Что значит мобильная видеокарта
Мобильные компьютеры с начала своего существования всегда были ограничены в возможностях аппаратного апгрейда в отличии от персональных компьютеров. Только в позднее время стандартными компонентами стали люки, открывающие простой доступ к накопителям и оперативной памяти. Графическая же составляющая ноутбуков до сих пор чаще всего остаётся неизменной.
Компания NVIDIA пыталась эту досадную несправдливость, предложив стандарт MXM — Mobile PCI Express Module, Мобильный модуль на шине PCI Express. Инженеры компании отмечали тот, что на материнской плате ноутбука достаточно легко можно разместить горизонтально расположенный к плате слот PCI Express x16 для подключения видеокарт. Компактность решения заключалась в том, что плата MXM-видеокарты ограничивалась линейными размерами слота PCI-E и не превышала в последних версиях размеры 82х100 мм.
Увы, сейчас на рынке есть весьма небольшое количество ноутбуков с видеокартой реализованной в MXM-формате и производители, которые первыми начали его использовать, как например Fujitsu-Siemens, уже начали от него отказываться. Большую роль также играет завышенная цена и редкость MXM-видеокарт.
Но прогресс не стоит на месте. Неспешно, но уверенно на рынке появляются и иногда даже остаются на продолжительное время проекты внешних видеокарт от различных производителей. О них этот обзор.
ASUS XG Station
В январе 2007 года на выставке «Consumer Electronics Show» в Лас-Вегасе компания ASUS представила свой новый продукт XG Station.
Это устройство было разработано для обеспечения ноутбуков вычислительной мощью внешних видеокарт. К ноутбуку внешняя видеокарта подключалась посредством специального ExpressSlot-адаптера. Также имелся экран, на котором отображались частоты ядра и видеопамяти, скорость вращения системы охлаждения, температура, уровень звука и частота кадров.
В принципе, разобрав «станцию» можно было бы самостоятельно установить однослотовую видеокарту по своему желанию. Только вот, из-за шины ExpressSlot пропускная способность была ограничена на уровне PCI-E x1 версии 1.1.
ATI XGP
4 июня 2008 года на выставке Computex в Тайбэе, представляя мобильную платформу «Puma», основой которой являлся чипсет RS780, компания AMD представила аппаратный эксперимент — технологию ATI eXternal Graphics Platform.
В итоге, ATI XGP представил собой внешний интерфейс PCI Express, позволяющий объединить ноутбук (а в перспективе и компактный ПК) с мощной дискретной видеокартой по технологии переключаемой графики ATI PowerXPress. На тот момент флагманской была видеокарта Radeon HD 3870 — вот именно с ней и предлагалось соединять ноутбук.
Увы, возможно, из-за недостаточного продвижения продукта или из-за сырой поддержки в драйверах и ПО продуктов с этой технологией на рынке появилось крайне мало:
Fujitsu-Siemens AMILO Notebook Sa 3650 и AMILO GraphicBooster
Первый ноутбук, штатно комплектующийся портом XGP. Чипсет M780G, Процессор AMD Turion X2 Ultra Mobile ZM-86 2,4 Гигагерца — в общем, платформа Puma как она и была представлена.
В комплекте поставки помимо самого ноутбука поставлялась и внешнее устройство AMILO Graphics Booster, с ATI Mobility Radeon HD 3870 внутри. Видеокарта несла на борту 512 Мегабайт видеопамяти GDDR3. Замена видеокарты не подразумевалась.
Acer Ferrari One 200 и DynaVivid
В начале 2009 года компания Acer, к тому времени уже наладившая производство нетбуков весьма успешной серии Aspire One, выпустила свой вариант ноутбука на немного обновлённой платформе «Puma» (использовался 1,2 гигагерцовый процессор AMD Athlon X2 L310) с штатным портом XGP. Увы, в отличии от «коллеги» ноутбук поставлялся без внешней видеокарты.
Что характерно, ноутбук был брендирован маркой Ferrari и внешне весьма убедительно выполнен под спортивную машину соответствующей марки, даже резиновые ножки были выполнены в виде покрышек.
Увы, внешний графический док от Acer появился чуть более чем через год после выпуска Ferrari One. Acer DynaVivid Graphics Dock нёс на борту мобильное графическое ядро Radeon HD 4670, HDMI и VGA и 6 USB-портов. В Европе устройство предлагалось по цене в 199 евро. Также планировался выпуск DynaVivid c Radeon HD 5830, но этого, к сожалению, не случилось.
Shuttle I-Power GXT Mini
В марте 2010 года на выставке CeBIT в саксонском Ганновере всемирно известный производитель компактных ПК, компания Shuttle представила свою новую разработку.
Устройство с мудрённым названием Shuttle I-Power GXT Mini представляло собой небольшую коробочку с обычной однослотовой видеокартой Radeon HD 4650. Подключаемая через USB-порт к нетбуку компании Shuttle, внешняя видеокарта должна была поднять производительность неспешного атома в 3DMark06 с 500 до 5000 «попугаев», то есть в 10 раз. Новинка комплектовалась блоком питания на 90 ватт, что, в принципе, позволило бы установить и более мощную видеокарту, например, Radeon HD 5750. Также, по словам производителя, в I-Power GXT Mini можно было установить не только видеокарту, но и, например, ТВ-тюнер.
