Как работает графический процессор в пк. Как работает графическая карта

Все мы знаем, что у видеокарты и процессора несколько различные задачи, однако знаете ли вы, чем они отличаются друг от друга во внутренней структуре? Как CPU (англ. - central processing unit ), так и GPU (англ. - graphics processing unit ) являются процессорами, и между ними есть много общего, однако сконструированы они были для выполнения различных задач. Подробнее об этом вы узнаете из данной статьи.

CPU

Основная задача CPU, если говорить простыми словами, это выполнение цепочки инструкций за максимально короткое время. CPU спроектирован таким образом, чтобы выполнять несколько таких цепочек одновременно или разбивать один поток инструкций на несколько и, после выполнения их по отдельности, сливать их снова в одну, в правильном порядке. Каждая инструкция в потоке зависит от следующих за ней, и именно поэтому в CPU так мало исполнительных блоков, а весь упор делается на скорость выполнения и уменьшение простоев, что достигается при помощи кэш-памяти и конвейера .

GPU

Основная функция GPU - рендеринг 3D графики и визуальных эффектов, следовательно, в нем все немного проще: ему необходимо получить на входе полигоны, а после проведения над ними необходимых математических и логических операций, на выходе выдать координаты пикселей. По сути, работа GPU сводится к оперированию над огромным количеством независимых между собой задач, следовательно, он содержит большой объем памяти, но не такой быстрой, как в CPU, и огромное количество исполнительных блоков: в современных GPU их 2048 и более, в то время как у CPU их количество может достигать 48, но чаще всего их количество лежит в диапазоне 2-8.

Основные отличия

CPU отличается от GPU в первую очередь способами доступа к памяти. В GPU он связанный и легко предсказуемый - если из памяти читается тексел текстуры, то через некоторое время настанет очередь и соседних текселов. С записью похожая ситуация - пиксель записывается во фреймбуфер, и через несколько тактов будет записываться расположенный рядом с ним. Также графическому процессору, в отличие от универсальных процессоров, просто не нужна кэш-память большого размера, а для текстур требуются лишь 128–256 килобайт. Кроме того, на видеокартах применяется более быстрая память, и в результате GPU доступна в разы большая пропускная способность, что также весьма важно для параллельных расчетов, оперирующих с огромными потоками данных.

Есть множество различий и в поддержке многопоточности: CPU исполняет 1– 2 потока вычислений на одно процессорное ядро, а GPU может поддерживать несколько тысяч потоков на каждый мультипроцессор, которых в чипе несколько штук! И если переключение с одного потока на другой для CPU стоит сотни тактов, то GPU переключает несколько потоков за один такт.

В CPU большая часть площади чипа занята под буферы команд, аппаратное предсказание ветвления и огромные объемы кэш-памяти, а в GPU большая часть площади занята исполнительными блоками. Вышеописанное устройство схематично изображено ниже:

Разница в скорости вычислений

Если CPU - это своего рода «начальник», принимающий решения в соответствии с указаниями программы, то GPU - это «рабочий», который производит огромное количество однотипных вычислений. Выходит, что если подавать на GPU независимые простейшие математические задачи, то он справится значительно быстрее, чем центральный процессор. Данным отличием успешно пользуются майнеры биткоинов.

Майнинг Bitcoin

Суть майнинга заключается в том, что компьютеры, находящиеся в разных точках Земли, решают математические задачи, в результате которых создаются биткоины . Все биткоин-переводы по цепочке передаются майнерам, чья работа состоит в том, чтобы подобрать из миллионов комбинаций один-единственный хэш, подходящий ко всем новым транзакциям и секретному ключу, который и обеспечит майнеру получение награды в 25 биткоинов за раз. Так как скорость вычисления напрямую зависит от количества исполнительных блоков, получается, что GPU значительно лучше подходят для выполнения данного типа задачи, нежели CPU. Чем больше количество произведенных вычислений, тем выше шанс получить биткоины. Дело даже дошло до сооружения целых ферм из видеокарт.

Графический процессор (GPU) является не менее важным компонентом SoC мобильного устройства, чем (CPU). За последние пять лет бурное развитие мобильных платформ Android и iOS подстегнуло разработчиков мобильных графических процессоров, и сегодня никого не удивить мобильными играми с трехмерной графикой уровня PlayStation 2 или даже выше. Вторую статью цикла “Ликбез по мобильному железу” я посвятил графическим процессорам.

В настоящее время бОльшую часть графических чипов производят используя ядра: PowerVR (Imagination Technologies), Mali (ARM), Adreno (Qualcomm, ранее ATI Imageon) и GeForce ULP (nVIDIA).

PowerVR – это подразделение компании Imagination Technologies, которая в недавнем прошлом разрабатывала графику для настольных систем, но под давлением ATI и nVIDIA вынуждена была покинуть этот рынок. Сегодня PowerVR разрабатывает, пожалуй, самые мощные GPU для мобильных устройств. Чипы PowerVR используют при производстве процессоров такие компании, как Samsung, Apple, Texas Instruments и др. Например, разные ревизии GPU от PowerVR установлены во всех поколениях Apple iPhone. Актуальными остаются серии чипов 5 и 5XT. К пятой серии относятся одноядерные чипы: SGX520, SGX530, SGX531, SGX535, SGX540 и SGX545. Чипы серии 5XT могут иметь от 1 до 16 ядер: SGX543, SGX544, SGX554. Спецификации 6 серии (Rogue) пока уточняются, но уже известен диапазон производительности чипов серии – 100-1000GFLOPS.

Mali – это графические процессоры, разрабатываемые и лицензируемые британской ARM. Чипы Mali являются составной частью различных SoC, производимых Samsung, ST-Ericsson, Rockchip и др. Например, Mali-400 MP входит в состав SoC Samsung Exynos 421x, используемых в таких смартфонах, как Samsung Galaxy SII и SIII, в двух поколениях “смартфонпланшетмаша?” Samsung Note. Актуальным на сегодня является Mali-400 MP в двух- и четырехядерных вариантах. На подходе чипы Mali-T604 и Mali-T658, производительность которых до 5 раз выше, чем у Mali-400.

Adreno – это графические чипы, которые разрабатывает одноименное подразделение американской Qualcomm. Название Adreno является анаграммой от Radeon. До Qualcomm подразделение принадлежало ATI, а чипы носили название Imageon. Последние несколько лет Qualcomm при производстве SoC использовала чипы 2xx серии: Adreno 200, Adreno 205, Adreno 220, Adreno 225. Последний из списка – совсем свежий чип – выполненный по 28нм технологии, самый мощный из Adreno 2хх серии. Его производительность в 6 раз выше, чем у “старичка” Adreno 200. В 2013 году все больше устройств получат графические процессоры Adreno 305 и Adreno 320. Уже сейчас 320-ый установлен в Nexus 4 и китайскую версию Nokia Lumia 920T, по некоторым параметрам чип в 2 раза мощнее 225-го.

GeForce ULP (ultra-low power) – мобильная версия видео-чипа от nVIDIA, входит в состав системы-на-кристалле Tegra всех поколений. Одним из важнейших конкурентных преимуществ Tegra является специализированный контент, предназначенный только для устройств на основе этой SoC. У nVIDIA традиционно тесная связь с разработчиками игр, и их команда Content Development работает вместе с ними для того, чтобы оптимизировать игры для графических решений GeForce. Для доступа к таким играм nVIDIA даже запустила Android-приложение Tegra Zone, специализированный аналог Android Market, в котором можно скачать оптимизированные для Tegra приложения.

Производительность графических процессоров обычно измеряется по трем параметрам:

– количество треугольников в секунду обычно в миллионах – Мега (MTriangles/s);

– количество пикселей в секунду обычно в миллионах – Мега (MPixel/s);

– количество операций с плавающей точкой в секунду обычно в миллиардах – Гига (GFLOPS).

По “флопсам” требуется небольшое пояснение. FLOPS (FLoating-point Operations Per Second) – это количество вычислительных операций или инструкций, выполняемых над операндами с плавающей точкой (запятой) в секунду. Операнд с плавающей точкой – это нецелое число (корректней было бы сказать “с плавающей запятой”, ведь знаком, отделяющим целую часть числа от дробной в русском языке является именно запятая). Понять какой графический процессор установлен в твоем смартфоне поможет ctrl+F и таблица приведенная ниже. Обратите внимание на то, что GPU разных смартфонов работают на разной частоте. Что бы вычислить производительность в GFLOPS для конкретной модели необходимо число указанное в столбце “производительность в GFLOPS” разделить на 200 и умножить на частоту отдельно взятого GPU (например в Galaxy SIII GPU работает на частоте 533МГц значит 7,2 / 200 * 533 = 19,188):

Название смартфона/планшета	Процессор	Графический процессор	Производительность в GFLOPS
Samsung Galaxy S 4	Samsung Exynos 5410	PowerVR SGX544MP3	21,6 @200МГц
HTC One	Qualcomm Snapdragon 600 APQ8064T	Adreno 320	20,5 @200МГц
Samsung Galaxy S III, Galaxy Note II, Galaxy Note 10.1	Samsung Exynos 4412	Mali-400 MP4	7,2 @200МГц
Samsung Chromebook XE303C12, Nexus 10	Samsung Exynos 5250	Mali-T604 MP4	36 @200МГц
Samsung Galaxy S II, Galaxy Note, Tab 7.7, Galaxy Tab 7 Plus	Samsung Exynos 4210	Mali-400 MP4	7,2 @200МГц
Samsung Galaxy S, Wave, Wave II, Nexus S, Galaxy Tab, Meizu M9	Samsung Exynos 3110	PowerVR SGX540	3,2 @200Мгц
Apple iPhone 3GS, iPod touch 3gen	Samsung S5PC100	PowerVR SGX535	1,6 @200Мгц
LG Optimus G, Nexus 4, Sony Xperia Z	Qualcomm APQ8064(ядра Krait)	Adreno 320	20,5 @200МГц
HTC One XL, Nokia Lumia 920, Lumia 820, Motorola RAZR HD, Razr M, Sony Xperia V	Qualcomm MSM8960(ядра Krait)	Adreno 225	12,8 @200МГц
HTC One S, Windows Phone 8x, Sony Xperia TX/T	Qualcomm MSM8260A	Adreno 220	~8,5* @200МГц
HTC Desire S, Incredible S, Desire HD, SonyEricsson Xperia Arc, Nokia Lumia 800, Lumia 710	Qualcomm MSM8255	Adreno 205	~4,3* @200МГц
Nokia Lumia 610, LG P500	Qualcomm MSM7227A	Adreno 200	~1,4* @128МГц
Motorola Milestone, Samsung i8910, Nokia N900	TI OMAP3430	PowerVR SGX530	1,6 @200Мгц
Samsung Galaxy Nexus, Huawei Ascend P1, Ascend D1, Amazon Kindle Fire HD 7″	TI OMAP4460	PowerVR SGX540	3,2 @200Мгц
RIM BlackBerry Playbook, LG Optimus 3D P920, Motorola ATRIX 2, Milestone 3, RAZR, Amazon Kindle Fire первого и второго поколений	TI OMAP4430	PowerVR SGX540	3,2 @200Мгц
Motorola Defy, Milestone 2, Cliq 2, Defy+, Droid X, Nokia N9, N950, LG Optimus Black, Samsung Galaxy S scLCD	TI OMAP3630	PowerVR SGX530	1,6 @200Мгц
Acer Iconia Tab A210/A211/A700/ A701/A510, ASUS Transformer Pad, Google Nexus 7, Eee Pad Transformer Prime, Transformer Pad Infinity, Microsoft Surface, Sony Xperia Tablet S, HTC One X/X+, LG Optimus 4X HD, Lenovo IdeaPad Yoga	nVidia Tegra 3	GeForce ULP	4,8 @200МГц
Acer Iconia Tab A500, Iconia Tab A501, Iconia Tab A100, ASUS Eee Pad Slider, Eee Pad Transformer, HTC Sensatoin/XE/XL/4G, Lenovo IdeaPad K1, ThinkPad Tablet, LG Optimus Pad, Optimus 2X, Motorola Atrix 4G, Electrify, Photon 4G, Xoom, Samsung Galaxy Tab 10.1, Galaxy Tab 8.9, Sony Tablet P, Tablet S	nVidia Tegra 2	GeForce ULP	3,2 @200МГц
Apple iPhone 5	Apple A6	PowerVR SGX543MP3	19,2 @200МГц
Apple iPad 2, iPhone 4S, iPod touch 5gen, iPad mini	Apple A5	PowerVR SGX543MP2	12,8 @200МГц
Apple iPad, iPhone 4, iPod touch 4gen	Apple A4	PowerVR SGX535	1,6 @200МГц

* – данные приблизительные.

Приведу еще одну таблицу с абсолютными значениями производительности самых популярных смартфонов верхнего ценового диапозона:

* – неофициальные данные.

Мощность мобильной графики растет от года к году. Уже в этом году в топовых смартфонах мы можем увидеть игры уровня PS3/X-Box360. Одновременно с мощностью сильно растет энергопотребление SoC и неприлично снижается автономность мобильных устройств. Что ж, будем ждать прорыва в области производства источников питания!

Еще один пожиратель энергии в современном мобильном устройстве – это, безусловно, дисплей. Экраны в мобильных телефонах становятся все краше. Дисплеи смартфонов выпущенных с разницей всего лишь в год, разительно отличаются по качеству картинки. В следующей статье цикла я расскажу о дисплеях: каких типов они бывают, что такое PPI, от чего зависит энергопотребление и прочее.

В современных устройствах применяется графический процессор, который еще обозначают как GPU. Что это и каков его принцип работы? GPU (Graphics - процессор, основная задача которого - обработка графики и вычислений с плавающей точкой. GPU облегчает работу главного процессора, если идет речь о тяжелых играх и приложениях с 3D-графикой.

Что это?

Графический процессор создает графику, текстуры, цвета. Процессор, который обладает несколькими ядрами, может работать на высоких скоростях. У графического много ядер, функционирующих преимущественно на низких скоростях. Они занимаются вычислениями пикселей и вершин. Обработка последних в основном происходит в системе координат. Процессор графический обрабатывает различные задачи, создавая на экране трехмерное пространство, то есть объекты в нем перемещаются.

Принцип работы

Что делает графический процессор? Он занимается обработкой графики в формате 2D и 3D. Благодаря GPU компьютеру быстрее и легче удается выполнять важные задачи. Особенность графического процессора состоит в том, что он увеличивает скорость расчета на максимальном уровне. Его архитектура устроена так, что позволяет более эффективно обрабатывать визуальную информацию, чем центральный CPU компьютера.

Он отвечает за расположение трехмерных моделей в кадре. Кроме того, каждый из процессора фильтрует треугольники, входящие в него. Он определяет, какие на виду, удаляет те, которые скрываются за другими объектами. Прорисовывает источники света, определяет, каким образом эти источники влияют на цвет. Графический процессор (что это такое - описано в статье) создает изображение, выдает его пользователю на экран.

Эффективность работы

Чем обусловлена эффективная работа графического процессора? Температурой. Одна из проблем ПК и ноутбуков - перегрев. Именно это становится главной причиной того, почему устройство и его элементы быстро выходят из строя. Проблемы с GPU начинаются, когда температура процессора превышает 65 °С. В этом случае пользователи замечают, что процессор начинает работать слабее, пропускает такты, чтобы самостоятельно понизить увеличенную температуру.

Температурный режим 65-80 °С - критический. В этом случае начинается перезагрузка системы (аварийная), компьютер выключается самостоятельно. Пользователю важно отслеживать, чтобы температура графического процессора не превышала 50 °С. Нормальной считается t 30-35 °С в простое, 40-45 °С при многочасовой нагрузке. Чем ниже температура, тем выше производительность компьютера. Для материнской платы, видеокарты, корпуса и жестких дисков - свои температурные режимы.

Но многих пользователей также беспокоит вопрос, как же уменьшить температуру процессора, чтобы повысить эффективность его работы. Для начала нужно выяснить причину перегрева. Это может быть засорение системы охлаждения, высохшая термопаста, вредоносная программа, разгон процессора, сырая прошивка БИОСа. Самое простое, что может сделать пользователь, - это заменить термопасту, которая находится на самом процессоре. Кроме того, нужно произвести чистку системы охлаждения. Еще специалисты советуют установить мощный кулер, улучшить циркуляцию воздуха в системном блоке, увеличить скорость вращения на графическом адаптере кулера. Для всех компьютеров и графических процессоров одинаковая схема понижения температуры. Важно следить за устройством, вовремя его чистить.

Специфика

Графический процессор расположен на видеокарте, его главная задача - это обработка 2D и 3D графики. Если на компьютере установлен GPU, то процессор устройства не выполняет лишнюю работу, поэтому функционирует быстрее. Главная особенность графического в том, что его основная цель - это увеличение скорости расчета объектов и текстур, то есть графической информации. Архитектура процессора позволяет им работать намного эффективнее, обрабатывать визуальную информацию. Обычному процессору такое не под силу.

Виды

Что это - графический процессор? Это компонент, входящий в состав видеокарты. Существует несколько видов чипов: встроенный и дискретный. Специалисты утверждают, что лучше справляется со своей задачей второй. Его устанавливают на отдельные модули, так как отличается он своей мощью, но ему необходимо отличное охлаждение. Встроенный графический процессор есть практически во всех компьютерах. Его устанавливают в CPU, чтобы сделать потребление энергии в несколько раз ниже. С дискретными по мощи он не сравнится, но тоже обладает хорошими характеристиками, демонстрирует неплохие результаты.

Компьютерная графика

Это что? Так называется область деятельности, в которой для создания изображений и обработки визуальной информации используют компьютерные технологии. Современная компьютерная графика, в том числе научная, позволяет графически обрабатывать результаты, строить диаграммы, графики, чертежи, а также производить различного рода виртуальные эксперименты.

С помощью конструктивной графики создаются технические изделия. Существуют и другие виды компьютерной графики:

• анимационная;
• мультимедийная;
• художественная;
• рекламная;
• иллюстративная.

С технической точки зрения компьютерная графика - это двухмерные и трехмерные изображения.

CPU и GPU: разница

В чем разница между этими двумя обозначениями? Многие пользователи в курсе, что графический процессор (что это - рассказано выше) и видеокарта выполняют разные задачи. Кроме того, они отличаются по своей внутренней структуре. И CPU, и GPU - которые обладают многими сходными чертами, но сделаны они для разных целей.

CPU выполняет определенную цепочку инструкций за короткий промежуток времени. Он сделан так, что формирует одновременно несколько цепочек, разбивает поток инструкций на множество, выполняет их, затем снова сливает в одно целое в конкретном порядке. Инструкция в потоке находится в зависимости от тех, что за ней следуют, поэтому в CPU содержится малое число исполнительных блоков, здесь главный приоритет отдается скорости выполнения, уменьшению простоев. Все это достигается при помощи конвейера и кэш-памяти.

У GPU другая важная функция - рендеринг визуальных эффектов и 3D-графики. Работает он проще: на входе получает полигоны, проводит необходимые логические и математические операции, на выходе выдает координаты пикселей. Работа GPU - это оперирование большим потоком разных задач. Его особенность в том, что он наделен большим но медленно работает по сравнению с CPU. Кроме того, в современных GPU более 2000 исполнительных блоков. Отличаются они между собой методами доступа к памяти. Например, графическому не нужна кэшированная память большого размера. У GPU пропускная способность больше. Если объяснять простыми словами, то CPU принимает решения в соответствии с задачами программы, а GPU производит множество одинаковых вычислений.

Исходным материалом для рендеринга является множество треугольников различного размера, из которых складываются все объекты виртуального мира: пейзаж, игровые персонажи, монстры, оружие и т.д. Однако сами по себе модели, созданные из треугольников, выглядят как проволочные каркасы. Поэтому на них накладываются текстуры - цветные двухмерные «обои». И текстуры, и модели помещаются в память графической карты, а дальше, при создании каждого кадра игрового действия выполняется цикл рендеринга, состоящий из нескольких этапов.

1. Игровая программа отправляет графическому процессору информацию, описывающую игровую сцену: состав присутствующих объектов, их окраску, положение относительно точки наблюдения, освещение и видимость. Передаются и дополнительные данные, характеризующие сцену и позволяющую видеокарте увеличить реалистичность получаемого изображения, добавив туман, размытие, блики и т.д.

2. Графический процессор располагает трехмерные модели в кадре, определяет, какие из входящих в них треугольников находятся на виду и отсекает скрытые другими объектами или, например, тенями.

Затем создаются источники света и определяется их влияние на цвет освещаемых объектов. Этот этап рендеринга называется «трансформация и освещение» (T&L - Transformation & Lighting).

3. На видимые треугольники накладываются текстуры с применением различных технологий фильтрации. Билинейная фильтрация предусматривает наложение на треугольник двух версий текстуры с различным разрешением. Результатом ее использования являются хорошо различимые границы между областями четких и размытых текстур, возникающие на трехмерных поверхностях перпендикулярно направлению обзора. Трилинейная фильтрация, использующая три варианта одной текстуры, позволяет создать более мягкие переходы.

Однако в результате использования обеих технологий по-настоящему четко выглядят лишь те текстуры, которые расположены перпендикулярно к оси зрения. При взгляде под углом они сильно размываются. Для того чтобы это предотвратить, используется анизотропная фильтрация.

Такой метод фильтрации текстур задается в настройках драйвера видеоадаптера либо непосредственно в компьютерной игре. Кроме того, можно изменять силу анизотропной фильтрации: 2х, 4х, 8х или 16х - чем больше «иксов», тем более четкими будут изображения на наклонных поверхностях. Но при увеличении силы фильтрации возрастает нагрузка на видеокарту, что может привести к снижению скорости работы и к уменьшению количества кадров, генерируемых в единицу времени.

На этапе текстурирования могут использоваться различные дополнительные эффекты. Например, наложение карт среды (Enironmental Mapping) позволяет создавать поверхности, в которых будет отражаться игровая сцена: зеркала, блестящие металлические предметы и т.д. Другой впечатляющий эффект получается с применением карт неровностей (Bump Mapping), благодаря которому свет, падающий на поверхность под углом, создает видимость рельефа.
Текстурирование является последним этапом рендеринга, после которого картинка попадает в кадровый буфер видеокарты и выводится на экран монитора.

Электронные компоненты видеокарты

Теперь, когда стало понятно, каким образом происходит процесс построения трехмерного изображения, можно перечислить технические характеристики компонентов видеокарты, которые определяют скорость процесса. Главными составными частями видеокарты являются графический процессор (GPU - Graphics Processing Unit) и видеопамять.

Графический процессор

Одной из основных характеристик этого компонента (как и центрального процессора ПК), является тактовая частота. При прочих равных условиях, чем она выше, тем быстрее происходит обработка данных, а следовательно - увеличивается количество кадров в секунду (FPS - frames per second) в компьютерных играх. Частота графического процессора - важный, но не единственный, влияющий на его производительность параметр - современные модели производства Nvidia и ATI, имеющие сопоставимый уровень быстродействия, характеризуются различными частотами GPU.

Для адаптеров Nvidia, обладающих высокой производительностью, характерны тактовые частоты GPU от 550 МГц до 675 МГц. Частоту работы графического процессора меньше 500 МГц имеют «середнячки» и дешевые низкопроизводительные карты.
В то же время GPU «топовых» карт производства ATI имеют частоты от 600 до 800 МГц, и даже у самых дешевых видеоадаптеров частота графического процессора не опускается ниже 500 МГц.

Однако, несмотря на то, что графические процессоры Nvidia обладают меньшей частотой, чем GPU, разработанные ATI, они обеспечивают, по крайней мере, такой же уровень производительности, а зачастую - и более высокий. Дело в том, что не меньшее значение, чем тактовая частота, имеют другие характеристики GPU.

1. Количество текстурных модулей (TMU - Texture Mapping Units) - элементов графического процессора, выполняющих наложение текстур на треугольники. От количества TMU напрямую зависит скорость построения трехмерной сцены.
2. Количество конвейеров рендеринга (ROP - Render Output Pipeline) - блоков, выполняющих «сервисные» функции (пару примеров, pls). В современных графических процессорах ROP, как правило, меньше, чем текстурных модулей, и это ограничивает общую скорость текстурирования. К примеру, чип видеокарты Nvidia GeForce 8800 GTX имеет 32 «текстурника» и 24 ROP. У процессора видеокарты ATI Radeon HD 3870 только 16 текстурных моделей и 16 ROP.

Производительность текстурных модулей выражается в такой величине как филлрейт - скорость текстурирования, измеряемая в текселах за секунду. Видеокарта GeForce 8800 GTX имеет филлрейт в 18,4 млрд текс/с. Но более объективным показателем является филлрейт, измеряемый в пикселах, так как он отражает скорость работы ROP. У GeForce 8800 GTX эта величина равна 13,8 млрд пикс./с.
3. Количество шейдерных блоков (шейдерных процессоров), которые - как следует из названия - занимаются обработкой пиксельных и вершинных шейдеров. Современные игры активно используют шейдеры, так что количество шейдерных блоков имеет решающее значение для определения производительности.

Не так давно графические процессоры имели отдельные модули для выполнения пиксельных и вершинных шейдеров. Видеокарты Nvidia серии GeForce 8000 и адаптеры ATI Radeon HD 2000 первыми перешли на унифицированную шейдерную архитектуру. Графические процессоры этих карт имеют блоки, способные обрабатывать как пиксельные, так и вершинные шейдеры - универсальные шейдерные процессоры (потоковые процессоры). Такой подход позволяет полностью задействовать вычислительные ресурсы чипа при любом соотношении пиксельных и вершинных расчетов в коде игры. Кроме того, в современных графических процессорах шейдерные блоки часто работают на частоте, превышающей тактовую частоту GPU (например, у GeForce 8800 GTX эта частота составляет 1350 МГц против «общих» 575 МГц).

Обращаем ваше внимание на то, что компании Nvidia и ATI по-разному считают количество шейдерных процессоров в своих чипах. К примеру, Radeon HD 3870 имеет 320 таких блоков, а GeForce 8800 GTX - только 128. На самом деле, ATI указывает вместо целых шейдерных процессоров их составные компоненты. В каждом шейдерном процессоре содержится по пять компонентов, так что общее количество шейдерных блоков у Radeon HD 3870 - всего 64, поэтому и работает эта видеокарта медленнее, чем GeForce 8800 GTX.

Память видео карты

Видеопамять по отношению к GPU выполняет те же функции, что и оперативная память - по отношению к центральному процессору ПК: она хранит весь «строительный материал», необходимый для создания изображения - текстуры, геометрические данные, программы шейдеров и т.д.

Какие характеристики видеопамяти влияют на производительность графической карты

1. Объем. Современные игры используют огромное количество текстур с высоким разрешением, и для их размещения требуется соответствующий объем видеопамяти. Основная масса выпускаемых сегодня «топовых» видеоадаптеров и карт среднего ценового диапазона снабжается 512 Мб памяти, которая не может быть увеличена впоследствии. Более дешевые видеокарты оснащаются вдвое меньшим объемом памяти, для современных игр его уже недостаточно.

В случае нехватки памяти графический процессор вынужден постоянно загружать текстуры из оперативной памяти ПК, связь с которой осуществляется гораздо медленнее, в результате производительность может заметно снижаться. С другой стороны, чрезмерно большой объем памяти может не дать никакого увеличения скорости, так как дополнительное «место» просто не будет использоваться. Покупать видеоадаптер с 1 Гб памяти имеет смысл только в том случае, если он принадлежит к «топовым» продуктам (видеокарты ATI Radeon HD 4870, Nvidia GeForce 9800, а также новейшие карты серии GeForce GTX 200).

2. Частота. Этот параметр у современных видеокарт может изменяться от 800 до 3200 МГц и зависит, в первую очередь, от типа используемых микросхем памяти. Чипы DDR 2 могут обеспечить рабочую частоту в пределах 800 МГц и используются только в самых дешевых графических адаптерах. Память GDDR 3 и GDDR 4 увеличивает частотный диапазон вплоть до 2400 МГц. Новейшие графические карты ATI Radeon HD 4870 используют память GDDR-5 с фантастической частотой - 3200 МГц.

Частота памяти, как и частота графического процессора, оказывает большое влияние на производительность видеокарты в играх, особенно при использовании полноэкранного сглаживания. При прочих равных условиях, чем больше частота памяти, тем выше быстродействие, т.к. графический процессор будет меньше «простаивать» в ожидании поступления данных. Частота памяти в 1800 МГц является нижней границей, отделяющей высокопроизводительные карты от менее быстрых.

3. Разрядность шины видеопамяти гораздо сильнее влияет на общую производительность карты, чем частота памяти. Она показывает, сколько данных может передать память за один такт. Соответственно, двукратное увеличение разрядности шины памяти эквивалентно удвоению ее тактовой частоты. Основная масса современных видеокарт имеют 256-битную шину памяти. Уменьшение разрядности до 128 или, тем более, до 64 бит наносит сильный удар по быстродействию. С другой стороны, в самых дорогих видеокартах шина может быть «расширена» до 512 бит (пока этим может похвастаться лишь новейший GeForce GTX 280), что оказывается весьма кстати, принимая во внимание мощность их графических процессоров.

Где найти информацию о технических характеристиках видеокарты

Если графическая карта обладает некими выдающимися параметрами (высокая тактовая частота процессора и памяти, ее объем), то они, как правило, указываются непосредственно на коробке. Но наиболее полные спецификации видеоадаптеров и GPU, на которых они основаны, можно найти только в Интернете. Общая информация выкладывается на корпоративных сайтах производителей графических процессоров: Nvidia (www.nvidia.ru) и ATI (www.ati.amd.com/ru). Подробности можно узнать на неофициальных веб-сайтах, посвященных видеокартам - www.nvworld.ru и www.radeon.ru. Хорошим подспорьем станет электронная энциклопедия Wikipedia (www.ru.wikipedia.org). Пользователи, покупающие карту с прицелом на разгон могут воспользоваться ресурсом www.overclockers.ru.

Одновременное использование двух видеокарт

Для того чтобы получить максимальную производительность, можно установить в компьютер сразу две видеокарты. Производители предусмотрели для этого соответствующие технологии - SLI (Scalable Link Interface, используется картами Nvidia) и CrossFire (разработка ATI). Для того чтобы воспользоваться ими, материнская плата должна не только иметь два слота PCI-E для видеокарт, но и поддерживать одну из названных технологий. Многие «материнки» на чипсетах Intel могут использовать платы ATI в режиме CrossFire, а вот объединить в одну «упряжку» две (или даже три!) видеокарты производства Nvidia могут лишь платы на чипсетах этой же фирмы. В случае, если материнская плата не обладает поддержкой этих технологий, две видеокарты смогут с ней работать, но в играх будет использоваться только одна, а вторая лишь даст возможность выводить изображение на пару дополнительных мониторов.
Заметим, что использование двух видеокарт не приводит к удвоению производительности. Средний результат, на который стоит рассчитывать - 50% прироста скорости. Кроме того, весь потенциал тандема будет раскрыт лишь при использовании мощного центрального процессора и монитора с высоким разрешением.

Что такое шейдеры

Шейдеры - микропрограммы, присутствующие в коде игры, с помощью которых можно изменять процесс построения виртуальной сцены, открывая возможности, недостижимые при использовании традиционных средств 3D-рендеринга. Современная игровая графика без шейдеров немыслима.

Вершинные шейдеры изменяют геометрию трехмерных объектов, благодаря чему можно реализовать естественную анимацию сложных моделей игровых персонажей, физически корректную деформацию предметов или настоящие волны на воде. Пиксельные шейдеры применяются для изменения цвета пикселей и позволяют создавать такие эффекты, как реалистичные круги и рябь на воде, сложное освещение и рельеф поверхностей. Кроме того, с помощью пиксельных шейдеров осуществляется постобработка кадра: всевозможные «кинематографические» эффекты размытия движущихся объектов, сверхъяркого света и т.д.

Существует несколько версий реализации шейдерной модели (Shader Model). Все современные видеокарты поддерживают пиксельные и вершинные шейдеры версии 4.0, обеспечивающие по сравнению с предыдущей - третьей - версией более высокую реалистичность эффектов. Shader Model 4.0 поддерживается API DirectX 10 , которая работает исключительно в среде Windows Vista. Кроме того, сами компьютерные игры должны быть «заточены» под DirectX 10.

Нужна ли AGP-видеокарта старой системе

Если «материнка» вашего ПК оснащена портом AGP, возможности апгрейда видеокарты сильно ограничены. Максимум, который может себе позволить обладатель такой системы - это видеокарты серии Radeon HD 3850 фирмы AMD (ATI).

По современным меркам, они обладают производительностью ниже среднего. Кроме того, подавляющее большинство материнских плат с поддержкой интерфейса AGP предназначено для устаревших процессоров Intel Pentium 4 и AMD Athlon XP, так что общее быстродействие системы все равно будет недостаточно высоким для современной трехмерной графики. Только на материнские платы для процессоров AMD Ahtlon 64 с разъемом Socket 939 стоит устанавливать новые видеокарты с портом AGP. Во всех остальных случаях лучше купить новый компьютер с интерфейсом PCI-E, памятью DDR 2 (или DDR 3) и современным ЦП.

Теги материала: графическая карта, видео, карта, ускоритель, графики

На что мы смотрим в первую очередь, выбирая себе смартфон? Если на минутку отвлечься от стоимости, то в первую очередь мы, конечно, выбираем размер экрана. Затем нас интересует камера, объем оперативной, количество ядер и частота работы процессора. И тут все просто: чем больше, тем лучше, а чем меньше, тем, соответственно, хуже. Однако в современных устройствах используется еще и графический процессор, он же GPU. Что это такое, как он работает и почему про него важно знать, мы расскажем ниже.

GPU (Graphics Processing Unit) - это процессор, предназначенный исключительно для операций по обработке графики и вычислений с плавающей точкой. Он в первую очередь существует для того, чтобы облегчить работу основного процессора, когда дело касается ресурсоемких игр или приложений с 3D-графикой. Когда вы играете в какую-либо игру, GPU отвечает за создание графики, цветов и текстур, в то время как CPU может заняться искусственным интеллектом или расчетами механики игры.

Архитектура графического процессора не сильно отличается от архитектуры CPU, однако она более оптимизирована для эффективной работы с графикой. Если заставить графический процессор заниматься любыми другими расчетами, он покажет себя с худшей стороны.

Видеокарты, которые подключаются отдельно и работают на высоких мощностях, существуют только в ноутбуках и настольных компьютерах. Если мы говорим об Android-устройствах, то мы говорим об интегрированной графике и том, что мы называем SoC (System-on-a-Chip). К примеру, в процессоре Snapdragon 810 интегрирован графический процессор Adreno 430. Память, которую он использует для своей работы, это системная память, в то время как для видеокарт в настольных ПК выделяется доступная только им память. Правда, существуют и гибридные чипы.

В то время как процессор с несколькими ядрами работает на высоких скоростях, графический процессор имеет много процессорных ядер, работающих на низких скоростях и занимающихся лишь вычислением вершин и пикселей. Обработка вершин в основном крутится вокруг системы координат. GPU обрабатывает геометрические задачи, создавая трехмерное пространство на экране и позволяя объектам перемещаться в нем.

Обработка пикселей является более сложным процессом, требующим большой вычислительной мощности. В этот момент графический процессор накладывает различные слои, применяет эффекты, делает все для создания сложных текстур и реалистичной графики. После того как оба процесса будут обработаны, результат переносится на экран вашего смартфона или планшета. Все это происходит миллионы раз в секунду, пока вы играете в какую-нибудь игру.

Конечно же, этот рассказ о работе GPU является весьма поверхностным, но его достаточно для того, чтобы составить правильное общее представление и суметь поддержать разговор с товарищами или продавцом электроники либо понять - почему ваше устройство так сильно нагрелось во время игры. Позднее мы обязательно обсудим преимущества тех или иных GPU в работе с конкретными играми и задачами.

По материалам AndroidPit

Что такое графический процессор и как он работает Эрнест Василевский

androidinsider.ru

Что такое GPU в в вашем компьютере?

Доброго всем времени суток, мои дорогие друзья и гости моего блога. Сегодня я бы хотел поговорить немного об аппаратной части наших компьютеров. Скажите пожалуйста, вы слышали про такое понятие как GPU? Оказывается просто многие впервые слышат такую аббревиатуру.

Как бы банально это не звучало, но сегодня мы живем в эру компьютерных технологий, и порой сложно найти человека, который понятия не имеет, как работает компьютер. Так, например, кому-то достаточно осознания, что компьютер работает благодаря центральному процессору (CPU).

Кто-то пойдет дальше и узнает, что есть ещё и некий GPU. Такая замысловатая аббревиатура, но похожая на предыдущую. Так давайте же разберемся, что такое GPU в компьютере, какие они бывают и какие различия есть у него с CPU.

style="display:block" data-ad-client="ca-pub-4066320629007052" data-ad-slot="5193769527"

data-ad-format="auto">

Небольшая разница

Простыми словами, GPU - это графический процессор, иногда его именуют видеокартой, что отчасти является ошибкой. Видеокарта - это готовое компонентное устройство, в состав которого как раз и входит нами описываемый процессор. Он способен обрабатывать команды для формирования трёхмерной графики. Стоит отметить, что он является для этого ключевым элементом, от его мощности зависит быстродействие и различные возможности видеосистемы в целом.

Графический процессор имеет свои отличительные особенности по сравнению с его собратом CPU. Основное различие кроется в архитектуре, на которой он построен. Архитектура GPU построена таким образом, что позволяет обрабатывать большие массивы данных более эффективно. CPU, в свою очередь, обрабатывает данные и задачи последовательно. Естественно, не стоит воспринимать эту особенность как минус.

Виды графических процессоров

Существует не так много видов графических процессоров, один из них именуется, как дискретный, и применяется на отдельных модулях. Такой чип достаточно мощный, поэтому для него требуется система охлаждения из радиаторов, кулеров, в особо нагруженных системах может применяться жидкостное охлаждение.

Сегодня мы можем наблюдать значительный шаг в развитие графических компонентов, это обуславливается появлением большого количества видов GPU. Если раньше любой компьютер приходилось снабжать дискретной графикой, чтобы иметь доступ к играм или другим графическим приложениям, то сейчас такую задачу может выполнять IGP - интегрированный графический процессор.

Интегрированной графикой сейчас снабжают практически каждый компьютер (за исключением серверов), будь то, ноутбук или настольный компьютер. Сам видео-процессор встроен в CPU, что позволяет значительно снизить энергопотребление и саму цену устройства. Кроме того, такая графика может быть и в других подвидах, например: дискретная или гибридно-дискретная.

Первый вариант подразумевает наиболее дорогое решение, распайку на материнской плате или же отдельный мобильный модуль. Второй вариант называется гибридным неспроста, фактически он использует видеопамять небольшого размера, которая распаяна на плате, но при этом способен расширять её за счёт оперативной памяти.

Естественно, такие графические решения не могут поравняться с полноценными дискретными видеокартами, но уже сейчас показывает достаточно хорошие показатели. В любом случае, разработчикам есть куда стремиться, возможно за таким решением будущее.

Ну а на этом у меня, пожалуй, все. Надеюсь, что статья вам понравилась! Жду вас снова у себя на блоге в гостях. Удачи вам. Пока-пока!

koskomp.ru

Встроенный графический процессор - зачем он нужен?

Что такое встроенная графика?

Встроенный графический процессор как для геймеров, так и для нетребовательных пользователей играет важную роль.

От него зависит качество игр, фильмов, просмотра видео в интернете и изображений.

Графический процессор встроен в материнскую плату

Графический процессор интегрируется в материнскую плату компьютера - так выглядит встроенный графический процессор.

Как правило, используют его, чтобы убрать необходимость установки графического адаптера - видеокарты.

Такая технология помогает снизить себестоимость готового продукта. Кроме того, благодаря компактности и нетребовательного энергопотребления таких процессоров их часто устанавливают в ноутбуки и маломощные настольные компьютеры.

Таким образом, встроенные графические процессоры заполонили эту нишу настолько, что 90% ноутбуков на полках магазинов США имеют именно такой процессор.

Вместо обычной видеокарты во встроенных графиках часто вспомогательным средством служит сама оперативная память компьютера.

Правда, такое решение несколько ограничивает производительность девайса. Всё же сам компьютер и графический процессор используют одну шину для памяти.

Так что подобное “соседство” сказывается на выполнении задач, особенно при работе со сложной графикой и во время игрового процесса.

Вернуться к меню

Виды графических процессоров

Встроенная графика имеет три группы:

1. Графика с разделяемой памятью - устройство, в основе которого совместное с главным процессором управление оперативной памятью. Это значительно уменьшает стоимость, улучшает систему энергосбережения, однако ухудшает производительность. Соответственно, для тех, кто работает со сложными программами, встроенные графические процессоры такого вида с большей вероятностью не подойдут.
2. Дискретная графика - видеочип и один-два модуля видеопамяти распаяны на системной плате. Благодаря этой технологии существенно улучшается качество изображения, а также становится возможным работать с трехмерной графикой с наилучшими результатами. Правда, заплатить за это придется немало, а если вы и подыскиваете высокомощный процессор по всем параметрам, то стоимость может быть неимоверно высокой. К тому же, счет за электричество несколько вырастет - энергопотребление дискретных графических процессоров выше обычного.
3. Гибридная дискретная графика - сочетание двух предыдущих видов, что обеспечило создание шины PCI Express. Таким образом, доступ к памяти осуществляется и через распаянную видеопамять, и через оперативную. С помощью этого решения производители хотели создать компромиссное решение, но оно все же не нивелирует недостатки.

вернуться к меню

Занимаются изготовлением и разработкой встроенных графических процессоров, как правило, крупные компании - Intel, AMD и Nvidia, но подключаются к этой сфере и многие небольшие предприятия.

Видеокарты от AMD пользователи считают более мощными, чем те же Intel. Однако чем же не угодили Intel? Если верить статистике, то они лидеры продаж микросхем.

Вернуться к меню

Графические процессоры от Intel

Данная компания начала использовать встроенные видеокарты с выхода Westmere.

После него HD Graphics ставили лишь в Pentium и Celeron. С поколения Haswell разработали новую классификацию чипов: 4 - Haswell, 5 - Broadwell. Но с поколения Skylake маркировка вновь изменилась.

Маркировка делится на четыре вида:

• P - выключенное видеоядро;
• C - специально разработанная для LGA;
• R - для BGA;
• H - рассчитано на мобильные устройства (Iris Pro).

вернуться к меню

Одна из последних разработок Intel в сфере интегрированный видеокарт - Intel HD Graphics 530.

Его производители позиционируют как оптимальное решение даже для самых мощных игр, правда, реальность не настолько оптимистична.

Основана новая видеокарта на графическом ядре Skylake. Оно же, в свою очередь, строится на основе одного или нескольких модулей, каждый из которых состоит из трех секций.

Они соединяют по 8 устройств-исполнителей, обрабатывающих графические данные, и, вдобавок ко всему, содержат специальные модули, работающие с памятью, и текстурные семплеры.

К тому же, графическое ядро имеет внемодульную часть, что улучшает и добавляет некоторые функции.

Сейчас же фирма Intel работает непосредственно с увеличением мощности своей продукции, а также добавлением новых функций.

К примеру, в GPU запустили новую технологию Lossless Render Target Compression, которая позволяет осуществлять рендринг видео без существенных потерь в качестве.

К тому же, компания трудилась над увеличением быстродействия интегрированных процессоров в играх на 3-11%.

Разработчики поработали и над качеством воспроизведения видео - его интегрированная видеокарта поддерживает и в 4К разрешении.

Что касается игр, то большая часть будет работать нормально, но для заядлых геймеров все же стоит обратить внимание на AMD 10.

Их графическая производительность значительно превышает показатели HD Graphics 530. Так что видеоядро HD Graphics 530 подойдет по большей мере для нетребовательных сетевых игр и, конечно, же потянет обычные мини-игры.

Вернуться к меню

Графические процессоры от AMD

Процессоры AMD со встроенным графическим ядром являются едва ли не прямыми конкурентами Intel.

Соперничество, конечно, заключается в предоставлении наилучшего соотношения цена/качество. Как ни странно, AMD таки отстает от своего соперника, у которого доля продаж выше.

Однако работают процессоры AMD порой значительно лучше.

Правда, ситуация совсем другая, когда речь идет о дискретных процессорах. Около 51% как раз доля AMD. Так что если вас интересует именно дискретная графика, стоит обратить внимание именно на эту компанию.

Одна из последних разработок AMD, которая составляет неплохую конкуренцию Intel HD Graphics 530, - AMD A10-7850K.

Вернуться к меню

Относится данный тип интегрированной графики к гибридному виду. Ядро Kaveri вмещает 8 асинхронных вычислительных движков. Причем доступ к системной памяти у них с x86-ядрами равноценный.

В частности, при помощи HSA вычислительные кластеры выполняют собственные процессы независимо от других ядер.

Таким образом, A10-7850К имеет в распоряжении 4 вычислительные ядра и 8 графических кластеров.

AMD по этому поводу называет данную разработку 12-ядерным процессором. Правда, не все так гладко: 12 ядер не равнозначные, им нужны специализированные программные коды.

Сама же ОС не заметит никаких дополнительных восьми ядер, а увидит все те же 4 x86-ядра.

В общем, x86-составляющая несколько портит все впечатление.

К примеру, тактовая частота изрядно пострадала. Причем настолько, что даже предыдущая модель посильнее будет. Может, в будущем производитель будет дорабатывать данный параметр. Всё же показатель хотя бы в 4 ГГц улучшил работоспособность и быстродействие.

На данный момент средняя частота работы этой встроенной графики во время серьезной нагрузки составляет 3,8 ГГц. В обычном положении достигает 1,7 ГГц.

Таким образом, данная модель дискретной графики в меру мощная, но и несколько дешевле аналога от Intel. Игры такое устройство потянет, работу с трехмерным изображением тоже.

Вернуться к меню

Выходы интегрированной видеокарты

Включить интегрированную графику не составляет особого труда. Чаще всего сам монитор выводит изображение с подключенной к нему видеокарты.

Правда, и такой автоматический режим не всегда срабатывает. Тогда и нужно самостоятельно заняться решение проблемы - поменять настройки в БИОС.

Сделать это несложно. Найдите надпись Primary Display или Init Display First. Если не видите что-то такое, поищите Onboard, PCI, AGP или PCI-E (всё зависит от установленных шин на материнку).

Выбрав PCI-E, к примеру, вы включаете видеокарту PCI-Express, а встроенную интегрированную отключаете.

Таким образом, чтобы включить интегрированную видеокарту нужно найти соответствующие параметры в биосе. Часто процесс включения автоматический.

Вернуться к меню

Как включить встроенный процессор

Отключение лучше проводить в БИОСе. Это самый простой и незатейливый вариант, подходящий для практически всех ПК. Исключением являются разве что некоторые ноутбуки.

Снова же найдите в БИОС Peripherals или Integrated Peripherals, если вы работаете на десктопе.

Для ноутбуков название функции другое, причем и не везде одинаковое. Так что просто найдите что-то относящиеся к графике. К примеру, нужные опции могут быть размещены в разделах Advanced и Config.

Отключение тоже проводится по-разному. Иногда хватает просто щелкнуть “Disabled” и выставить PCI-E видеокарту первой в списке.

Если вы пользователь ноутбука, не пугайтесь, если не можете найти подходящий вариант, у вас априори может не быть такой функции. Для всех остальных устройств же правила простые - как бы не выглядел сам БИОС, начинка та же.

Если вы имеете две видеокарты и они обе показаны в диспетчере устройств, то дело совсем простое: кликнете на одну из них правой стороной мышки и выберите “отключить”. Правда, учитывайте, что дисплей может потухнуть. У ноутбуков, скорее всего, так и будет.

Однако и это решаемая проблема. Достаточно перезагрузить компьютер или же подключить второй монитор по HDMI или VGA.

Все последующие настройки проведите на нем. Если не работает данный способ, сделайте откат своих действий с помощью безопасного режима. Также можете прибегнуть и к предыдущему способу - через БИОС.

Две программы - NVIDIA Control Center и Catalyst Control Center - настраивают использование определенного видеоадаптера.

Они наиболее неприхотливы по сравнению с двумя другими способами - экран вряд ли выключится, через БИОС вы тоже случайно не собьете настройки.

Для NVIDIA все настройки находятся в разделе 3D.

Выбрать предпочитаемый видеоадаптер можно и для всей операционной системы, и для определенных программ и игр.

В ПО Catalyst идентичная функция расположена в опции «Питание» в подпункте “Switchable Graphics”.

Таким образом, переключиться между графическими процессорами не составляет особого труда.

Есть разные методы, в частности, и через программы, и через БИОС, Включение или выключение той или иной интегрированной графики может сопутствоваться некоторыми сбоями, связанных преимущественно с изображением.

Может погаснуть экран или просто появиться искажения. На сами файлы в компьютере ничего не должно повлиять, разве что вы что-то наклацали в БИОСе.

Вернуться к меню

Нужна ли встроенная графика?

В итоге, встроенные графические процессоры пользуются спросом за счет своей дешевизны и компактности.

За это же придется платить уровнем производительности самого компьютера.

В некоторых случая интегрированная графика просто необходима - дискретные процессоры идеальны для работы с трехмерными изображениями.

К тому же, лидеры отрасли - Intel, AMD и Nvidia. Каждый из них предлагает свои графические ускорители, процессоры и другие составляющие.

Последние популярные модели - Intel HD Graphics 530 и AMD A10-7850K. Они довольно функциональны, но имеют некоторые огрехи. В частности, это относится к мощности, производительности и стоимости готового продукта.

Включить или отключить графический процессор со встроенным ядром можно или же самостоятельно через БИОС, утилиты и разного рода программы, но и сам компьютер вполне может сделать это за вас. Всё зависит от того, какая видеокарта подключена к самому монитору.

geek-nose.com

Графический процессор (особенности функционирования и структуры)

Современные видеокарты, в силу требований от них огромной вычислительной мощи при работе с графикой, оснащаются своим собственным командным центром, иначе говоря - графическим процессором.

Это было сделано для того, чтобы «разгрузить» центральный процессор, который из-за своей широкой «сферы применения», просто не в состоянии справляться с требованиями, которые выдвигает современная игровая индустрия.

Графические процессоры (GPU) по сложности абсолютно не уступают центральным процессорам, но из-за своей узкой специализации, в состоянии более эффективно справляться с задачей обработки графики, построением изображения, с последующим выводом его на монитор.

Если говорить о параметрах, то они у графических процессоров весьма схожи с центральными процессорами. Это уже известные всем параметры, такие как микроархитектура процессора, тактовая частота работы ядра, техпроцесс производства. Но у них имеются и довольно специфические характеристики. Например, немаловажная характеристика графического процессора – это количество пиксельных конвейеров (Pixel Pipelines). Эта характеристика определяет количество обрабатываемых пикселей за один такт роботы GPU. Количество данных конвейеров может различаться, например, в графических чипах серии Radeon HD 6000, их количество может достигать 96.

Пиксельный конвейер занимается тем, что просчитывает каждый последующий пиксель очередного изображения, с учётом его особенностей. Для ускорения процесса просчёта используется несколько параллельно работающих конвейеров, которые просчитывают разные пиксели одного и того же изображения.

Также, количество пиксельных конвейеров влияет на немаловажный параметр – скорость заполнение видеокарты. Скорость заполнения видеокарты можно рассчитать умножив частоту ядра на количество конвейеров.

Давайте рассчитаем скорость заполнения, к примеру, для видеокарты AMD Radeon HD 6990 (рис.2) Частота ядра GPU этого чипа составляет 830 МГц, а количество пиксельных конвейеров – 96. Нехитрыми математическими вычислениями (830х96), мы приходим к выводу, что скорость заполнения будет равна 57,2 Гпиксель/c.

Помимо пиксельных конвейеров, различают ещё так называемых текстурные блоки в каждом конвейере. Чем больше текстурных блоков, тем больше текстур может быть наложено за один проход конвейера, что также влияет на общую производительность всей видеосистемы. В вышеупомянутом чипе AMD Radeon HD 6990, количество блоков выборки текстур составляет 32х2.

В графических процессорах, можно выделить и другой вид конвейеров – вершинные, они отвечают за расчёт геометрических параметров трёхмерного изображения.

Сейчас, давайте рассмотрим поэтапный, несколько упрощенный, процесс конвейерного расчёта, с последующим формированием изображения:

1-й этап. Данные о вершинах текстур поступают в вершинные конвейеры, которые занимаются рассчётом параметров геометрии. На этом этапе подключается блок «T&L» (Transform & Lightning). Этот блок отвечает за освещение и трансформацию изображения в трёхмерных сценах. Обработка данных в вершинном конвейере проходит за счёт программы вершинного шейдера (Vertex Shader).