Всем привет! Сегодня третий урок по грамотной сборке ПК, посвященный видеокартам, где мы разберем составляющие графических карт, влияющие на производительность и узнаем нужна ли вам вообще видеокарта.
Нужна ли мне видеокарта?
Если взять всех пользователей ПК и задаться вопросом нужна ли ему видеокарта, то в большинстве случаев ответ будет отрицательным. Свои основные задачи компьютер будет выполнять без существенной графической акселерации.
Видеокарты используются и во многих профессиональных областях, от дизайнеров и архитекторов, до тех-же разработчиков игр. Но процент людей, которым видеокарта нужна именно для работы просто ничтожен и чаще ее используют именно для игр.
Ценовая категория
Выбор видеокарты – дело тонкое, для начала определитесь для чего она вам нужна? Да, для игр, это понятно, но есть огромная пропасть между производительностью и ценовой категорией видеокарт, которые могут играть современные игры на стандартных 1080p в 60 FPS и 4К в 144 FPS.
Естественно, если у вас обычный монитор с разрешением 1920 на 1080 пикселей и частотой обновления 60 герц, покупать два ускорителя RTX TITAN за уловный миллион рублей бесполезно, так как разрешение выше монитор не потянет, а игровая тысяча кадров в секунду все равно превратится в 60 кадров на выводе. Поэтому для начала неплохо определиться с ценовой категорией и бюджетом.
Что такое видеокарта и немного о производительности
Если отсечь все лишнее, технически видеокарта — это компьютер внутри компьютера. Она имеет собственный процессор, оперативную память, звуковой чип, систему охлаждения и набор интерфейсов. Все это добро нужно для обработки графики и вывода ее на экран.
Что она делает? Система загружает всю графику типа текстур, моделей и тому подобное в память видеокарты, после ОС вслепую дает видеокарте команды через программно-аппаратную прослойку DirectX. Видеокарта же делает, что ей велят, по мере возможностей рисуя графику и на ходу выводя ее на экран.
Конечный результат работы видеокарты – полностью отрисованный кадр на мониторе, ее производительность соответственно и измеряется в кадрах в секунду.
Сегодня модно оперировать понятием терафлопсы. Это в первую очередь единица измерения производительности суперкомпьютеров и маркетинговый ход для простых обывателей. Флопсы отражают число операций с плавающей запятой в секунду, а видеокарта в 99% случаев должна не производить вычисления, а рендерить кадры, именно поэтому лично для меня скорость работы видеокарты – это кадры в секунду в определенной игре.
Что влияет на производительность видеокарты
Память
Видеокарта похожа на завод, где за каждую операцию отвечает отдельный сборочный цех. Именно по такой аналогии предлагаю и пройтись по всем пунктам подробно.
Экскурсию по заводу предлагаю начать со склада – видеопамять. Одной из задач памяти является обеспечение достаточной пропускной способности. Пропускная способность памяти – количество данных в секунду которое может быть из нее получено в единицу времени. Она складывается из скорости перемещения умноженной на ширину шины данных.
Частота памяти в данном случае отвечает за скорость перемещения данных, в числовом виде эта величина не так важна, как сама технология, по которой она работает. Все еще актуальны решения с памятью GDDR5, а GDDR6 и HBM – совсем хорошо. Более важный параметр — ширина шины памяти, это как ширина ворот, если вернуться к аналогии со складом. Тогда частота – будет как скорость движения погрузчика. Не рекомендуется видеокарта с шиной менее 128 бит, она не сможет обеспечить достаточной пропускной способности, так как частота памяти с небольшим отклонением у всех видеокарт примерно равна. Главный же критерий нашего склада – вместимость. Чтобы рисовать текстуры и геометрию в максимальном качестве необходимо просто иметь достаточный объем памяти, чтобы их загрузить.
Блоки растеризации (ROP)
Далее будем говорить непосредственно об отрисовке изображения от менее значимых параметров к более существенным.
Итак, перейдем в малярный цех. Изображение из игры на мониторе растровое, то есть каждый его пиксель имеет определенный цвет и в сущности оно ничем не отличается от слайд-шоу скриншотов формата JPEG, которые меняются 60 раз в секунду. Видеокарта же оперирует информацией о геометрии объектов, свойствах материала, текстурами, картами теней и света, шейдерами и т.д. В конечном итоге готовый для отображения кадр нужно растеризовать, то есть превратить в понятное изображение. Операция очень простая и не требовательна к количеству блоков растеризации, но есть один момент.
Сглаживание
Сглаживание в играх – эффективный метод борьбы с «лесенками» на краях объектов. Эти лесенки — побочный эффект при масштабировании объектов. Возьмем наклонную линию, она кажется прямой, но, если ее увеличить, появляется та самая лесенка, вызванная квадратной формой пикселя монитора. Технологии сглаживания работают по-разному, но все они манипулируют с наложением готовых кадров друг на друга. Именно при использовании сглаживания основная нагрузка будет ложиться на блоки растеризации, наших маляров. Имейте это ввиду.
Блоки текстурирования (TMU)
Блоки текстурирования – отвечают непосредственно за наложение текстуры на объект. Перед покраской любую поверхность нужно подготовить, этим и занимаются ребята из цеха отделки. Текстура в понимании многих – растровое изображение, которое «натягивается» на бесцветную 3D-модель, это верно, но лишь отчасти. Такой тип текстур называют Albedo, они содержат только цветовое изображение, а помимо этого существует текстура шероховатости материала, светоотражающая текстура, которые накладываются друг на друга, образуя материал объекта. Блоки текстурирования и отвечают за скорость наложения материала, а также производительность их фильтрации (сглаживания для текстур).
Универсальные вычислительные блоки
Перейдем к самой важной ступени – просчету сцены. Маляры и отделочники будут простаивать, пока монтажники не выполнят свою работу. В их роли и выступают универсальные вычислительные блоки, их можно сравнить с ядрами центрального процессора, с одной поправкой, у видеокарты они исчисляются тысячами. Универсальные они потому, что занимаются всем подряд: построение геометрии, свет и тень, шейдеры, трассировка лучей в реальном времени, если видеокарта без отдельных RT-ядер. Словом, эти ребята делают всю грязную и тяжелую работу. Количество этих блоков примерно на 80-90% отражает их производительность в цифровом эквиваленте, что работает даже для моделей разных производителей.
Частота GPU
И вот мы подошли к директору завода, коим выступает GPU. Хорошее производство невозможно без хорошего начальства, а главное, быстрого. Частота GPU отражает то, с какой частотой работают универсальные вычислительные блоки.
Вспомним предыдущее видео о процессорах, где частота ядра и количество ядер по-разному влияли на результат в разных задачах. При работе с графикой оба параметра крайне важны. С одной стороны, архитектура графических ускорителей нацелена на безумную многозадачность и именно количество блоков влияет на результат, с другой стороны, производительность блоков зависит от тактовой частоты. Поэтому оба параметра можно приравнять по важности при выборе видеокарты.
К слову, техпроцесс также косвенно влияет на фактическую производительность. Меньший техпроцесс позволяет разместить на кристалле GPU больше блоков, снизив энергопотребление и температуру чипа, а это в свою очередь поднимает «потолок» быстродействия для целого семейства видеокарт, что мы и увидим далее.
Проверка теории и итоги
Давайте же проверим вышеизложенную информацию. Заходим в интернет-магазин DNS, и кидаем в сравнение две видеокарты. Чтобы сразу оценить способ по максимуму, выберем карточки разных производителей. Возьмем GTX 1660 Ti и RX 5600 XT из одной ценовой категории. Смотрим на количество вычислительных блоков: 1536 у NVidia против 2304 у AMD, что на 33% больше.
Переходим на YouTube и в поиске пишем что-то вроде «GTX 1660 Ti vs RX 5600 XT» и открываем первое релевантное видео. Ставим на паузу и считаем разницу FPS:
В Ведьмак 3 у RX 5600 XT 82 кадра против 63 у GTX 1660 Ti, преимущество составляет 23%. Metro Exodus: 65 против 52 — в пользу AMD 25%.
С учетом того, что на тестах разница в частоте в пользу NVidia, можно уровнять теоретическое преимущество AMD на дополнительные 9,39%, чтобы оценивать именно количество блоков. Тогда в «Ведьмаке» получим разницу 32,39%, в «Метро» — 34,39%.
Необходимо внести коррективы. Мы только что проверили данную теорию, которая сработала почти на 100%, но такой результат далеко не всегда. Где-то преимущество составляет всего 15%, а где-то все 50%. Стоит понимать, что у каждой игры свой уровень оптимизации и свои договоренности с производителями видеокарт. Проверенные игры уже устоявшаяся классика, на них лежит множество патчей и фиксов на оптимизацию, они выжимают из видеокарты все возможное, что делает тест справедливым. Игры без оптимизации, свежие игры могут повести себя непредсказуемо.
Итак, какой простой вывод можно сделать при выборе видеокарты? При равной частоте GPU выбираем ту, у которой больше число универсальных блоков. Не забываем и о памяти, которая должна обеспечивать приемлемую пропускную способность, блоки растеризации и текстурирования выиграют в не загруженных просчетами инди-проектах при сглаживании моделей и текстур. Не забудьте проверить, подходит ли видеокарта в ваш корпус по габаритам и хватит ли мощности блока питания, а также имеется ли на нем нужный разъем для дополнительного питания GPU.
