Графическая подсистема процессора это
Графическая подсистема компьютера состоит из аппаратной и программной частей. Аппаратная часть включает графический контроллер , дисплей , а также обслуживающие их физические интерфейсы . Программная часть обеспечивает поддержку интерфейсов, видеокарты, дисплея и приложений на уровне BIOS , операционной системы, драйверов и специализированных прикладных языков программирования ( API ). Все приложения (от простейших текстовых редакторов до программ трехмерного моделирования) обязательно используют графическую подсистему, поскольку на визуальный ряд приходится львиная доля информации, выдаваемой компьютером. Приложение обращается к функциям видеоадаптера при посредничестве драйвера , который выступает интерпретатором команд для графического чипсета. В соответствии с командами адаптер выводит на экран изображение.
Современные графические адаптеры используют последние достижения трехмерной компьютерной графики, реализуемые на аппаратном уровне и программным способом. Только сухой перечень характеристик, функций и поддерживаемых технологий в спецификации видеокарты иногда занимает пару страниц убористым шрифтом. Для понимания функционирования видеокарты необходимо изложить основные понятия трехмерной графики.
Пространственная компьютерная графика часто называется трехмерной, или 3 D -графикой (где D — это Dimension , «измерение»). В o быденной жизни мы практически ежедневно сталкиваемся с объектами, созданными либо средствами компьютерной З D -графики, либо на основе трехмерных виртуальных моделей: телевизионные заставки и реклама; спецэффекты, персонажи и предметы в кинематографии; некоторые виды полиграфической продукции; автомобили, мебель, дома и множество других вещей.
Конечно же, чаще всего с объемной графикой сталкивается пользователь компьютера. Большинство владельцев даже простеньких машин наверняка пробовали запустить трехмерную игрушку. Массовый пользователь, как правило, имеет на жестком диске несколько программ, применяющих 3 D -графику. Профессионалы работают с весьма сложными приложениями, позволяющими конструировать трехмерные миры.
Трехмерная компьютерная графика различается по области применения. Условно говоря, существуют четыре обширные сферы 3 D -г pa фики, имеющие достаточно обособленные программные средства и методы, а также аппаратное обеспечение. Это видео-, теле-, кинопродукция; промышленное проектирование и дизайн; компьютерные игры; имитаторы-тренажеры. |
Видеопродукция предъявляет исключительно высокие требования: реалистичности создаваемых трехмерных сцен. Такую трехмерную графику часто называют фотореалистичной. Действительно, в некоторых случаях невозможно различить объекты, существующие в реальном мире, и созданные средствами компьютерной графики. Как правило, инструментами разработчиков трехмерной графики, используемой в кинопроизводстве, служат мощные графические станции; узкоспециализированные программы. Фотореалистичная графика требует затрат ресурсов, превосходящих сегодняшние возможности IBM PC . Визуализацией кадров занимаются десятки компьютеров, объединенных в локальные сети. Время обработки одного кадра иногда составляет несколько часов даже на десятках объединенных в ce ть графических станций. Эпизод, занимающий в фильме несколько минут, нередко загружает мощные компьютеры в течение многих дней. Качество трехмерной графики, которое мы сегодня наблюдаем в лучших кинофильмах, является ориентиром на перспективу для персональных компьютеров — когда-нибудь подобное качество мы увидим на дисплее домашнего компьютера в трехмерной игре.
В области проектирования и дизайна высокие требования предъявляются к точности параметров создаваемых объектов: по размерам, характеристикам материала, соответствию стандартам и т. д. Зачастую такие системы сопрягаются с промышленным и испытательным оборудованием. Компьютер как вычислительный прибор способен обеспечить высочайшую точность расчетов. Графическая подсистема призвана адекватно отобразить объект на экране. Здесь важны параметры четкости и контрастности изображения, соответствие пропорций, отсутствие геометрических искажений, правильная передача и преобразование цветов.
В играх необходимо умело сочетать реалистичность объектов с возможностями аппаратной части распространенных компьютеров, обеспечить приемлемую скорость при хорошем качестве отображения сцен на массовых видеоподсистемах, учитывать не столько реальные характеристики объектов, сколько общее впечатление от игры «играбельность». Как показывает практика, требования к аппаратным ресурсам, предъявляемые компьютерными играми, являются мощным, если не основным, стимулом развития графических адаптеров. Именно на сферу игровых программ ориентирована большая часть выпускаемых в мире видеокарт.
