Из статьи читатель узнает об устройстве, принципах работы и основных характеристиках видеокарты, а также о том, что нужно учитывать при ее приобретении.
Устройство видеокарты компьютера
Видеокарта (известна также как видеоадаптер , графическая плата, графический адаптер, графическая карта) – важная и очень сложная составная часть компьютера. Современная видеокарта является своего рода специализированным компьютером, состоящим из собственного процессора, оперативной памяти, BIOS и прочих компонентов, по своей структуре и организации взаимодействия приспособленных для максимально эффективного решения одной задачи – обработки и формирования графических данных, а также их вывода на монитор.
Дизайн современной видеокарты
Самые известные производители графических процессоров. 
Основные обозначения графических карт
Первый элемент имени указывает уровень производительности карты. Первая цифра модели карты представляет собой создание графического чипа. Текущее поколение представляет собой предыдущее поколение, 4, 3 и 2, а предыдущие цифры 7 и ниже.Следующая цифра в обозначении графической карты указывает мощность графического процессора. Стандарт в новых видеокартах. . Вообще говоря, «чем больше памяти, тем лучше». Но это зависит от потребностей пользователя. Графические процессоры генерируют большое количество тепла. Поэтому на видеокартах требуются системы охлаждения.
Основными разработчиками видеокарт являются американская компания Nvidia и канадская ATI Technologies , приобретенная в 2006 году американской компанией AMD. Видеокарты от Nvidia представлены брендом GeForce . Графические платы ATI известны всем под названием Radeon .
Мы попытаемся направить вас к ключевым настройкам для гладкости анимации. Это первая из трех вкладок, которые вы найдете в меню «Настройки», и они напрямую влияют на изображение. Вы найдете следующие варианты. В этом окне вы укажете большинство графических эффектов, которые непосредственно влияют на гладкость игры.
Обратите внимание на верхнюю красную полосу, которая в режиме реального времени, в зависимости от выбранных опций и настроек, указывает на видеопамять, используемую на видеокарте. Это позволяет настраивать настройки, имея в виду ограничение памяти. Вы можете отменить ограничения, отключив первый вариант: Игнорировать рекомендуемые ограничения.
Чтобы узнать, какая видеокарта установлена в Вашем компьютере (ноутбуке), нужно зайти в диспетчер устройств Windows или воспользоваться одной из специализированных программ, например, GPU-Z.
Мало кто задумывается о том, насколько сложным на самом деле является процесс обработки различных графических данных с целью получения конечного изображения, отображаемого на мониторе (например, в компьютерных играх). Этот процесс требует осуществления огромного количества точных расчетов (создание вершин, их собирание в примитивы (треугольники, линии, точки и т.д.), создание пиксельных блоков, операции освещения, затенения, текстурирования, присвоения цвета и др.). Поскольку картинка в игре постоянно изменяется, все расчеты должны производиться на очень высокой скорости, чтобы обеспечить формирование достаточного количества кадров, выводимых за 1 секунду. Для человеческого глаза комфортным является уровень выше 24 кадров в секунду (FPS, Frames Per Second). Если этот показатель ниже, человек будет замечать «торможение».
Вкладка «Графика - продвинутый»
Однако будьте осторожны, так как превышение предела может привести к уменьшению анимации и, в крайнем случае, к отсутствию адекватной защиты даже к повреждению оборудования. Пример окна графических настроек. Приостановка игры при переключении окон - определение автоматических остановок игр, таких как перемотка бара. Определите, как скоро детали будут отображаться на зданиях от вас. Это сильно влияет на игру. Качество затенения поверхности - задайте качество затенения на поверхностях, учитывая, что это один из самых качественных оттенков. Это сильно влияет на скорость анимации. Качество частиц - определяет, как должны достигаться высокомолекулярные эффекты, такие как дым. Влияние глубины резкости - включение или выключение эффекта размытия первого или второго плана. Анизотропная фильтрация - определяет фильтрацию, которая оказывает большое влияние на производительность игры. Выбор - укажите степень тесселяции, которая оказывает большое влияние на скорость отображаемого изображения.
- Хруст толпы - сколько людей ходят по улицам, которые вы видите в Лос-Сантосе.
- Пересечение прохожих - укажите частоту слайдера повторяющихся прохожих.
- Он оказывает значительное влияние на потребление памяти графической картой.
- Калибровка по расстоянию.
- Качество текстуры - решить, насколько детализирована текстура игры.
- Теневое качество - общее качество всех теней.
- Они также могут быть полностью отключены, улучшая скорость игры.
- Качество отскока - во многом зависит от скорости действия.
- Качество воды - оказывает большое влияние на скорость действия.
- Качество травы - определяет специфику травы.
- Настройки по умолчанию - восстановление заводских настроек.
Обычно, когда пользователь говорит, что его видеокарта «не тянет» определенную игру, имеется ввиду именно ее неспособность вывести достаточное количество кадров в секунду. То же явление может наблюдаться не только в играх, но и при работе с объемными графическими программами. Способность видеокарты обрабатывать графику с определенной скоростью зависит как от мощности самой карты, так и от сложности обрабатываемой графики. Именно поэтому проблему часто можно решить снижением графических настроек игры.
Текстуры высокого качества во время полета - включение или выключение текстуры хорошего качества во время полета. Большое влияние на игру. Расширенная масштабируемость рендеринга рендеринга - определение улучшения изображения на будущих планах. Увеличенное расстояние тени - укажите диапазон затенения.
- Длинные тени - включение или выключение длинных теней.
- Это оказывает огромное влияние на гладкость игры.
- Тени высокого разрешения.
- Выберите, использовать или не использовать тени в высоком разрешении.
- Он оказывает диаметральное воздействие на текучесть.
Компьютер может обойтись без отдельной (дискретной) видеокарты, но только в том случае, если он имеет графический процессор, интегрированный в системную логику материнской платы (в северный мост чипсета) или являющийся частью центрального процессора (например, Intel i7). В качестве видеопамяти в таких случаях используется часть основной оперативной памяти компьютера . Характеристики видеокарт, интегрированных в чипсет, не отличаются высокой производительностью, но их возможностей вполне достаточно для выполнения всех офисных задач, работы в Интернете, просмотре видео и даже игры в компьютерные игры с несложной графикой.
Для самых слабых компьютеров мы рекомендуем еще больше уменьшить население улиц и отключить все параметры со вкладки «Расширенная графика». Вернуться к оглавлению: - Полное пошаговое руководство и все секреты. Таким образом, хотя приложения в настоящее время используют виртуальную память, они не делают этого явно.
Однако есть случаи, когда приложения используют виртуальную память явно. Операционная система предоставляет примитивы для отображения файлов, памяти или устройств в адресное пространство процесса. Отображение файлов памяти используется в некоторых операционных системах для развертывания механизмов общей памяти. Этот механизм также позволяет внедрять подкачки и разделяемые библиотеки по требованию. Картирование памяти в адресном пространстве полезно, когда процесс хочет выделить большой объем памяти. Отображение устройств полезно, когда процесс хочет напрямую использовать память устройства. Размер виртуального адресного пространства процесса зависит от размера регистров процессора.
В остальных же случаях приобретение отдельной (дискретной) видеокарты является необходимостью.
Современная графическая карта состоит из следующих частей:
Графический процессор (графическое ядро, GPU (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство) – процессор, занимающийся расчётами и формированием графической информации, выводимой на монитор, является основой видеокарты и по своей сложности практически не уступает центральному процессору компьютера, а иногда и превосходит его. Во многом им определяются основные характеристики видеокарты;
Память процесса разделена на пространство, зарезервированное для виртуальных адресов ядра - это пространство является общим для всех процессов - и виртуальное адресное пространство процесса. Физическая память распределяется между активными процессами в то время и операционной системой. Таким образом, в зависимости от того, сколько памяти у нас на физической машине, можно исчерпать все ресурсы, а не запускать новый процесс. Чтобы избежать этого сценария, был введен механизм виртуальной памяти. Таким образом, даже если виртуальное пространство процесса больше физической памяти, доступной в системе, процесс будет работать, загружая только страницы, которые ему нужны во время выполнения.
Видеопамять - выполняет роль своеобразного буфера, в который временно помещаются выводимые на монитор изображения, создаваемые и постоянно изменяемые графическим ядром. В этот буфер помещаются также элементы, необходимые процессору для формирования этих изображений;
Видеоконтроллер – отвечает за правильное формирование и передачу нужной информации из видеопамяти на RAMDAC.
Виртуальное адресное пространство разделяется на виртуальные страницы. Физическая память соответствует физической странице. Размер виртуальной страницы совпадает с размером физической страницы. Размер определяется аппаратным обеспечением. Пока процесс во время работы обращается только к страницам, находящимся в памяти, он работает так, как если бы все пространство отображалось в физическую память. Когда процесс хочет получить доступ к определенной виртуальной странице, которая не отображена в память, это приведет к сбою страницы, и после этой ошибки страницы виртуальная страница будет сопоставлена с физической страницей.
RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) или цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – устройство, осуществляющее преобразование цифровых результатов работы видеокарты в аналоговый сигнал, отображаемый на мониторе. Возможностями этого устройства определяется количество отображаемых цветов, насыщенность картинки и др. Цифровые мониторы, проекторы и др. устройства, подключаемые к цифровым разъемам видеокарты, используют собственные цифро-аналоговые преобразователи и от RAMDAC видеокарты не зависят;
Два разных процесса имеют другое виртуальное пространство, но некоторые виртуальные страницы в этих процессах могут быть сопоставлены с одной и той же физической страницей. Таким образом, два разных процесса могут совместно использовать одну и ту же физическую страницу, но они не используют виртуальные страницы.
Этот вызов увеличивает или уменьшает область кучи, связанную с процессом. Благодаря обеспечению системных вызовов виртуальной памяти для приложений, процессы могли распределять память с использованием этих новых системных вызовов. Практически процессы могут отображать память в адресное пространство, а не файлы.
Видео-ПЗУ (Video ROM) – микросхема, хранящая в себе базовую систему ввода-вывода видеокарты, а иначе говоря, ее BIOS - совокупность правил и алгоритмов, определенных производителем, по которым составные части видеокарты работают и взаимодействуют между собой.
Система охлаждения – устройство, осуществляющее отвод и рассеивание тепла от видеопроцессора, видеопамяти и других компонентов графической платы с целью обеспечения нормального температурного режима их работы.
Удаление области из адресного пространства
Существует даже вероятность того, что приложения отображают устройство ввода-вывода в адресное пространство процесса. Не все устройства могут быть отображены в память, но когда их можно сопоставить, значение этого сопоставления зависит от устройства. Если длина не является размерностью, представляющей целое число страниц, она будет округлена выше. Область может содержать уже очищенные кусочки.
Изменение размера отображаемой области
Это может одновременно удалить несколько областей.
Изменение защиты отображаемой области
Иногда происходит изменение способа отображения области. Функция будет изменять защиту для всех страниц, содержащих по крайней мере один байт в указанном диапазоне. Для того чтобы операционная система могла максимально эффективно реализовать доступ к отображаемой области памяти, программист может сообщить ядру, как будет использоваться эта область.Не секрет, что цена видеокарты напрямую зависит от ее производительности. Но на практике вы не почувствуете большой разницы между бюджетной графической картой стоимостью 150 дол. США, выдающей 30 FPS в определенной игре, и видеомонстром, в той же игре производящим 150 FPS и стоящим в 5 раз дороже. Оптимальным вариантом будет карта из «золотой середины» , обеспечивающая достаточный запас производительности по доступной цене. Тем более, что с учетом быстрых темпов развития компьютерной техники этот монстр через год в сравнении с новыми изделиями превратится в монстрика, и стоимость его упадет на 30 а то и 50 %.
Присвоение памяти адресному пространству процесса
Однако внимание должно быть создано с правами, позволяющими процессу вызывающего процесса открыть его. Функция вернет указатель на адресное пространство процесса в области карты. Функция получает начальный адрес зоны. Они будут предоставлять информацию о вызывающем абоненте о домашнем адресе области, защите, размере и т.д. Функции получают в качестве параметров адрес в пределах области, которая хочет быть опрошенной, указатель на выделенный буфер, который получит информацию о зоне и возвращает количество байтов, записанных в буфере.
Дорогие и сверхмощные видеокарты обычно покупают пользователи, строящие системы из нескольких мониторов, профессионалы, работающие с крутой графикой, а также категория людей, которым просто приятно быть обладателем «дорогого железа».
У людей разные уровни доходов и как тратить заработанные деньги – личное дело каждого. Сколько вы готовы выложить за графический ускоритель решать, конечно, вам. Главное на потраченные деньги приобрести видеокарту с максимальной производительностью.
Если функция возврата 0 означает, что информация не предоставлена. Это происходит, если адрес находится в пространстве ядра. Полученная информация будет описывать две области: выделенную область, в которую включен данный адрес, и область, содержащую страницы того же типа, в которые включен данный адрес.
Тип указывает, отображается ли файл в области или нет, а также указывает, является ли раздел общим или нет. Функция получает через параметры диапазон страниц, для которых блокируется пейджинг. Когда операционная система обнаруживает недействительный доступ к памяти, она генерирует исключение для процесса, к которому обращаются.
Производительность – результат совместной работы всех составных частей видеокарты, поэтому при ее выборе нужно учитывать много важных характеристик, а не только объем видеопамяти, что является очень распространенной ошибкой.
Основные характеристики видеокарт, влияющие на их производительность:
Производительность видеопамяти. Как свидетельствует практика, видеопамять очень часто является слабым местом графических плат. И дело в первую очередь не в ее объеме, а в пропускной способности, определяющей скорость доступа к данным, которые в ней хранятся. Пропускная способность зависит от двух показателей – частоты (скорость тактовых колебаний) и ширины (битности) шины памяти - количества данных, передаваемых за один такт.
Упражнение 2 - Запись в файл - Запись против ММАП
Для отслеживания изменений в памяти процесса. Получите время выполнения двух программ, используя команду времени. Скомпилируйте и запустите исполняемую ошибку.
Упражнение 5 - Типы доступа к странице
Создайте область памяти в адресном пространстве, состоящую из трех виртуальных страниц. Первая страница не будет иметь права, вторая будет иметь права на чтение, а третья будет иметь права на запись. Проверяйте поведение программы, когда в этих областях выполняются обращения чтения и записи.Например , некая видеопамять, имея ширину шины 256 бит, работает на частоте 1000 МГц. Это значит, что за 1 секунду она совершает 1000 тактов, передавая за каждый такт 256 бит информации (1000Х256=256 000 бит/с). Другая память, работает на частоте 1800 МГц, но при этом имеет шину 128 бит (128Х1800=230400 бит/с). Как видно в примере, память со значительно большей частотой является менее продуктивной в связи с узкой шиной. Это, конечно, чисто теоретический пример, но он демонстрирует реальное положение вещей.
Добавьте обработчик исключений для постепенного увеличения областей защиты чтения / записи для генерации исключений. Таким образом, если страница не имеет права, ошибка страницы будет переназначена с правами чтения. Если на странице есть права на чтение, разрыв страницы будет считаться с правами чтения и записи.
Упражнение 6 - Страница фолов
Упражнение 7 - Блокирование разбивки на страницы
Вы находитесь в ситуации, когда вам нужно обрабатывать данные в реальном времени в буфере, и вы хотите избежать обмена страниц. Запустите программу подкачки и используйте команду в другой консоли. Проанализируйте программу внимательно. Соблюдайте тип доступа для других страниц в адресном пространстве процесса.Упражнение 1 - Сопоставление памяти
Откройте проект 1-интро. Чтобы просмотреть полный список разрешенных столбцов, откройте «Диспетчер задач» → «Вид» → «Выбрать столбцы».Тип видеопамяти (GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 и др.) указывает на то, к какому поколению принадлежит память графической карты. Каждое следующее поколение является совершеннее предыдущего и обеспечивает более высокую частоту работы. Но как видно из предыдущего примера, память нового поколения с узкой шиной по своей реальной пропускной способности может оказаться хуже памяти предыдущего поколения с широкой шиной.
Объем видеопамяти также влияет на производительность графической платы, но только до определенного предела (когда он является слабым местом). Гораздо выгоднее приобрести карту с памятью GDDR5 - 256 бит и объемом 1 ГБ чем с памятью GDDR3 - 128 бит и объемом 2 ГБ. На самом деле графической плате с низкой пропускной способностью объем памяти в 2 ГБ, при использовании ее в домашних условиях, вряд ли когда-нибудь понадобится. Такие карты ориентированы не на достижение максимальной производительности в компьютерных играх. Они предназначены для работы с графикой или же являются больше продуктом маркетинговых хитростей производителей, рассчитанных на неопытных покупателей, оценивающих графические ускорители исключительно по размеру памяти.
Поэтому нужно оценивать все эти характеристики видеокарты: частоту, битность и объем видеопамяти, их сбалансированность. Эти показатели обычно указываются в каталогах и ценниках магазинов.
Характеристики графического ядра. Тактовая частота графического процессора является важной, но не самой главной его характеристикой. Графическое ядро со сравнительно невысокой частотой нередко оказывается очень производительным. Все зависит от архитектуры графического ядра, количества и качества входимых в его состав унифицированных шейдерных блоков (чем больше, тем лучше) и других элементов, которыми определяется пиксельная и текстурная скорости заполнения (филрейт, fill rate) видеокарты (чем они выше, тем лучше).
Эти характеристики видеокарт редко указываются на ценниках и в каталогах. Поэтому перед выбором графического адаптера из нескольких возможных вариантов, желательно на официальном сайте их производителей (или на других специализированных сайтах) поинтересоваться реальным положением вещей и выбрать вариант с самыми высокими показателями.
На практике, чем новее линейка видеокарт, к которой принадлежит графический ускоритель, тем, как правило, он мощнее. Исключение составляют «младшие» модели линейки. Не редко характеристики таких видеокарт оказываются менее производительными, чем у «старших» представителей предыдущей линейки. Например, GeForce GTS450 будет существенно уступать GeForce GTX280.
Модели новой линейки часто поддерживают новые версии DirectX и OpenAL, что обеспечивает более «продвинутую» графику в компьютерных играх и других приложениях, их использующих. Но если мощности карты окажется недостаточно, практической выгоды от этого не будет. На самом деле, тот самый GeForce GTX280 (с поддержкой DirectX10) – вариант гораздо предпочтительнее GeForce GTS450 (DirectX11).
Один из косвенных признаков невысокой производительности видеокарты – отсутствие разъема для подключения дополнительного питания непосредственно от блока питания . Шина PCIE материнской платы, к которой подсоединяется графическая плата, не может обеспечить достаточное питание. Современные технологии не позволяют создавать игровые видеокарты с настолько низким уровнем потребления электроэнергии.
Система охлаждения – элемент, от которого во многом зависит комфорт использования графического ускорителя. При выборе лучше отдать предпочтение изделиям, выполненным с применением вакуумных термотрубок (видны при визуальном осмотре). Такие системы на деле оказываются более эффективными и создают намного меньше шума. Кроме того, эффективное охлаждение предоставляет возможность лучше , добившись при необходимости более высоких показателей ее производительности.
Высокоэффективную систему охлаждения для графической платы можно приобрести отдельно, заменив штатную. Но стоит такая система как правило не менее 40 дол. США (а то и гораздо дороже). Поэтому выгоднее покупать видеокарты с эффективной штатной системой охлаждения (пусть они и стоят на 10-20 дол. США дороже аналогов без таковой).
Компьютер с несколькими видеокартами
Одним из эффективных способов повышения производительности видеоподсистемы компьютера является одновременное использование в одной машине мощностей сразу нескольких видеокарт. Для этого требуется материнская плата с поддержкой такой возможности (с несколькими разъемами PCI-E), видеокарты с реализацией соответствующих технологий, высокопроизводительный центральный процессор и достаточно мощный блок питания (не менее 700-800W).
Технология одновременного использования нескольких графических плат от nVidia называется SLI (Scalable Link Interface). Аналогичная технология от ATI имеет название CrossFireX . При построении систем на базе этих технологий возможны варианты соединения видеокарт как через специальный гибкий мостик, так и на уровне драйвера (без использования гибкого мостика для их физического соединения). В последнем случае производительность будет ниже на 10-15 %, обмен данными между картами производится через материнскую плату.
Взаимодействие нескольких графических плат при обработке одного изображения можно построить по следующим алгоритмам:
Когда изображение виртуально разбивается на несколько частей, каждая из которых обрабатывается отдельной картой;
Покадровая разбивка изображение (когда, например, одна карта обрабатывает только четные кадры, другая - нечетные);
Когда одна и та же картинка генерируется на всех графических платах, но с разными шаблонами сглаживания. Полученные результаты смешиваются, накладываясь друг на друга, чем достигается более высокая четкость, детализированность и сглаживание конечного изображения.
Главный недостаток систем на базе двух (или более) видеокарт – их высокое энергопотребление и дороговизна. При этом, производительность видеоподсистемы на практике увеличивается не в два или более раз. В лучшем случае удается добиться прироста в 50-60% от фактической мощности дополнительных графических карт.
