Что такое видеокарта, для чего она нужна в компьютере

Как выбрать видеокарту для компьютера

Видеокарта, ее еще называют графической картой или графическим адаптером — фактически самостоятельный компьютер. Он считывает информацию об отображаемой картинке из основной памяти ПК и преобразует ее в видеосигнал. В зависимости от того, какой монитор подключен к ПК, этот сигнал может быть как цифровым, так и аналоговым.

Для  управления  её подключают к основному процессору компьютера через слот расширения на материнской плате. Как вариант — в виде отдельной микросхемы, являющейся частью электронной схемы ПК. Иногда встречаются технические решения, в которых графический адаптер является частью северного моста чипсета.

Графические адаптеры, подключаемые  через дополнительный слот, имеют гораздо большую производительность, чем встроенные в материнскую плату, поэтому они способны отображать наиболее сложные, динамически меняющиеся картинки. Например, отображающие виртуальный мир компьютерной игры. Однако встроенные и подключаемые графические карты  состоят из одинакового, обязательного для всех набора элементов.

Из каких элементов состоит видеокарта

То, что графический адаптер  — это небольшой дополнительный компьютер отнюдь не преувеличение. Состоит она из следующих элементов:

• Микросхема, содержащая постоянную информацию о собственном BIOS  адаптера. BIOS  это установленная производителем логика работы, именно к ней обращается основной процессор системы.
• Собственный процессор . Современные графические карты имеют процессор, по мощности не уступающий производительности процессору Intel 386. Поэтому они имеют персональный вентилятор (кулер) для охлаждения.
• Оперативную память. В ней хранится вся оперативная информация и элементы графического изображения, не используемые для отображения на экране в данный момент времени.
• Устройства, преобразующие цифровой сигнал процессора в аналоговый, воспринимаемый монитором с ЭЛТ. Это нужно, поскольку такие мониторы все еще встречаются.

Из приведенного списка видно — графический адаптер отличается от основного ПК лишь тем, что у нее нет основного блока памяти. Современные модели забирают себе и часть ресурсов основного компьютера. Поэтому при выборе видеокарты надо руководствоваться не только ее основным параметром – объемом оперативной памяти, но и учитывать общее влияние этого дополнительного устройства на всю систему.

Как подобрать видеокарту

Главным параметром такого адаптера, который может быть интуитивно понятен пользователю — это объем его оперативной памяти. Встроенные в материнскую плату графические адаптеры (это не касается таких адаптеров  ноутбуков, поскольку другого технического решения там нет) обычно имеют объем памяти не больше 128 МБ. Если вы решили использовать ПК в виде продвинутой печатной машинки, то этого более чем достаточно.

Однако для того, чтобы запустить крутую игру, необходим графический адаптер  гораздо большей мощности. И для нее на материнской плате должен быть особый слот.  Вот как выглядит слот для видеокарты.

При выборе графического адаптера  нельзя ориентироваться только на объем ее памяти, надо обратить внимание на ряд других моментов. Например: лучше всего, если процессор будет многоядерным, способным решать несколько задач параллельно

Вы можете воткнуть в слот древнего компа с процессором Intel Pentium 4 на 3 ГГц современную видеокарту, имеющую объем памяти более 1 ГБ. Но это не означает, что игра не зависнет на самом интересном моменте или не спровоцирует синий экран смерти, даже если цифры системных требований совпадут.

Если в ПК установлена такая мощная карта, то минимальная мощность блока питания не может быть меньше 400 ВТ. Кроме того, может понадобится установка в системном блоке дополнительного кулера.

Для ноутбуков проблема установки более мощных графических адаптеров (апгрейда) практически неразрешима именно по причине того, что необходимо увеличивать мощность блока питания и куда-то девать лишнее тепло. Так что для игр и развлечений стоит сразу выбирать ноутбук с видеокартой максимальной мощности.

Запись имеет метки: Железо

Дискретная и интегрированная видеокарта

Как упоминалось выше, помимо выделенных видеокарт, есть также интегрированная графика, которая часто является частью микросхемы центрального процессора. Между ними есть несколько основных различий, о которых стоит упомянуть. Начнем со встроенной видеокарты, поскольку она менее разнообразна различными функциями.

