что такое интерфейс памяти в видеокарте

Пропускная способность памяти видеокарты и ее зависимость от «битности»

Мы продолжаем серию статей по разбору основных характеристик видеокарты, и на очереди у нас: пропускная способность памяти, а также прямо влияющий на неё показатель – ширина шины памяти видеокарты.

Ширина шины или сколько бит «нужно»

Теперь, давайте рассмотрим несколько популярных классов «битности» шин памяти:

128 бит – средний класс. Изредка, можно увидеть в бюджетных видеокартах, и очень часто в видеокартах middle-сегмента. Зачастую, такие видеокарты пригодны для полноценных домашних систем, с довольно широкими игровыми задачами, но часть игр всё равно будет «неподъёмной» для данного класса.

256 и 384 бит – топовый класс. Зачастую, «идёт» в сочетании с отменными частотными показателями, как памяти, так и ядра, безусловно, – это максимальная игровая производительность для всего и сразу.

Но, хотелось бы подчеркнуть, что данная классификация является очень и очень условной, потому что нельзя оценивать видеокарту по одной лишь ширине шины памяти. К тому же, сама по себе «битность», влияет на производительность лишь с жёсткой зависимостью от частоты видеопамяти. Эти два параметра рассчитывают пропускную способность памяти видеокарты (ПСП).

Поэтому, чтобы уверенно говорить относительно оптимальной величины шины, нужно рассматривать всё в комплексе, то есть, саму ПСП. Чем мы сейчас и займёмся.

Пропускная способность памяти

Как уже говорилось выше, данный показатель зависит от двух параметров: частоты памяти и ширины шины.
С помощью нехитрой формулы можно найти пропускную способность памяти, к примеру, какой-нибудь из видюшек на чипе Radeon HD 7970.
Возьмем модель с эффективной частотой памяти 6000 МГц и шириной шины 384 бита (48 байт если перевести). ПСП= эффективная частота памяти х ширину шины памяти = 6000 х 48 = 288 Гбайт/с. Величину ПСП также можно посмотреть с помощью специальных программ, к примеру, GPU-z.

Какая же ширина шины оптимальна? Ответ на данный вопрос для каждого случая будет отличаться. Во-первых, нужно отталкиваться от задач, которые будут выполняться с помощью будущей системки. Во-вторых, необходимо помнить про баланс в параметрах видеокарты. Поэтому для определенной конфигурации, должна быть подобрана видеокарта с определенной шириной шины и другими показателями. И зависят они от задач и только от них.

Поэтому, как итог, можно еще раз смело напомнить: баланс и еще раз баланс!

Источник

Устройство видеокарты

Не секрет, что видеокарты делятся на два типа: интегрированные (встроенные) и дискретные. Дискретные вставляются в разъем PCI Express и являются полноценной, самостоятельной частью ПК. Из-за этого устройство дискретной видеокарты гораздо сложнее и заслуживает отдельной темы. Разберёмся, из каких компонентов состоит видеокарта и за что они отвечают.

Графический процессор (GPU)

GPU (графический процессор) – является «сердцем» видеокарты, который отвечает за математические расчеты изображения, выводящегося на экран. Иными словами – обработка графики. GPU по своим свойствам похож на центральный процессор (CPU) компьютера, однако предназначен для построения изображения.

Частота

Одна из важнейших характеристик графического процессора – тактовая частота. С ней всё просто. Она измеряется в мегагерцах и чем выше его показатель, тем быстрее идет обработка информации. Частота современных видеокарт достигает отметки в 1000-1400 Мгц.

Техпроцесс

Важным показателем является техпроцесс, это один из первых пунктов среди характеристик видеоадаптеров. Измеряется в нанометрах.

Грубо говоря, основной движущей силой являются транзисторы. Если взять современные видеокарты, то можно заметить, что показатель нанометров все меньше и меньше с каждым поколением видеочипов. Все это обусловлено тем, что чем меньше размер транзисторов, тем больше их можно разместить на одном видеочипе.