Увы, на следующей выставке CeBIT, уже в этом году компания объявила о прекращении работ над проектом. Основной причиной представители Shuttle называют необходимость снижения расходов, а не отсутствие спроса у потенциальной аудитории и сложности технической реализации, как можно было бы подумать.
MSI Graphics Upgrade Solution
В том же 2010 году на выставке Computex в Тайбэе, компания MSI представила свой вариант внешней видеокарты. Этот GUS представляет собой довольно объёмную коробку с хорошей вентиляцией, способную вместить двухслотовую видеокарту.
Вроде бы, отличное решение, но есть и минусы. Во-первых, используется достаточно медленный интерфейс ExpressCard для подключения к ноутбуку. В будущем MSI обещает сделать версию, поддерживающую подключение через USB3.
Во-вторых, GUS не имеет дополнительного питания для видеокарт и производитель не рекомендует установку видеокарт с TDP более 84 ватт, то есть Radeon HD 5670 пока что его теоретический потолок.
К счастью, в отличии от прошлых устройств, GUS всё ещё продаётся по цене 229 долларов в комплектации с Radeon HD 5670 (1 гигабайт видеопамяти) и 100 долларов без онной.
Village Instruments ViDock
Наиболее закрепившееся на рынке решение. Устройство поддерживает установку двухслотовых видеокарт, но при этом предоставляется дополнительное питание (6+2 и 6). Увы интерфейс подключения к ноутбук — ExpressCard, со всеми вытекающими отсюда проблемами.
Первая версия устройства появилась ещё в 2008 году и компания продолжает его постоянно дорабатывать, выпуская обновлённые версии. Последний на данный момент ViDock носит гордую версию четыре с плюсом (4+) и поддерживает видеокарты мощностью до 225 ватт.
Купить коробку можно по цене от 200 долларов за третью версию до 280 за 4+.
DIY — Do It Yourself — Сделай сам
Благодарности и источники
Спасибо человеку, который прислал мне инвайт.
Спасибо ресурсам 3DNews, iXBT Labs, Anandtech и BIT-Tech за использование соттветсвующих фотографий для обзора.
При написании статьи косвенно использовались материалы с вышеозначенных сайтов, а также английская и русская версии википедии.
Виды мобильных видеокарт, основные различия между ними и гид по видеокартам в ноутбуках MAIBENBEN: обо всем этом подробно рассказываем в статье.
Дополнительные параметры
Второстепенные характеристики видеокарты. Будут важны тем, кто выбирает чип для игр и работы с графикой.
Количество мониторов. Посмотрите в инструкции параметр «Количество подключаемых мониторов», которые может поддержать видеокарта. С помощью этой функции можно растянуть картинку на два рабочих стола или запускать разные программы на нескольких мониторах.
Разрешение. В инструкции к видеокарте указано, какое максимальное разрешение картинки она способна сформировать и вывести на экран. Обратите внимание, что максимальное разрешение для разных видеовходов может различаться.
Чтобы узнать разрешение видеокарты, которая установлена на вашем ПК: кликните правой кнопкой мыши по рабочему столу, выберите вкладку «Параметры графики» → «Разрешение» и посмотрите максимальное значение.
Поддержка стандартов (API). Разработчики игр пишут их на определенном интерфейсе. Чтобы эти игры запустились на вашем компьютере, видеокарта должна поддерживать актуальные стандарты. Самые распространенные это:
- DirectX — программный комплекс, соединяющий приложения в среде Windows и все внутренние устройства компьютера. Актуальная версия на 2020 год — DirectX 12.
- OpenGL — профессиональный стандарт для создания графического программного обеспечения. Актуальная версия на 2020 год — OpenGL 4.6.
- Vulkan — низкоуровневый интерфейс для графического программирования. Актуальная версия на 2020 год — Vulkan 1.2.
SLI/Crossfire. Эта технология позволяет установить несколько одинаковых видеопроцессоров на один ПК. Параметр важен для тех, кто хочет постепенно расширять потенциал компьютера. Чтобы реализовать систему, нужно иметь материнскую плату с несколькими слотами для каждой карты.
Помните, что производительность достигается комплексом параметров. Не нужно брать карту с высокой разрядностью шины и низкой тактовой частотой, лучше подбирать параметры примерно на одном уровне: низком, среднем или высоком.
Урезанная и неурезанная версия видеокарты — что это?
В урезанных версиях видеокарт уменьшено количество процессорных блоков: они потребляют меньше энергии, но при этом и предлагают меньшую производительность по сравнению с полноценными неурезанными версиями.
Определить, какая в ноутбуке установлена видеокарта, можно с помощью ID чипа. Вы можете узнать ID, выполнив следующие действия: откройте «Диспетчер устройств» > «Видеоадаптеры» > выберите Ваш видеоадаптер> нажмите на него правой кнопкой мыши и выберите «Свойства» > «Сведения» > «ИД оборудования».
