнение сложных задач.

Теперь эту роль могут исполнять три из четырёх оставшихся блоков.  Это позволило разгрузить диспетчер потоков (Ultra-Threaded Dispatch Processor), которых в придачу стало вдвое больше для улучшения работы с геометрией и тесселяцией, которые были слабой стороной 5 серии. Плюс ко всему, позволяет сэкономить на площади ядра и транзисторном бюджете при той же эффективности.

После шестой серии, работа в направлении развития VLIW закончилась, ввиду её слабой гибкости и большого времени простоя из-за зависимостей внутренних блоков друг от друга (в особенности векторные операции). На первый план вышла совершенно новая архитектура Graphics Core Next.

 

Движок SIMD, сменяется вычислительным блоком Compute Unit (CU), что позволяет значительно поднять уровень эффективности и производительности архитектуры. Каждый ПП, теперь может независимо выполнять векторные и скалярные операции, так как для них ввели раздельные блоки управления, которые более эффективно распределяют ресурсы между свободными блоками. В целом, архитектура начинает обретать кое какие предпосылки скалярной архитектуры от NVidia, которая отличается простотой и эффективностью.

Первым чипом с новой архитектурой стал GPU Tahiti, на котором строятся AMD Radeon HD 7970/7950. Компания планирует выпустить и средний класс на новой архитектуре.


Теперь рассмотрим базовую, скалярную архитектуру NVidia.


Как мы видим, каждый универсальный процессор (CUDA core), за такт исполняет 1 скалярную операцию и 1 векторную. Это позволяет добиться максимальной плавности. Там где много векторных и скалярных операций, видеокарты AMD с архитектурой VLIW уступают, так как они не способны загрузить работой свои блоки как видеокарты NVidia.

Допустим выбор пал между Radeon HD 5870 и GeForce GTX 480.

У первой 1600пп, у второй 480 унифицированных блоков.

Вычисляем: 16005=320 суперскалярных блоков, у Radeon HD 5870.

То есть за такт видеокарта от AMD, выполняет от 320 до 1600 скалярных операций и от 0 до 320 плавающих векторных, в зависимости от характера задачи.

А при удвоенной частоте шейдерного домена, карта на архитектуре Fermi, теоретически должна выполнять 960 векторных и 960 скалярных операций за такт.

Однако Radeon, имеет более выгодную частоту, чем карта из «зелёного лагеря» (700 против 850). Так что, такие показатели NVidia, теоретически должны быть как при частоте работы шейдерного домена на частоте 1700мгц (850x2=1700), а это не так. При частоте 1401 Мгц, GTX 480 выдаёт ~ 700 векторных и ~ 700 скалярных операций за такт.

*не стоит полагаться на достоверность данных вычислений, они носят лишь теоретический характер. К тому же данное утверждение не действует с 6-й серии Radeon, начиная с чипов Cayman.

За счёт того, что максимальное количество векторных и скалярных операций выполняется одинаковое количество, архитектура NVidia имеет лучшую плавность в сложных сценах, чем AMD VLIW (<5 series).


Ценовые категории и что мы получаем, если покупаем видеокарту серией помладше.

Инженеры AMD, не задумываясь режут половину пиксельных процессоров, шину памяти и часть ROPs поколению карт, из сегмента на класс ниже. К примеру Radeon HD5870 имеет 1600пп, шину 256bit, а в 5770, всего этого осталось ровно половина – 800, и шина памяти 128bit. Такая же ситуация продолжается и до самых бюджетных видеокарт. Так что, всегда предпочтительнее будет приобрести более слабую видеокарту из 58** серии, чем самую старшую из серии 57**.

У инженеров NVidia, не много иной подход. Плавно, обрезается шина памяти, универсальные конвейеры, ROPs, пиксельные конвейеры. Но так же и снижаются частоты, которые при должной системе охлаждения, можно немного компенсировать разгоном. Немного странно, что не наоборот, как это делает AMD, повышая частоты на картах с обрезанным количеством исполнительных элементов.

Подход AMD более выгоден производителю, подход NVidia — покупателю.


Упоминание о драйверах.

Именно из-за особенностей суперскалярной архитектуры VLIW, драйвера от AMD, приходится постоянно оптимизировать, чтобы видеокарта понимала, когда ей нужно использовать векторы или скаляры максимально эффективно.