С уменьшением размера транзисторов, в целом у видеокарт уменьшается также:

Производительность при этом увеличивается, так как на одной площади можно разместить больше вычислительной мощности.

Чем меньше техпроцесс, тем лучше.

Видеопамять

Работа видеокарты сосредоточена на постоянном выводе цифрового изображения на экран. Существует необходимость в сохранении выводящейся, а также остающейся за пределами экрана информации. Это задача возложена на видеопамять карты.

Память видеокарты по своим свойствам похожа на оперативную память компьютера.

Зачастую память карты используют для маркетинга, особенно в слабых (не игровых и не профессиональных) видеокартах. Кричащие 4 гб памяти почему-то сразу вызывают доверие у неподготовленного покупателя. Но один и тот же объём памяти радикально отличается на разных видеоадаптерах, если говорить о реальной производительности в требовательных задачах и современных играх. Например, даже самая бюджетная из игровых видеокарт nVidia GTX 1050 с двумя гигабайтами памяти во всех задачах покажет себя лучше, чем любой представитель карт серии GT.

Объём видеопамяти – важный, но не ключевой показатель.

Видеопамять в основном делается по стандарту GDDR. В наше время, у пользователей зачастую можно обнаружить память типа GDDR5. Ранее была распространена GDDR3.

Очевидно, что чем выше цифра, тем лучше, так как в каждой новой версии были ряды изменений, которые увеличивали пропускную способность и скорость тактовой частоты. Сейчас среди активных разработчиков можно заметить AMD, Hynix и Qimonda.

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.

Интерфейсы подключения видеокарт

Интерфейсы подключения служат для соединения комплектующих и материнской платы. Различные периферийные устройства (сетевые и звуковые карты, ТВ-тюнеры и т.п.) как правило подключаются через PCI. Это стандартная шина ввода-вывода, но речь не о ней, т.к. для видеокарт используются другие слоты. До 2006 года был популярен интерфейс AGP, затем ему на смену пришёл PCIexpess (PCIe).

AGP был создан по технологиям PCI, но предназначен исключительно для видеокарт. Он отличается более высокой пропускной способностью. Последняя обновленная версия AGP 8x обладает пропускной способностью 2.1 Гб/с. Платы с AGP выпускались до 2006 года. Больше не производится, т.к. появился более совершенный интерфейс – PCIexpress.

PCI Express, отличии от AGP, обладает большей пропускной способностью, постоянно модернизируется и имеет обратную совместимость. На данный момент существуют 4 версии, следуя порядковому номеру. Самой последней является, PCIe 4.0. С каждым разом разработчики увеличивали пропускную способность интерфейса. Сейчас им удалось достигнуть отметки в 16 Гбит/с. Не стоит забывать про то, что PCI Express видеоадаптера и материнской платы зачастую не совпадают. Однако особого риска и страха здесь нет. Видеокарта будет работать на старой материнке, хоть и не сможет работать на всю свою мощность. При обратной совместимости вообще не возникает проблем.

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.

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.

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.

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.

Питание видеокарты

Однако все пойдет по наклонной, если вы забудете учесть свой блок питания. Сразу можно сказать, что, если у вас 350w, то выбирать видеокарту нужно очень тщательно, так как современные версии очень требовательны к этому. Известно, что материнская плата не способна отдать нужное количество энергии для энергоёмких видеоадаптеров, что приводит к необходимости использования дополнительного питания.

Обычно для подключения дополнительного питания, видеокарта оснащена 6-пиновым переходником. К сожалению, не все блоки питания имеют функцию прямого подключения, так как попросту не имеют подходящего разъема, но страшного ничего здесь нет – большинство видеокарт продают со специальным переходником в комплекте. Современные же блоки обладают уже встроенным разъемом, от чего необходимость в переходниках отпадает. Так же, на современных видеокартах часто можно обнаружить 8-пиновый разъем питания. Это связано с постоянным увеличением необходимой энергии для видеокарты.

Охлаждение

Не менее важным моментом является охлаждение устройства. Как уже было сказано – видеокарта очень требовательна к энергии, потому она больше всего склонна к перегреву. Чтобы избежать подобного существуют разные типы охлаждений. Есть пассивный, он нацелен на то, чтобы поглощать и рассеивать энергию. Активный, в свою очередь, это привычные нам кулеры или система водного охлаждения.

Источник

Видеокарта: параметры и компоненты

Видеокарта – компонент архитектуры современного ПК, отвечает за преобразование графической информации в видеосигнал для монитора. Видеокарта представляет собой плату расширения, которая устанавливается в специальный слот (PCI-Express) материнской платы. Также видеокарта может быть встроенной, то есть, входить в состав северного моста чипсета материнской платы или быть интегрированной в центральный процессор.

Компоненты видеокарты

Графический процессор, GPU

Является основой видеокарты, отвечает за вычислительные функции, связанные с обработкой трёхмерной графики, тем самым высвобождает ресурсы центрального процессора. Именно от графического процессора зависит производительность видеокарты.

Видеоконтроллер

Отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Современные видеокарты имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять

Служит кадровым буфером, в который помещаются изображения, генерируемые графическим процессором перед последующим выводом на экран монитора, а также для хранения промежуточных данных связанных с 3D-вычислениями. Видеокарты комплектуются памятью типа GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры могут использовать в своей работе часть общей системной памяти компьютера.

Цифро-аналоговый преобразователь, RAMDAC

RAMDAC необходим для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Большинство цифро-аналоговых преобразователей имеют разрядность 8 бит на канал, что даёт 256 уровней яркости на каждый основной цвет — 16,7 млн. цветов.

Видео-BIOS

Постоянное запоминающее устройство, в которое записаны: экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. Видео-BIOS не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор. Информация, которая хранится в видео-BIOS применяется для инициализации и работы видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы.

Система охлаждения

Предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Параметры видеокарты

Частота графического процессора (МГц) — тактовая частота ядра, во многом определяет производительность видеосистемы.

Тип видеопамяти (GDDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5) — определяет частоту, разрядность шины памяти видеокарты.

Объём видеопамяти (Мб) — чем больше объём, тем большее число кадров способен сформировать графический процессор за короткий промежуток времени.

Частота видеопамяти (МГц) — чем выше частота работы видеопамяти, тем выше общая производительность видеокарты.

Ширина шины видеопамяти — указывает на количество бит (64, 128, 256) информации, передаваемой за такт.

Интерфейс — разъем, для установки видеокарты, на материнской плате (PCI-Express).

Количество поддерживаемых мониторов — одновременное подключение нескольких устройств.

Максимальное разрешение — количество точек, по горизонтали и по вертикали, при построении изображения графическим процессором видеокарты.

Число универсальных процессоров — шейдерные конвейеры, отвечающие за расчет цветов и геометрических структур.

Число текстурных блоков — выполняют выборку и фильтрацию текстур, а также наложение текстур на поверхности геометрических объектов.

Число блоков растеризации — отвечает за финальный этап обработки изображения (сглаживание, фильтрация), а также за запись обработанного изображения в буфер видеокарты.

Версия шейдеров — чем выше версия шейдеров, тем больше у видеокарты возможностей по созданию специальных эффектов.

Поддержка:

Разъемы видеокарты:

Видеодрайвер

Специальное программное обеспечение, поставляемое производителем видеокарты и загружаемое в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером.

Источник

Какой компонент компьютера (я сейчас про стационарные ПК), помимо материнской платы, неизменно вызывает уважение? Процессор – какой бы он ни был мощный, но это небольшой квадратик/прямоугольник, своим видом не вызывающий особых эмоций. Модули памяти, SSD? Да ладно! Кулер? Это, по сути, довольно простая, хотя большая и тяжелая, железка с пропеллером. Блок питания? В какой-то мере да, но особого трепета все равно нет. Что остается, видеокарта? А вот тут в точку. Если имеем дело с современным высокопроизводительным графическим адаптером, то берешь в руки — маешь вещь! Как она устроена, какова анатомия видеокарты – предмет нашего сегодня разговора.

Типы видеокарт

Существует три вида графических адаптеров:

Встроенное в процессор видеоядро сегодня нас интересует мало. Как и внешняя, хотя по сути, это выполненная в отдельном корпусе дискретная видеокарта. И вот она то, дискретная, и будет предметом этого материала.

Я не буду останавливаться на вопросах типа «зачем нужна видеокарта». На мой взгляд, абсолютно бессмысленно отвечать на очевидное. Это вопрос из разряда «зачем компьютеру блок питания» или «зачем автомобилю двигатель». Уверен, уж об основном назначении этого компонента вы и сами догадываетесь.

Не буду останавливаться и на этапах развития графических адаптеров. История эта интересна, разнообразна, полна драматических и, не побоюсь этого слова, трагических событий, но тема весьма обширная, и в данном случае мало помогающая разобраться в анатомии видеокарт.

Из чего состоит видеокарта

Когда мы рассматривали строение материнской платы, то в большинстве случаев «порционные судачки а натюрель» были на виду во всей красе. Практически все составные части видны и ко всем можно подобраться.

К сожалению, взяв в руки современную видеокарту, мы видим массивный радиатор с вентиляторами в количестве от одного до трех (хотя бывает и больше), на обратной стороне в лучшем случае видим тыльную сторону печатной платы, да и то скорее всего она будет закрыта металлической или композитной пластиной. Да с торца несколько разъемов. Что и как там устроено – почти ничего не видно.

Поэтому, чтобы узнать основы и составные части современной видеокарты, придется снимать систему охлаждения. После того, как с этой задачей справились, наконец-то нашему взору откроется анатомическая картина графического адаптера.

Итак, из каких основных частей состоит видеокарта:

Причем, практически все эти части присутствуют и на видеокартах, выпущенных десяток лет назад, и даже двадцать…

На каждом из этих компонентов остановимся поподробнее. Разберемся, что это, как устроено и для чего требуется. И нужно ли вообще.

Графический процессор (GPU)

Какую бы видеокарту вы не использовали (AMD или NVidia), выглядят они похоже. Центральное место на печатной плате (ну или примерно центральное, но в любом случае заметное), занято графическим процессором. В окружении других компонентов, до которых речь тоже дойдет.

Наверняка напрашивается аналогия с центральным процессором, и она вполне уместна. Тем более, что и название похожее – там CPU (Central Processing Unit), здесь GPU (Graphics Processing Unit). И то, и то – процессоры. И в чем между ними отличие?

Если меряться транзисторами, из которых состоят CPU и GPU, то у последних их больше. Например, во взятой для образца видеокарте установлен чип NVidia GA104-400-A1, в котором 17.4 млрд транзисторов. А, скажем, AMD Ryzen 7 5800H обходится почти вдвое меньшим количеством. Выходит, графический процессор круче?

В чем-то да, а в чем-то и нет. Некогда большую часть работы по обсчету изображений (например, в играх), которые надо вывести на экран, выполнял CPU. Однако, постоянное усложнение этой работы и необходимость высокой вычислительной мощности привело к тому, что возможностей процессора стало не хватать.

CPU – универсальное устройство, выполняющее множество разных функций. В этом его сила, и в нем же слабость. В данном случае узкоспециализированный GPU позволяет выполнять работу, связанную с подготовкой и выводом изображения на экран монитора, гораздо быстрее.

Связано это в первую очередь с многоядерной и многопоточной обработкой данных. Конечно, CPU тоже умеет выполнять операции параллельно, но давайте посмотрим ядрам и потокам в глаза. Ознакомимся со спецификациями: например, у AMD Ryzen 7 5800H 8 ядер и 16 потоков. Немало. А что там с чипом NVidia GA104?

Аналогом процессорным ядрам в графических чипах NVidia являются ядра CUDA, коих в данной модели GPU аж 6 144. Пусть эти ядра более простые и менее универсальные, но зато их на порядки больше.

У GPU AMD архитектура чипов несколько иная, но сути это не меняет. Если брать за пример сопоставимый графический процессор Radeon RX 6700 XT, то тоже видим более 17 млрд транзисторов и 2 560 процессорных ядер.

Надо сказать, что нельзя сравнивать видеокарты просто по количеству этих самых ядер. В пределах одного производителя можно, хотя и с оговорками, но вот предположение, что NVidia GA104 (6 144 ядер) примерно в 2.5 раза мощнее AMD Radeon RX 6700 XT (2 560 ядер), неверно.

Ну так какие же функции выполняет GPU? В первую очередь – преобразования данных, переданных центральным процессором в изображение, которое отображается на экране монитора. Эта работа выполняется очень быстро, ведь «картинка» постоянно изменяется и в секунду надо подготовить их десятки, а то и сотни, чтобы все изменения на экране происходили плавно, без рывков и замираний.

Собственно, поэтому GPU и получились такими сложными. Но, согласитесь, было бы неразумно использовать такую мощь только для игр или специфических задач по визуализации. Тысячи простаивающих вычислительных ядер – это слишком расточительно. Поэтому видеокарты активно используются для математических операций в научных программах, инженерных и аналитических расчетах и т. п.

Видеопамять

К сожалению, пользователи не имеют возможности устанавливать столько памяти, сколько им захочется, как это существует в материнских платах. Видеокарты изначально комплектуются определенным объемом VRAM, который зависит от используемой модели GPU. Изменить это значение почти невозможно.

Почему почти? Некоторые энтузиасты экспериментируют с установкой большего количества микросхем памяти на плату, но это мероприятие непростое, недешевое, и не гарантирующее результат. Короче, приходится мириться с тем, что есть. Подопытная MSI GeForce RTX 3070 Ti Suprim X обходится объемом 8 ГБ GDDR6X.

На плате чипы видеопамяти обычно располагаются рядом с GPU, окружая его. На изображении выше видны 8 микросхем производства Micron, расположенные с трех сторон вокруг графического процессора. Видеокарты попроще могут обходиться меньшим количеством чипов, помощнее – большим.

Надо еще сказать, что сама видеопамять бывает разной. Сейчас можно найти видеокарты с чипами GDDR5, GDDR6 и GDDR6X. Первый тип уже считается устаревшим и применяется разве что в бюджетных или уходящих с рынка моделях видеокарт. Например, в NVidia GeForce GTX 1050. В основном используется память 6-го поколения.

Есть еще память HBM2 (High Bandwidth Memory), но при всех своих преимуществах она не получила до сих пор широко применения, и в немалой степени из-за того, что она дороже, чем та же GDDR6(X).

Если говорить кратко, то в отличие от планарной GDDR6, технология HBM имеет многослойную структуру ячеек. Чем-то напоминает 3D NAND. Из-за этого у нее очень широкая шина доступа – 1024 бит и более. Физически чипы HBM располагаются в непосредственной близости от GPU. Этот тип видеопамяти использовали видеокарты Nvidia Tesla P100. Radeon RX Vega 56, Radeon Vega RX 64, Nvidia Quadro GP100 и некоторые другие.

Тем не менее, подавляющее большинство современных моделей видеокарт основаны на проверенной GDDR6(X).

Видеопамять непосредственно используется во время подготовки изображений, и чем больше объем, тем быстрее будет идет расчет, и тем меньше понадобится обращаться к процессору, ОЗУ и накопителю за новой порцией данных. И чем выше разрешение изображения, тем видеопамяти хочется побольше.

На данный момент необходимым минимумом можно считать объем в 6 ГБ, который позволит получить уже качественную, плавную картинку на экране с большим количеством FPS.

Система питания

Надежное электропитание – основа стабильной работы любого устройства, и видеокарта тут не исключение. Нагрузка на систему электропитания весьма высока, если учесть потребление электроэнергии современными GPU.

Сравните, например, младший GEFORCE RTX 3060, энергопотребление которого заявлено равным 170 Вт и флагманский Intel Core i9-11900K, у которого TDP равно 125 Вт. Если брать старший GEFORCE RTX 3090, то его аппетит уже находится на уровне 350 Вт.

Организовано энергопотребление по тому же принципу, что и питание процессора. Уже привычная связка ШИМ-контроллера и n-го количества фаз на силовых сборках. Контроллеров может быть и несколько.

Фазы питания располагаются либо с одной стороны графического процессора, либо с двух, если этих фаз много. А в топовых видеокартах их действительно много.

У взятой для примера MSI GeForce RTX 3070 Ti Suprim X их 13 штук, 2 из которых питают видеопамять. Кстати, в данном случае эти две фазы используют отдельные элементы для верхнего и нижнего плеча, в то время как для GPU применяются 50-амперные сборки Alpha & Omega AOZ5311NQI.

Система охлаждения

Именно этот компонент (огромный радиатор, несколько вентиляторов) и бросается в глаза при первом взгляде на видеокарту. Исключение составляют, пожалуй, только бюджетные маломощные графические адаптеры, которые обходятся скромными по размеру и весу системами охлаждения.

Если же мы говорим о чем-то типа RTX 2060/3060 или AMD 6700 и выше, то система охлаждения будет внушать уважение, как минимум своим весом.

Радиатор представляет собой довольно замысловатую железяку с большим количеством тонких ламелей, состоящую из нескольких секций и теплорассеивающих пластин, контактирующих с графическим процессором, чипами памяти и силовыми элементами системы питания.

Практически все производители устанавливают несколько тепловых трубок для повышения эффективности работы радиатора.

Тепловая трубка – металлическая (часто медная, может быть покрыта никелем) герметичная, с легкоиспаряющейся жидкостью внутри. Эта жидкость испаряется в месте соприкосновения одного конца трубки с горячим элементом, после чего пар конденсируется на противоположном, холодном конце, после чего жидкость возвращается в горячий конец трубки.

Чаще всего применяются тепловые трубки с пористыми внутренними стенками, по которым жидкость под воздействием капиллярных сил перемещается в зону испарения вне зависимости от положения самой трубки в пространстве. Этой жидкостью может быть вода, аммиак, этанол и т. п.

Встречается и такой элемент, как испарительная камера. Это некая модернизация идеи тепловой трубки, использующая тот же принцип испарения жидкости, при которой отбирается тепло у охлаждаемого элемента. Разница в том, что плоская многослойная конструкция увеличивает эффективность этого процесса.

У разных производителей количество и конфигурация трубок различается. Часть их может использоваться для контакта с GPU, а для элементов системы питания устанавливается индивидуальная трубка. Может использоваться технология «прямого контакта», при которой тепловые трубки непосредственно контактируют с графическим процессором. Это позволяет улучшить теплообмен.

Однако недостаточно просто забрать тепло тем или иным способом – тепловой трубкой и/или радиатором, это тепло надо еще куда-то деть. Для этого применяют вентилятор(ы).

Несколько лет назад референсные видеокарты NVidia и AMD использовали систему охлаждения с помощью турбины. Суть ее в том, что устанавливается только один радиальный вентилятор, который забирает воздух из корпуса и прогоняет его через всю видеокарту, выбрасывая наружу.

Под кожухом видеокарты установлен радиатор с большим количеством ребер. Главным недостатком такой системы охлаждения является шумность. Единственный вентилятор имеет небольшой размер, а для обеспечения нужного потока воздуха ему приходится вращаться на большой скорости. А чем она выше, тем выше и шум.

Оба производителя отказались от турбинной системы, начиная с семейств видеокарт NVidia RTX 2000 и AMD RX 6000. Предпочтение отдано более привычным осевым вентиляторам, которых может быть от одного до нескольких в зависимости от размера видеокарты и «горячности» ее нрава.

Рассматриваемая сегодня MSI GeForce RTX 3070 Ti Suprim X имеет три вентилятора диаметром 95 мм каждый. Их максимальная скорость вращения составляет 3 250 об/мин, но надо очень постараться, чтобы ветродуи разогнались до таких скоростей. В реальности даже под максимальной нагрузкой они вращаются на меньших скоростях, а при температуре графического чипа ниже 60°C вообще останавливаются.

Некоторые производители используют противоположное направление вращения вентиляторов. Если их два, то один вращается по часовой стрелке, другой против. При трех вентиляторах обычно средний имеет противоположное направление вращения по отношению к крайним. Производители утверждают, что таким образом удается бороться с турбулентностью воздушного потока и улучшать обдув радиатора.

Редкие модели видеокарт могут оснащаться одним или двумя дополнительными вентиляторами небольшого размера. Например, INNO3D GeForce RTX 3070 ICHILL X4 имеют небольшой вентилятор на верхней грани, обдувающий тепловую трубку с радиатором от цепей VRM.

Альтернативой штатным системам охлаждения может быть жидкостная, которую можно установить самостоятельно, или производитель изначально предлагает модификацию видеокарты со смонтированным радиатором СЖО. Принципиально она не отличается от той, что используется для CPU, но есть некоторые различия. Проблема в том, что помимо графического чипа необходимо охлаждать еще микросхемы видеопамяти и цепи VRM, что делает теплосъемник довольно сложным конструктивно.

Полезной вещью может оказаться и защитная панель, которая закрывает обратную сторону печатной платы. Она как минимум защищает плату от возможных повреждений, улучшает механическую прочность видеокарты, а часто еще и участвует в охлаждении, для чего через термопрокладки контактирует с печатной платой в месте установки, скажем, силовых элементов системы питания.

Интерфейсный разъем для подключения к материнской плате

Все видеокарты последних поколений используют интерфейс PCI-Express. Последние поколения перешли на 4-ю версию, хотя без проблем работают и в более старых версиях, например, PCIe 3.0.

Видеокарты получают от процессора 16 интерфейсных линий. В зависимости от CPU может отличаться количество этих линий и версия интерфейса. Процессоры AMD Ryzen последних поколений и интеловские «камни» могут полноценно обеспечить видеокарту этими «дорожками» для доставки данных.

Если же по какой-то причине нет возможности обеспечить видеокарту всеми 16-ю линиями (например, к процессору подключен второй слот PCIe на материнской плате, и он задействован под какой-либо контроллер) и ей осталась только половина, то… ничего страшного не произойдет. Видеокарта будет прекрасно работать, и маловероятно, что вы вообще заметите какие-либо изменения.

Разъем(ы) питания

Но не только передачей данных занимается разъем PCIe. Через него подается питание на видеокарту. И все бы ничего, но есть проблема. Он не в состоянии обеспечить нормальное питание даже младшей в линейке моделей видеокарты. Почему?

Давайте взглянем на иллюстрацию, показывающую часть разъема PCIe, точнее, короткую его часть до перемычки. Здесь 22 контакта, часть занята для служебных нужд, а часть используется для подачи напряжений 12 В и 3.3 В.

Всего у нас есть пять 12-вольтовых контактов и три с напряжением 3.3 В. Согласно спецификациям на PCIe, максимальный ток для напряжения 3.3 В составляет 3 А, и 5.5 А для напряжения 12 В. Высчитать максимальную мощность теперь просто:

(5.5 (А) * 12 (В)) + (3 (А) * 3.3 (В)) = 75.9 Вт

Теперь вспомним, что для RTX 3060 максимальное потребление энергии указано равным 170 Вт, что более чем вдвое превышает возможности интерфейса PCIe. Где брать дополнительную мощность? Непосредственно от блока питания.

Для этого на видеокартах есть от одного до трех разъемов (с шестью или восемью контактами) для подключения шлейфа/ов от БП. И забывать об этом не следует. Блок питания вашего ПК должен обеспечить необходимое количество коннекторов.

Интерфейсные разъемы для подключения монитора/ов

Все эти чипы, радиаторы, вентиляторы – все это хорошо, но куда подключать монитор, чтобы что-то увидеть? Воспользоваться разъемами, которые располагаются на заднем торце видеокарты. В подавляющем большинстве случаев на современных видеокартах вы найдете один-два HDMI и пару-тройку DisplayPort.

Собственно, вот туда и подключайте, в зависимости от того, какой интерфейс у вашего монитора. Или нескольких, т. к. никто не запрещает использовать более одного средства отображения. В некоторых моделях видеокарт встречается еще и разъем USB Type-C, но это для специфических нужд.

Разъем для объединения видеокарт в режим SLI или CrossFire

Несколько лет назад тема объединения нескольких видеокарт для совместной работы с целью повысить производительность была очень популярна. NVidia представила технологию SLI, у AMD аналог обзывается CrossFire.

Сейчас это стало не столь интересно, т. к. такой режим работы не очень соответствовал ожиданиям. Затраты на покупку двух-трех видеокарт не оправдывают полученного прироста быстродействия.

Неудивительно, что в 3000-й серии видеокарт от NVidia поддержка SLI представлена ограниченно. Я бы сказал, что довольно мало моделей позволяет использовать их таким образом.

А вот видеокарты, например, 1000-й серии имеют такую поддержку. Чтобы задействовать технологию SLI необходимо, чтобы на видеокарте был специальный разъем на верхней грани.

На иллюстрации показан такой разъем для видеокарты Gigabyte GeForce GTX 1070 G1 Gaming. Чтобы объединить два графических адаптера, требуется использовать специальную перемычку, которая устанавливается в этот разъем.

Повторюсь, что современные модели видеокарт в большинстве своем такой функционал не поддерживают.

Что еще?

Я не останавливаюсь подробно на вспомогательных функциях видеокарт. Сюда можно отнести управление подсветкой, наличие небольшого дисплея для вывода служебной информации или пользовательских изображений.

Разве что стоит упомянуть наличие переключателя выбора одного из режимов работы видеокарты. Последние их поколения изначально имеют два BIOS. Первый ориентирован на тихую работу, что достигается снижением частоты работы GPU и оборотов вентиляторов. Второй – этакий «спорт-режим», который раскрывает все возможности видеокарты.

Ну почти все, т. к. пользователь также может самостоятельно устанавливать режимы работы видеокарты, заняться разгоном.

Заключение. Анатомия видеокарты – все для победы

Графический чип поменять нельзя, память доустановить нельзя, даже другое охлаждение смонтировать не так уж просто.

Мало того, следует помнить, что современные видеокарты для установки требуют как минимум 2 слота. Если у вас в материнскую плату уже установлены какие-либо адаптеры и контроллеры, посмотрите, а место для видеокарты есть?

При выборе графического адаптера придется разбираться с тем, какой чип, какая память стоит. Нелишним будет поинтересоваться, насколько мощная система питания, особенно если вы планируете поиграться с разгоном. То же самое относится и к системе охлаждения. В штатных режимах, конечно, справятся все, но вот при оверклокинге…

Полезно будет оценить, насколько выбранная видеокарта будет актуальна через год-два. При условии, конечно, что у вас нет привычки менять графическую плату сразу после появления нового семейства видеочипов.

Источник