Планшетные мобильные видеокарты
Поскольку планшет или смартфон сегодня представляет собой во многом эдакий персональный компьютер в миниатюре, ему также требуется видеокарта. Само собой, это исключительно встроенная в системную плату микросхема, которая в любом случае не запустит любимую ПК-игру. Правда, существуют весьма мощные графические процессоры и в этом сегменте рынка, однако и они никогда не сравнятся по быстродействию даже с бюджетными видеочипами ноутбука. Разве что за исключением ну очень древних устройств. И данные относительно разрядности шины и объема памяти пусть никого не вводят в заблуждение. В планшетных и смартфонных видеочипах используются совсем иные наборы инструкций, по-другому реализована работа с вычислительными блоками.
Впрочем, существует немало игровых и прочих приложений, портированных на мобильные устройства.
Белов Андрей (Sonikelf) Заметки Сис.Админа [Sonikelf's Project's] Космодамианская наб., 32-34 Россия, Москва (916) 174-8226
Приветствую, дорогие любители и профессионалы, программисты графики! Приступаем ко второй части нашего цикла статей про оптимизацию рендера под Mobile. В этой части мы будем рассматривать основные семейства GPU, представленные у игроков на Mobile.
Векторный (SIMD) или скалярный набор инструкций
В духе описанного выше стремления экономить на транзисторах, специализируя ядра, происходил и дизайн набора шейдерных инструкций. Большинство типичных преобразований для трехмерной графики оперируют 4-х компонентными векторами. Поэтому ранние GPU работали именно с такими операндами. Если же в коде шейдера содержались разнородные скалярные операции, которые не удавалось упаковать в векторные операции оптимизатором, часть вычислительных мощностей не задействовалась. Это явление можно проиллюстрировать так:
Имеется шейдер, осуществляющий распространенную операцию Multiply Add: умножить 2 операнда, а затем добавить третий. При компиляции на условной векторной архитектуре (Vector ISA = Vector Instruction Set Architecture) мы получаем одну векторную инструкцию vMADD, выполняющуюся 1 такт. На условной скалярной архитектуре мы получаем 4 скалярные инструкции, которые благодаря усовершенствованному конвейеру также выполняются за 1 такт. Теперь рассмотрим усложненный шейдер, выполняющий 2 операции, но над 2-х компонентными операндами.
В случае векторной архитектуры получаем уже 2 инструкции, требующие 2 такта на выполнение. При этом над компонентами .zw действия не производятся, и вычислительные мощности простаивают. В случае скалярной архитектуры эти же операции можно упаковать в 4 скалярных sMADD, выполняющихся за тот же 1 такт. Таким образом на скалярной архитектуре за счет усовершенствования конвейера достигается большая плотность вычислений. Тем не менее, как будет показано ниже, векторная ISA по-прежнему актуальна. А значит, есть смысл применять техники векторизации шейдерного кода. Они позволяют добиться повышенной производительности на видеокартах с векторными ISA. В то же время, как правило, это не вредит быстродействию на более современных скалярных ISA.
Опираясь на приведенные характеристики, рассмотрим распространенные в наше время семейства мобильных GPU. Начнем с наиболее часто встречающегося семейства. Многие знают, что речь идет о видеокартах Mali от британской компании ARM. Непосредственно производством чипов ARM не занимается, предлагая вместо этого интеллектуальную собственность. Как и другие мобильные видеокарты, Mali является составной частью System on Chip(SoC), т.е. работает с общей для CPU и GPU памятью и шиной.
Разрядность (битность) шины памяти
Параметр отвечает за то, сколько информации обработает видеокарта за секунду. Чем больше показатель, тем больше пропускная способность памяти и выше производительность. Измеряется в битах. Информацию о битности видеокарты легко найти в инструкции в графе «Разрядность шины памяти (bit)».
Для офисного компьютера подойдет небольшая разрядность 64-128 bit.
Для видеомонтажа, 3D-моделирования, рендеринга и требовательных игр подойдут видеокарты разрядностью от 256 bit.
PowerVR TBDR
Как и во всех распространенных мобильных GPU, в PowerVR используется тайловый конвейер. Но в отличие от конкурентов, Imagination пошла дальше и реализовала отложенную растеризацию примитивов, позволяющую пропускать шейдинг невидимых пикселей независимо от порядка отрисовки. Такой подход получил название Tile Based Deferred Rendering,а процесс устранения невидимых пикселей — Hidden Surface Removal (HSR).
Hidden Surface Removal
Рекомендуется рисовать непрозрачную геометрию до прозрачной и не использовать Z Prepass, который в случае видеокарт PowerVR в большинстве сценариев приведет к лишней работе. Однако несколько подряд идущих прозрачных пикселей, перекрывающих друг друга, полностью шейдятся для получения корректного цвета с учетом смешивания. Последний же прозрачный пиксель может быть отброшен, если за ним следует непрозрачный пиксель.
Плюсы и минусы встроенной видеокарты
Есть вариант комфортно работать на встроенной видеокарте с «тяжелыми» графическими приложениями типа Photoshop, но для этого обзаведитесь оперативной памятью не менее 8 Гб, а лучше все 16.
Дискретная видеокарта — графический ускоритель на отдельной плате, который имеет собственную память. Он выделяет много тепла и поэтому поставляется со встроенной системой охлаждения. Из-за этого в собранном виде корпус видеокарты имеет большие габариты и комплектуется только в персональные компьютеры.