Унифицированные драйвера от NVidia более невосприимчивы к различным движкам игр, благодаря тому, что инженеры NVidia зачастую уже при разработке игры оптимизируют её под архитектуру своих видео чипов и драйверов. Также стоит отметить, что при их установке и удалении не возникает практически никаких проблем, которые присущи драйверам от AMD.

Драйвера NVidia можно устанавливать прямо на старые, без удаления и без чисток реестра. Надеемся, что программисты AMD будут двигаться в том же направлении. Появилась возможность, скачивать «фиксы» для драйверов Catalyst, которые выходят незадолго до появления игры в продаже или чуть позже. Уже что то. А с выходом новой архитектуры Graphics Core Next, работа по оптимизации драйверов значительно облегчится.


Пиксельные конвейеры, TMU, ROP .

Также, очень важно число пиксельных конвейеров и TMU (блок наложения текстуры), их количество особенно важно при высоких разрешениях и при использовании анизотропной фильтрации текстур (важны пиксельные конвейеры), использовании высокого качества текстур и высоких настроек анизотропной фильтрации (важны TMU).

Количество блоков ROP (блоки растровых операций), в основном влияют на производительность сглаживания, но при их недостатке может быть потеря общей производительности. Чем их больше, тем незаметнее будет влиять сглаживание на количество кадров секунду. Так же, на производительность сглаживания, существенно влияет объём видеопамяти.


Объём, частота и разрядность шины памяти.

Чем больше видеопамяти у видеокарты, тем лучше. Однако не стоит покупаться на большой объём.

Как часто бывает, на относительно слабые видеокарты, ставят неимоверные объёмы видеопамяти, да ещё и медленной (к примеру на GeForce 8500GT, некоторые OEM производители ставят по 2 Гб DDR2 видеопамяти). От этого видеокарта не взлетит, и производительности не добавится.

*в сравнении с 8500GT 512 мб

Гораздо лучшим вариантом, будет взять видеокарту с более быстрой памятью, но меньшим объёмом. К примеру, если выбор стоит: взять 9800GT с 512 или 1024 мб памяти, с частотой 1000мгц и 900мгц соответственно, то предпочтительней будет взять 9800GT с 512 мб памяти. Тем более видеокарта такого уровня не нуждается в видеопамяти больше чем 512 мб.

Пропускная способность памяти – это главное в производительности подсистемы видеопамяти, которая наиважнейшим образом влияет на производительность видеокарты в целом. Измеряется в Гб/c (гигабайт в секунду).

К примеру сейчас, активно используется видеопамять типа GDDR5, у которой гораздо выше частотный потенциал, чем у GDDR3, и соответственно белее высокая пропускная способность.

Однако частота это далеко не всё. Вторым важным фактором, является разрядность шины памяти. Чем выше разрядность, тем быстрее память.

К примеру, память с частотой 1000мгц и шиной 256bit, будет ровно в 2 раза быстрее памяти 1000мгц и шиной 128bit. Чем больше разрядность — тем быстрее память. Самая широкая шина памяти из существующих – это монструозная 896 bit (448x2) на видеокарте GeForce GTX295. Однако в ней используется память GDDR3, что существенно ухудшает пропускную способность (меньше эффективная частота) в сравнении с GDDR5. Поэтому, её пропускная способность, даже немного ниже, чем у Radeon HD 5970 с 512bit (256x2), но с GDDR5.


Система охлаждения.

Чем эффективнее система охлаждения, тем меньше шанс, что ваша видеокарта выйдет из строя. Карта будет меньше перегреваться, что улучшит общую стабильность системы, значительно увеличит срок службы, а так же повысит разгонный потенциал.

Выпускаемые, готовые системы охлаждения видеокарт бывают двух вариаций.


Референсные (от производителя) и альтернативные (от партнёров производителя). Как правило, референсные карты имеют турбинное (бловер, blower) исполнение, и обычно очень надёжны. Относительно шумны, не всегда так эффективны, как альтернативные СО от партнёров производителя и сильнее забиваются пылью. Хотя при использовании испарительной камеры, бловерные системы охлаждения видеокарт очень эффективные и тихие. Если небольшой шум при нагрузке вас не беспокоит, и вы не будете ставить рекордов в разгоне, референсные системы охлаждения — предпочтительней. Обычно, партнёры производителей, обклеивают их наклейками со своими логотипами, изменения возможны лишь в BIOS-е  видеокарты (регулировка оборотов вентилятора), поэтому некоторые карты идентичные по дизайну, но от разных производителей, шумнее либо горячее своих собратьев и наоборот. У каждого из производителей, свои предпочтения и гарантийные условия. Потому, некоторые жертвуют тишиной для большей стабильности и долговечности.


Если же вам важна тишина, то стоит обратить внимание на альтернативные системы охлаждения повышенной эффективности, с меньшим уровнем шума (к примеру Vaporx, IceQ, Twin Frozr, DirectCu), или же выбрать видеокарту с пассивной системой охлаждения, коих сейчас всё больше.

*Совет: не забывайте раз в год-два, менять термоинтерфейс, особенно на СО с технологией прямого контакта тепловых трубок. Термопаста застывает, образуя слой, плохо проводящий тепло, что ведёт к перегреву видеокарты.

 

Энергопотребление видеокарты.

Очень важная характеристика при выборе, так как видеокарта является очень прожорливым компонентом компьютера, если не самым прожорливым. Топовые видеокарты иногда приближаются к отметке 300W. Поэтому при выборе, следует учитывать, способен ли ваш блок питания обеспечить видеокарте стабильное питание. Иначе система может либо не запуститься из-за несоответствия напряжения при прохождении POST, могут появиться нестабильности в работе и неожиданные выключения, перезагрузки или перегрев компонентов компьютера, либо блок питания может просто сгореть.

На сайте производителя или коробке видеокарты, написаны минимальные характеристики, среди которых минимальная мощность блока питания. Данные значения написаны для любых блоков, в том числе и китайских. Если вы уверены что у вас качественный блок питания, можно отнять от этого значения 50-100W.

Косвенно определить энергопотребление можно по количеству дополнительных разъёмов для питания на видеокарте.

Ни одного – меньше 75W, один 6-pin до 150W, два 6-pin до 225W, 8-pin + 6-pin – до 300W. Убедитесь что ваш блок имеет необходимые разъёмы или чтобы в комплекте были переходники под 4-х штырьковые molex-ы. Либо докупите их, они свободно продаются в компьютерных магазинах.

Недостаток питания видеокарты может привести к её перегреву, появлению артефактов и выходу её системы питания из строя. Видеокарты NVidia, при недостатке питания могут начать предупреждать сообщениями вида: «видео драйвер перестал отвечать и был восстановлен» или «подключите дополнительное питание к видеокарте».

Высокое энергопотребление = большое тепловыделение. Если ваша видеокарта потребляет много энергии, позаботьтесь о дополнительных вентиляторах на вдув и выдув на корпусе. Либо как временная мера — откройте боковую крышку. Постоянно высокая температура в корпусе — пагубно влияет на строк службы всех компонентов начиная материнской платой, заканчивая жёстким диском.


Разъёмы.

Когда вы уже определились с видеокартой, внимание стоит обратить и на разъёмы.


Помните, что если у вас монитор с разрешением выше, чем 1680х1050 или в планах его покупка, то вам нужны разъёмы DVI или Display Port. Аналоговый DSub VGA, при более высоком разрешении, не обеспечивает нужной скорости передачи сигнала, и могут появиться мутности на определённых участках изображения и нечёткости.

Если у вас монитор с матрицей P-IPS или с поддержкой 30 битного цвета (1.07 млрд.), то вам обязательно понадобится DisplayPort на видеокарте для раскрытия его потенциала. Только DisplayPort поддерживает передачу 30 битной глубины цвета.

*достоверно неизвестно, поддерживают ли передачу 30 бит, игровые видеокарты, но наличие DisplayPort говорит о возможной поддержке. В спецификациях поддержка, заявлена только у профессиональных видеокарт AMD FirePro и NVidia Quadro.

Очень хорошо если есть HDMI. Никогда не знаешь, что может пригодиться и лучше быть к этому готовым. Вдруг вам понадобится вывести сигнал с ресивера. Кстати, HDMI и DVI совместимы через простой переходник и практически без проблем.


Выводы.

На этом всё. Не успели начать, уже заканчиваем. Так как статья описывает главные, общие понятия, она получилась не слишком длинной.

Тем не менее, все наиболее важные моменты для выбора качественной и производительной видеокарты описаны.

1. Вопрос веры.

2. Ценовая категория.

3. Количество исполнительных блоков (TMU, ROP и т.д).

4. Объём, частота и разрядность шины памяти.

5. Узнать подойдёт ли карта по уровню энергопотребления.

5. Система охлаждения.

6. Разъёмы.

Надеемся, с этими знаниями, вы сможете в соответствии с вашими требованиями, выбрать видеокарту.

Удачного вам выбора!