Игры с высокими требованиями к эффективности графической подсистемы часто используют в качестве тестовых программ. В частности, повсеместно признанными играми-тестами являются Quake 111 Arena , Unreal , Return to Castle Wolfenstein , Serious Sam и другие.
Компьютерные имитаторы-тренажеры предъявляют целый комплекс требований, характерный для трех предыдущих областей: фотореалистичность, точное соответствие физической среде, сопрягаемость с реальным оборудованием, высокая скорость отображения. Поэтому для профессиональных тренажеров, особенно авиационно-космических, часто разрабатывают специализированные геометрические процессоры, объем выпуска которых ограничен десятками и сотнями штук, а стоимость сравнима с ценой приличного «Мерседеса». Тренажерный комплекс для самолета стоит 12-15 миллионов долларов.
Картинка, кажущаяся трехмерной (3D) должна иметь три измерения: высоту, ширину и глубину. Двумерная картинка (2D) имеет два измерения: высоту и ширину. Некоторые картинки изначально двумерны. Представим себе буквы "М" или "Ж", указывающие на туалет. Эти символы должны быть понятны с первого взгляда. Поэтому, чем проще они нарисованы, тем лучше. Конечно, можно заменить эти буквы фигурками людей. Фигурки можно дополнить информацией: какой тип одежды на них надет, какой у них цвет волос, посещают ли они регулярно занятия по шейпингу и т.д. Но вся эта дополнительная информация лишь усложнит получение главной информации: в какую же дверь идти? Этим примером можно проиллюстрировать отличие 2D графики от 3D: двумерная графика хороша для выражения чего-либо простого за максимально короткое для понимания время. Трехмерная графика может дать больше информации, но на ее усвоение требуется большее время.
Обратим внимание на треугольники слева. Каждый из них имеет три линии и три угла. Собственно, поэтому он и называется треугольником. Справа мы уже наблюдаем пирамиду - трехмерную структуру с четырьмя треугольными гранями. Пирамида нарисована с помощью пяти линий и шести углов, что почти в два раза больше чем для одного треугольника.
Сотни лет художники владели трюками, позволяющими двумерной картине выглядеть как окно в реальный, трехмерный мир. Можно создать ту же самую иллюзию и на экране монитора, просто сосканировав фотографию. Объекты кажутся меньше при удалении, близлежащие фигуры выглядят достаточно резкими, в то же время удаленные объекты размыты. Чем больше расстояние от камеры, тем менее насыщенными будут цвета. Однако когда мы говорим про сегодняшнюю 3D графику на компьютере, мы подразумеваем не статичные фотографии, а движущиеся объекты.
Если перевод двумерной картинки в трехмерный вид сводится к добавлению некоторого количества информации, то перевод 3D статичной картинки в движущееся изображение требует намного большего.
Для большинства компьютеры или современные приставки являются наиболее привычным способом знакомства с трехмерной графикой. Компьютерные игры или видеоролики изготавливаются с помощью созданных компьютером картинок. Обычно процесс создания реалистичной трехмерной сцены разбивается на три важных шага.
-Создание виртуального 3D мира.
-Выбор части мира, которая будет демонстрироваться на экране.
-Задание представления для каждого пикселя на экране для максимальной реалистичности изображения.
Виртуальный 3D мир это не просто эскиз такого мира. Чтобы лучше в этом разобраться, приведем пример из реального мира. Рассмотрим руку и стол под ней. Рука обладает характеристиками, которые определяют способы движения руки и ее вид. Пальцы примыкают к ладони и послушно сгибаются в суставах. Если шлепнуть рукой по столу, то он не брызнет во все стороны, так как стол всегда твердый и цельный. Рука не может пройти сквозь стол. Всю эту информацию нельзя получить, просто взглянув на рисунок предмета. Но сколько бы фотографий вы ни сделали, на любой из них ваши пальцы будут сгибаться в суставах, и примыкать к ладони, стол будет всегда твердым, а не жидким. Так ведут себя вещи в реальном мире, и они всегда будут себя так вести. Объекты же виртуального трехмерного мира не существуют в природе, в отличие от вашей руки. Все они - искусственные, а все их свойства задаются программой. Разработчики используют специальные инструменты для аккуратного описания 3D мира, чтобы каждый объект вел себя, так как ему положено.