Есть вариант упрощенной дискретной видеокарты, которая создана специально для ноутбуков и бюджетных ПК. У нее нет собственного корпуса и вентилятора и она распаяна на материнской плате рядом с процессором. От встроенной отличается тем, что имеет собственный набор памяти и не тратит оперативную.
Дискретная видеокарта нужна для геймера, веб-дизайнера, проектировщика, ретушера, мастера видеомонтажа и 3D-рендеринга. Вся память видеокарты будет задействована в графических задачах, а оперативная память будет работать с браузером и системными файлами.
Цена современного графического ускорителя заходит за 100 000 рублей, но для игр подойдут карты от 20 000 р. Перед покупкой решите, для каких задач он вам нужен, чтобы не переплачивать за лишнюю мощность или наоборот — не взять слишком слабую. Если производительности видеокарты не хватит для текущей задачи, то снизится частота кадров и плавность картинки.
Adreno Tile Based Rendering
На видеокарты Adreno установлена «традиционная» GPU память, называемая GMEM. Применяются объемы от 128kb до 1536kb. Это позволяет использовать больший размер тайлов по сравнению с архитектурами других разработчиков мобильных GPU. На Adreno размер тайлов динамический и зависит от используемого формата цвета, буфера глубины и трафарета. При работе в режиме Immediate Mode рендер происходит в системную память.Существует GL ES расширение, позволяющее указать предпочтительный режим: QCOM_binning_control. Однако, последние рекомендации от Qualcomm предлагают полностью полагаться на драйвера GPU, которые сами определяют наиболее предпочтительный режим для сформированного приложением командного буфера.
При работе в режиме TBR Adreno делает 2 вершинных прохода:
- Binning pass — распределение примитивов по бинам (bins, синоним тайлов)
- Полноценный vertex pass для отрисовки только тех примитивов, которые попадают в текущий Bin
Из неофициального
Предпринято немало попыток обратного инжиниринга видеокарт Mali с целью создания Open Source драйверов под Linux. Труды самоотверженных ребят, пытающихся это осуществить, позволяют взглянуть на недокументированные особенности видеокарт Mali. Так, в проекте PanFrost есть disassembler для Mali Midgard/Bifrost, при помощи которого можно познакомится с набором шейдерных инструкций (открытой официальной информации на эту тему нет).
Совместимость с блоком питания
Большинство статей расписывают совместимость видеокарты с процессором, оперативной памятью и материнской платой. Для неискушенного пользователя эти параметры не критичны, потому что видеокарта будет работать практически с любым «железом». Но есть важный нюанс.
Если вы поставите топовую MSI GeForce RTX 2080 Ti 2018 года на устаревший процессор Intel Core 2 Duo E8400 2008 года, то процессор не будет успевать нагружать видеокарту, и она будет использовать примерно 10% от возможной мощности.
Важный параметр, без которого видеокарта может не запуститься —– это блок питания. К нему подключается видеокарта с помощью коннекторов. Перед покупкой посмотрите на панели с разъемами, какие коннекторы нужно подключить к блоку питания или найдите в инструкции графу «Требование к БП (Вт)».
- 6 pin – коннектор, популярный у бюджетных видеокарт;
- 8 pin – коннектор с более высокой мощностью.
Видеокарты с небольшим энергопотреблением могут обходиться без коннекторов и питаться напрямую от материнской платы. А мощным видеочипам нужно много питания, поэтому часто они используют два разъема сразу: 6+6 pin или 6+8 pin.
Immediate mode mobile GPUs
Мы рассмотрели наиболее распространенные семейства мобильных видеокарт. Во всех этих семействах применялась тайловая архитектура рендера. Однако существуют мобильные видеокарты, в которых используется и традиционный immediate mode подход. Приведем некоторые из них:
- nVIdia (Tegra SoC)
- Все семейство Intel, кроме последних Gen 11
- Vivante GCxxxx (+Arcturus GC8000)
PowerVR SGX
Первые видеокарты PowerVR SGX появились в далеком 2009-м году. Существует несколько поколений этой архитектуры: Series5, Series5XT и Series5XE. Apple использовала эти GPU вплоть до iPAD 4/iPhone 5/iPOD Touch 5. Можно привести такие особенности SGX:
- унифицированные шейдерные ядра
- OpenGL ES 2.0
- векторный набор инструкций
- поддержка 10-битной точности lowp в шейдерах
- низкая производительность зависимых текстурных выборок (dependent texture reads)
Унифицированные или специализированные шейдерные ядра
В эпоху ранних мобильных видеокарт, до распространения комплексных эффектов, существовала точка зрения, что для фрагментных шейдеров достаточно поддержки вычислений на пониженной точности. Ведь в типичном режиме дисплея применяется 8, а то и меньше бит на каждый канал цвета. Такая точка зрения привела к использованию специализированных шейдерных ядер. Для вершин использовались ядра, оптимизированные для матричных преобразований на повышенной точности FP24/FP32(highp). Для пикселей — ядра, более эффективно работающие с пониженной точностью FP16 (mediump). При этом highp на них не поддерживался. На первый взгляд, такая специализация позволяет добится более рационального распределения транзисторов на чипе. Однако, на практике это приводит к трудностям при разработке комплексных эффектов, а также при использовании текстур большого разрешения. Кроме того, специализация ядер может приводить к vertex/fragment bottleneck. Таким термином называют ситуацию, когда из-за несимметричной нагрузки на вершинные и пиксельные ядра часть ядер «простаивала».