В прошлом интегрированная графика также была частью материнской платы, но не так как выделенные карты в ноутбуках. Интегрированные графические карты работают как часть процессора и используют свою вычислительную мощность вместе с ОЗУ для преобразования данных в сигнал, который может отображать изображения на мониторе.

Это делает их значительно слабее по сравнению с дискретными видеокартами, поскольку они не так эффективны при рендеринге изображений.

Рендеринг и отображение изображений имеют более высокие затраты на обработку, что создает ряд проблем. Во-первых, он разделяет определенный объем вашей оперативной памяти. С учетом сказанного, для компьютера с 8 ГБ ОЗУ и 1 ГБ общей памяти интегрированная графика резервирует 1 ГБ ОЗУ для графики, в то время как пользователю будет доступно только 7 ГБ.

Процессор Intel Core i5-10400 с интегрированной графикой: UHD 630, 1100 МГц

Стоит отметить, что эта более высокая скорость обработки не относится к тактовой частоте процессора. Однако, поскольку ЦП и интегрированная графика используют одну и ту же оперативную память, задачи графического рендеринга могут занимать полосу пропускания процессора, вызывая немного более медленное время обработки.

Что касается энергопотребления, интегрированная графика будет использовать меньше энергии от вашего блока питания. Кроме того, стоимость процессора Intel с графикой Intel или APU AMD Ryzen более доступна, чем использование как процессора, так и дискретной видеокарты.

Читайте: Что означают разные буквы в процессорах Intel Core

Читайте: Стоит ли разгонять видеокарту?

Различные графические порты

В старых картах использовались те же соединения, что для звуковых или периферийных карт. Сегодня графические карты часто используют слоты расширения на материнской плате, специально разработанные для удовлетворения более высоких требований, предъявляемых графической картой на системной шине. В начале 2000-х годов на материнских платах появился ускоренный графический порт или AGP для размещения видеокарт. AGP теперь в значительной степени заменен новым открытым стандартом, известным как PCI Express.

Графические порты

Слоты PCI Express бывают разных скоростей и могут работать с неграфическими картами. Однако самые быстрые слоты обычно расположены ближе всего к процессору в ожидании их использования с видеокартами.

Самые быстрые слоты обычно расположены ближе всего к процессору

Какие разъёмы бывают на видеокарте

Видеокарты могут иметь различные разъёмы для подключения внутренних и внешних устройств.

Интерфейсный разъём нужен для соединения видеокарты с материнской платой. Современные видеокарты имеют разъём PCI Express (PCI-E x16), такой же есть и на материнских платах.

Существуют разные версии PCI-E — 2.0, 2.1 и 3.0. Они отличаются только пропускной способностью (скоростью) шины, которая соединяет видеокарту с материнской платой. Варианты совместимы и устанавливаются на любую современную материнскую плату, поэтому обычно этот пункт при выборе не очень важен.

На видеокарте также должен быть подходящий разъём для монитора.

Аналоговый разъём VGA (D-Sub) бывает в самых бюджетных видеокартах. Часто для подключения VGA-монитора приходится покупать переходники.

Устаревший разъём DVI ещё популярен, но встречается на видеокартах всё реже. Может существовать в двух видах: DVI–I — комбинированный разъём, который выводит и цифровой, и аналоговый сигналы, а также DVI-D — полностью цифровой интерфейс.

Самый распространённый и универсальный порт — HDMI. Он способен передавать аудиосигнал и видео высокой чёткости. Через этот интерфейс компьютер можно подключить к телевизору и воспроизводить звук через встроенные в него колонки. Есть в полноразмерной и в мини-версии — mini-HDMI.

Для разрешения 4K самые новые мониторы и графические карты обычно подключают через разъём DisplayPort. Это более прогрессивный и быстрый по сравнению с HDMI, но пока редкий стандарт.

