Основные характеристики видеокарт Radeon, GeForce

В прошлой статье мы рассказывали о процессорах и их характеристиках, а сегодня мы хотели бы рассказать о таком не менее важном устройстве в компьютере как видеокарта.


Видеокарта – это устройство, которое отвечает за вывод изображения на экран монитора. В современных компьютерах видеокарты бывают двух видов – дискретные (в виде отдельной, вставляемой внутрь корпуса платы) и встроенные (интегрированные, распаянные на материнской плате компьютера).

Дискретные видеокарты наиболее производительные и подходящие для игр, но для того чтобы выбрать действительно хорошую видеокарту необходимо уметь разбираться в ее характеристиках, о которых мы и расскажем в этой статье. Сегодня наиболее популярной в этом сегменте является продукция компаний Nvidia и AMD.

Интегрированные видеокарты обладают меньшей производительностью, по сравнению с дискретными. В основном, они ориентированны на офисную работу с компьютером и для игр практически не подходят. Среди интегрированных видеокарт наибольшей популярностью пользуется продукция компаний Intel, AMD (используется в гибридных процессорах A-Series), VIA, S3 и SIS.


Видеокарта, это достаточно сложное устройство, которое состоит из множества блоков, каждый из которых выполняет свою функцию. От их количества и характеристик зависит скорость и качество рендеринга изображения. Сравнивая характеристики этих блоков можно, хотя бы примерно, понять, насколько быстра та или иная модель видеокарты.


Эта характеристика видеокарты напрямую влияет на производительность графического процессора. Ведь чем больше частота - тем больший объем информации (пикселей, вершин, и т.д.) GPU может обработать в определенный промежуток времени. То есть, одинаковый GPU работающий на частоте 950МГц, будет обладать большей производительностью, чем такой же чип, работающий на частоте 900МГц. И, скорее всего, остальные основные характеристики этих чипов будут отличаться таким же образом. Однако следует учитывать то, что в современных видеокартах все немного сложнее, и тактовая частота графического процессора - это не единственный параметр, который определяет его производительность. Помимо этого, на производительность графического чипа достаточно большое влияние также оказывает и его архитектура, а именно количество разнообразных исполнительных блоков и их характеристики.

В последних моделях графических процессоров также не редки случаи, когда тактовая частота из различных блоков может отличаться. То есть, различные блоки видеокарты могут работать на различных частотах. Это решение применяется в угоду эффективности, ведь одни блоки способны работать на более быстрой частоте, а другие - нет. Например, графический процессор может работать на частоте 600МГц, а шейдерный блок на частоте 1100МГц.


Скорость заполнения - это одна из самых важных характеристик видеокарты. Она обозначает количество пикселей, для которых видеокарта способна просчитать освещение, фрагментные шейдеры, антиалиасинг и т.п. Для современных видеокарт различают два вида скорости заполнения:

• Пиксельную - демонстрирует скорость отрисовки пикселей на экране;
• Текстурную демонстрирует скорость выборки данных текстуры.

Пиксельная скорость заполнения зависит от рабочей частоты GPU и количества блоков ROP (блендинга и растеризации), а текстурная - зависит от частоты GPU и количества текстурных блоков. Для того чтобы узнать пиксельную или текстурную скорость заполнения, необходимо частоту умножить на количество пиксельных или текстурных блоков видеокарты. То есть, например, для видеокарты NVIDIA GeForce GTX 275 пиксельная скорость заполнения составит 633 (частота GPU) x 28 (блоки ROP) = 17724 мегапикселей/с, а текстурная - 633 (частота GPU) x 80 (количество текстурных блоков) = 50640 мегатекселей/с.

Несмотря на то, что важность скорости заполнения в последнее время снизилась, эти параметры еще остаются достаточно важными, особенно в играх с относительно простыми вершинными и пиксельными вычислениями. При этом необходимо учитывать, что для оптимальной производительности видеокарты эти параметры должны быть сбалансированными. Именно, поэтому в современных GPU количество текстурных блоков больше, чем блоков растеризации (ROP).


На сегодняшний день шейдерные блоки - одна из главных составляющих видеокарты. Именно они выполняют специальные вычислительные графические программы - шейдеры. В отличие от старых видеокарт, в которых вершинные шейдеры выполнялись вершинными блоками, а пиксельные - пиксельными, в современных моделях эта часть графической архитектуры была унифицирована, теперь шейдерные блоки универсальные и занимаются как пиксельными, так и геометрическими и универсальными вычислениями.

Впервые это решение было применено в графическом процессоре компании ATI для консоли Xbox 360. А в графических процессорах для настольных ПК унифицированные шейдерные блоки впервые были реализованы в GeForce 8800.

По количеству шейдерных блоков и их тактовой частоте можно сравнить математическую производительность различных видеокарт. Например, если графический процессор видеокарты содержит 192 шейдерных блока, а второй - 384, то при одинаковой тактовой частоте вторая видеокарта будет вдвое медленнее при обработке любого типа шейдеров, и настолько же менее производительной.

Но, следует помнить, что только на основании количества шейдерных блоков нельзя судить о производительности видеокарты. Не менее важны и такие параметры как тактовая частота, различная архитектура у блоков и производителей чипов. По количеству шейдерных блоков можно сравнить графические процессоры одного производителя, и в пределах одной линейки. В других случаях лучше посмотреть на результаты тестов производительности в различных бенчмарках и играх.


Как можно понять из названия этих блоков, они осуществляют выборку и фильтрацию текстур и других необходимых для построения сцены данных. Количество текстурных блоков в графическом процессоре определяет его текстурную производительность - а именно скорость выборки текселей из текстур.

Несмотря на то, что в современных архитектурах графических процессоров все больший упор производится на математические расчеты, нагрузка на текстурные блоки по прежнему остается достаточно высока. Это происходит из-за того, что помимо основных текстур необходимо производить выборки из карт нормалей и смещений, а также внеэкранных буферов рендеринга (render targer). Именно поэтому высокая текстурная производительность является одной из самых важных характеристик графических процессоров. Особенно важен этот параметр при использовании в сценах антизотропной фильтрации, сложных алгоритмов мягких теней.


Эти блоки отвечают за осуществление операций записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы, и операции по их смешиванию (блендинг). Как уже отмечалось выше, производительность блоков блендинга и растеризации влияет на пиксельный филлрейт, а это одна из главных характеристик видеокарт. Несмотря на то, что в современных видеокартах ее влияние на производительность снизилось, бывает, что производительность приложений зависит от количества блоков растеризации и их скорости. Наиболее часто это проявляется при активном использовании различных фильтров постобработки и включенном при высоких настройках графики в играх антиалиасинге.

Отметим, что производительность современных GPU нельзя оценить только по количеству различных блоков и их тактовой частоте. Следует учитывать и различия в архитектуре самих графических процессоров, поскольку в чипах различной архитектуры производительность за рабочий такт у блоков может сильно отличатся.


До недавнего времени количество этих блоков не имело большого значения, а графическому процессору достаточно часто хватало только одного блока. Важность количества этих блоков и параллельной обработки геометрии выросли с появлением поддержки тесселяции геометрии в Direct X11. Первенцем в параллельной обработке геометрических данных стала компания NVIDIA. Именно в графических процессорах GF1xx впервые появились сразу несколько этих блоков. Немногим позже аналогичное решение выпустила и компания AMD.

Поэтому, в современных играх, вроде HAWX 2 и Metro 2033 (использующих тесселяцию), количество блоков обработки геометрии очень сильно влияет на производительность. И именно поэтому на количество этих блоков также стоит обращать внимание при выборе видеокарты.


Ширина шины памяти - это одна из самых важных характеристик, которая влияет на пропускную способность памяти. Большая ширина шины позволяет за один рабочий такт передать большее количество информации из графического процессора в память видеокарты. В большинстве случаев это очень сильно влияет на производительность, ведь теоретически за 1 рабочий такт по 256-битной шине можно передать вдвое больше информации чем по 128-битной. На практике, при рендеринге сцен, разница в скорости хоть и меньше двух раз, но не сильно далека от этого показателя.

В современных видеокартах используется шина памяти с шириной от 64 до 384 бит. Стоит отметить, что раньше встречались модели видеокарт и с 512-битной шиной, но в современных видеокартах площадь кристалла GPU настолько мала, что физически не позволяет осуществить разводку на шину подобной ширины. Поэтому наращивание пропускной способности сейчас производится путем применения новых типов памяти.


Этот параметр также влияет на пропускную способность памяти видеокарты. Увеличение пропускной способности памяти зачастую сильно влияет на производительность видеокарты в трехмерных приложениях, таких как игры. В современных моделях видеокарт частота шины памяти бывает от 533 (с удвоением - 1066) МГц до 1735 (5500 с учетверением) МГц. То есть, частота может отличаться более чем в пять раз! А так как пропускная способность зависит не только от частоты, но и от ширины шины памяти, то у памяти работающей на частоте 800 (3200) МГц с 256-битной шиной будет большая пропускная способность, чем у памяти со 128-битной шиной, но на частоте 1000 (4000)МГц.

При покупке относительно недорогих видеокарт следует уделять этой характеристике особое значение, поскольку многие производители подобных моделей зачастую используют 128-битную или 64-битную шину, что весьма серьезно влияет на их производительность.


В современных видеокартах используется несколько типов видеопамяти. В основном, преимущество использования новых типов памяти в видеокартах заключается в возможности работы на более высоких частотах, а значить – с более высокой пропускной способностью. Как правило, в моделях современных видеокарт можно встретить видеопамять следующих типов:

• GDDR3 – память, в которой применены аналогичные DDR2 технологии, но улучшены такие характеристики, как тепловыделение и энергопотребление. Благодаря этому модули этой памяти достигают больших тактовых частот по сравнению с DDR2.
• GDDR4 – работает примерно вдвое быстрее GDDR3, а основные отличия между ними заключаются в повышенных тактовых частотах у GDDR4 и более низком энергопотреблении. Технически эта память представляет собой дальнейшее улучшение идей заложенных в GDDR3.
• GDDR5 – работает на учетверенной тактовой частоте (до 5,5ГГц, теоретический максимум - 7ГГц), обеспечивает пропускную способность до 176ГБ/с с 256-битной шиной памяти. По сравнению с GDDR4, GDDR5 обладает вдвое меньшей площадью кристаллов и энергопотреблением, а ее производительность примерно вдвое выше.

Обращая внимание на тип памяти при выборе видеокарты, следует руководствоваться тем, что более поздние типы видеопамяти, как правило, обеспечивают большую производительность. Также стоит остерегаться недорогих видеокарт с "неграфической" памятью типа DDR3, она работает на значительно меньших частотах.


При выборе дискретной видеокарты, необходимо знать какой разъем для ее подключения используется на материнской платы. Сегодня, для подключения видеокарты используют в основном разъем PCI-Express (PCI-E), но все еще можно и устаревший разъем AGP. Давайте рассмотрим их немного подробнее. На сегодняшний день существует три спецификации интерфейса PCI-E.

PCI-E 1.0 – это самая старая, и наиболее медленная спецификация стандарта. Поэтому при выборе видеокарты, лучше обратить свое внимание на модели с поддержкой более поздней спецификации.

Пропускная способность PCI-E 1.0:

PCI-E 2.0 – более поздняя спецификация стандарта, основное отличие от предшествующей - удвоенная пропускная способность каждой линии, в каждом направлении.

Пропускная способность PCI-E 2.0:

PCI-E 3.0 – это самая последняя спецификация стандарта на сегодняшний день. Она была принята в ноябре 2010 года, а ее основными отличиями от предшествующей стали - измененная схема кодирования (по шине можно передать 128 бит полезной информации из 130 бит отправленной, в отличие от ранних спецификаций которые подразумевали отправку 8 бит из 10 полезной информации). Помимо этого до 8 GT/s увеличена скорость передачи данных (в PCI-E 1.0 она составляла 2.5GT/s, а в PCI-E 2.0 - 5GT/s). Благодаря этим изменениям, по сравнению с PCI-E 2.0 пропускная способность была увеличена вдвое.

Пропускная способность PCI-E 3.0:

Таким образом, учитывая четырехкратную разницу в производительности различных спецификаций интерфейса, при выборе видеокарты, лучше всего обратить свое внимание на модель которая поддерживает спецификации PCI-E 3.0. А учитывая что все спецификации интерфейса PCI-E имеют обратную совместимость друг с другом, даже если материнская плата вашего ПК не поддерживает более новые спецификации интерфейса, видеокарта все равно будет нормально работать, правда с меньшей производительностью.


AGP – это 32-битная шина для видеокарт, разработанная компанией Intel. На сегодняшний день, этот интерфейс устарел, но все еще можно встретить компьютеры, в которых присутствует именно этот разъем. Шина AGP работает на частоте 66МГц.

Спецификации шины AGP:
• AGP 1x (AGP 1.0) - практически не используется, так как не обеспечивает необходимой скорости при работе с памятью в DME режиме, рабочее напряжение 3,3В;
• AGP 2x - главное отличие от 1х заключается в пересылке двух блоков данных за один рабочий такт;
• AGP 4x (AGP 2.0) - передает 4 блока данных за один такт, а пропускная способность составляет примерно 1ГБ/с, еще одно отличие от предшественников - уровень напряжения 1,5В (Вместо 3,3В у AGP 2.x);
• AGP 8x (AGP 3.0) - в передает 8 блоков данных за рабочий такт, пропускная способность составляет 2ГБ/с. Примечательным в этой спецификации было то, что в ней была заложена возможность работы двух видеокарт (аналогично режимам CrossFire или SLI), но она так и не была использована производителями.
• AGP Pro - спецификация появилась в ответ на рост энергопотребления видеокарт, так как шина AGP уже не могла справляться с возросшей мощностью (более 40 ватт), ее снабдили дополнительными разъемами питания.

На данный момент, видеокарты и материнские платы с этим интерфейсом практически не выпускаются. Его можно встретить лишь на устаревших ПК.