Поэтому в современных архитектурах применяются унифицированные ядра. Такие ядра могут брать на себя вершинные, пиксельные и другие вычислительные задачи в зависимости от нагрузки.
Габариты
Разбираясь в сложных настройках, пользователи забывают о том, что дискретная видеокарта с системой охлаждения имеет большие габариты и может банально не влезть в системный блок. Поэтому посмотрите сколько места есть над материнской платой и перед покупкой удостоверьтесь, что места для выбранной карты хватит.
PowerVR от Imagination Technologies
Imagination Technologies — британская fabless компания, знаменитая разработкой GPU для продукции Apple. Эту роль компания выполняла вплоть до появления iPhone 8/X, в которых используются внутренние разработки Apple. Хотя по оставшимся без изменений рекомендациям по оптимизациям для этих чипов, а также по наличию патентных исков к Apple от Imagination можно предполагать, что Apple продолжила развивать архитектуру PowerVR — оригинальную разработку от Imagination. В начале 2020 года Apple вернулась к практике лицензирования у Imagination Technologies. Кроме устройств с iOS/iPadOS, видеокарты PowerVR устанавливаются в большое количество смартфонов и планшетов на базе Android.
Рассмотрим семейства видеокарт PowerVR, которые до сих пор можно встретить у пользователей.
Видеоразъемы
В наше время есть переходники для любых разъемов, но, чтобы не покупать дополнительные «приблуды» заранее проверьте, какие разъемы вам необходимы:
VGA (D-Sub) — устаревший аналоговый разъем для бюджетных мониторов, проекторов и игровых консолей.
DVI — более современный разъем для мониторов в нескольких вариантах: DVI-I, DVI-A и DVI-D. Маркировка на обратной стороне монитора подскажет, какой тип разъема вам необходим.
HDMI — распространенный цифровой выход от монитора, способный передавать многоканальный аудиосигнал. HDMI 2.0 есть на большинстве современных видеокарт.
DisplayPort — самый популярный выход, который имеет переходники для всех видеоразъемов. Обычно на видеокарте установлено несколько DisplayPort для разных мониторов или устройств.
Выберите видеокарту
Плюсы и минусы дискретной видеокарты
Дальше мы будем рассматривать только дискретные видеокарты, потому что интегрированную вы не можете выбрать сами. Это полностью зависит от вашего процессора.
Какого производителя выбрать
Сейчас на рынке дискретных видеокарт конкурируют две корпорации AMD и NVIDIA. В 2020 году компания Intel анонсировала первый игровой ускоритель, но точной информации о нем еще не представлено.
Рассмотрим подробно качества видеокарт на примере похожих AMD Radeon RX 5600 XT и NVIDIA GeForce RTX 2060 из среднебюджетного сегмента:
Мощность . В бюджетном сегменте лидирует Radeon, который захватил рынок средних по производительности моделей, но среди топовых видеокарт по мощности выигрывает GeForce.
Софт — это специальная программа, с помощью которой вы можете настраивать видеокарту и обновлять драйвера. У NVIDIA она называется GeForce Experience, у AMD – Radeon Software. Обе компании стараются расширять функциональность программ, но у AMD более понятный интерфейс и удобная настройка графики.
Особенности . В плане внедрения новых технологий обе компании идут вровень, но у среднебюджетных NVIDIA есть:
- Трассировка лучей – более реалистичное освещение, отражение и построение теней в играх;
- DLSS – технология сглаживания острых краев в играх без дополнительных затрат мощности.
У AMD эти технологии есть только в топовых моделях.
Цена. Средняя цена на Radeon RX 5600 XT – 18 000 рублей, а на GeForce RTX 2060 – 26 500 рублей. Сейчас большинство среднебюджетных карт от NVIDIA стоят на 3-6 тысяч дороже, чем аналогичные от AMD.
Важный момент , о котором надо знать перед покупкой: NVIDIA и AMD чаще всего выпускают только чипы под видеокарту. Корпус и внутренние комплектующие с разными конфигурациями выпускают компании-поставщики. Их называют вендоры. Как правило, цена на «железо» от вендоров ниже, чем у первоисточника. Так что не пугайтесь, если на видеокарте GeForce увидите вместо NVIDIA логотип MSI, ASUS или Palit. Все они выпускают сертифицированные видеокарты от одного производителя, только в разном стиле и с различным ценовым уровнем.
Объем и тип видеопамяти
С объемом все просто: чем больше его, тем легче будет прогружаться графика в играх и приложениях. Чтобы беспрепятственно серфить по сети и редактировать картинки в Paint достаточно 1 Гб видеопамяти.
У видеокарты есть тип памяти. Чем выше поколение памяти, тем больше объем данных, который обрабатывает карта, скорость загрузки и ниже энергопотребление.
Чтобы купить современную видеокарту нужно знать только два типа памяти:
GDDR — наиболее распространенный тип, который использует несколько поколений:
- GDDR3 — бюджетный, подойдет для офисных задач и домашнего использования;
- GDDR5 — наиболее распространенный тип с высокой скоростью передачи данных, подходит для большинства современных игр;
- GDDR6 — максимально возможный стандарт для современных видеокарт со скоростью передачи в 1,5 раза больше предыдущего.