С разъёмом DVI-DС HDMIС DisplayPort

Технологии, используемые в видеокартах

Самый простой способ увеличения производительности видеокарты, это использования большего количества графических процессоров. Данная идея далеко не нова — двухпроцессорный системы известны еще с 90-х годов прошлого века. Например, в 2000 году компания 3dfx выпустила видеокарту Voodoo 5500 с двумя процессорами, а у Voodoo 6000 было уже 4 графических процессора. На сегодня видеокарты также существуют в двухчиповом варианте. Например, NVIDIА GeForce GTX 295 и AMD (ATI) Radeon HD5970. Однако, такие решения достаточно дорогие, поскольку представляют собой пару топовых чипов и без того не дешевых. Более доступным решением является сочетание нескольких не самых дорогих видеокарт в одном компьютере.

Фирма NVIDIА разработала технологию SLI (Scalable Link Interface — масштабируемый объединенный интерфейс) — программно-аппаратная технология NVIDIА, что обеспечивает монтирование и совместную работу двух видеокарт в режиме Multi-GPU Rendering. Нагрузка между ними распределяется динамически, что позволяет значительно увеличить производительность видеосистемы и получить высокое качество отображения трехмерной графики.

Для нормальной работы видеокарт в SLI режиме, необходима материнская плата с двумя графическими слотами, допускающими установку видеокарт с интерфейсом PCI-Express (NVIDIА GeForce 6×00 и более новых, причем обе видеокарты должны быть построены на одинаковых GPU). Для обмена информацией между ними, чаще всего используется специальный SLI-коннектор, хотя в отдельных случаях возможна связь через интерфейс PCI-Express.

Во многих случаях использование SLI дает увеличение производительности 3D-приложений, хотя радикальное увеличение наблюдается в основном в играх, специально оптимизированных под эту технологию.

CrossFire является ответом компании AMD на инновацию NVIDIА SLI и также позволяет использовать две видеокарты для увеличения производительности видеосистемы.

Внешний вид реализации технологии CrossFire от фирмы AMD

NVIDIA 3D Vision Surround — это технология обеспечивает подключение трех FullHD-мониторов, для работы с 3D изображением. Но если говорить о аналог AMD в лице технологии Eyefinity , то она позволяет подключать около 6 мониторов на одну видеокарту, начиная с шеститысячной серии AMD (естественно, не без поддержки данной технологии). А сейчас появились специальные модифицированные системы, которые позволяют объединять до 24 мониторов в 1 стенд, именно с помощью технологии Eeyfinity.

NVIDIA CUDA — технология программно-аппаратной архитектуры, позволяет производить вычисления с использованием графического процессора, заметно повышает производительность системы, то есть графический процессор помогает центральному процессору в его вычислительной работе. Аналогом компании AMD, является технология FireStream. Но в силу некоторых обстоятельств больше известной и «технологической» является именно CUDA.

NVIDIA PhysX является кроссплатформенной технологией для симуляции физических явлений. Физический «двигатель» PhysX SDK состоит из трех компонентов обработки физики:

• обработка твердых тел;
• обработка тканей;
• обработка жидкостей;

Если у видеокарты отсутствует поддержка PhysX, то эти вычислительные задачи переносятся на центральный процессор. Хотя PhysX является открытым стандартом, но в силу факторов конкуренции NVIDIА CUDA и AMD FireStream, компания AMD начинает в 2009 году использование альтернативного двигателя ирландской компании, под названием Havok Physics.

Чем отличаются видеокарты

Существует несколько видов видеокарт. Их различают на офисные, игровые и профессиональные. Первые — это простые графические видеоадаптеры, которые предназначаются для того, чтобы выводить изображение на монитор. Это происходит в процессе работы с программами, которые являются нетребовательными к ресурсам. Но в чем же отличие профессиональной видеокарты от игровой?

Мощная игровая система

Говоря простым языком, в развлекательных приложениях и играх важным является изображение, эффекты и окончательная картинка всего этого. Профессиональные же адаптеры дают высокую производительность в специфических задачах, например моделирование и работа с инженерным софтом. Поэтому требования, которые выдвигают для видеокарт в первом случае, связаны со скоростью создания текстур и быстродействием шейдеров. Для вторых же важна геометрическая производительность процессора.

Что такое видеокарта — видеоадаптер

Видеокарта (видеоадаптер) — это часть аппаратного обеспечения компьютера и ноутбука, устройство, которое отвечает за обработку данных — машинного кода, переводя его в доступное изображение. Т.е. простыми словами, видеоадаптер занимается переводом программного кода в понятное для пользователя изображение на его мониторе, телевизоре или любом другом дисплее.

Представляет из себя плату с микросхемами, кулерами и разъемами, которая устанавливается в корпус ПК или ноутбука. Они могут быть, как уже интегрированными в материнскую плату, так и дискретными. О видах графических плат подробнее написано в соответствующей главе этой статьи ниже.

Для чего нужна видеокарта

Видеокарта нужна для вывода и обработки изображения. Она преобразовывает информацию в понятную нам картинку и выводит ее на экран. Не будет графического адаптера, не будет и картинки. Но, к счастью в большинстве современных материнских плат есть уже встроенная — интегрированная графическая плата, и, если вытащить из системного блока внешнюю — дискретную, компьютер все равно будет работать и выводить картинку на экран.

Отвечает за быстроту обработки графических данных. Чем новее и производительнее графическая плата, тем быстрее будет обработка графики. Так, чтобы видео/графические редакторы, игры и т.д. работали быстро и не тормозили — нужна модель помощнее.

Устройство видеокарты — из чего она состоит

Графический процессор — обрабатывает выводимое изображение и 3D графику. Чем он лучше и новее, тем лучше будет производительность.

Видеоконтроллер — обрабатывает данные получаемые от графического процессора, формирует изображение в памяти устройства. Дает сигнал преобразователю для формирования развертки монитора.

ОЗУ — временная память. Здесь хранится уже готовое изображение для быстрого его вывода на экран. Оно может часто меняться, поэтому чем быстрее такая память, и чем ее больше — тем выше будет производительность в играх и при обработке графики в программах.

ПЗУ — постоянная память. Здесь хранится BIOS адаптера и другие системные ресурсы. Доступ к ПЗУ имеет лишь центральный процессор вашего ПК.

Цифро-аналоговый преобразователь — преобразует данные, которые формирует видеоадаптер в понятный нам цветовой диапазон, раскидывая его по пикселям на мониторе, именно это мы и видим на наших дисплеях.

Коннекторы — разъемы подключения.

Система охлаждения — то, что охлаждает видеопроцессор и память устройства. Обычно это кулеры с системой водяного охлаждения.

Как работает видеокарта

1. Центральный процессор компьютера отправляет графическому адаптеру потоки данных, которые необходимо преобразовать в картинку на мониторе.

2. Видеоадаптер производит необходимые расчеты и обработку. Многое зависит в этом процессе от ПО, о том, как установить драйвера на видеокарту — написано в соответствующем материале.

3. Выводит изображение по пикселям монитора — на экран.

Интересно! Чем более высокого разрешения монитор, тем больше соответственно на нем пикселей. Поэтому на экранах с большим разрешением — количеством пикселей, время обработки изображения увеличивается. Больше пикселей-разрешение на дисплее — дольше время обработки.

Каких типов бывают

Условно видеокарты делят на три категории: бюджетные, среднего уровня и топовые.

Бюджетные видеокарты начального уровня довольно слабые, с производительностью на уровне встроенной графики. Подойдут для онлайн-игр, офисных ПК, воспроизведения мультимедийного контента, старых и нетребовательных игр. Иногда вместо такой видеокарты экономнее купить процессор со встроенной графикой.

Видеокарты среднего сегмента самые распространённые и обеспечивают нужную производительность в современных играх на средних и высоких настройках графики. Они не выдержат разрешение 2К и максимальные настройки, но в Full HD можно играть на высоких и близких к максимальным.

На нижней границе топового сегмента можно найти видеокарты для тех, кто не слишком придирчив к графике, но не хочет менять систему в течение ближайших нескольких лет. Они обойдутся ненамного дороже предыдущих вариантов.

Дорогие топовые или флагманские модели осилят ультравысокие настройки в самом высоком разрешении, онлайн-трансляции и картинку для 4K-монитора. Флагманской видеокарты хватит на игры, которые будут выходить в ближайшем будущем.

С поддержкой разрешения 4к

Основные характеристики видеокарт

• Графический чип (GPU). Это главный процессор видеокарты, он выполняет расчёт выводимого изображения, позволяя освободить от этой операции центральный процессор компьютера или ноутбука. Является основным элементом графической платы, поскольку от него зависят производительность и возможности всего устройства. Современные графические чипы по сложности практически не уступают центральному процессору, а иногда даже превосходят его по количеству транзисторов и по вычислительной мощности.
• Тактовая частота графического чипа. Оказывает существенное влияние на производительность видеоадаптера: чем выше частота, тем быстрее он работает и тем большее количество тепла выделяет. Поэтому при помощи увеличения рабочей частоты графического процессора можно выполнить разгон видеокарты.
• Частота видеопамяти. Чем выше данная величина, тем быстрее работает подсистема памяти.
• Тип видеопамяти. В настоящее время в видеокартах применяется несколько типов оперативной памяти: DDR либо специально разработанная память типа GDDR. Наиболее распространённой является GDDR3.
• Разрядность шины памяти. Оказывает существенное влияние на пропускную способность памяти и общую производительность видеокарты. Характеризуется количеством бит данных, которые передаются за один цикл. Чем больше разрядность шины памяти, тем выше скорость работы. В недорогих видеокартах разрядность обычно составляет 64 или 128 бит, в дорогостоящих — от 256 бит и выше.
• Разъёмы. Предназначены для подключения к видеокарте внешних устройств и для вывода на них видеосигнала. Все разъёмы делятся на две основные группы: цифровые и аналоговые. При аналоговом подключении качество изображения сильно зависит от множества факторов. Это часто искажает изображение, поэтому такие разъёмы вытесняются цифровыми интерфейсами.

Наиболее распространены следующие типы разъёмов:

• DVI — может быть аналоговым, цифровым либо комбинированным, обычно используется только на видеокартах для настольных компьютеров;
• HDMI — исключительно цифровой интерфейс, используется как на ноутбуках, так и на обычных настольных компьютерах;
• DisplayPort — исключительно цифровой интерфейс, используется как на ноутбуках, так и на обычных настольных компьютерах, но менее распространен чем HDMI;
• D-Sub или VGA — аналоговый интерфейс, используется на ноутбуках и настольных компьютерах, в последнее время теряет свою популярность;

Дискретная видеокарта

В последние годы интегрированная графика шагнула далеко вперед. Она уже позволяет играть в достаточно тяжелые современные AAA-тайтлы, но комфортным такой гейминг не назовешь. Точнее его не назовет таковым человек, хоть раз посидевший за компьютером с видеокартой уровня Nvidia GeForce RTX 3060 или выше.

Если говорить простым языком, дискретная видеокарта — это отдельная плата, подключаемая к компьютеру. Она имеет собственный графический процессор и набор памяти с высокоскоростной шиной доступа к ней. К примеру, упомянутая нами выше GeForce RTX 3060 использует GPU GA106 с 3584 потоковыми процессорами, объединенный с 12 Гбайт памяти GDDR6 на 192-разрядной шине.

SLI и CrossFire

Отдельно про SLI и CrossFire. Для начала стоит сказать, что разница между ними состоит в производителях и связках видеокарт. Не секрет, что вы можете подключить множество видеокарт, если только хватит ваших PCI Express слотов. SLI – фирменная технология nVidia, CrossFire – разработка AMD.

SLI

Благодаря SLI можно подключить две видеокарты одной серии с помощью специального мостика. Производительность возрастает, но видеопамять не суммируется

При объединении видеокарт в связку SLI важно знать, что они должны быть не только одного поколения, но и одной серии. Производители при этом могут быть разными

Например, GTX 1080 в SLI заработает только с другой GTX 1080.

CrossFire

Объединение видеокарт в CrossFire проще. Здесь разными могут быть не только призводители, но и модели видеокарт. Так же как и в SLI, видеокарты соединяются друг с другом с помощью специального мостика, видеопамять также не суммируется.

Проблема заключается в том, что не все материнские платы поддерживают SLI или CrossFire. Как правило, это игровые решения.

Немного про разъемы

Современные видеокарты оснащены несколькими портами, чтобы была возможность подключить более одного монитора. В свою же очередь каждый монитор имеет разный тип разъемов, о которых пользователю будет полезно узнать.

VGA

Video Graphics Array (adapter) – достаточно древняя 15-контактная штука синего цвета, которая специализировалась на выводе аналогового сигнала. Его особенностью было то, что на изображение могло повлиять разные вещи: длина провода (который состоял из 5 метров) или личные свойства видеокарты. Ранее был одним из основных, однако с появлением плоских мониторов стал сдавать свои позиции, ибо разрешение экрана увеличивалось, с чем не справлялся VGA. Используется и по сей день.

s-Video

S-Video – это так же аналоговый разъем, который часто можно встретить на телевизорах и редко на видеокартах. Качество его хуже, чем у VGA, однако его кабель достигает 20 метров, все еще сохраняя при этом хорошую картинку. Информация передается трёхканально.

DVI

Типы DVI DVI обогнал всем известный VGA тем, что приобрел способность передавать цифровой сигнал. Этот разъем уже более знаком современному миру, так как благодаря нему можно подключать мониторы, уже, высокого разрешения, чего нельзя было раньше. Длина его кабеля достигает 10 метров, однако это уже не влияет на качество выводимого изображения. Благодаря своей уникальности, он вмиг приобрел популярность среди другого оборудования, по типу проекторов и прочего. Бывает трех видов: только цифровой DVI-D , весьма редкий — аналоговый DVI-A и совмещающий два прошлых DVI-I. Благодаря специальным переходникам может подключаться к монитору, который имеет лишь разъем VGA.

HDMI

HDMI, Mini HDMI, Micro HDMI

HDMI имеет несколько преимуществ перед DVI. Главной его особенностью является то, что кроме видео канала, у него так же имеется и аудио. Благодаря этому достиг большой популярности среди известных компаний, получив поддержки. Также из плюсов можно отметить его компактность и отсутствие креплений, которые наблюдаются у DVI. К тому же, кроме видеокарты, он отлично «сотрудничает» с другими устройствами.

DisplayPort

DISPLAYPORT, в принципе, далеко не ушел от HDMI, так как они оба способны выводить качественное изображение на большой экран вместе с аудио сопровождением. Однако у DISPLAY-я есть переходники на другие, популярные виды разъемов. В отличии с HDMI производители имеют возможность не платить налог, что увеличивает его популярность. Однако шанс встретить его среди бытовых пользователей, все еще, намного меньше. Максимальный размер кабеля достигает 15 метров. Пропускная способность выше, чем у HDMI, хоть и меняется в зависимости от его версии.

Thunderbolt

Thunderbolt (бывший Light Peak) – это аппаратный интерфейс для периферийных устройств. Обладает высокой пропускной способностью и функциональностью. По легендам, создан, чтобы улучшить и превзойти USB. Раньше использовался только в продукции Apple. Можно использовать для подключения мониторов с разрешением в 4К.

Шина

Очень важным элементом является шина памяти видеокарты и ее пропускная способность. Именно она гоняет информацию между процессором графического адаптера и его памятью. Частота памяти и шина влияют на производительность видеокарты. Частота измеряется в Мгц (мегагерцах), и чем больше она, тем быстрее работает память. Шина измеряется в bit, от 64 — до 448 bit. Чем «шире» шина, тем быстрее память взаимодействует с графическим процессором (GPU).

Самый распространенный размер шины – 128bit. Однако топовый уровень – это 256 и 384. Благодаря размеру шины и тактовой частоте, в принципе, и строится ее пропускная способность. Чем выше эти показатели, тем быстрее графический процессор обменивается данными с видеопамятью.