Cosa sono i blocchi di rasterizzazione in una mappa. Il numero di unità o processori computazionali (shader)

Componenti di base della scheda video:

uscite;
interfacce;
sistema di raffreddamento;
processore grafico;
memoria video.

Tecnologie grafiche:

dizionario;
Architettura GPU: funzioni
unità vertice/pixel, shader, fill rate, unità texture/raster, pipeline;
Architettura GPU: tecnologia
processo tecnico, frequenza GPU, memoria video locale (dimensione, bus, tipo, frequenza), soluzioni con più schede video;
funzioni visive
DirectX, High Dynamic Range (HDR), anti-aliasing a schermo intero, filtro texture, texture ad alta definizione.

Glossario dei termini grafici di base

Frequenza di aggiornamento

Proprio come in un cinema o in una TV, il tuo computer simula il movimento su un monitor visualizzando una sequenza di fotogrammi. La frequenza di aggiornamento del monitor indica quante volte al secondo l'immagine verrà aggiornata sullo schermo. Ad esempio, 75 Hz corrispondono a 75 aggiornamenti al secondo.

Se il computer elabora i fotogrammi più velocemente di quanto il monitor possa visualizzare, potrebbero verificarsi problemi nei giochi. Ad esempio, se il computer esegue il rendering di 100 fotogrammi al secondo e la frequenza di aggiornamento del monitor è di 75 Hz, a causa delle sovrapposizioni, il monitor può visualizzare solo una parte dell'immagine durante il periodo di aggiornamento. Di conseguenza, compaiono artefatti visivi.

Come soluzione, puoi abilitare V-Sync (sincronizzazione verticale). Limita il numero di fotogrammi emessi dal computer alla frequenza di aggiornamento del monitor, prevenendo il verificarsi di artefatti. Se abiliti V-Sync, il numero di fotogrammi renderizzati nel gioco non supererà mai la frequenza di aggiornamento. Cioè, a 75 Hz, il computer non emetterà più di 75 fotogrammi al secondo.

Pixel

La parola "Pixel" sta per " foto tura el ement "è un elemento immagine. È un minuscolo punto sul display che può brillare di un colore specifico (nella maggior parte dei casi, una tonalità deriva da una combinazione di tre colori di base: rosso, verde e blu). Se la risoluzione dello schermo è 1024 × 768, puoi vedere una matrice di 1024 pixel di larghezza e 768 pixel di altezza. Insieme, i pixel compongono l'immagine. L'immagine sullo schermo viene aggiornata da 60 a 120 volte al secondo, a seconda del tipo di visualizzazione e dei dati prodotti dall'uscita della scheda video. I monitor CRT aggiornano il display riga per riga, mentre i monitor LCD a schermo piatto possono aggiornare ogni pixel individualmente.

Vertice

Tutti gli oggetti nella scena 3D sono composti da vertici. Un vertice è un punto nello spazio tridimensionale con coordinate X, Y e Z. Diversi vertici possono essere raggruppati in un poligono: il più delle volte è un triangolo, ma sono possibili anche forme più complesse. Quindi viene applicata una trama al poligono, che rende l'oggetto realistico. Il cubo 3D mostrato nell'illustrazione sopra ha otto vertici. Gli oggetti più complessi hanno superfici curve, che in realtà sono costituite da un numero molto elevato di vertici.

Struttura

Una texture è semplicemente un'immagine 2D di qualsiasi dimensione che viene sovrapposta a un oggetto 3D per simularne la superficie. Ad esempio, il nostro cubo 3D ha otto vertici. Prima della mappatura delle texture, sembra una semplice scatola. Ma quando applichiamo la texture, la scatola diventa colorata.

Shader

I programmi Pixel shader consentono alla scheda grafica di produrre effetti impressionanti, come l'acqua in Elder Scrolls: Oblivion.

Oggi esistono due tipi di shader: vertice e pixel. I Vertex shader possono modificare o trasformare oggetti 3D. I pixel shader ti consentono di modificare i colori dei pixel in base ai dati. Immagina una fonte di luce in una scena 3D che rende gli oggetti illuminati più luminosi mentre proietta ombre su altri oggetti allo stesso tempo. Tutto questo si realizza modificando le informazioni sul colore dei pixel.

I pixel shader vengono utilizzati per creare effetti complessi nei tuoi giochi preferiti. Ad esempio, il codice dello shader può rendere più luminosi i pixel che circondano la spada 3D. Un altro shader può elaborare tutti i vertici di un oggetto 3D complesso e simulare un'esplosione. Gli sviluppatori di giochi si rivolgono sempre più a sofisticati programmi di shader per creare una grafica realistica. Quasi tutti i giochi moderni con una grafica ricca utilizzano gli shader.

Con il rilascio della prossima API (Application Programming Interface) Microsoft DirectX 10, verrà rilasciato un terzo tipo di shader chiamato geometry shader. Con il loro aiuto, sarà possibile rompere oggetti, modificarli e persino distruggerli, a seconda del risultato desiderato. Il terzo tipo di shader può essere programmato allo stesso modo dei primi due, ma il suo ruolo sarà diverso.

Tasso di riempimento

Molto spesso sulla scatola con una scheda video, puoi trovare il valore del tasso di riempimento. Fondamentalmente, il tasso di riempimento indica la velocità con cui la GPU può fornire pixel. Nelle schede video più vecchie, potresti trovare il tasso di riempimento del triangolo. Ma oggi esistono due tipi di tasso di riempimento: tasso di riempimento pixel e tasso di riempimento trama. Come accennato, la velocità di riempimento dei pixel corrisponde alla velocità di uscita dei pixel. Viene calcolato come il numero di operazioni raster (ROP) moltiplicato per la frequenza di clock.

ATi e nVidia calcolano i tassi di riempimento della trama in modo diverso. nVidia pensa che la velocità si ottenga moltiplicando il numero di pixel pipeline per la velocità di clock. ATi moltiplica il numero di unità di trama per la velocità di clock. In linea di principio, entrambi i metodi sono corretti, poiché nVidia utilizza un'unità di trama per unità di pixel shader (ovvero una per pipeline di pixel).

Con queste definizioni in mente, vorrei andare avanti e discutere le funzioni più importanti di una GPU, cosa fanno e perché sono così importanti.

Architettura GPU: caratteristiche

Il realismo della grafica 3D dipende fortemente dalle prestazioni della scheda video. Più blocchi di pixel shader contiene il processore e maggiore è la frequenza, più effetti possono essere applicati a una scena 3D per migliorarne la percezione visiva.

La GPU contiene molti blocchi funzionali diversi. Dal numero di alcuni componenti, puoi stimare quanto sia potente la GPU. Prima di andare avanti, permettetemi di rivedere i blocchi funzionali più importanti.

Processori Vertex (unità vertex shader)

Come le unità pixel shader, i processori di vertice eseguono il codice shader che tocca i vertici. Poiché un budget di vertici più ampio consente di creare oggetti 3D più complessi, le prestazioni dei processori di vertici sono molto importanti nelle scene 3D con oggetti complessi o un gran numero di essi. Tuttavia, le unità di vertex shader non influiscono ancora in modo così evidente sulle prestazioni dei processori pixel.

Processori Pixel (Unità Pixel Shader)

Un processore pixel è un componente del chip grafico dedicato all'elaborazione di programmi pixel shader. Questi processori eseguono solo calcoli specifici per pixel. Poiché i pixel contengono informazioni sul colore, i pixel shader possono ottenere effetti grafici impressionanti. Ad esempio, la maggior parte degli effetti dell'acqua che hai visto nei giochi sono creati utilizzando pixel shader. In genere, il numero di processori pixel viene utilizzato per confrontare le prestazioni dei pixel delle schede video. Se una scheda è dotata di otto unità pixel shader e l'altra di 16 unità, è abbastanza logico supporre che una scheda video con 16 unità elaborerà programmi pixel complessi più velocemente. Dovresti anche considerare la velocità di clock, ma oggi raddoppiare il numero di processori pixel è più efficiente dal punto di vista energetico che raddoppiare la frequenza del chip grafico.

Shader unificati

Gli shader unificati non sono ancora arrivati nel mondo dei PC, ma il prossimo standard DirectX 10 si basa su un'architettura simile. Cioè, la struttura del codice dei programmi vertex, geometric e pixel sarà la stessa, anche se gli shader faranno lavori diversi. Le nuove specifiche possono essere visualizzate su Xbox 360, dove la GPU è stata appositamente progettata da ATi per Microsoft. Sarà piuttosto interessante vedere quale potenziale ha il nuovo DirectX 10.

Unità di mappatura delle texture (TMU)

Le trame dovrebbero essere selezionate e filtrate. Questo lavoro viene svolto dalle unità di mappatura delle texture, che lavorano insieme alle unità pixel e vertex shader. Il compito della TMU è applicare le operazioni di trama ai pixel. Il numero di unità texture in una GPU viene spesso utilizzato per confrontare le prestazioni delle texture delle schede video. È abbastanza ragionevole presumere che una scheda video con un numero maggiore di TMU fornisca prestazioni di trama più elevate.

Unità operatori raster (ROP)

I RIP sono responsabili della scrittura dei dati dei pixel in memoria. La velocità con cui viene eseguita questa operazione è la velocità di riempimento. Agli albori degli acceleratori 3D, i ROP e i fill rate erano caratteristiche molto importanti delle schede grafiche. Oggi, le prestazioni ROP sono ancora importanti, ma le prestazioni di una scheda video non sono più limitate da questi blocchi, come in passato. Pertanto, le prestazioni (e il numero) di ROP sono già raramente utilizzate per stimare la velocità di una scheda video.

trasportatori

Le pipeline vengono utilizzate per descrivere l'architettura delle schede video e fornire una rappresentazione molto visiva delle prestazioni della GPU.

Trasportatore non è un termine tecnico rigoroso. La GPU utilizza pipeline diverse che svolgono funzioni diverse. Storicamente, una pipeline era intesa come un processore di pixel collegato alla propria unità di mappatura delle texture (TMU). Ad esempio, la scheda video Radeon 9700 utilizza otto processori pixel, ognuno dei quali è collegato alla propria TMU, quindi si considera che la scheda abbia otto pipeline.

Ma è molto difficile descrivere i processori moderni in base al numero di pipeline. Rispetto ai progetti precedenti, i nuovi processori utilizzano una struttura modulare e frammentata. ATi può essere considerato un innovatore in questo settore, che con la linea di schede video X1000 è passato a una struttura modulare, che ha permesso di ottenere guadagni di prestazioni attraverso l'ottimizzazione interna. Alcuni blocchi CPU vengono utilizzati più di altri e, per migliorare le prestazioni della GPU, ATi ha cercato di bilanciare il numero di blocchi necessari e l'area del die (non troppo grande). In questa architettura, il termine "pixel pipeline" ha perso il suo significato, poiché i processori di pixel non sono più collegati alle proprie TMU. Ad esempio, la GPU ATi Radeon X1600 ha 12 Pixel Shader e solo quattro TMU. Pertanto, non si può dire che l'architettura di questo processore abbia 12 pixel pipeline, proprio come dire che ce ne sono solo quattro. Tuttavia, per tradizione, le pipeline di pixel sono ancora menzionate.

Tenendo conto di questi presupposti, il numero di pixel pipeline in una GPU viene spesso utilizzato per confrontare le schede video (ad eccezione della linea ATi X1x00). Ad esempio, se prendiamo schede video con 24 e 16 pipeline, è abbastanza ragionevole presumere che una scheda con 24 pipeline sarà più veloce.

Architettura GPU: tecnologia

Processo tecnico

Questo termine si riferisce alla dimensione di un elemento (transistor) del chip e alla precisione del processo di fabbricazione. Il miglioramento dei processi tecnici consente di ottenere elementi più piccoli. Ad esempio, il processo da 0,18 micron produce elementi più grandi rispetto al processo da 0,13 micron, quindi non è altrettanto efficiente. I transistor più piccoli funzionano a tensioni più basse. A sua volta, una diminuzione della tensione porta ad una diminuzione della resistenza termica, che determina una diminuzione della quantità di calore generato. Il miglioramento della tecnologia di processo consente di ridurre la distanza tra i blocchi funzionali del chip e il trasferimento dei dati richiede meno tempo. Distanze più brevi, tensioni più basse e altri miglioramenti consentono di ottenere velocità di clock più elevate.

La comprensione è alquanto complicata dal fatto che oggi per indicare il processo tecnico vengono utilizzati sia i micrometri (μm) che i nanometri (nm). In effetti, tutto è molto semplice: 1 nanometro equivale a 0,001 micrometro, quindi i processi di produzione da 0,09 micron e 90 nm sono la stessa cosa. Come notato sopra, una tecnologia di processo più piccola consente di ottenere velocità di clock più elevate. Ad esempio, se confrontiamo schede video con chip da 0,18 micron e da 0,09 micron (90 nm), è abbastanza ragionevole aspettarsi una frequenza maggiore da una scheda da 90 nm.

Velocità di clock della GPU

Le velocità di clock della GPU sono misurate in megahertz (MHz), ovvero milioni di cicli di clock al secondo.

La velocità di clock influisce direttamente sulle prestazioni della GPU. Più è alto, più lavoro può essere svolto in un secondo. Per il primo esempio, prendiamo le schede video nVidia GeForce 6600 e 6600 GT: la GPU 6600 GT funziona a 500 MHz, mentre la normale scheda 6600 funziona a 400 MHz. Poiché i processori sono tecnicamente identici, un aumento del 20% della velocità di clock del 6600 GT si traduce in prestazioni migliori.

Ma la velocità di clock non è tutto. Va tenuto presente che l'architettura influisce notevolmente sulle prestazioni. Per il secondo esempio, prendiamo le schede video GeForce 6600 GT e GeForce 6800 GT. La GPU del 6600 GT ha un clock da 500 MHz, ma il 6800 GT funziona solo a 350 MHz. Ora prendiamo in considerazione che il 6800 GT utilizza 16 pixel pipeline, mentre il 6600 GT ne utilizza solo otto. Pertanto, un 6800 GT con 16 pipeline a 350 MHz fornirà all'incirca le stesse prestazioni di un processore con otto pipeline e il doppio della velocità di clock (700 MHz). Detto questo, la velocità di clock può essere utilizzata per confrontare le prestazioni.

Memoria video locale

La memoria della scheda video ha un enorme impatto sulle prestazioni. Ma diversi parametri di memoria influiscono in modi diversi.

Dimensione della memoria video

La quantità di memoria video può probabilmente essere definita il parametro più sopravvalutato di una scheda video. I consumatori inesperti usano spesso la quantità di memoria video per confrontare diverse schede tra loro, ma in realtà la quantità ha scarso effetto sulle prestazioni rispetto a parametri come la frequenza del bus di memoria e l'interfaccia (larghezza del bus).

Nella maggior parte dei casi, una scheda con 128 MB di memoria video funzionerà quasi come una scheda con 256 MB. Naturalmente, ci sono situazioni in cui più memoria porta ad un aumento delle prestazioni, ma ricorda che più memoria non porterà automaticamente ad un aumento della velocità nei giochi.

Dove il volume torna utile è nei giochi con trame ad alta risoluzione. Gli sviluppatori di giochi forniscono diversi set di texture per il gioco. E più memoria c'è sulla scheda video, maggiore è la risoluzione che possono avere le trame caricate. Le trame ad alta risoluzione offrono una definizione e un dettaglio più elevati nel gioco. Pertanto, è abbastanza ragionevole prendere una carta con una grande quantità di memoria se tutti gli altri criteri sono gli stessi. Ricordiamo ancora una volta che la larghezza del bus di memoria e la sua frequenza hanno un effetto molto più forte sulle prestazioni rispetto alla quantità di memoria fisica sulla scheda.

Larghezza del bus di memoria

La larghezza del bus di memoria è uno degli aspetti più importanti delle prestazioni della memoria. I bus moderni sono larghi da 64 a 256 bit e in alcuni casi anche 512 bit. Più ampio è il bus di memoria, più informazioni può trasmettere per ciclo di clock. E questo influisce direttamente sulle prestazioni. Ad esempio, se prendiamo due bus con frequenze uguali, teoricamente un bus a 128 bit trasferirà il doppio dei dati per clock di uno a 64 bit. E il bus a 256 bit è grande il doppio.

Una maggiore larghezza di banda del bus (espressa in bit o byte al secondo, 1 byte = 8 bit) comporta prestazioni di memoria più elevate. Ecco perché il bus di memoria è molto più importante delle sue dimensioni. A frequenze uguali, il bus di memoria a 64 bit opera a una velocità di solo il 25% di quello a 256 bit!

Prendiamo il seguente esempio. Una scheda video con 128 MB di memoria video, ma con un bus a 256 bit, offre prestazioni di memoria molto più elevate rispetto a un modello da 512 MB con un bus a 64 bit. È importante notare che per alcune schede ATi X1x00 i produttori indicano le specifiche del bus di memoria interna, ma a noi interessano i parametri del bus esterno. Ad esempio, il bus ad anello interno dell'X1600 è largo 256 bit, ma quello esterno è largo solo 128 bit. E in realtà, il bus di memoria funziona con prestazioni a 128 bit.

Tipi di memoria

La memoria può essere suddivisa in due categorie principali: SDR (trasferimento dati singolo) e DDR (trasferimento dati doppio), in cui i dati vengono trasferiti due volte più velocemente per clock. Oggi, la tecnologia di trasmissione singola SDR è obsoleta. Poiché la memoria DDR trasferisce i dati a una velocità doppia rispetto alla memoria SDR, è importante ricordare che le schede video con memoria DDR sono generalmente indicate con una frequenza doppia, e non quella fisica. Ad esempio, se la memoria DDR è elencata come 1000 MHz, questa è la frequenza effettiva alla quale la normale memoria SDR deve operare per fornire la stessa larghezza di banda. Infatti, la frequenza fisica è di 500 MHz.

Per questo motivo molti si sorprendono quando viene indicata la frequenza di 1200 MHz DDR per la memoria della propria scheda video, e le utility riportano 600 MHz. Quindi devi abituarti. La memoria DDR2 e GDDR3 / GDDR4 funziona allo stesso modo, cioè con il doppio del trasferimento dei dati. La differenza tra DDR, DDR2, GDDR3 e GDDR4 risiede nella tecnologia di produzione e in alcuni dettagli. DDR2 può funzionare a frequenze più elevate rispetto alla memoria DDR e DDR3 può funzionare anche più in alto di DDR2.

Frequenza del bus di memoria

Come un processore, la memoria (o più precisamente un bus di memoria) opera a velocità di clock specifiche, misurate in megahertz. Qui, l'aumento della velocità di clock influisce direttamente sulle prestazioni della memoria. E la frequenza del bus di memoria è uno dei parametri utilizzati per confrontare le prestazioni delle schede video. Ad esempio, se tutte le altre caratteristiche (larghezza del bus di memoria, ecc.) sono le stesse, è abbastanza logico affermare che una scheda video con memoria da 700 MHz è più veloce di una da 500 MHz.

Ancora una volta, la velocità di clock non è tutto. Una memoria a 700 MHz con un bus a 64 bit sarà più lenta di una memoria a 400 MHz con un bus a 128 bit. Le prestazioni della memoria a 400 MHz su un bus a 128 bit sono approssimativamente equivalenti a una memoria a 800 MHz su un bus a 64 bit. Va anche ricordato che le frequenze della GPU e della memoria sono parametri completamente diversi e di solito differiscono.

Interfaccia della scheda grafica

Tutti i dati trasferiti tra la scheda video e il processore passano attraverso l'interfaccia della scheda video. Oggi per le schede video vengono utilizzati tre tipi di interfacce: PCI, AGP e PCI Express. Differiscono per larghezza di banda e altre caratteristiche. È chiaro che maggiore è la larghezza di banda, maggiore è il tasso di cambio. Tuttavia, solo le schede più moderne possono utilizzare un'elevata larghezza di banda, e anche in questo caso solo parzialmente. Ad un certo punto, la velocità dell'interfaccia ha cessato di essere un "collo di bottiglia", oggi è semplicemente sufficiente.

Il bus più lento per il quale sono state prodotte le schede video è PCI (Peripheral Components Interconnect). Se non entri nella storia, ovviamente. PCI ha davvero danneggiato le prestazioni delle schede video, quindi sono passate all'interfaccia AGP (Accelerated Graphics Port). Ma anche le specifiche AGP 1.0 e 2x hanno limitato le prestazioni. Quando lo standard ha aumentato la velocità ad AGP 4x, abbiamo iniziato ad avvicinarci al limite pratico della larghezza di banda che le schede video possono utilizzare. La specifica AGP 8x ha raddoppiato ancora una volta la larghezza di banda rispetto all'AGP 4x (2,16 GB/s), ma non abbiamo ottenuto un aumento tangibile delle prestazioni grafiche.

Il bus più nuovo e più veloce è PCI Express. Le schede grafiche più recenti utilizzano in genere l'interfaccia PCI Express x16, che combina 16 linee PCI Express per una larghezza di banda totale di 4 GB/s (una direzione). Questo è il doppio della larghezza di banda di AGP 8x. Il bus PCI Express fornisce la larghezza di banda menzionata per entrambe le direzioni (trasferimento dati da e verso la scheda video). Ma la velocità dello standard AGP 8x era già sufficiente, quindi non abbiamo ancora riscontrato una situazione in cui il passaggio a PCI Express ha dato un aumento delle prestazioni rispetto all'AGP 8x (se gli altri parametri hardware sono gli stessi). Ad esempio, la versione AGP della GeForce 6800 Ultra funzionerà in modo identico alla 6800 Ultra per PCI Express.

Oggi è meglio acquistare una scheda con un'interfaccia PCI Express, resisterà sul mercato per diversi anni. Le schede più produttive non sono più disponibili con l'interfaccia AGP 8x e le soluzioni PCI Express, di norma, sono più facili da trovare rispetto agli analoghi AGP e costano meno.

Soluzioni multi-GPU

L'utilizzo di più schede grafiche per aumentare le prestazioni grafiche non è un'idea nuova. Agli albori della grafica 3D, 3dfx è entrato nel mercato con due schede grafiche in esecuzione in parallelo. Ma con la scomparsa di 3dfx, la tecnologia di collaborazione di diverse schede video consumer è stata consegnata all'oblio, sebbene ATi abbia rilasciato sistemi simili per simulatori professionali sin dal rilascio della Radeon 9700. Un paio di anni fa, la tecnologia è tornata al mercato: con l'avvento delle soluzioni nVidia SLI e, poco dopo, ATi Crossfire.

La condivisione di più schede grafiche fornisce prestazioni sufficienti per eseguire il gioco con impostazioni di alta qualità in alta definizione. Ma scegliere una soluzione o l'altra non è così facile.

Per cominciare, le soluzioni basate su più schede video richiedono molta potenza, quindi l'alimentatore deve essere sufficientemente potente. Tutto questo calore dovrà essere rimosso dalla scheda video, quindi è necessario prestare attenzione al case e al raffreddamento del PC in modo che il sistema non si surriscaldi.

Inoltre, ricorda che SLI / CrossFire richiede una scheda madre appropriata (per una tecnologia o per l'altra), che di solito costa più dei modelli standard. La configurazione nVidia SLI funzionerà solo su alcune schede nForce4 e le schede ATi CrossFire funzioneranno solo su schede madri con chipset CrossFire o su alcuni modelli Intel. Per complicare le cose, alcune configurazioni CrossFire richiedono che una delle carte sia speciale: la CrossFire Edition. Dopo il rilascio di CrossFire per alcuni modelli di schede video, ATi ha permesso l'inserimento della tecnologia di collaborazione tramite bus PCI Express, e con il rilascio di nuove versioni di driver aumenta il numero di combinazioni possibili. Tuttavia, l'hardware CrossFire con una scheda CrossFire Edition corrispondente offre prestazioni migliori. Ma le carte CrossFire Edition sono anche più costose dei modelli normali. Per ora, puoi abilitare la modalità software CrossFire (nessuna scheda CrossFire Edition) sulle schede grafiche Radeon X1300, X1600 e X1800 GTO.

Ci sono altri fattori da considerare. Mentre due schede grafiche che lavorano insieme danno un aumento delle prestazioni, è tutt'altro che raddoppiato. Ma darai il doppio dei soldi. Molto spesso, il guadagno di produttività è del 20-60%. E in alcuni casi, a causa dei costi computazionali aggiuntivi per la riconciliazione, non c'è alcun guadagno. Per questo motivo, è improbabile che le configurazioni multi-scheda si giustifichino con modelli più economici, poiché una scheda video più costosa di solito supera sempre un paio di schede più economiche. In generale, non ha senso adottare una soluzione SLI/CrossFire per la maggior parte dei consumatori. Ma se vuoi attivare tutte le opzioni di miglioramento della qualità o giocare a risoluzioni estreme, ad esempio 2560 × 1600, quando devi renderizzare più di 4 milioni di pixel per fotogramma, non puoi fare a meno di due o quattro schede video accoppiate.

Funzioni visive

Oltre alle specifiche puramente hardware, diverse generazioni e modelli di GPU possono differire nel set di funzionalità. Ad esempio, si dice spesso che le schede della generazione ATi Radeon X800 XT sono compatibili con Shader Model 2.0b (SM), mentre la nVidia GeForce 6800 Ultra è compatibile con SM 3.0, sebbene le loro specifiche hardware siano vicine tra loro (16 condutture). Pertanto, molti consumatori fanno una scelta a favore di una soluzione o di un'altra, senza nemmeno sapere cosa significhi questa differenza.

Versioni Microsoft DirectX e Shader Model

Questi nomi sono più spesso usati nelle controversie, ma poche persone sanno cosa significano veramente. Per capire, iniziamo con una cronologia delle API grafiche. DirectX e OpenGL sono API grafiche o interfacce di programmazione delle applicazioni, standard di codice aperto disponibili a tutti.

Prima dell'avvento delle API grafiche, ogni produttore di GPU utilizzava il proprio meccanismo per comunicare con i giochi. Gli sviluppatori dovevano scrivere codice separato per ogni GPU che volevano supportare. Un approccio molto costoso e inefficace. Per risolvere questo problema, sono state sviluppate API per la grafica 3D in modo che gli sviluppatori possano scrivere codice per un'API specifica e non per una particolare scheda video. Successivamente, i problemi di compatibilità sono ricaduti sulle spalle dei produttori di schede video, che hanno dovuto garantire che i driver fossero compatibili con l'API.

L'unica complicazione è che oggi ci sono due API diverse, ovvero Microsoft DirectX e OpenGL, dove GL sta per Graphics Library. Poiché l'API DirectX è più popolare nei giochi oggi, ci concentreremo su di essa. E questo standard ha influenzato più fortemente lo sviluppo dei giochi.

DirectX è una creazione di Microsoft. DirectX, infatti, include diverse API, di cui solo una utilizzata per la grafica 3D. DirectX include API per audio, musica, dispositivi di input e altro. L'API Direct3D è responsabile della grafica 3D in DirectX. Quando parlano di schede video, lo intendono, quindi, a questo proposito, i termini DirectX e Direct3D sono intercambiabili.

DirectX viene aggiornato periodicamente man mano che la tecnologia grafica avanza e gli sviluppatori di giochi introducono nuovi modi per programmare i giochi. Con l'aumentare della popolarità di DirectX, i produttori di GPU hanno iniziato a modificare le nuove versioni dei prodotti in modo che corrispondano alle funzionalità di DirectX. Per questo motivo, le schede video sono spesso legate al supporto hardware per l'una o l'altra generazione di DirectX (DirectX 8, 9.0 o 9.0c).

Per complicare le cose, parti dell'API Direct3D possono cambiare nel tempo, senza cambiare le generazioni di DirectX. Ad esempio, la specifica DirectX 9.0 specifica il supporto per Pixel Shader 2.0. Ma l'aggiornamento DirectX 9.0c include Pixel Shader 3.0. Pertanto, sebbene le schede siano classificate come DirectX 9, possono supportare diversi set di funzioni. Ad esempio, la Radeon 9700 supporta Shader Model 2.0 e la Radeon X1800 supporta Shader Model 3.0, sebbene entrambe le schede possano essere attribuite alla generazione DirectX 9.

Ricorda che durante la creazione di nuovi giochi, gli sviluppatori tengono conto dei proprietari di vecchie macchine e schede video, perché se ignori questo segmento di utenti, il livello delle vendite sarà inferiore. Per questo motivo, nei giochi sono incorporati più percorsi di codice. Un gioco della classe DirectX 9 probabilmente ha un percorso DirectX 8 per la compatibilità e persino un percorso DirectX 7. Di solito, se scegli il vecchio percorso, alcuni effetti virtuali presenti sulle nuove schede video scompaiono nel gioco. Ma almeno puoi giocare anche sul vecchio hardware.

Molti nuovi giochi richiedono l'installazione dell'ultima versione di DirectX, anche se la scheda grafica è della generazione precedente. Cioè, un nuovo gioco che utilizzerà il percorso DirectX 8 richiede ancora l'ultima versione di DirectX 9 per l'installazione di una scheda video DirectX 8.

Quali sono le differenze tra le diverse versioni dell'API Direct3D in DirectX? Le prime versioni di DirectX - 3, 5, 6 e 7 - erano relativamente semplici in termini di API Direct3D. Gli sviluppatori possono selezionare gli effetti visivi da un elenco e quindi testare le loro prestazioni nel gioco. Il successivo passo importante nella programmazione grafica è stato DirectX 8. Ha introdotto la possibilità di programmare una scheda video utilizzando gli shader, quindi gli sviluppatori per la prima volta hanno avuto la libertà di programmare gli effetti nel modo desiderato. DirectX 8 supporta Pixel Shader da 1.0 a 1.3 e Vertex Shader 1.0. DirectX 8.1, una versione aggiornata di DirectX 8, ha ricevuto Pixel Shader 1.4 e Vertex Shader 1.1.

In DirectX 9, puoi creare programmi shader ancora più complessi. DirectX 9 supporta Pixel Shader 2.0 e Vertex Shader 2.0. DirectX 9c, una versione aggiornata di DirectX 9, include la specifica Pixel Shader 3.0.

DirectX 10, la prossima versione dell'API, accompagnerà la nuova versione di Windows Vista. Non potrai installare DirectX 10 su Windows XP.

Illuminazione HDR e OpenEXR HDR

HDR sta per High Dynamic Range, alta gamma dinamica. Giocare con l'illuminazione HDR può produrre un'immagine molto più realistica rispetto a giocare senza di essa, e non tutte le schede grafiche supportano l'illuminazione HDR.

Prima dell'avvento delle schede grafiche DirectX 9, le GPU erano seriamente limitate dall'accuratezza dei calcoli dell'illuminazione. Finora l'illuminazione poteva essere calcolata solo con 256 livelli interni (8 bit).

Quando sono state introdotte le schede grafiche DirectX 9, sono state in grado di produrre un'illuminazione ad alta fedeltà: 24 bit completi o 16,7 milioni di livelli.

Con 16,7 milioni di livelli e facendo il passo successivo nelle prestazioni grafiche DirectX 9 / Shader Model 2.0, l'illuminazione HDR è ora possibile sui computer. Questa è una tecnologia piuttosto complessa e devi guardarla in dinamica. In termini semplici, l'illuminazione HDR aumenta il contrasto (le tonalità scure appaiono più scure, le tonalità chiare più luminose), mentre allo stesso tempo aumenta la quantità di dettagli luminosi nelle aree scure e chiare. Giocare con l'illuminazione HDR è più vivace e realistico che senza.

Le GPU che soddisfano le più recenti specifiche Pixel Shader 3.0 consentono un'illuminazione di precisione a 32 bit più elevata e la fusione in virgola mobile. Pertanto, le schede video della classe SM 3.0 possono supportare lo speciale metodo di illuminazione OpenEXR HDR, appositamente progettato per l'industria cinematografica.

Alcuni giochi che supportano solo l'illuminazione HDR utilizzando OpenEXR non funzioneranno con l'illuminazione HDR sulle schede grafiche Shader Model 2.0. Tuttavia, i giochi che non si basano sul metodo OpenEXR verranno eseguiti su qualsiasi scheda grafica DirectX 9. Ad esempio, Oblivion utilizza il metodo OpenEXR HDR e consente l'illuminazione HDR solo sulle schede grafiche più recenti che supportano la specifica Shader Model 3.0. Ad esempio, nVidia GeForce 6800 o ATi Radeon X1800. I giochi che utilizzano il motore 3D di Half-Life 2, lo stesso Counter-Strike: Source e il prossimo Half-Life 2: Aftermath, ti consentono di abilitare il rendering HDR su vecchie schede video DirectX 9 che supportano solo Pixel Shader 2.0. Gli esempi includono la linea GeForce 5 o ATi Radeon 9500.

Infine, tieni presente che tutte le forme di rendering HDR richiedono una notevole potenza di elaborazione e possono mettere in ginocchio anche le GPU più potenti. Se vuoi giocare agli ultimi giochi con illuminazione HDR, la grafica ad alte prestazioni è essenziale.

Anti-alias a schermo intero

L'anti-aliasing a schermo intero (abbreviato in AA) consente di eliminare le caratteristiche "scale" ai confini dei poligoni. Tuttavia, va tenuto presente che l'anti-aliasing a schermo intero consuma molte risorse di elaborazione, il che porta a un calo dei frame rate.

L'anti-aliasing dipende molto dalle prestazioni della memoria video, quindi una scheda video ad alta velocità con memoria veloce sarà in grado di eseguire l'anti-aliasing a schermo intero con meno danni alle prestazioni rispetto a una scheda video economica. L'anti-aliasing può essere abilitato in varie modalità. Ad esempio, l'anti-aliasing 4x darà una qualità dell'immagine migliore rispetto all'anti-aliasing 2x, ma questo sarà un grande successo in termini di prestazioni. Se l'anti-aliasing 2x raddoppia la risoluzione orizzontale e verticale, la modalità 4x la quadruplica.

Filtro texture

Le trame vengono applicate a tutti gli oggetti 3D nel gioco e maggiore è l'angolo della superficie visualizzata, più distorta sarà la trama. Per eliminare questo effetto, le GPU utilizzano il filtro delle texture.

Il primo metodo di filtrazione si chiamava bilineare e produceva strisce caratteristiche poco piacevoli alla vista. La situazione è migliorata con l'introduzione del filtraggio trilineare. Entrambe le opzioni funzionano su schede grafiche moderne con una perdita di prestazioni minima o nulla.

Il modo migliore per filtrare le trame oggi è il filtro anisotropico (AF). Come l'anti-aliasing a schermo intero, il filtro anisotropico può essere abilitato a diversi livelli. Ad esempio, 8x AF offre una qualità di filtraggio migliore rispetto a 4x AF. Come l'anti-aliasing a schermo intero, il filtro anisotropico richiede una certa quantità di potenza di elaborazione, che aumenta all'aumentare del livello AF.

Texture ad alta risoluzione

Tutti i giochi 3D sono realizzati con specifiche specifiche in mente e uno di questi requisiti determina la memoria delle texture di cui un gioco avrà bisogno. Tutte le texture necessarie devono entrare nella memoria della scheda video durante il gioco, altrimenti le prestazioni diminuiranno drasticamente, poiché l'accesso alle texture nella RAM comporta un notevole ritardo, per non parlare del file di paging sull'hard disk. Pertanto, se uno sviluppatore di giochi conta su 128 MB di memoria video come requisito minimo, il set di trame attive non deve superare i 128 MB in qualsiasi momento.

I giochi moderni hanno diversi set di trame, quindi il gioco funzionerà senza problemi su schede video meno recenti con meno memoria video, nonché su schede più recenti con più memoria video. Ad esempio, un gioco può contenere tre set di trame: 128 MB, 256 MB e 512 MB. Ci sono pochissimi giochi che supportano oggi 512 MB di memoria video, ma sono ancora il motivo più oggettivo per acquistare una scheda video con questa quantità di memoria. Sebbene l'aumento della memoria abbia poco o nessun effetto sulle prestazioni, otterrai una migliore qualità visiva se il gioco supporta il set di texture appropriato.

Cosa devi sapere sulle schede grafiche?

In contatto con

Le unità shader unificate combinano i due tipi di unità sopra elencate, possono eseguire sia programmi di vertice che di pixel (oltre a quelli geometrici, che sono apparsi in DirectX 10). L'unificazione delle unità shader significa che il codice di diversi programmi shader (vertex, pixel e geometric) è universale e i corrispondenti processori unificati possono eseguire uno qualsiasi dei programmi sopra elencati. Di conseguenza, nelle nuove architetture, il numero di unità pixel, vertici e shader geometrici si fonde in un unico numero: il numero di processori universali.

Unità di testurizzazione (tmu)

Queste unità funzionano in combinazione con processori shader di tutti i tipi specificati, vengono utilizzate per selezionare e filtrare i dati di trama necessari per costruire una scena. Il numero di unità di trama nel chip video determina le prestazioni della trama, la velocità di campionamento dalle trame. E sebbene di recente la maggior parte dei calcoli venga eseguita da unità shader, il carico sulle TMU è ancora piuttosto elevato e, tenendo conto dell'enfasi di alcune applicazioni sulle prestazioni delle unità di trama, possiamo dire che il numero di TMU e il corrispondente alto le prestazioni delle texture sono tra i parametri più importanti chip video. Questo parametro ha un effetto speciale sulla velocità quando si utilizza il filtro trilineare e anisotropico, che richiedono selezioni di texture aggiuntive.

Unità di rasterizzazione (rop)

Le unità di rasterizzazione effettuano operazioni di registrazione dei pixel calcolati dalla scheda video in buffer e operazioni di loro miscelazione (blending). Come notato sopra, le prestazioni delle unità ROP influiscono sul tasso di riempimento e questa è una delle caratteristiche principali delle schede video. E sebbene il suo valore sia leggermente diminuito di recente, ci sono ancora casi in cui le prestazioni dell'applicazione dipendono fortemente dalla velocità e dal numero di ROP. Ciò è spesso dovuto all'uso attivo dei filtri di post-elaborazione e all'antialiasing abilitato con impostazioni dell'immagine elevate.

Dimensione della memoria video

I chip video utilizzano la propria memoria per memorizzare i dati necessari: trame, vertici, buffer, ecc. Sembrerebbe che più è, meglio è. Ma non tutto è così semplice, stimare la potenza di una scheda video in base alla quantità di memoria video è l'errore più comune! Gli utenti inesperti spesso sopravvalutano il valore della dimensione della memoria, utilizzandola per confrontare diversi modelli di schede video. Questo è comprensibile: poiché il parametro indicato in tutte le fonti come uno dei primi è due volte più grande, la velocità della soluzione dovrebbe essere il doppio, secondo loro. La realtà differisce da questo mito in quanto la crescita della produttività cresce fino a un certo volume e dopo averlo raggiunto, semplicemente si ferma.

Ogni applicazione ha una certa quantità di memoria video, che è sufficiente per tutti i dati, e anche se ci metti 4 GB, non avrà motivo di accelerare il rendering, la velocità sarà limitata dalle unità di esecuzione. Ecco perché in quasi tutti i casi una scheda video con 320 MB di memoria video funzionerà alla stessa velocità di una scheda con 640 MB (a parità di condizioni). Ci sono situazioni in cui più memoria porta ad un visibile aumento delle prestazioni, si tratta di applicazioni molto impegnative ad alte risoluzioni e alle massime impostazioni. Ma tali casi sono molto rari, quindi, ovviamente, la quantità di memoria deve essere presa in considerazione, ma senza dimenticare che le prestazioni semplicemente non aumentano oltre una certa quantità, ci sono parametri più importanti, come la larghezza del bus di memoria e la sua frequenza operativa.

Il numero di unità o processori computazionali (shader)

Forse, ora questi blocchi sono le parti principali del chip video. Eseguono programmi speciali noti come shader. Inoltre, se i precedenti pixel shader eseguivano blocchi di pixel shader e vertex shader - vertex block, per qualche tempo le architetture grafiche furono unificate e queste unità di calcolo universali iniziarono a gestire vari calcoli: vertici, pixel, calcoli geometrici e persino universali.

L'architettura unificata è stata utilizzata per la prima volta nel chip video della console di gioco Microsoft Xbox 360, questa GPU è stata sviluppata da ATI (successivamente acquistata da AMD). E nei chip video per personal computer, le unità shader unificate sono apparse nella scheda NVIDIA GeForce 8800. E da allora, tutti i nuovi chip video si basano su un'architettura unificata, che ha un codice universale per diversi programmi shader (vertex, pixel, geometric, ecc.) e i corrispondenti processori unificati possono eseguire qualsiasi programma.

In base al numero di unità di calcolo e alla loro frequenza, è possibile confrontare le prestazioni matematiche di diverse schede video. La maggior parte dei giochi ora è limitata dalle prestazioni dei pixel shader, quindi il numero di queste unità è molto importante. Ad esempio, se un modello di una scheda video è basato su una GPU con 384 processori computazionali nella sua composizione e un altro della stessa linea ha una GPU con 192 unità computazionali, allora con una frequenza uguale il secondo elaborerà qualsiasi tipo di shader due volte più lento, e in generale sarà lo stesso più produttivo.

Sebbene sia impossibile trarre conclusioni univoche sulle prestazioni esclusivamente sulla base del numero di unità di calcolo, è imperativo tenere conto della frequenza di clock e della diversa architettura delle unità di diverse generazioni e dei produttori di chip. Solo queste cifre possono essere utilizzate per confrontare i chip solo all'interno della stessa linea di un produttore: AMD o NVIDIA. In altri casi, è necessario prestare attenzione ai test delle prestazioni nei giochi o nelle applicazioni di interesse.

Unità di mappatura delle texture (TMU)

Queste unità GPU funzionano in combinazione con i processori computazionali, vengono utilizzate per selezionare e filtrare le texture e altri dati necessari per la costruzione di scene e l'elaborazione generica. Il numero di unità di texture nel chip video determina le prestazioni delle texture, ovvero la velocità di recupero dei texel dalle texture.

Sebbene recentemente sia stata posta maggiore enfasi sui calcoli matematici e alcune delle texture siano state sostituite da quelle procedurali, il carico sulle TMU è ancora piuttosto elevato, poiché oltre alle texture principali, le selezioni devono essere effettuate da mappe normali e di spostamento, come così come i buffer di destinazione del rendering fuori schermo.

Tenendo conto dell'enfasi di molti giochi, comprese le prestazioni delle unità di texturing, possiamo dire che il numero di TMU e le corrispondenti prestazioni di texture elevate sono anche uno dei parametri più importanti per i chip video. Questo parametro ha un effetto speciale sulla velocità di rendering dell'immagine quando si utilizza il filtro anisotropico, che richiede selezioni di texture aggiuntive, nonché con algoritmi complessi di ombre morbide e algoritmi nuovi come Screen Space Ambient Occlusion.

Blocchi di operazioni di rasterizzazione (ROP)

Le unità di rasterizzazione effettuano operazioni di registrazione dei pixel calcolati dalla scheda video in buffer e operazioni di loro miscelazione (blending). Come abbiamo notato sopra, le prestazioni delle unità ROP influenzano il tasso di riempimento e questa è una delle caratteristiche principali delle schede video di tutti i tempi. E sebbene recentemente anche il suo valore sia leggermente diminuito, ci sono ancora casi in cui le prestazioni dell'applicazione dipendono dalla velocità e dal numero di ROP. Ciò è spesso dovuto all'uso attivo di filtri di post-elaborazione e all'anti-aliasing abilitato con impostazioni di gioco elevate.

I moderni processori grafici contengono molti blocchi funzionali, il cui numero e le cui caratteristiche determinano la velocità di rendering finale, che influisce sul comfort del gioco. Con il numero comparativo di questi blocchi in diversi chip video, puoi stimare approssimativamente quanto è veloce l'una o l'altra GPU. I chip video hanno molte caratteristiche, in questa sezione considereremo solo le più importanti.

Frequenza di clock del chip video

La frequenza operativa di una GPU viene solitamente misurata in megahertz, ovvero in milioni di cicli di clock al secondo. Questa caratteristica influisce direttamente sulle prestazioni del chip video: più è alto, più lavoro può eseguire la GPU per unità di tempo, elaborare più vertici e pixel. Un esempio dalla vita reale: la frequenza del chip video installato sulla Radeon HD 6670 è di 840 MHz, e lo stesso identico chip della Radeon HD 6570 funziona a 650 MHz. Di conseguenza, tutte le principali caratteristiche prestazionali saranno diverse. Ma non solo la frequenza operativa del chip determina le prestazioni, la sua velocità è fortemente influenzata dall'architettura grafica stessa: il dispositivo e il numero di unità di esecuzione, le loro caratteristiche, ecc.

In alcuni casi, la velocità di clock dei singoli blocchi GPU differisce dalla velocità di clock del resto del chip. Cioè, diverse parti della GPU funzionano a frequenze diverse, e questo viene fatto per aumentare l'efficienza, perché alcune unità sono in grado di funzionare a frequenze più elevate, mentre altre no. La maggior parte delle schede grafiche NVIDIA GeForce è dotata di tali GPU. Da esempi recenti, presentiamo un chip video nel modello GTX 580, la maggior parte del quale funziona a una frequenza di 772 MHz e le unità di calcolo universali del chip hanno una frequenza raddoppiata - 1544 MHz.

Tasso di riempimento (tasso di riempimento)

Il tasso di riempimento mostra la velocità con cui il chip video è in grado di eseguire il rendering dei pixel. Esistono due tipi di tasso di riempimento: tasso di riempimento pixel e tasso di texel. La velocità di riempimento dei pixel mostra la velocità con cui i pixel vengono disegnati sullo schermo e dipende dalla frequenza operativa e dal numero di ROP (blocchi di rasterizzazione e operazioni di fusione), mentre la trama è la velocità di recupero dei dati di trama, che dipende dalla frequenza di operazione e il numero di unità di trama.

Ad esempio, la velocità di riempimento pixel di picco della GeForce GTX 560 Ti è 822 (clock del chip) × 32 (unità ROP) = 26304 megapixel al secondo e la velocità di riempimento della trama è 822 × 64 (numero di unità di trama) = 52608 megatexel / S. In modo semplificato, la situazione è la seguente: più grande è il primo numero, più velocemente la scheda video può riprodurre i pixel finiti e più grande è il secondo, più velocemente vengono campionati i dati della trama.

Sebbene l'importanza del tasso di riempimento "puro" sia diminuito notevolmente negli ultimi tempi, lasciando il posto alla velocità dei calcoli, questi parametri sono ancora molto importanti, specialmente per i giochi con geometria semplice e calcoli relativamente semplici di pixel e vertici. Quindi entrambi i parametri rimangono importanti per i giochi moderni, ma devono essere bilanciati. Pertanto, il numero di unità ROP nei moderni chip video è solitamente inferiore al numero di unità texture.

Il numero di unità o processori computazionali (shader)

Unità di mappatura delle texture (TMU)

Blocchi di operazioni di rasterizzazione (ROP)

Nota ancora una volta che i chip video moderni non possono essere valutati solo dal numero di blocchi diversi e dalla loro frequenza. Ogni serie di GPU utilizza una nuova architettura, in cui le unità di esecuzione sono molto diverse da quelle precedenti e il rapporto tra il numero di unità diverse può essere diverso. Pertanto, le unità AMD ROP in alcune soluzioni possono eseguire più lavoro per clock rispetto alle unità NVIDIA e viceversa. Lo stesso vale per le capacità delle unità di trama TMU: sono diverse nelle diverse generazioni di GPU di produttori diversi e questo dovrebbe essere preso in considerazione durante il confronto.

Blocchi geometrici

Fino a poco tempo, il numero di unità di elaborazione della geometria non era particolarmente importante. Un blocco GPU era sufficiente per la maggior parte delle attività, poiché la geometria nei giochi era piuttosto semplice e l'obiettivo principale delle prestazioni erano i calcoli matematici. L'importanza dell'elaborazione parallela della geometria e del numero di blocchi corrispondenti è cresciuta notevolmente con l'avvento del supporto per la tassellatura della geometria in DirectX 11. NVIDIA è stata la prima a parallelizzare l'elaborazione dei dati geometrici, quando diversi blocchi corrispondenti sono comparsi nei suoi chip GF1xx. Una soluzione simile è stata poi rilasciata da AMD (solo nelle soluzioni top della linea Radeon HD 6700 basate su chip Cayman).

Nell'ambito di questo materiale, non entreremo nei dettagli, possono essere letti nei materiali di base del nostro sito dedicato ai processori grafici compatibili con DirectX 11. Ciò che è importante per noi in questo caso è che il numero di unità di elaborazione della geometria influisce notevolmente sulle prestazioni complessive nei giochi più recenti che utilizzano la tessellation, come Metro 2033, HAWX 2 e Crysis 2 (con le ultime patch). E quando si sceglie una moderna scheda video da gioco, è molto importante prestare attenzione alle prestazioni geometriche.

Dimensione della memoria video

I chip video utilizzano la propria memoria per memorizzare i dati necessari: trame, vertici, dati del buffer, ecc. Sembrerebbe che più ce ne sono, meglio è. Ma non tutto è così semplice, stimare la potenza di una scheda video in base alla quantità di memoria video è l'errore più comune! Gli utenti inesperti spesso sopravvalutano il valore della memoria video, utilizzandola ancora per confrontare diversi modelli di schede video. È comprensibile: questo parametro è indicato negli elenchi delle caratteristiche dei sistemi già pronti uno dei primi e sulle scatole delle schede video è scritto a caratteri grandi. Pertanto, a un acquirente inesperto sembra che poiché la memoria è due volte più grande, la velocità di tale soluzione dovrebbe essere il doppio. La realtà differisce da questo mito in quanto la memoria può essere di diversi tipi e caratteristiche e la crescita della produttività cresce solo fino a una certa quantità e, dopo averla raggiunta, si ferma semplicemente.

Quindi, in ogni gioco e con determinate impostazioni e scene di gioco c'è una certa quantità di memoria video, che è sufficiente per tutti i dati. E anche se metti lì 4 GB di memoria video, non avrà motivo di accelerare il rendering, la velocità sarà limitata dalle unità di esecuzione, che sono state discusse sopra, e ci sarà semplicemente memoria sufficiente. Ecco perché, in molti casi, una scheda video con 1,5 GB di memoria video funziona alla stessa velocità di una scheda con 3 GB (a parità di condizioni).

Ci sono situazioni in cui più memoria porta a un visibile aumento delle prestazioni: si tratta di giochi molto impegnativi, specialmente a risoluzioni ultra elevate e con impostazioni di massima qualità. Ma tali casi non si verificano sempre e la quantità di memoria deve essere presa in considerazione, senza dimenticare che le prestazioni semplicemente non aumenteranno oltre una certa quantità. I chip di memoria hanno anche parametri più importanti, come la larghezza del bus di memoria e la sua frequenza operativa. Questo argomento è così ampio che ci soffermeremo sulla scelta della memoria video in modo più dettagliato nella sesta parte del nostro materiale.

Larghezza del bus di memoria

La larghezza del bus di memoria è la caratteristica più importante che influisce sulla larghezza di banda della memoria (larghezza di banda della memoria). Una larghezza più ampia consente di trasferire più informazioni dalla memoria video alla GPU e viceversa per unità di tempo, il che ha un effetto positivo sulle prestazioni nella maggior parte dei casi. In teoria, un bus a 256 bit può trasferire il doppio dei dati per clock rispetto a un bus a 128 bit. In pratica, la differenza nella velocità di rendering, sebbene non raggiunga il doppio, è molto vicina a questa in molti casi con un'enfasi sulla larghezza di banda della memoria video.

Le moderne schede video da gioco utilizzano diverse larghezze di bus: da 64 a 384 bit (in precedenza c'erano chip con un bus a 512 bit), a seconda della fascia di prezzo e del tempo di rilascio di un particolare modello di GPU. Per le schede video più economiche del livello di fascia bassa, vengono utilizzati più spesso 64 e meno spesso 128 bit, per il livello medio da 128 a 256 bit, ma le schede video della fascia di prezzo superiore utilizzano bus da 256 a 384 bit di larghezza. La larghezza del bus non può più crescere esclusivamente a causa di vincoli fisici: la dimensione del die della GPU non è sufficiente per disporre più di un bus a 512 bit, e questo è troppo costoso. Pertanto, la larghezza di banda della memoria viene ora aumentata utilizzando nuovi tipi di memoria (vedi sotto).

Frequenza della memoria video

Un altro parametro che influenza la larghezza di banda della memoria è la sua frequenza di clock. E un aumento della larghezza di banda della memoria spesso influisce direttamente sulle prestazioni di una scheda video nelle applicazioni 3D. La frequenza del bus di memoria sulle moderne schede video varia da 533 (1066, raddoppiando) MHz a 1375 (5500, quadruplicando) MHz, ovvero può differire di oltre cinque volte! E poiché la larghezza di banda della memoria dipende sia dalla frequenza della memoria che dalla larghezza del suo bus, la memoria con un bus a 256 bit operante a 800 (3200) MHz avrà una larghezza di banda maggiore rispetto alla memoria operante a 1000 (4000) MHz con un Bus a 128 bit.

Particolare attenzione dovrebbe essere prestata ai parametri della larghezza del bus di memoria, al suo tipo e alla frequenza operativa quando si acquistano schede video relativamente economiche, molte delle quali sono dotate di solo interfacce a 128 o addirittura 64 bit, il che ha un effetto estremamente negativo su la loro prestazione. In generale, sconsigliamo di acquistare una scheda video che utilizzi un bus di memoria video a 64 bit per un PC da gioco. Si consiglia di privilegiare almeno un livello medio con un bus minimo di 128 o 192 bit.

Tipi di memoria

Diversi tipi di memoria sono installati contemporaneamente sulle moderne schede video. La vecchia memoria SDR con una singola velocità di trasferimento non si trova da nessuna parte, ma i tipi moderni di memoria DDR e GDDR hanno caratteristiche significativamente diverse. Diversi tipi di DDR e GDDR consentono di trasferire due o quattro volte più dati alla stessa frequenza di clock per unità di tempo, e quindi la frequenza operativa è spesso indicata da doppio o quadruplo, moltiplicato per 2 o 4. Ad esempio, se il frequenza è indicata per memoria DDR 1400 MHz, quindi questa memoria opera ad una frequenza fisica di 700 MHz, ma indica la frequenza cosiddetta "efficace", cioè quella a cui la memoria SDR deve operare per poter fornire la stessa larghezza di banda. Lo stesso vale per GDDR5, ma qui la frequenza è addirittura quadruplicata.

Il vantaggio principale dei nuovi tipi di memoria è la capacità di lavorare a velocità di clock elevate e, di conseguenza, aumentare la larghezza di banda rispetto alle tecnologie precedenti. Ciò si ottiene grazie all'aumento della latenza, che, tuttavia, non è così importante per le schede video. La prima scheda a utilizzare la memoria DDR2 è stata NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. Da allora, le tecnologie di memoria grafica sono avanzate in modo significativo, è stato sviluppato lo standard GDDR3, che è vicino alle specifiche DDR2, con alcune modifiche specifiche per le schede video.

GDDR3 è una memoria appositamente progettata per le schede video, con le stesse tecnologie della DDR2, ma con caratteristiche di consumo e dissipazione del calore migliorate, che hanno permesso di realizzare microcircuiti operanti a frequenze di clock più elevate. Nonostante il fatto che lo standard sia stato sviluppato da ATI, la seconda modifica della NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra è stata la prima scheda video a utilizzarla e la successiva è stata la GeForce 6800 Ultra.

GDDR4 è un ulteriore sviluppo della memoria "grafica" che è fino a due volte più veloce di GDDR3. Le principali differenze tra GDDR4 e GDDR3, significative per gli utenti, sono ancora una volta l'aumento delle frequenze operative e la riduzione del consumo energetico. Tecnicamente, la memoria GDDR4 non differisce molto dalla memoria GDDR3, è un ulteriore sviluppo delle stesse idee. Le prime schede video con chip GDDR4 a bordo furono ATI Radeon X1950 XTX, mentre NVIDIA non rilasciò affatto prodotti basati su questo tipo di memoria. I vantaggi dei nuovi chip di memoria rispetto a GDDR3 sono che il consumo energetico dei moduli può essere inferiore di circa un terzo. Ciò si ottiene al costo di una tensione nominale inferiore per GDDR4.

Tuttavia, GDDR4 non è molto utilizzato nemmeno nelle soluzioni AMD. A partire dalla famiglia di GPU RV7x0, i controller di memoria della scheda video supportano un nuovo tipo di memoria GDDR5, operando a una frequenza quadrupla effettiva fino a 5,5 GHz e superiore (frequenze teoricamente possibili fino a 7 GHz), che offre una larghezza di banda fino a 176 GB / s utilizzando l'interfaccia a 256 bit. Mentre la memoria GDDR3 / GDDR4 doveva utilizzare un bus a 512 bit per aumentare la larghezza di banda della memoria, il passaggio a GDDR5 ha permesso di raddoppiare le prestazioni con dimensioni del die più piccole e un consumo energetico inferiore.

Le tipologie più moderne di memoria video sono GDDR3 e GDDR5, si differenzia dalla DDR in alcuni dettagli e funziona anche con trasferimento dati doppio/quadruplo. Questi tipi di memoria utilizzano alcune tecnologie speciali per aumentare la frequenza operativa. Quindi, la memoria GDDR2 di solito funziona a frequenze più elevate rispetto a DDR, GDDR3 - a anche più alte, e GDDR5 fornisce la frequenza e la larghezza di banda massime al momento. Ma i modelli economici sono ancora dotati di memoria DDR3 "non grafica" con una frequenza molto più bassa, quindi è necessario scegliere con attenzione una scheda video.

Sul nostro forum, decine di persone ogni giorno chiedono consigli sulla modernizzazione del proprio, in cui li aiutiamo volentieri. Ogni giorno, "valutando l'assemblaggio" e verificando la compatibilità dei componenti selezionati dai nostri clienti, abbiamo iniziato a notare che gli utenti prestano principalmente attenzione ad altri componenti, senza dubbio, importanti. E raramente qualcuno ricorda che quando si aggiorna un computer, è imperativo aggiornare un dettaglio altrettanto importante -. E oggi diremo e mostreremo perché non dovresti dimenticartene.

“… Voglio aggiornare il mio computer, tutto stava volando, ho comprato una percentuale di i7-3970X e una scheda madre ASRock X79 Extreme6, oltre a una RADEON HD 7990 6GB vidyahu. Cos'altro nonna ???? 777 "
- così inizia circa la metà di tutti i messaggi relativi all'aggiornamento di un computer fisso. In base al proprio budget o a quello familiare, gli utenti cercano di scegliere i moduli di memoria più agili e belli. Allo stesso tempo, credendo ingenuamente che il loro vecchio 450W possa far fronte sia a una scheda video golosa che a un processore "caldo" durante l'overclocking allo stesso tempo.

Da parte nostra, abbiamo già scritto più di una volta sull'importanza dell'alimentatore - ma, lo confessiamo, probabilmente non era abbastanza chiaro. Pertanto, oggi ci siamo corretti e abbiamo preparato per te un promemoria su cosa accadrà se ti dimentichi di aggiornare il tuo PC - con immagini e descrizioni dettagliate.

Quindi, abbiamo deciso di aggiornare la configurazione ...

Per il nostro esperimento, abbiamo deciso di prendere un computer medio completamente nuovo e di aggiornarlo al livello di una "macchina da gioco". Non dovrai cambiare molto la configurazione: sarà sufficiente cambiare la memoria e la scheda video in modo da avere l'opportunità di giocare a giochi più o meno moderni con impostazioni di dettaglio decenti. La configurazione iniziale del nostro computer è la seguente:

Alimentazione elettrica: ATX 12V 400W

È chiaro che per i giochi una tale configurazione è, per usare un eufemismo, piuttosto debole. Quindi è ora di cambiare qualcosa! Inizieremo con la stessa cosa con cui inizia la maggior parte delle persone desiderose di un "aggiornamento" - p. Non cambieremo la scheda madre, purché ne saremo soddisfatti.

Dato che abbiamo deciso di non toccare la scheda madre, selezioneremo un socket compatibile FM2 (fortunatamente, per questo c'è un pulsante speciale sul sito Web NIKS nella pagina di descrizione della scheda madre). Non siamo avidi - prendiamo un processore economico ma veloce e potente con una frequenza di 4,1 GHz (fino a 4,4 GHz in modalità Turbo CORE) e un moltiplicatore sbloccato - amiamo anche "overclockare", nulla di umano ci è estraneo. Ecco le specifiche per il nostro processore scelto:

Specifiche

Frequenza del bus della CPU

5000 MHz

Dissipazione di potenza

100 watt

Frequenza del processore

4,1 GHz o fino a 4,4 GHz in modalità Turbo CORE

Nucleo

Richland

cache L1

96 KB x2

cache L2

2048 KB x2, con clock alla frequenza del processore

Supporto a 64 bit

sì

Numero di core

Moltiplicazione

41, moltiplicatore sbloccato

Core del processore video

AMD Radeon HD 8670D a 844 MHz; Supporto Shader Model 5

RAM massima

64 GB

massimo numero di monitor collegati

3 monitor collegati direttamente o fino a 4 utilizzando gli splitter DisplayPort

Una barra da 4 GB non è una nostra scelta. In primo luogo, vogliamo 16 GB e, in secondo luogo, dobbiamo utilizzare una modalità operativa a due canali, per la quale installeremo due moduli di memoria con una capacità di 8 GB ciascuno nel nostro computer. L'elevata produttività, la mancanza di radiatori e un prezzo decente ne fanno la scelta più "gustosa" per noi. Inoltre, dal sito Web AMD, puoi scaricare il programma Radeon RAMDisk, che ci consentirà di creare un'unità virtuale super veloce fino a 6 GB gratuitamente in modo assolutamente gratuito - e tutti amano le cose utili gratuite.

Specifiche
Memoria	8 GB
Numero di moduli	2
Standard di memoria	PC3-10600 (DDR3 1333MHz)
Frequenza di funzionamento	fino a 1333 MHz
tempi	9-9-9-24
Tensione di alimentazione	1,5V
Larghezza di banda	10667 Mb/sec

Puoi riprodurre comodamente il video incorporato solo come "genitore". Pertanto, per aggiornare il computer a un livello di gioco, abbiamo scelto uno moderno e potente, ma non il più costoso.

È diventata con 2 GB di memoria video, supporto per DirectX 11 e OpenGL 4.x. e l'eccellente sistema di raffreddamento Twin Frozr IV. Le sue prestazioni dovrebbero essere più che sufficienti per permetterci di goderci le ultime parti dei franchise di gioco più popolari come Tomb Raider, Crysis, Hitman e Far Cry. Le caratteristiche del prescelto sono le seguenti:

Specifiche
GPU	GeForce GTX 770
Frequenza GPU	1098 MHz o fino a 1150 MHz in modalità GPU Boost
Numero di processori shader	1536
Memoria video	2 GB
Tipo di memoria video	GDDR5
Larghezza del bus di memoria video	256 bit
Frequenza della memoria video	1753 MHz (7.010 GHz QDR)
Numero di pixel pipeline	128, 32 unità di campionamento texture
Interfaccia	PCI Express 3.0 16x (compatibile PCI Express 2.x / 1.x) con interconnessione di schede SLI.
porti	DisplayPort, DVI-D, DVI-I, HDMI, adattatore D-Sub incluso
Raffreddare la scheda grafica	Attivo (radiatore + 2 ventole Twin Frozr IV sul lato anteriore della scheda)
Connettore di alimentazione	8 pin + 8 pin
Supporto API	DirectX 11 e OpenGL 4.x
Lunghezza della scheda grafica (misurata in NIKS)	263 mm
Supporta il GPU Computing generico	DirectCompute 11, NVIDIA PhysX, CUDA, CUDA C++, OpenCL 1.0
Consumo energetico massimo FurMark + WinRar	255 watt
Valutazione delle prestazioni	61.5

Difficoltà inaspettate

Ora abbiamo tutto il necessario per aggiornare il nostro computer. Installeremo nuovi componenti nel nostro caso esistente.

Lo lanciamo - e non funziona. E perché? Ma perché gli alimentatori economici non sono fisicamente in grado di avviare un computer con il minimo grado. Il fatto è che nel nostro caso sono necessari due connettori a 8 pin per l'alimentazione e l'alimentatore ha un solo connettore di alimentazione della scheda video a 6 pin nella base. Considerando che molti di più hanno bisogno di ancora più connettori rispetto al nostro caso, diventa chiaro che l'alimentatore deve essere cambiato.

Ma questo non è così male. Pensa, non c'è il connettore di alimentazione! Nel nostro laboratorio di prova, abbiamo trovato adattatori piuttosto rari da 6 pin a 8 pin e da molex a 6 pin. Come questi:

Vale la pena notare che anche con i moderni alimentatori economici, i connettori Molex stanno diventando più piccoli con ogni nuova versione, quindi possiamo dire di essere stati fortunati.

A prima vista, tutto va bene e con alcune modifiche siamo riusciti ad aggiornare l'unità di sistema a una configurazione "da gioco". Ora simuliamo il carico eseguendo contemporaneamente Furmark e 7Zip in Xtreme Burning sulla nostra nuova macchina da gioco. Potremmo avviare il computer - va bene. Il sistema è sopravvissuto anche al lancio di Furmark. Lanciamo l'archiviatore - e che cos'è?! Il computer si è spento, dopo averci deliziato con il rombo della ventola portata al massimo. Lo standard "modesto" da 400 W non è riuscito, non importa quanto duramente, ad alimentare la scheda video e il potente processore. E a causa del mediocre sistema di raffreddamento, il nostro è diventato molto caldo, e anche la velocità massima della ventola non gli ha permesso di erogare almeno i 400W dichiarati.

C'è un'uscita!

Hanno navigato. Abbiamo acquistato componenti costosi per assemblare un computer da gioco, ma risulta impossibile giocarci. È un peccato. La conclusione è chiara a tutti: il vecchio non è adatto al nostro computer da gioco e deve essere urgentemente sostituito con uno nuovo. Ma quale?

Per il nostro computer aggiornato, abbiamo scelto in base a quattro criteri principali:

Il primo è, ovviamente, il potere. Abbiamo preferito scegliere con un margine: vorremmo anche overcloccare il processore e guadagnare punti nei test sintetici. Tenendo conto di tutto ciò di cui potremmo aver bisogno in futuro, abbiamo deciso di scegliere una potenza di almeno 800W.

Il secondo criterio è l'affidabilità... Ci piacerebbe molto che quello preso "con un margine" sopravvisse alla prossima generazione di schede video e processori, non si bruciasse e allo stesso tempo non bruciasse componenti costosi (insieme al sito di prova). Pertanto, la nostra scelta è solo condensatori giapponesi, solo protezione da cortocircuito e protezione da sovraccarico affidabile per qualsiasi uscita.

Il terzo punto delle nostre esigenze è la praticità e la funzionalità.... Per cominciare, abbiamo bisogno: il computer funzionerà spesso e, soprattutto, gli alimentatori rumorosi, insieme a una scheda video e un dispositivo di raffreddamento del processore, faranno impazzire qualsiasi utente. Inoltre, il senso della bellezza non ci è estraneo, quindi un nuovo alimentatore per il nostro computer da gioco dovrebbe essere modulare e avere cavi e connettori rimovibili. In modo che non ci sia nulla di superfluo.

E, ultimo ma non meno importante, il criterio è efficienza energetica... Sì, abbiamo a cuore l'ambiente e le nostre bollette elettriche. Pertanto, l'alimentatore che scegliamo deve soddisfare almeno lo standard di efficienza energetica 80+ Bronze.

Dopo aver confrontato e analizzato tutti i requisiti, abbiamo scelto tra i pochi candidati che hanno soddisfatto pienamente tutti i nostri requisiti. È diventata una potenza di 850W. Si noti che in una serie di parametri ha persino superato i nostri requisiti. Vediamo la sua specifica:

Specifiche dell'alimentatore
Tipo di attrezzatura	Alimentatore con modulo PFC (Power Factor Correction) attivo.
Proprietà	Treccia ad anello, condensatori giapponesi, protezione da cortocircuito (SCP), protezione da sovratensione (OVP), protezione da sovraccarico di una qualsiasi delle uscite dell'unità separatamente (OCP)
+ 3,3 V - 24 A, + 5 V - 24 A, + 12 V - 70 A, + 5 V SB - 3,0 A, -12 V - 0,5 A
Cavi di alimentazione staccabili	sì
Efficienza	90%, certificato 80 PLUS Gold
Potenza di alimentazione	850 Wt
Connettore di alimentazione della scheda madre	24 + 8 + 8 pin, 24 + 8 + 4 pin, 24 + 8 pin, 24 + 4 pin, 20 + 4 pin (connettore pieghevole a 24 pin. Se necessario staccabile a 4 pin, connettore pieghevole a 8 pin)
Connettore di alimentazione della scheda video	6 connettori a 6/8 pin (connettore pieghevole a 8 pin - 2 pin rimovibili)
MTBF	100 mila ore
Raffreddare l'alimentatore	1 ventola: 140 x 140 mm (sulla parete inferiore). Sistema di raffreddamento passivo fino al 50% di carico.
Controllo della velocità della ventola	Da un sensore termico. Modifica della velocità della ventola in base alla temperatura all'interno dell'alimentatore. Selezione manuale della modalità di funzionamento del ventilatore. In modalità Normale, la ventola gira continuamente, e in modalità Silenzioso, si ferma completamente a basso carico.

, uno dei migliori per i soldi. Installiamolo nel nostro corpus:

Poi è successo qualcosa che ci ha un po' confuso. Sembrerebbe che tutto sia stato assemblato correttamente, tutto fosse collegato, tutto funzionasse, ma l'alimentazione è silenziosa! Cioè, in generale: la ventola è ancora ferma e il sistema è correttamente avviato e funzionante. Il fatto è che con un carico fino al 50%, l'alimentatore funziona nella cosiddetta modalità silenziosa, senza far girare la ventola di raffreddamento. La ventola ronza solo sotto carico pesante: il lancio simultaneo di archiver e Furmark ha reso il giro più fresco.

L'alimentatore ha fino a sei connettori di alimentazione della scheda video a 8 pin e 6 pin, ognuno dei quali è un connettore pieghevole a 8 pin, dal quale, se necessario, è possibile sganciare 2 contatti. Pertanto, è in grado di alimentare qualsiasi scheda video senza inutili fastidi e difficoltà. E nemmeno uno.

Il sistema di alimentazione modulare consente di staccare cavi di alimentazione non necessari e non necessari, il che migliora il flusso d'aria del case, la stabilità del sistema e, naturalmente, migliora esteticamente l'aspetto dello spazio interno, il che ci consente di consigliare tranquillamente ai modder e gli appassionati di casi con finestre.
acquistare un alimentatore affidabile e potente. Nella nostra recensione, è diventato. - e come puoi vedere, non è una coincidenza. Acquistandone uno da NICS, puoi essere certo che tutti i componenti del tuo sistema ad alte prestazioni saranno dotati di potenza sufficiente e ininterrotta, anche con overclock estremi.

Inoltre, l'alimentatore durerà per diversi anni in anticipo: è meglio con un margine, nel caso in cui si aggiorni il sistema con componenti di alto livello in futuro.