HBM — редкий тип памяти со значительно повышенной пропускной способностью. Новое поколение HBM2 используют в топовых видеокартах для игр в виртуальной реальности, поддержки 4K-изображения, серверов и рабочих станций.
Важно! Оперативная память компьютера имеет похожую маркировку. Например, DDR2 или DDR4. Но тип видеопамяти никак не зависит от типа оперативной памяти, они могут отличаться и никаких проблем из-за этого не будет.
Adreno
Вторым по распространенности семейством мобильных GPU является Adreno. Эта видеокарта устанавливается на SoC, известный под брендом Snapdragon, от американской компании Qualcomm. Snapdragon устанавливается в топовых смартфонах современности от Samsung, Sony и др.
Актуальными видеокартами Adreno являются семейства cерий 3xx — 6xx. Все эти серии объединяют следующие особенности:
- унифицированные шейдерные ядра
- Pseudo TBR (большие размеры тайлов, размещающиеся в традиционной dedicated GPU memory)
- Автоматическое переключение в Immediate Mode Rendering в зависимости от характера сцены (FlexRender)
- Скалярный набор инструкций
Freedreno
В отличие от ARM и Imagination Technologies, Qualcomm неохотно делится подробностями внутреннего устройства своих GPU. Однако, благодаря усилиям «обратного инженера» Роба Кларка, многое можно узнать из проекта Freedreno, open source драйвера Adreno для Linux.
Rob Clark, автор Freedreno
Распределение различных семейств мобильных GPU у наших игроков
Приведем статистику по мобильным GPU, собранную у наших игроков на конец 2019 года:
Ниже раскроем сегмент «Others»
Исходя из этих данных, посмотрим на распределение GPU с точки зрения их основных особенностей.
Векторные ALU (arithmetic logic unit) устаревают и заменяются скалярными. На сегодня основная масса мобильных GPU с векторным набором инструкций — это Mali Midgard, который можно считать средним по производительности. Т.к. векторизация, как правило, не замедляет выполнение на скалярных ALU, стоит рассматривать векторизацию как актуальный прием оптимизации шейдеров под mobile.
Специализированные шейдерные ядра устарели и заменяются унифицированными. Vertex Bottleneck на скелетном меше более не страшен. Специализированные ядра используются только на семействе Mali-4xx (Utgard). Напомним, что эти GPU поддерживают только OpenGL ES 2.0. У нашей аудитории их около 3.5%.
И наконец, подавляющее количество мобильных GPU используют тайловый подход. Immediate Mode стал маргинальным и быстро вытесняется вместе с видеокартами, его применяющими. Доля immediate mode GPUs у наших игроков составляет около 0.7%.
Особенности мобильных видеокарт
Мобильные видеокарты в силу того, что устанавливаются в компактные корпуса ноутбуков, имеют свою специфику:
- Они встроены непосредственно в материнскую плату ноутбука и часто не поддаются замене для увеличения производительности или в результате выхода из строя;
- Они работают на заниженных частотах из-за того, что в ноутбук невозможно просто так, как в настольные ПК, установить новый блок питания или охладительную систему;
- В качестве игровых видеокарт лучше все-таки применять дискретные устройства, например, видеокарты Dell для настольных игровых систем. Конечно, существуют и игровые ноутбуки, но цена их в сравнении со стационарными станциями аналогичными по производительности гораздо выше;
- Мобильные видеокарты практически не поддаются «разгону». Более того, некоторые производители официально запретили оверлокинг своих карт. Ведь для мобильных видеокарт невозможно снизить потребляемую мощность или увеличить ее принудительно без установки нового блока питания. Точно так же невозможно просто так установить новый теплопакет.
Lowp точность
PowerVR SGX — единственные актуальные мобильные GPU с аппаратной поддержкой
lowp. Более новые модели PowerVR, а также все современные GPU других вендоров фактически используют точность mediump. Использование
lowp на PowerVR SXG позволяет добиться более высокой плотности вычислений (больше операций за такт). При этом операция swizzle (перестановка компонент вектора) для lowp, в отличие от других точностей, не является бесплатной. Эта особенность, а также узкий диапазон значений, который предоставляет lowp ([-2,2]) ограничивает сферу ее применения. При этом неудачно поставленный lowp, приводящий к артефактам на семействе SGX, не будет замечен на всех остальных видеокартах, где фактически будет использоваться точность mediump. По этой причине стоит рассмотреть отказ от использования lowp в шейдерах.
PowerVR Rogue
Дальнейшее развитие видеокарты PowerVR получили в архитектуре Rogue.Существует несколько поколений этой архитектуры: от Series6 до Series9. У всех PowerVR Rogue есть такие особенности:
- унифицированные шейдерные ядра
- скалярная архитектура инструкций
- поддержка OpenGL ES 3.0+ (вплоть до 3.2, а также Vulkan API у свежих линеек)
Два вида видеокарт для ноутбуков: интегрированные и дискретные
Видеокарты, используемые в ноутбуках, бывают двух видов:
- Интегрированная видеокарта — это интегрированное в чип центрального процессора видеоядро. Оно не занимает дополнительного места в корпусе ноутбука, не требует дополнительного охлаждения и вообще не издает никаких звуков во время работы. Однако интегрированные видеокарты отличаются не слишком высокой производительностью (не подходят для требовательных программ и игр), а для своей работы «забирают» часть оперативной памяти.
- Дискретная видеокарта — это самостоятельный элемент в виде дополнительной несъемной платформы с графическим чипом, установленный на материнской плате ноутбука. Дискретные карты обладают гораздо большей мощностью по сравнению с интегрированными, оснащены собственной видеопамятью и подходят для выполнения на ноутбуке «тяжелых» задач. Но при этом они требуют дополнительного охлаждения, а также потребляют гораздо больше энергии.
Соответственно, от используемого видеочипа напрямую зависит не только производительность, но и стоимость ноутбука: устройства с дискретными картами гораздо дороже, чем с интегрированными в процессор.
Также нужно отметить, что ноутбуки с дискретными видеокартами все равно используют для работы и интегрированные чипы: для более «легких» задач, чтобы попусту не нагружать и не перегревать устройство. А дискретная карта подтягивается, когда дело доходит до требовательных программ (например, видеоредакторов или 3D-конструкторов) и игр.
Открытость Imagination Technologies
Создатели PowerVR предоставили в открытый доступ больше документации по сравнению с другими разработчиками GPU. Детально описана архитектура графического конвейера, а также набор инструкций для архитектуры Rogue. Существует удобный инструмент PVRShaderEditor, позволяющий на лету получать профилировочную информацию по шейдеру, а также его дизассемблерный листинг для Rogue.
Несмотря на ограниченное присутствие видеокарт PowerVR в среде устройств на базе Android, есть смысл изучать их архитектуры для грамотного программирования графики под iOS.
Mali Midgard
- унифицированные шейдерные ядра
- OpenGL ES 3.2 (compute & geometry shaders, tesselation. )
Еще одной особенностью Mali Midgard является технология Forward Pixel Kill. Расчет каждого пикселя производится в отдельном потоке фрагментного ядра. Если во время выполнения потока становится известно, что результирующий пиксель будет перекрыт непрозрачным пикселем другого примитива, поток завершается преждевременно и освободившиеся ресурсы используются для других вычислений.
Производители мобильных видеокарт
Интегрированные видеочипы встраивают в свои процессоры Intel и AMD.
AMD на сегодняшний день встраивает в свои процессоры Ryzen видеочипы серий Radeon Vega и Radeon RX Vega.
Если говорить о дискретных видеокартах, то сейчас в списке производителей числятся Nvidia и AMD (со временем к ним присоединится Intel, однако готовых решений от «синих» на рынке пока что нет). По сути, для ноутбуков они предлагают почти такой же ассортимент адаптированных моделей, как и для десктопных компьютеров. При этом Nvidia также имеет отдельную линейку мобильных видеокарт Nvidia MX.
Mali Bifrost
Следующая за Midgard архитектура Bifrost выделяется переходом к скалярной ISA. По сравнению с предыдущей архитектурой увеличено максимальное количество ядер (с 16 до 32), а также поддерживается улучшенный интерфейс с CPU, позволяющий осуществлять когерентный доступ к общей памяти: изменения содержимого памяти CPU/GPU сразу становятся «видны» друг другу несмотря на кэши, что позволяет упростить синхронизацию.
Зависимые текстурные выборки (dependent texture reads)
Как известно, операции сэмплирования текстур являются наиболее медленными из-за необходимости ожидания результатов чтения памяти. В случае мобильных SoС речь идет об общей системной памяти с CPU. Для уменьшения количества обращений к медленной памяти используются текстурные кеши. Чтобы не было простоя в начале растеризации с использованием текстуры, есть смысл закешировать используемые участки заранее. Если фрагментный шейдер использует текстурную координату, передаваемую из вершинного шейдера без изменений, то необходимый для кэширования участок текстуры можно определить до выполнения фрагментного шейдера. Если же фрагментный шейдер меняет текстурную координату либо вычисляет ее, используя данные из другой текстуры, то сделать это не всегда возможно. В результате выполнение фрагментного шейдера может замедлиться. Видеокарты PowerVR SGX особенно «болезненно» реагируют на такой сценарий. При этом даже использование перестановки компонент текстурной координаты (swizzle) приводит к dependent texture read. Приведем пример shader program без dependent texture read.
vertex program
fragment program
fragment program
Два вида карт: дискретная и встроенная
Начнем с того, что есть видеокарта встроенная, а есть дискретная.
Встроенная или интегрированная видеокарта — это графический ускоритель, который встроен напрямую в процессор. У него нет собственной памяти, поэтому, когда вы запускаете игры, чип использует ресурсы оперативной памяти. Это значительно тормозит работу браузера и системные процессы.
Интегрированный ускоритель используется в большинстве ноутбуков из-за небольшого размера и в бюджетных ПК из-за дешевизны. Его нельзя купить или заменить отдельно от центрального процессора.
Интегрированный видеочип подойдет тем, кто использует офисные приложения, простые графические редакторы, браузерные игры и серфит в сети.
Чтобы выбрать подходящую видеокарту:
- Проверьте, хватит ли в системном блоке места для видеокарты.
- Выберите производителя — AMD или NVIDIA и вендора.
- Посмотрите, есть ли в вашем блоке питания нужные разъемы: 6 pin или 8 pin.
- Посмотрите, есть ли на вашей материнской плате разъем PC-E.
- Проверьте, какие разъемы нужны для подключения вашего монитора к видеокарте.
- Подберите нужный объем и тип видеопамяти. Чем серьезнее задачи будет решать видеокарта, тем больше памяти нужно.
- Чем выше разрядность и тактовая частота видеочипа, тем больше его производительность. Если выбираете карту для игр или работы с графикой, то разрядность будет от 128 bit, тактовая частота от 950 МГц.
- Видеокарта для игр должна поддерживать DirectX и OpenGL.
- Если планируете добавить в систему еще одну видеокарту, проверьте, чтобы на материнской плате был дополнительный слот, а карта поддерживала технологию SLI или Crossfire.
Надеемся, что инструкция ответила на все ваши вопросы. Пишите в комментариях, помогла ли вам статья и с какими трудностями вы столкнулись, когда покупали «железо» для ПК. Ставьте лайки и подписывайтесь на новые статьи в MyGadget!
Видеокарты производителя Dell используются как в стационарных компьютерах, так и в мобильных решениях. Само название «мобильные видеокарты» говорит за себя: они применяются в нетбуках и ноутбуках, а также в телефонах, смартфонах, планшетах.
Конечно, чаще всего это интегрированные решения, которые несравнимы по скорости работы с дискретными видеокартами, которые специально спроектированы для игровых настольных ПК. Однако со своими задачами они справляются отлично.
Видеокарты AMD
Тактовая (штатная) частота видеочипа
Чем выше частота, тем больше задач выполняет графический ускоритель за единицу времени. Информацию о тактовой частоте можно узнать в графе инструкции «Частота GPU базовая (MHz)».
Для нетребовательных систем подойдет штатная частота до 950 МГц.
Наиболее популярный средний сегмент 950-1350 МГц.
У высокопроизводительных чипов показатель обычно не превышает 1800 МГц, потому что высокая частота потребляет больше энергии и требует серьезной системы охлаждения.
Mali Utgard
В 2008 году на свет появились первые представители архитектуры Mali Utgard, актуальной вплоть до сегодняшнего дня. Эти видеокарты именуются по схеме Mali-4xx MPn, где xx — номер модельного ряда, а n — количество фрагментных ядер. В Mali Utgard шейдерные ядра специализированные, и во всех моделях устанавливалось только 1 вершинное ядро.
Другие особенности архитектуры Mali Utgard:
- OpenGL ES 2.0
- Отсутствие поддержки highp во фрагментных ядрах
- Векторный набор инструкций (есть смысл векторизировать вычисления)
Если имеется готовность отказаться от этой аудитории, достаточно установить требование поддержки OpenGL ES 3.0 в AndroidManifest.xml:
Кроме Mali Utgard, распространенных мобильных GPU без поддержки OpenGL ES 3.0 на данный момент нету.
Отдельного внимания заслуживает использование текстур большого разрешения на Mali Utgard. Десять бит мантиссы при точности mediump не хватает для качественного текстурирования с разрешением текстур более 1024 на одну из сторон. Однако, несмотря на поддержку только mediump точности вычислений во фрагментных ядрах Mali Utgard, можно получить fp24 точность текстурных координат при использовании varying напрямую.
В качестве бонуса на некоторых архитектурах такой подход позволяет осуществлять prefetch текстурного содержимого до выполнения fragment shader, что минимизирует stalls при ожидании результатов текстурных выборок.
Система охлаждения
Как и процессор, видеокарта нагревается во время работы, и требует принудительного охлаждения. Некоторые устаревшие и неигровые ускорители охлаждаются пассивно, но такая система практически не встречается. Обычно над рабочей платой установлено от одного до трех вентиляторов, которые отводят лишнее тепло. В режиме бездействия кулеры отключаются.
Популярность набирает водяное охлаждение. Но даже бюджетные системы стоят от 5-7 тысяч рублей.
Чтобы охлаждение работало эффективно, перед вентиляторами должно быть свободное пространство в 5-10 см.
Видеокарты NVIDIA
Видеокарты в ноутбуках MAIBENBEN
В ассортименте MAIBENBEN есть ноутбуки как с интегрированными, так и с дискретными видеокартами. При этом во всех моделях стоят неурезанные версии чипов с полноценной производительностью.
К мощным ноутбукам с дискретными видеокартами, которые официально продаются на российском рынке на данный момент, относятся XiaoMai 6 и XiaoMai 6S, а в скором времени к ним присоединится MAIBENBEN T537. В число ноутбуков с интегрированными видеочипами входят Jinmai 6 и 6 Pro.
Не знаете, какой ноутбук MAIBENBEN выбрать — с дискретной или интегрированной видеокартой? Напишите в наше официальное сообщество Вконтакте, мы проконсультируем и подскажем!
Видеокарта, иначе графический ускоритель или видеочип, отвечает за вывод графической информации на экран компьютера. Чтобы ориентироваться в многообразии моделей и не переплачивать за бренд, давайте разберемся, какие характеристики важны для производительности, что означают параметры видеокарты, какая модель подойдет для игр, а какая идеальна для рендеринга.
Читайте также: