Tarjeta de gráficos por computadora y su propósito

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Видеокарта компьютера и ее предназначение

Una tarjeta de video es el dispositivo con el que se muestra la imagen en el monitor. Es decir. sin una tarjeta de video, ni el texto ni las imágenes que vemos en la pantalla, y en general, el trabajo de una computadora sin una tarjeta de video es imposible.

Hay dos tipos de tarjetas de video: tarjetas de video externas (discretas) e integradas (a bordo del inglés "A bordo" - en el tablero). Echemos un vistazo más de cerca a estos conceptos juntos. En el mercado de tarjetas de video externas, ahora hay dos monopolistas. Esta es la compañía de California "Nvidia" y la canadiense "ATI Technologies". En 2006, este último también fue comprado por la empresa estadounidense para la producción de procesadores "AMD" (Advanced MIcro Devices). Ahora AMD está vendiendo activamente sus aceleradores gráficos bajo ATI sin torsión, al mismo tiempo, la marca "Radeon".

Así es como se puede ver una tarjeta gráfica de nivel de entrada externa (discreta) de ATI-AMD:

Los números en la foto son:

  • Radiador con ventilador para GPU
  • El conector PCI-Express con el que se inserta la tarjeta en la placa base
  • (3-4) Salidas de video VGA y DVI respectivamente (ahora hay una transición masiva a un nuevo estándar digital - HDMI)

Nota: La GPU (unidad de procesamiento de gráficos o unidad de procesamiento de gráficos) es el procesador de gráficos en sí (su núcleo).

Echemos un vistazo más de cerca: el núcleo de la tarjeta de video (con alguna simplificación) es el mismo chip que el núcleo de la CPU. Solo se trata de sus tareas específicas: la salida de la imagen (cualquiera) en la pantalla del usuario. A partir de la salida del texto y terminando con el procesamiento de escenas tridimensionales de tu juego de computadora favorito.

El chip de GPU en fábrica (con la ayuda del método de montaje BGA) está soldado al textolite de la PCB de la tarjeta de video externa ("plástico" rojo en la figura anterior), encima hay un radiador denso (o pegado o atornillado) para disipar el calor y ya en el disipador térmico - Un ventilador (enfriador - enfriador) para disipar el aire caliente. Como puede ver, estructuralmente todo esto es muy similar al procesador con su sistema de enfriamiento.

La tarjeta de video externa se conecta a la placa base a través de una ranura dedicada (ranura). Para cada generación de tarjetas de video, es suya (según el momento de emisión de la tarjeta).

Esta afirmación es válida para casi toda la gama de componentes de la computadora. En este caso, aquí puede definirse fácilmente de manera puramente visual "a simple vista". Las primeras tarjetas de video fueron instaladas en los conectores ISA (Industry Standard Architecture), reemplazadas por un conector PCI (Peripheral Component Interconnect), luego AGP (Accelerated Graphics Port) y ahora tenemos un bus y, respectivamente, la ranura PCI-Express. Y sus diversas versiones (revisiones) son física y eléctricamente compatibles, pero difieren únicamente por el ancho de banda (ancho) del bus de datos que conecta la tarjeta de video y la placa base.

A través de las salidas de video en la tarjeta, está conectado físicamente al monitor (o TV). Aquí, nuevamente, todo depende del estándar admitido por su monitor / TV.

Por ejemplo, el conector VGA (número 1 en la foto de arriba) transmite la señal en forma analógica. El estándar DVI (dígito 2) implica la transmisión de señal exclusivamente digital (sin transformaciones adicionales). El nuevo estándar HDMI, junto con la imagen sobre el cable, también puede transmitir audio. La abreviatura HDMI significa "interfaz multimedia de alta definición", una interfaz multimedia de alta definición (alta calidad).

Creo que la idea principal que atrapaste: nos fijamos en lo que tenemos (la presencia de qué productos), verificamos con qué queremos conectarnos al tema "no funcionará", creemos que la disponibilidad de los conectores que podemos necesitar en el futuro - tomamos "para crecer" :) Y, por supuesto, no se olvide de los adaptadores con los que la tarjeta de video externa se puede conectar al dispositivo de salida de imagen: DVI-VGA o HDMI-VGA (ya no es un adaptador, sino un convertidor de video controlador completo).

Me gustaría decir algunas palabras sobre las tarjetas de video modernas, que requieren energía adicional para el trabajo, que se alimenta directamente desde la fuente de alimentación de la computadora.

La situación aquí es la siguiente: cualquier tarjeta de video externa para la computadora (ya sea PCI, AGP o PCI-Express) se alimenta directamente desde el conector de la placa base en la que está instalada. Por ejemplo, la potencia máxima que el conector AGP puede proporcionar es 42 W, PCI-Express versiones 1.1 - 76 W (W), respectivamente.

Como comprenderá, muchas tarjetas de video externas modernas (especialmente a cargas máximas) consumen mucha más potencia. Es por esto para ellos y se les ocurrió un conector de alimentación adicional.

Así es como se ven estos conectores:

Viene con un acelerador de gráficos tal que debe haber un adaptador especial que conecte uno de los conectores "molex" estándar de la fuente de alimentación y una entrada de alimentación adicional de la tarjeta.

Con las fuentes de alimentación modernas, estos conectores adicionales están presentes desde el principio, por lo que no tiene que preocuparse por los adaptadores, ¡pero debe conocer esta posibilidad! Los aceleradores gráficos modernos (especialmente para los productos de AMD) pueden consumir una cantidad considerable de energía (menos de 250 vatios), así que tenlo en cuenta al elegir la GPU y la fuente de alimentación de la computadora que deberá proporcionar todo este toque chic :)

También debe pensar con anticipación acerca de la carcasa de la computadora , ya que las tarjetas superiores pueden alcanzar más de treinta centímetros de longitud y no en cada unidad del sistema en que pueden instalarse.

Si se supone que la computadora debe usarse principalmente para jugar o trabajar con gráficos en 3D, puede comprar una placa base con varios conectores Pci-Express x16 para aceleradores de gráficos. Esto permitirá el uso simultáneo de varias tarjetas de video externas del mismo modelo. Eso en la suma dará un aumento tangible en el rendimiento del subsistema de gráficos.

Con Nvidia, esta tecnología propietaria se llama "SLI" (Scalable Link Interface) y para el trabajo cooperativo, aquí se necesitan tarjetas de video externas absolutamente idénticas, su competidor directo tiene un desarrollo similar llamado "AMD CrossFire" y aquí puede Use cualquier acelerador de gráficos que admita esta tecnología. Ambos desarrollos le permiten combinar la potencia de varias tarjetas de video externas y hacer que funcionen como una sola unidad.

Si decide organizar algo similar, tenga en cuenta que algunas placas base pueden ser "afiladas" solo bajo una de estas tecnologías. Son universales y este punto no es demasiado para aclararlo al comprar. Aunque, en aras de la justicia: ¿es realmente necesario unir las tarjetas de video para los juegos? Quiero decir que una tarjeta de video externa de la última generación puede hacer frente a cualquier juego moderno.

En la segunda parte del artículo, me gustaría compartir mi experiencia de actualizar una tarjeta de video externa en la computadora de mi casa. ¿Qué es interesante sobre esto? Solo pensé que en el transcurso de la historia aparecerían nuevos conceptos y descripciones que pueden complementar orgánicamente y profundizar en el tema de este artículo. Si no, ¡simplemente me jacto de la adquisición! :)

Entonces, antes de la actualización, tenía una tarjeta de Nvidia: "Asus GeForce 9600 GT" Así es como se veía:

Gran mapa, por cierto! Soporte de hardware para DirectX10, 512 megabytes de memoria de video, para ese momento, ¡muy valioso! Esta es mi primera tarjeta de video externa, que requiere potencia adicional (conector de 6 pines a la derecha). En la carga máxima, la tarjeta TDP podría acercarse a 96 vatios, y, como recordamos, el conector Pci Express puede proporcionar solo 76, ¡por lo que sin potencia adicional no hay nada! Una nueva (en ese momento) tecnología de proceso de 65 nanómetros. La tarjeta de video se veía bastante impresionante incluso en mi pequeña carcasa de computadora. Diré esto: hasta este momento no me he permitido con "juguetes" de esta clase :) Y comida adicional ... Personalmente me aseguré que los adaptadores gráficos modernos, aparentemente, simplemente no pueden prescindir de eso.

Nota: TDP - "Potencia de diseño térmico" o "Punto de diseño térmico" - se traduce aproximadamente como requisitos de diseño para disipador de calor. En otras palabras, la potencia disipada esperada (la cantidad de calor asignada o dispersa por unidad de tiempo es un segundo). La figura indica la retirada de qué potencia térmica debe calcularse el sistema de refrigeración del producto.

Pero todo fluye, todo cambia, y en la industria de la informática muy rápidamente, así que es hora de reemplazar este modelo de una tarjeta de video externa por una más nueva. Volví a decidirme por los productos de NVIDIA, "GeForce GTX 750 Ti", que se basaron en la nueva tecnología de la empresa llamada "Maxwell". La tarjeta gráfica basada en hardware es compatible con la versión DirectX11.2, tiene dos gigabytes de RAM rápida para la GPU estándar GDDR5 (Gráficos de doble velocidad de datos), el chip se fabrica con tecnología de proceso de 28 nanómetros (el tamaño de un transistor de cristal = 28 nanómetros). En resumen, todos los juegos de 2015 se lanzan con él en configuraciones de nivel medio-alto.

Nota: un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro.

¿Por qué me detengo en esos detalles con tanto detalle? Simplemente, quiero mostrarte cuán comparables (en términos de rendimiento) estas dos tarjetas gráficas de diferentes generaciones son la una para la otra. Y esto es lógico: en la "GTX 750 Ti", los juegos que rápidamente ni siquiera se pueden ejecutar en el "GT 9600" funcionan rápidamente, pero la belleza aquí no es solo esto :) Mire la nueva tarjeta de video en el diseño de referencia:

Nota: El diseño de referencia es una placa de circuito impreso y un sistema de enfriamiento desarrollado por el fabricante (en este caso, Nvidia). Los socios (Asus, MSI, Gigabyte) que tienen sus propias capacidades de producción pueden colocar un chip gráfico en una placa con un conjunto de otros componentes e instalar su sistema de refrigeración.

Simplemente compare visualmente estas dos tarjetas de video externas (puede navegar fácilmente por las partes que abogan por la ranura PciExpress) y todos comprenderán:

  • La novedad no tiene ningún poder adicional (¡simplemente no todos!) :)
  • Un núcleo gráfico moderno y completo basado en el chip NVIDIA GM107
  • Dos gigabytes de memoria GDDR5 rápida
  • ¡La tarjeta se coloca en cualquier unidad del sistema, ya que en total tiene 159 milímetros!
  • El sistema de enfriamiento de referencia es suficiente para disipar el calor generado por la tarjeta gráfica: su TDP está declarado a 60 vatios. Sí, te lo digo, mira de nuevo esta hielera en la foto de arriba :)
  • Como resultado de la adición de los artículos segundo y tercero - excelente rendimiento en los juegos de 2015
  • La fuente de alimentación mínima recomendada para una PC con esta tarjeta de video es de 300 vatios (para comparar: ¡las recomendaciones para mi GT 9600 anterior son 400 vatios!) El dispositivo consume solo 60 vatios de potencia ... Aturdido :)

¡Esta es la nueva arquitectura de Maxwell en todo su esplendor! Según las garantías de los propios fabricantes, los chips lanzados en su base consumen, en comparación, los procesadores gráficos de la última generación, la mitad de la energía, con un aumento en el rendimiento de casi 300%.

Por supuesto, como dice el refrán: "cada sandpiper elogia su pantano", pero incluso a simple vista se puede ver que esta vez los ingenieros de "Nvidia" realmente tienen algo de lo que enorgullecerse.

Antes de eso, lo confieso, pensé que la industria de las tarjetas gráficas de juegos claramente no está siguiendo ese camino. El TDP (consumo de energía) cada vez mayor de los productos comenzó a llevar al hecho de que la unidad de potencia de 750 vatios no sorprendería a nadie, y en varios foros ya aparecían mensajes como: "¡Me compré un asesino de BP, creo que no habrá problemas!" ¡Por supuesto! ¿Qué problemas? Solo por la luz pagará mucho (como si un pequeño hervidor de agua se conecta constantemente a una toma de corriente), y entonces, no hay problema :)

Para demostrar más claramente cuál fue el resultado de la carrera constante de desarrollo de capacidades y la búsqueda de "loros" (el número de puntos o la calificación del acelerador en programas de prueba como "3DMark"), mostraré algunas fotos. A continuación se muestra el "AMD-Radeon-R9-290X" (con una carga máxima, solo la tarjeta de video en sí puede consumir hasta 250 vatios).

Como puede ver, la tarjeta de video externa ya no tiene el diseño de un sistema de enfriamiento convencional y usa su versión mejorada del tipo de turbina: el ventilador "bombea" el aire a través del radiador del sistema de enfriamiento y luego sale por la carcasa a través de orificios especiales en la parte posterior de la tarjeta. Para experimentar toda la "tragedia" de la situación, veamos a un representante más de la familia de tarjetas de AMD: "Radeon-R9-295X2":

¡Para este acelerador de gráficos de doble procesador TDP es de 500 vatios! Dispersar (la lengua no se vuelve para decir "calor" - calor) de esta "estufa" se llama un sistema de refrigeración líquida combinada. Sí, vamos a usar otro nitrógeno (también pasa líquido) :) Así es como se ve toda esta desgracia en el corte:

Como puede ver, la compañía "Nvidia" fue la primera en pensarlo. En lugar de estúpidamente aumentar los megahercios y el tamaño de sus tarjetas de video externas, siguieron el camino de la optimización seria de las soluciones existentes. ¡El resultado fue brillante! Reducción de la disipación de calor y el consumo de energía con un rendimiento notablemente mayor: ¡valiente, "Nvidia"! La situación me recordó un avance que Intel hizo, lanzando su Core 2 Duo al mercado de procesadores centrales. Luego, su competidor (la misma empresa AMD) se vio obligado a reducir de manera urgente el precio de varios de sus productos, ya que objetivamente no podía competir con la nueva tecnología.

Por supuesto, tal vez AMD también recuperará sus sentidos y pronto dejará de convertir computadoras personales en usuarios como Martin, pero hay poca fe en esto. Creo que, como siempre, solo bajarán los precios: ya ves, en cualquier caso, ¡somos los ganadores! :)

Entonces, hablemos un poco sobre lo bueno de la tecnología de Maxwell. En primer lugar, abre una línea de soluciones energéticamente eficientes de Nvidia para sistemas móviles (tabletas, teléfonos inteligentes, consolas de juegos, computadoras portátiles, etc.). Si hay un deseo, lee sobre los procesadores móviles "NVIDIA Tegra" - ¡muy interesante!

La política de la compañía, en esta etapa, es desarrollar y probar la solución para dispositivos móviles, y luego escalarla para sistemas de escritorio de alto rendimiento. Como resultado, todas las tecnologías de ahorro de energía migran de soluciones móviles a aceleradores gráficos productivos, el tamaño de este último disminuye y el rendimiento aumenta. Si recuerdas, durante el rápido desarrollo de Internet, las primeras computadoras también eran muy grandes, y ahora podemos colocarlas en sus regazos o sostenerlas en la palma de sus manos :)

Por ejemplo, una tarjeta de video externa en la arquitectura Maxwell reducirá al mínimo su consumo de energía mientras está viendo una película en su computadora o trabajando en un editor de texto o viceversa, elevará la frecuencia del núcleo por encima del valor nominal cuando sea necesario para una aplicación exigente (tecnología Nvidia GPU Boost )

Volviendo a lo "nuevo" :) Compré una tarjeta de video externa de MSI. Este es el mismo chip GM107 en Maxwell, pero montado en una placa de circuito más masiva con una base de elemento modificado (en relación con el diseño de referencia) y un sistema de enfriamiento que utiliza tubos de calor de cobre. El nombre completo de la tarjeta de video se ve así: "GeForce GTX-750-TI-OCV1", su foto a continuación:

¿Cómo difiere del diseño de referencia? En primer lugar, los componentes de una mayor fiabilidad. Esto se debe al hecho de que en el nombre del acelerador hay una abreviatura de este tipo: OCV1. ¿Qué es exactamente V1? No estoy seguro (¿tal vez la versión 1?), Pero aquí OS dice mucho. A saber, que esta tarjeta de video externa viene con una versión overclockeada (OverClocking) del chip. Naturalmente, para garantizar un funcionamiento estable, necesita una base de componentes distinta (más confiable). De ahí el aumento en la longitud de la placa y el tamaño más grande del ventilador.

Todo esto mientras mantiene los beneficios de la nueva tecnología enumerada anteriormente. Por ejemplo, no importa cuánto lo intenté, no podía calentar mi tarjeta con el programa FurMark incluso hasta 70 grados Celsius (sin carga, ¡su temperatura en verano alcanzaba los 31 grados!) Sí, y no hay potencia adicional en la tarjeta de video, la verdad había un lugar para la instalación de un enchufe debajo de él, pero como superfluo y no estaba desacoplado.

Si el reloj de referencia "GTX 750 Ti" tiene una frecuencia de reloj base de 1020 MHz, y cuando usa la tecnología de su refuerzo adaptativo (Boost) - 1085 MHz, entonces en la solución OverClicking (OC) es inicialmente de 1059MHz, y en aumento - 1137MHz . Hay una versión aún más extrema de la misma MSI (la famosa serie con un dragón). La solución para este modelo se llama "GTX 750 Ti Gaming Edition" (edición de juegos).

Como puede ver, todo es mucho más serio aquí: las frecuencias se incrementan aún más, el sistema de enfriamiento se rediseña por completo, pero de hecho son las mismas "migas" que consideramos en el medio de este artículo :)

¡En principio, estoy en contra de cualquier overclocking (incluso de fábrica)! Teóricamente, cualquier overclocking reduce la "vida" general del dispositivo. Y esto es lógico: tiene que trabajar todo el tiempo en condiciones no regulares. Les daré otro ejemplo: el conocido juego de computadora "The Witcher 3" del estudio polaco "CD Projekt" solía ceder, como dicen los jugadores, "frisos": un desvanecimiento completo de la imagen durante unos segundos, después de lo cual todo volvió a la normalidad. Muy molesto!

Me ayudó a resolver el problema de la utilidad para ajustar los adaptadores gráficos de la familia "Nvidia", que se llama "NVIDIA Inspector". El programa en sí se puede descargar desde nuestro sitio web. La interfaz se divide en dos ventanas: el lado izquierdo muestra los valores actuales de los principales parámetros del dispositivo, y el derecho está diseñado para su ajuste fino.

Nos interesará el botón "Mostrar overclocking", que se encuentra en la esquina inferior derecha. Después de hacer clic en él, aparecerá la siguiente ventana de advertencia:

Dice que todas las manipulaciones relacionadas con el overclocking de la tarjeta de video lo hacemos bajo nuestro propio riesgo y si luego deja de funcionar, ¡entonces el desarrollador del software no se hace responsable de esto! Solidaridad con el desarrollador :)

¡El único matiz es que no aumentaremos la frecuencia del núcleo gráfico, sino que lo reduciremos! Presionamos "Sí", confirmando que somos usuarios adecuados y administradores. Después de eso, se nos da acceso a la segunda ventana de la utilidad. Mira la foto a continuación:

Tenga en cuenta el valor de "Desplazamiento del reloj base" (desplazamiento relativo al valor base) en el lado derecho de la ventana del programa. El valor "-50" MHz se establece allí. ¡Es menos cincuenta! Es decir. reducimos la frecuencia del núcleo de gráficos en 50 Megahertz. Después de manipular los valores, no olvide hacer clic en el botón de confirmación: "Appy Clocks & Voltage".

Nota: En cualquier momento, puede volver a los valores predeterminados haciendo clic en el botón "Aplicar valores predeterminados".

Mire el lado izquierdo de la ventana y los valores de frecuencia resaltados en rojo: "Reloj GPU" y "Reloj predeterminado". El primer valor muestra la frecuencia actual del adaptador de gráficos, y la segunda frecuencia es la predeterminada (configuración de fábrica). Otros dos números opuestos al nombre general "Boost" muestran la frecuencia de la GPU en el modo de su aumento regular. También indicador actual (arriba) y de fábrica (abajo).

Como puede ver, ambas líneas muestran una disminución de frecuencia de 50 Megahertz, tal como indicamos a la derecha. No sé por qué, pero más "The Witcher 3" no es "frisite" y puedo jugarlo con seguridad. ¡Entonces el overclocking no siempre es una bendición!

Nota: después de cerrar el programa, todos los cambios realizados se pierden. Si los necesita, solo doble la aplicación en la bandeja.

Como alternativa y solo para mostrar información sobre su acelerador 3D, puedo recomendar un programa gratuito "GpuZ". Muestra información muy detallada sobre la GPU, en su segunda pestaña, "Sensores", puede ver las estadísticas del uso del kernel y la memoria, la velocidad del ventilador, la temperatura del chip, etc.

Finalmente, me gustaría dar algunos consejos triviales a aquellos que compran tarjetas de video para juegos, porque es un pecado para esconder, a todos nos encantaría a veces "trocear" en un nuevo tirador o "flotar" en la estrategia de la campaña. En primer lugar, una tarjeta de video externa para juegos no se puede realizar en refrigeración pasiva (sin ventilador). En los nombres de tales soluciones suele estar presente la palabra Silent (silencio) y son adecuados para computadoras de oficina, pero no para juegos.

Actualice regularmente el controlador a su acelerador de gráficos, realmente ayuda. Recuerdo que solo este procedimiento fue capaz de mejorar significativamente la situación con el hundimiento FPS (Frame Per Second) en un juego.

También intente comprar productos de fabricantes bien probados. Con respecto a las tarjetas de video, podría ser lo mismo "AMD", "Asus", "Gigabyte", "MSI". Recuerdo que tuve una gran carta de "Sapphire" durante mucho tiempo. No puedo decir nada malo, ¿o fue tan afortunada para mí? Sobre esto, por ahora, todos, miren nuestros otros artículos.

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