В любой момент экран демонстрирует только крошечную частичку виртуального трехмерного мира компьютерной игры. Показываемая часть определяется способом задания мира, направлением, куда вы пожелаете в нем пойти и точкой, в которую вы будете при этом смотреть. Независимо от того, какой путь вы выберите: вперед или назад, вверх или вниз, вправо или влево, виртуальный 3D мир вокруг вас определит, что вы увидите из вашей позиции по направлению вашего взгляда. Смысл увиденного вами не должен меняться от сцены к сцене. Если вы смотрите на объект с одной и той же дистанции, то он должен сохранять те же размеры независимо от направления взгляда. Способ движения и вид каждого объекта должны убеждать вас в том, что он имеет постоянную массу, что он всегда твердый или мягкий, жесткий или гибкий и т.д.
Программисты, создающие компьютерные игры, затрачивают огромные усилия на описание 3D мира, чтобы вы могли восхищаться этим миром и не встречать в нем ничего, что бы разубедило вас в его реальности. Вы же не хотите увидеть, как два твердых объекта проходят друг сквозь друга? Это сразу бы напомнило вам об иллюзорности виртуального мира.
И третий шаг включает в себя, по крайней мере, столько же компьютерных вычислений, как и первые два шага вместе взятые, если не больше. Причем этот шаг должен выполняться в реальном времени в играх и видеороликах.
Видеокамрта - устройство преобразующее изображение находящееся в памяти компьютера в видеосигнал для монитора.
Современная видеокарта состоит из следующих частей: графический процессор - 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 видеоконтроллер - отвечает за формирование изображения в видеопамяти даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Видеопамять - выполняет роль кадрового буфера в котором хранится изображение генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов) цифро-аналоговый преобразователь- служит для преобразования изображения формируемого видеоконтроллером в уровни интенсивности цвета подаваемые на аналоговый монитор видео-ПЗУ - постоянное запоминающее устройство в которое записаны видео -BIOS, экранные шрифты служебные таблицы и тп.
Система охлаждения - предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера - специального программного обеспечения поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и програмно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления доступ к которым происходит через соответствующую шину.
Для данной материнской платы была выбрана модель видеокарты Asus GeForce GTX650. Эта видеокарта поддерживает все последние графические технологии компании Nvidia и отвечает высокой производительностью в трёхмерных приложениях.
Рисунок 9 Внешний вид видеокарты GTX650
Таблица 4 Спецификации видеокарты
Тактовая частота GPU
Тактовая частота памяти
Ширина шины памяти
Пропускная способность памяти
Конвейеры растровых операций (ROP)
На панели интерфейсов присутствуют разъемы для передачи как цифрового(DVI) так и аналогового(VGA) видео сигнала а также HDMI - наиболее высокоскоростной и качественный интерфейс на сегодняшний день.
Рисунок 10 Панель ввода-вывода видеокарты
Поддерживаются следующие разрешения:
Цифровое - до 2560x1600;
Аналоговое - до 2048x1536.
Система питания графического ядра видеокарты выполнена по 4-фазной схеме. Для стабилизации напряжения на чипах памяти применяется одна фаза.
Рисунок 11 Схема питания видеокарты
Питание видеокарты обеспечивается через один 6-контактный разъём на правой боковой стороне видеокарты.
Защелка коннектора крепится не со стороны радиатора, а со стороны текстолита, что существенно упрощает процесс отключения видеокарты от источника питания.
На обратной стороне платы расположено всего несколько элементов системы питания. Все чипы памяти уместились на лицевой стороне платы, что должно положительно повлиять на их температуру, ведь охлаждение обратной стороны платы не предусмотрено.
Рисунок 12 Обратная сторона видеокарты
Рисунок 13 Система охлаждения видеокарты
Система охлаждения DirectCU II, установленная на ASUS GTX650Ti-DC2Т-1GD5, занимает два слота расширения. Охладитель состоит из двух массивных радиаторов. Расположение ребер на основной части радиатора выполнено таким образом, чтобы не препятствовать выбросу воздуха за пределы корпуса ПК. Основной радиатор соединен с дополнительным при помощи трех тепловых трубок диаметром 6 мм.
В конструкции дополнительного радиатора применяются 42 алюминиевые никелированные пластины. Обдуваются оба радиатора при помощи двух вентиляторов диаметром 75 мм, которые закреплены на кожухе. К сожалению, тепловые трубки не покрыты слоем никеля, который помогает предотвратить процессы скорого окисления меди при эксплуатации и, соответственно, падения эффективности теплообмена. Кроме того, тепловые трубки просто вставлены в ребра радиатора, припой отсутствует, что может немного ухудшить эффективность системы охлаждения.
За вывод графической информации на дисплей в ПК отвечает специальный набор микросхем, обычно помещаемый на отдельную плату, которая называется видеоплатой или видеокартой. Основной задачей является преобразование образа экрана, находящегося в памяти, т.н. кадрового буфера (англ. frame buffer), в набор сигналов, понятных дисплею. Для подключения дисплеев к компьютерам используются стандарты, устанавливающие логические и физические параметры соединения. В настоящее время два самых распространенных из них - это аналоговый VGA и цифровой DVI. Первый используется для подключения как аналоговых по сути дисплеев на ЭЛТ, так и цифровыхЖК-дисплеев (аналого-цифровое преобразование в этом случае происходит в самом дисплее), второй - исключительно для ЖК-дисплеев.
На видеокарте присутствует видеопамять, характерной особенностью которой является то, что она двухпортовая - подсоединена как к шине, по которой передаются данные от центрального процессора, так и к микросхеме, отвечающей за вывод на дисплей, и они могут одновременно обращаться к ней. В дешевых устройствах в качестве видеопамяти используется часть основной памяти, что значительно замедляет обработку данных на видеокарте. Объем памяти должен быть достаточным для хранения данных кадрового буфера, а желательно еще и вторичного буфера (англ. back buffer), если используется технология двойной буферизации. Дело в том, что если менять значения пикселей прямо в момент вывода их на экран, то при высокой частоте обновления могут возникать артефакты, связанные с тем, что на экран выводится еще не отрисованное до конца изображение. Чтобы этого избежать, при двойной буферизации во время вывода изображения из области видеопамяти, которая назначена кадровым буфером (называемым в этом случае также первичным буфером (англ. front buffer)), изображение следующего кадра строится во вторичном буфере, а при показе следующего кадра эти области памяти меняются ролями. Эта технология используется для показа динамичных изображений, таких как игры. Дополнительная видеопамять также ускоряет обработку графики, позволяя держать дополнительные графические элементы, которые отображаются в кадровом буфере с помощью блиттинга (об этом см. ниже).
Доступ к видеопамяти со стороны процессора может быть организован двояко - либо видеопамять, как часть адресов, включается в адресное пространство процессора, либо для копирования данных между основной и видеопамятью контроллеру на видеокарте посылается специальная команда и копирование происходит с помощью DMA (от англ. Direct Memory Access - микросхема, позволяющая осуществлять передачу данных в/из оперативной памяти периферийным устройствам без участия центрального процессора).
Микросхема, отвечающая за вывод на дисплей, постоянно сканирует видеопамять, преобразует ее в форму, соответствующую интерфейсу дисплея, и формирует выходной сигнал, передаваемый по кабелю на дисплей (см. рис. 3.1). Если видеоплата оснащена аналоговым выходом, то в нее должен быть встроен цифро-аналоговый преобразователь, называемый RAMDAC - Random Access Memory Digital to Analog Converter. Так как информация о пикселях передается последовательно, то RAMDAC должен обладать достаточно высокой тактовой частотой, чтобы позволять выводить изображения высокого разрешения с достаточной частотой обновления. Например, изображение 1600Ч1200 для вывода с частотой 75 Гц требует частоты RAMDAC равной 1600Ч1200Ч75 = 144 МГц. Частота работы RAMDAC является важной характеристикой видеокарты.
Рис. 3.1 - Архитектура видеоподсистемы ПК
Рис. 3.2 - Пример отрисовки спрайтов
Также на видеоплате содержится графический процессор, способный быстро выполнять основные операции по работе с изображениями в видеопамяти, которые могут быть разделены на несколько классов.
Работа с прямоугольными блоками. Эта микросхема называется блиттер, потому что основная операция которую она производит - это BitBlt (Bit Block Transfer), то есть копирование прямоугольного блока изображения в другое изображение с возможным применением побитовых логических операций (И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ). Это часто используемая операция для помещения объектов произвольной формы, т.н. спрайтов, на изображение. Пример того, как это можно сделать с помощью двух BitBlt операций см. на рис. 3.2 (для понимания необходимо учесть, что пиксели черного цвета состоят из одних 0 битов, а белого - из одних 1 битов). Также видеокарта может поддерживать операцию StretchBlt, - это то же самое, что и BitBlt, но с растяжением по осям.
Растеризация примитивов позволяет производить растеризацию простейших объектов, таких как отрезки, окружности, эллипсы, прямоугольники, многоугольники. Также может поддерживаться заливка одноцветных зон другим цветом или по шаблону. При этом может использоваться и аппаратный антиалиасинг. Эти алгоритмы подробно рассмотрены в данной книге. К этой группе также можно отнести аппаратную поддержку отрисовки курсора.
Поддержка вывода символов. Этот блок отвечает за вывод символов на экран определенным шрифтом. Иногда шрифт можно варьировать или загружать из основной памяти свой. Данный блок активно используется, когда видеокарта находится в текстовом режиме, когда дисплей логически делится на определенное количество прямоугольных ячеек, чаще всего 80Ч25, в каждую из которых может быть помещен один символ из ограниченного поднабора ASCII. Вид каждого из этих символов определяется в специальной таблице видеокарты, которая может быть изменена. В настоящее время этот режим используется при загрузке ПК, а также при работе в режиме терминала (чаще используется в ОС Linux), см. рис. 3.2.
Аппаратное ускорение видео и фильтрация изображения. Кодирование и декодирование видео - очень ресурсоемкая операция, связанная с обработкой больших объемов данных. Некоторые видеокарты способны аппаратно декодировать видеопоток, т.е. последовательность сжатых видеоданных, которая соответствует определенному формату. Чаще всего это стандарт MPEG-2, которым закодированы фильмы на DVD. В современных видеокартах также начинает появляться поддержка Телевидения высокой четкости (англ. HDTV - High Definition Television). Также возможно и аппаратное масштабирование видео. Аппаратное отображение видео в части экрана носит название оверлея (англ. overlay). Некоторые видеокарты также могут аппаратно производить фильтрацию изображений (см. лекцию 8), а также осуществлять гамма-коррекцию (см. раздел 2.3).
Практически все современные видеокарты содержат также процессор обработки трехмерной графики, но эта тема выходит за рамки данной книги.
Дополнительно на той же плате часто выведены стандартные разъемы для подключения телевизоров и видеотехники (т.н. TV In/Out) и установлены микросхемы первичной обработки этой информации, в частности, YUV/RGB преобразования.
Некоторые современные видеокарты позволяют подключать сразу несколько дисплеев одновременно.
Содержание
GMA X4500 также используется в чипсете G41 [12] , который был представлен в сентябре 2009 года [13] .
GMA 4500 выпуск которого начался в конце 2008 или начале 2009 года [14] использовался до замены на видеоядра, пришедшие на рынок с выпуском чипесетов Q43 и Q45 [15] .
Это решение видеоподсистемы 5-го поколения выпущенное, позволяет использовать все возможности графического интерфейса Microsoft Windows Aero, обеспечивает воспроизведение видео в формате HD с полным аппаратным декодированием AVC/VC1/MPEG2 (только GMA X4500HD) и полную аппаратную поддержку дисководов Blu-ray. Расширенная поддержка HDTV с интегрированными портами HDMI и DisplayPort, поддерживающими разрешение до 1080p.
Основной разницей между GMA X4500 и GMA X4500HD является то, что GMA X4500HD способен при воспроизведении фильмов с Blu-ray декодировать «полный» видеопоток в 1080 строк [16]
p, blockquote 1,0,0,0,0 —>
Если рассуждать с точки зрения инженерного замысла, то встроенное графическое ядро, повсеместно используемое в своих продуктах компаниями Intel и AMD, не является видеокартой как таковой. Это видеочип, который интегрировали в архитектуру ЦП для исполнения базовых обязанностей дискретного ускорителя. Но давайте разбираться со всем более подробно.
p, blockquote 2,0,0,0,0 —>
Недостатки встроенной графики
Поскольку разобрались с плюсами, нужно проработать и недостатки решения.
p, blockquote 13,0,0,0,0 —>
- Главный минус подобной затеи – производительность. Да, вы можете с чистой совестью играть в более‐менее современные игрушки на низких и высоких настройках, однако любителям графики, такая затея точно не придется по вкусу. Ну а если вы работаете с графикой профессионально (обработка, рендеринг, монтаж видеороликов, постпродакшн), да еще и на 2–3 мониторах, то интегрированный тип видео вам точно не подойдет.
p, blockquote 14,0,0,0,0 —>
- Момент номер 2: отсутствие собственной скоростной памяти (в современных картах это GDDR5, GDDR5X и HBM). Формально видеочип может использовать хоть до 64 ГБ памяти, однако вся она будет браться откуда? Правильно, из оперативной. А значит необходимо заранее построить систему таким образом, чтобы ОЗУ хватило и для работы, и для графических задач. Учитывайте, что скорость современных DDR4‐модулей значительно ниже, нежели GDDR5, а потому времени на обработку данных будет тратиться больше.
- Следующий недостаток – тепловыделение. Помимо собственных ядер на процессе появляется еще одно, которое, в теории, прогревается ничуть не меньше. Охлаждать все это великолепие боксовой (комплектной) вертушкой можно, но готовьтесь к периодическим занижениям частот в особо сложных расчетах. Покупка более мощного кулера решает проблему.
- Ну и последний нюанс – невозможность апгрейда видео без замены процессора. Иными словами, чтобы улучшить встроенное видеоядро, вам придется в буквальном смысле покупать новый процессор. Сомнительная выгода, не так ли? В таком случае проще через некоторое время приобрести дискретный ускоритель. Производители вроде AMD и nVidia предлагают отличные решения на любой вкус.
Минусы
Будем считать упомянутые выше пункты плюсами графических ядер. Теперь расскажу о недостатках.
Лучшими в плане качества изображения, выводимого на экран, являются дискретные видеокарты, так как они являются самостоятельными устройствами, созданными специально для этого.
В свою очередь, встроенные ядра не располагают такими собственными ресурсами. В частности, они используют не отдельную, свою оперативную память, а общую. Также пользуются совместно с процем одной шиной данных. Это, естественно, снижает быстродействие всего компьютера, потому что тормозит работу ЦП.
Зачем объединяют проц с видюхой внутри?
- Сократить энергопотребление железа, не только потому, что девайсы малой мощности меньше кушают сами, но они еще и нуждаются в слабом охлаждении;
- Сделать аппаратную часть компактнее;
- Уменьшить стоимость ПК.
Кстати, когда производители только начинали практиковать объединение устройств, они встраивали графическое ядро непосредственно в материнскую плату.
Сейчас более популярно компоновать их с центральными процессорами, чтобы максимально разгрузить материнку. Вдобавок за счет уменьшения технологического процесса сейчас удается делать девайсы того же размера, но большей мощности.
Где используются графические ядра?
Учитывая описанные выше плюсы и минусы, интегрированные контроллеры применяются зачастую в ноутбуках и недорогих стационарных компьютерах. Такое решение отлично подходит для офисных ПК, где не требуется высокое качество графики и ускоренная производительность.
Но ценителям качественной картинки и мощных реалистичных игр все же лучше покупать дискретные модели. Они имеют собственную оперативку, систему охлаждения и шину передачи данных, поэтому могут себе позволить быть значительно мощнее интегрированных.
Вариант для офисных задач и домашнего использования
Какие требования чаще всего вы выдвигаете к своему ПК? Если исключить игры, то получится следующий набор параметров:
p, blockquote 11,0,0,0,0 —>
- просмотр фильмов в HD‐качестве и роликов на Youtube (FullHD и в редких случаях 4К);
- работа с браузером;
- прослушивание музыки;
- общение с друзьями или коллегами с помощью мессенджеров;
- разработка приложений;
- офисные задачи (Microsoft Office и похожие программы).
Все эти пункты прекрасно работают со встроенным графическим ядром на разрешениях вплоть до FullHD. Единственный нюанс, который необходимо учитывать в обязательном порядке – поддержка видеовыходов той материнской платой, на которую вы собираетесь ставить процессор. Заранее уточните этот момент, чтобы не возникло проблем в дальнейшем.
p, blockquote 12,0,0,0,0 —>
ГРАФИЧЕСКАЯ ПОДСИСТЕМА КОМПЬЮТЕРА. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ.
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
В современном мире, каждый человек так или иначе взаимодействует с графической составляющей информационного мира. Поэтому очень важно, чтобы времяпровождение было наиболее комфортным. Вполне логично, что за вышеперечисленное отвечает графический ускоритель.
Для сравнения можно взять 2 вида технических решений - это интегрированные и дискретные решения. Критериями оценивания будут служить важные составляющие выбора видеоадаптера: характеристики, производительность, производитель, стоимость.
Когда человек приходит в магазин, первое, что бросится ему в глаза - характеристики графической составляющей выбранного им компьютера. Как правило, характеристики встроенного видеоадаптера не указываются, а лишь указывается модель. Это связано с довольно низкой оценкой таких решений в сравнении с дискретными. Характеристики дискретных видео ускорителей варьируются в широком диапазоне ввиду того что, существует огромное количество моделей как самих видеокарт, так и компаний, занимающихся их производством с небольшими изменениями или добавлениями.
Вторым, наиболее важным аспектом при выборе графической подсистемы является её производительность. Данный критерий зависит от совокупности различных параметров таких как: архитектура графического процессора, количество ядер, их частота, объем и скорость памяти, пропускная способность шины, разгонный потенциал, TDP и количество портов вывода видеосигналов. Интегрированные решения применяются зачастую в машинах не предназначенных для игр и работы с графикой высокого уровня. Они обладают небольшим количеством низкочастотных ядер, не имеют собственной видеопамяти (она выделяется из ОЗУ) и не обладают разгонным потенциалом, поскольку не предназначены для подобных операций, следовательно, обладают низким TDP и не нуждаются в серьезном охлаждении, как правило, применяется небольшой радиатор из алюминия, в некоторых случаях отсутствует вовсе ввиду пренебрежимо малого TDP. Дискретные видеокарты напротив, они обладают в разы большей производительностью за счет наличия в графическом процессоре большего количества ядер, работающих на значительно больших частотах, обладают собственной скоростной видеопамятью, не ограничивающей производительность видеоадаптера в целом, имеют мощные цепи питания и качественное охлаждение, состоящее из нескольких кулеров и радиатора с медными трубками, обеспечивающее стабильную работу устройства при различных нагрузках на систему, а так же многие представители данного вида видеокарт обладают неплохим разгонным потенциалом, при реализации которого производительность повышается еще больше относительно интегрированных видео ускорителей.
Производитель тоже играет немаловажную роль. На рынке по производству дискретных процессоров существует всего 2 компании - это NVIDIA и AMD. Их партнеры - Asus, Sapphire, MSI, Gigabyte, Zotac. Они занимаются не только производством и выполняют overclock, но и продажей видеоадаптеров. Каждый из упомянутых обладает своими преимуществами и недостатками. Особых отличий между продуктами партнеров нет, но лидерами рынка являются Asus, Gigabyte, Sapphire и MSI. Видеокарты выпускаемые данными компаниями обладают наилучшим соотношением цена/качество.
Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод, что интегрированные решения значительно дешевле. Данный тип видеокарт идеально подходит для офисного и мультимедийного компьютера. Ценовой диапазон дискретных решений сильно варьируется ввиду различия производителя, характеристик и производительности самого видеоадаптера.
Таким образом, на данный момент наиболее мощными и производительными все же остаются дискретные видеокарты, поскольку спектр их применения значительно шире и они дают возможность человеку работать с графикой более высокого уровня, нежели интегрированные варианты.
Встроенный графический процессор (IGP, сокр. от англ. Integrated Graphics Processor , дословно — интегрированный графический процессор) — графический процессор (GPU), встроенный (интегрированный) в CPU.
Синонимы: интегрированная графика (Integrated Graphics [1] ); интегрированный графический контроллер; встроенный в чипсет видеоадаптер; встроенный (интегрированный) графический контроллер; встроенный (интегрированный) графический чип (Integrated graphics chip); графический чип, интегрированный в чипсет. [2]
Встроенная графика позволяет построить компьютер без отдельных плат видеоадаптеров, что сокращает стоимость и энергопотребление систем. Данное решение обычно используется в ноутбуках и настольных компьютерах нижней ценовой категории, а также для бизнес-компьютеров, для которых не требуется высокий уровень производительности графической подсистемы. 90 % всех персональных компьютеров, продающихся в Северной Америке, имеют встроенную графическую плату [3] . В качестве видеопамяти данные графические системы используют оперативную память компьютера, что приводит к ограничениям производительности, так как и центральный и графический процессоры для доступа к памяти используют одну шину. [4]
Преимущества встроенных решений в играх
Итак. Для чего же нужна интегрированная карта и в чем заключаются ее отличия от дискретной.
p, blockquote 5,0,1,0,0 —>
Постараемся сделать сравнение с пояснением каждой позиции, сделав все максимально аргументировано. Начнем, пожалуй, с такой характеристики как производительность. Рассматривать и сравнивать будем наиболее актуальные на данный момент решения от Intel (HD 630 c частотой графического ускорителя от 350 до 1200 МГц) и AMD (Vega 11 с частотой 300‑1300 Мгц), а также преимущества, которые дают эти решения.Начнем со стоимости системы. Встроенная графика позволяет неплохо сэкономить на покупке дискретного решения, вплоть до 150$, что критически важно при создании максимально экономного ПК для офисного и домашнего использования.
p, blockquote 6,0,0,0,0 —>
Частота графического ускорителя AMD заметно выше, да и производительность адаптера от красных существенно выше, что говорит о следующих показателях в тех же играх:
p, blockquote 7,0,0,0,0 —>
Игра | Настройки | Intel | AMD |
PUBG | FullHD, низкие | 8–14 fps | 26–36 fps |
GTA V | FullHD, средние | 15–22 fps | 55–66 fps |
Wolfenstein II | HD, низкие | 9–14 fps | 85–99 fps |
Fortnite | FullHD, средние | 9–13 fps | 36–45 fps |
Rocket League | FullHD, высокие | 15–27 fps | 35–53 fps |
CS:GO | FullHD, максимальные | 32–63 fps | 105–164 fps |
Overwatch | FullHD, средние | 15–22 fps | 50–60 fps |
p, blockquote 8,0,0,0,0 —>
Как видите, Vega 11 – лучший выбор для недорогих «игровых» систем, поскольку показатели адаптера в некоторых случаях доходят до уровня полноценной GeForce GT 1050. Да и в большинстве сетевых баталий она показывает себя прекрасно.
p, blockquote 9,0,0,0,0 —>
На данный момент с этой графикой поставляется только процессор AMD Ryzen 2400G, но он определенно стоит внимания.
p, blockquote 10,1,0,0,0 —>
История появления
Впервые компании начали внедрять графику в собственные чипы в середине 2000‐х. Интел начали разработку еще с Intel GMA, однако данная технология довольно слабо себя показывала, а потому для видеоигр была непригодной. В результате на свет появляется знаменитая технология HD Graphics (на данный момент самый свежий представитель линейки – HD graphics 630 в восьмом поколении чипов Coffee Lake). Дебютировало видеоядро на архитектуре Westmere, в составе мобильных чипов Arrandale и десктопных – Clarkdale (2010 год).
p, blockquote 3,0,0,0,0 —>
AMD пошла иным путем. Сначала компания выкупила ATI Electronics, некогда крутого производителя видеокарт. Затем начала корпеть над собственной технологией AMD Fusion, создавая собственные APU – центральный процессор со встроенным видеоядром (Accelerated Processing Unit). Дебютировали чипы первого поколения в составе архитектуры Liano, а затем и Trinity. Ну а графика Radeon r7 series на долгое время прописалась в составе ноутбуков и нетбуков среднего класса.
p, blockquote 4,0,0,0,0 —>
Объяснение понятия
На моём сайте уже была статья о том, что такое ядро в процессоре. Но не стоит путать те ядра с этими. Сейчас речь пойдет о графике. Она встраивается не в каждый CPU. Это лишь их разновидность.
Постараюсь объяснить как можно проще.
Данные устройства выполняют одновременно функции процессора, то есть обрабатывают все вычислительные задачи, и видеокарты, которая отвечает за воспроизведение картинки на вашем мониторе.
Вы можете встретить еще такое обозначение этого чипа как IGP. Это аббревиатура от «Integrated Graphics Processor», то есть «интегрированный графический процессор».
Примечание
Хочу предупредить, что если вы хотите прибавить производительности своему чипу со встроенным графическим ядром, докупив внешнюю видюху, то потратите зря деньги. Будет работать либо та, либо другая.
Правда, есть исключения — ноуты с двумя видеоустройствами. Основным служит обычно какая-то модель Intel HD. А когда она не справляется, помогает ей более сильный девайс от AMD или NVidia. Такое решение позволяет одновременно наслаждаться качественной графикой и снизить энергопотребление. Так как мощное устройство отдыхает во время интернет-серфинга или работы с офисными программами.
Подписывайтесь на обновления, чтобы не пропускать новую полезную информацию.
Итоги
Встроенная графика – отличный вариант в 3 случаях:
p, blockquote 15,0,0,1,0 —>
- вам необходима временная видеокарта, поскольку денег на внешнюю не хватило;
- система изначально задумывалась как сверхбюджетная;
- вы создаете домашнюю мультимедийную станцию (HTPC), в которой основной акцент делается именно на встроенное ядро.
Надеемся одной проблемой в вашей голове стало меньше, и теперь вы знаете, для чего производители создают свои APU.
p, blockquote 16,0,0,0,0 —>
В следующих статьях поговорим о таких терминах как виртуализация и не только. Следите за обновлениями блога, чтобы быть в курсе всех актуальных тем, связанных с железом.
p, blockquote 17,0,0,0,0 —>
Комментируйте, не стесняйтесь, делитесь в соц.сетях. Жду вас завтра на моем блоге.
p, blockquote 18,0,0,0,0 —>
p, blockquote 19,0,0,0,0 —> p, blockquote 20,0,0,0,1 —>
Доброго времени суток друзья.
Темой нашего сегодняшнего разговора будет графическое ядро в процессоре — что это такое и когда используется. Статья особенно актуальна для тех, кто выбирает между интегрированной и дискретной видеокартой или просто заморачивается над качеством изображения.
Читайте также: