Как работает графический процессор в пк. Как работает графическая карта. Как просмотреть использование видеопамяти приложения

Здравствуйте, уважаемые пользователи и любители компьютерного железа. Сегодня порассуждаем на тему, что такое интегрированная графика в процессоре, зачем она вообще нужна и является ли такое решение альтернативой дискретным, то бишь внешним видеокартам.

Если рассуждать с точки зрения инженерного замысла, то встроенное графическое ядро, повсеместно используемое в своих продуктах компаниями Intel и AMD, не является видеокартой как таковой. Это видеочип, который интегрировали в архитектуру ЦП для исполнения базовых обязанностей дискретного ускорителя. Но давайте разбираться со всем более подробно.

Из этой статьи вы узнаете:

История появления

Впервые компании начали внедрять графику в собственные чипы в середине 2000‑х. Интел начали разработку еще с Intel GMA, однако данная технология довольно слабо себя показывала, а потому для видеоигр была непригодной. В результате на свет появляется знаменитая технология HD Graphics (на данный момент самый свежий представитель линейки – HD graphics 630 в восьмом поколении чипов Coffee Lake). Дебютировало видеоядро на архитектуре Westmere, в составе мобильных чипов Arrandale и десктопных – Clarkdale (2010 год).

AMD пошла иным путем. Сначала компания выкупила ATI Electronics, некогда крутого производителя видеокарт. Затем начала корпеть над собственной технологией AMD Fusion, создавая собственные APU – центральный процессор со встроенным видеоядром (Accelerated Processing Unit). Дебютировали чипы первого поколения в составе архитектуры Liano, а затем и Trinity. Ну а графика Radeon r7 series на долгое время прописалась в составе ноутбуков и нетбуков среднего класса.

Преимущества встроенных решений в играх

Итак. Для чего же нужна интегрированная карта и в чем заключаются ее отличия от дискретной.

Постараемся сделать сравнение с пояснением каждой позиции, сделав все максимально аргументировано. Начнем, пожалуй, с такой характеристики как производительность. Рассматривать и сравнивать будем наиболее актуальные на данный момент решения от Intel (HD 630 c частотой графического ускорителя от 350 до 1200 МГц) и AMD (Vega 11 с частотой 300‑1300 Мгц), а также преимущества, которые дают эти решения.
Начнем со стоимости системы. Встроенная графика позволяет неплохо сэкономить на покупке дискретного решения, вплоть до 150$, что критически важно при создании максимально экономного ПК для офисного и использования.

Частота графического ускорителя AMD заметно выше, да и производительность адаптера от красных существенно выше, что говорит о следующих показателях в тех же играх:

Как видите, Vega 11 – лучший выбор для недорогих «игровых» систем, поскольку показатели адаптера в некоторых случаях доходят до уровня полноценной GeForce GT 1050. Да и в большинстве сетевых баталий она показывает себя прекрасно.

На данный момент с этой графикой поставляется только процессор AMD Ryzen 2400G, но он определенно стоит внимания.

Вариант для офисных задач и домашнего использования

Какие требования чаще всего вы выдвигаете к своему ПК? Если исключить игры, то получится следующий набор параметров:

• просмотр фильмов в HD-качестве и роликов на Youtube (FullHD и в редких случаях 4К);
• работа с браузером;
• прослушивание музыки;
• общение с друзьями или коллегами с помощью мессенджеров;
• разработка приложений;
• офисные задачи (Microsoft Office и похожие программы).

Все эти пункты прекрасно работают со встроенным графическим ядром на разрешениях вплоть до FullHD.
Единственный нюанс, который необходимо учитывать в обязательном порядке – поддержка видеовыходов той материнской платой, на которую вы собираетесь ставить процессор. Заранее уточните этот момент, чтобы не возникло проблем в дальнейшем.

Недостатки встроенной графики

Поскольку разобрались с плюсами, нужно проработать и недостатки решения.

• Главный минус подобной затеи – производительность. Да, вы можете с чистой совестью играть в более-менее современные игрушки на низких и высоких настройках, однако любителям графики, такая затея точно не придется по вкусу. Ну а если вы работаете с графикой профессионально (обработка, рендеринг, монтаж видеороликов, постпродакшн), да еще и на 2–3 мониторах, то интегрированный тип видео вам точно не подойдет.

• Момент номер 2: отсутствие собственной скоростной памяти (в современных картах это GDDR5, GDDR5X и HBM). Формально видеочип может использовать хоть до 64 ГБ памяти, однако вся она будет браться откуда? Правильно, из оперативной. А значит необходимо заранее построить систему таким образом, чтобы ОЗУ хватило и для работы, и для графических задач. Учитывайте, что скорость современных DDR4-модулей значительно ниже, нежели GDDR5, а потому времени на обработку данных будет тратиться больше.
• Следующий недостаток – тепловыделение. Помимо собственных ядер на процессе появляется еще одно, которое, в теории, прогревается ничуть не меньше. Охлаждать все это великолепие боксовой (комплектной) вертушкой можно, но готовьтесь к периодическим занижениям частот в особо сложных расчетах. Покупка более мощного кулера решает проблему.
• Ну и последний нюанс – невозможность апгрейда видео без замены процессора. Иными словами, чтобы улучшить встроенное видеоядро, вам придется в буквальном смысле покупать новый процессор. Сомнительная выгода, не так ли? В таком случае проще через некоторое время приобрести дискретный ускоритель. Производители вроде AMD и nVidia предлагают отличные решения на любой вкус.

Итоги

Встроенная графика – отличный вариант в 3 случаях:

• вам необходима временная видеокарта, поскольку денег на внешнюю не хватило;
• система изначально задумывалась как сверхбюджетная;
• вы создаете домашнюю мультимедийную станцию (HTPC), в которой основной акцент делается именно на встроенное ядро.

Надеемся одной проблемой в вашей голове стало меньше, и теперь вы знаете, для чего производители создают свои APU.

В следующих статьях поговорим о таких терминах как виртуализация и не только. Следите за , чтобы быть в курсе всех актуальных тем, связанных с железом.

Встроенный графический процессор как для геймеров, так и для нетребовательных пользователей играет важную роль.

От него зависит качество игр, фильмов, просмотра видео в интернете и изображений.

Принцип работы

Графический процессор интегрируется в материнскую плату компьютера - так выглядит встроенный графический .

Как правило, используют его, чтобы убрать необходимость установки графического адаптера - .

Такая технология помогает снизить себестоимость готового продукта. Кроме того, благодаря компактности и нетребовательного энергопотребления таких процессоров их часто устанавливают в ноутбуки и маломощные настольные компьютеры.

Таким образом, встроенные графические процессоры заполонили эту нишу настолько, что 90% ноутбуков на полках магазинов США имеют именно такой процессор.

Вместо обычной видеокарты во встроенных графиках часто вспомогательным средством служит сама оперативная память компьютера.

Правда, такое решение несколько ограничивает производительность девайса. Всё же сам компьютер и графический процессор используют одну шину для памяти.

Так что подобное “соседство” сказывается на выполнении задач, особенно при работе со сложной графикой и во время игрового процесса.

Виды

Встроенная графика имеет три группы:

1. Графика с разделяемой памятью - устройство, в основе которого совместное с главным процессором управление оперативной памятью. Это значительно уменьшает стоимость, улучшает систему энергосбережения, однако ухудшает производительность. Соответственно, для тех, кто работает со сложными программами, встроенные графические процессоры такого вида с большей вероятностью не подойдут.
2. Дискретная графика - видеочип и один-два модуля видеопамяти распаяны на системной плате. Благодаря этой технологии существенно улучшается качество изображения, а также становится возможным работать с трехмерной графикой с наилучшими результатами. Правда, заплатить за это придется немало, а если вы и подыскиваете высокомощный процессор по всем параметрам, то стоимость может быть неимоверно высокой. К тому же, счет за электричество несколько вырастет - энергопотребление дискретных графических процессоров выше обычного.
3. Гибридная дискретная графика - сочетание двух предыдущих видов, что обеспечило создание шины PCI Express. Таким образом, доступ к памяти осуществляется и через распаянную видеопамять, и через оперативную. С помощью этого решения производители хотели создать компромиссное решение, но оно все же не нивелирует недостатки.

Производители

Занимаются изготовлением и разработкой встроенных графических процессоров, как правило, крупные компании - , и , но подключаются к этой сфере и многие небольшие предприятия.

Сделать это несложно. Найдите надпись Primary Display или Init Display First. Если не видите что-то такое, поищите Onboard, PCI, AGP или PCI-E (всё зависит от установленных шин на материнку).

Выбрав PCI-E, к примеру, вы включаете видеокарту PCI-Express, а встроенную интегрированную отключаете.

Таким образом, чтобы включить интегрированную видеокарту нужно найти соответствующие параметры в биосе. Часто процесс включения автоматический.

Отключить

Отключение лучше проводить в БИОСе. Это самый простой и незатейливый вариант, подходящий для практически всех ПК. Исключением являются разве что некоторые ноутбуки.

Снова же найдите в БИОС Peripherals или Integrated Peripherals, если вы работаете на десктопе.

Для ноутбуков название функции другое, причем и не везде одинаковое. Так что просто найдите что-то относящиеся к графике. К примеру, нужные опции могут быть размещены в разделах Advanced и Config.

Отключение тоже проводится по-разному. Иногда хватает просто щелкнуть “Disabled” и выставить PCI-E видеокарту первой в списке.

Если вы пользователь ноутбука, не пугайтесь, если не можете найти подходящий вариант, у вас априори может не быть такой функции. Для всех остальных устройств же правила простые - как бы не выглядел сам БИОС, начинка та же.

Если вы имеете две видеокарты и они обе показаны в диспетчере устройств, то дело совсем простое: кликнете на одну из них правой стороной мышки и выберите “отключить”. Правда, учитывайте, что дисплей может потухнуть. У , скорее всего, так и будет.

Однако и это решаемая проблема. Достаточно перезагрузить компьютер или же по .

Все последующие настройки проведите на нем. Если не работает данный способ, сделайте откат своих действий с помощью безопасного режима. Также можете прибегнуть и к предыдущему способу - через БИОС.

Две программы - NVIDIA Control Center и Catalyst Control Center - настраивают использование определенного видеоадаптера.

Они наиболее неприхотливы по сравнению с двумя другими способами - экран вряд ли выключится, через БИОС вы тоже случайно не собьете настройки.

Для NVIDIA все настройки находятся в разделе 3D.

Выбрать предпочитаемый видеоадаптер можно и для всей операционной системы, и для определенных программ и игр.

В ПО Catalyst идентичная функция расположена в опции «Питание» в подпункте “Switchable Graphics”.

Таким образом, переключиться между графическими процессорами не составляет особого труда.

Есть разные методы, в частности, и через программы, и через БИОС, Включение или выключение той или иной интегрированной графики может сопутствоваться некоторыми сбоями, связанных преимущественно с изображением.

Может погаснуть или просто появиться искажения. На сами файлы в компьютере ничего не должно повлиять, разве что вы что-то наклацали в БИОСе.

Заключение

В итоге, встроенные графические процессоры пользуются спросом за счет своей дешевизны и компактности.

За это же придется платить уровнем производительности самого компьютера.

В некоторых случая интегрированная графика просто необходима - дискретные процессоры идеальны для работы с трехмерными изображениями.

К тому же, лидеры отрасли - Intel, AMD и Nvidia. Каждый из них предлагает свои графические ускорители, процессоры и другие составляющие.

Последние популярные модели - Intel HD Graphics 530 и AMD A10-7850K. Они довольно функциональны, но имеют некоторые огрехи. В частности, это относится к мощности, производительности и стоимости готового продукта.

Включить или отключить графический процессор со встроенным ядром можно или же самостоятельно через БИОС, утилиты и разного рода программы, но и сам компьютер вполне может сделать это за вас. Всё зависит от того, какая видеокарта подключена к самому монитору.

Современные видеокарты, в силу требований от них огромной вычислительной мощи при работе с графикой, оснащаются своим собственным командным центром, иначе говоря - графическим процессором.

Это было сделано для того, чтобы «разгрузить» центральный процессор , который из-за своей широкой «сферы применения», просто не в состоянии справляться с требованиями, которые выдвигает современная игровая индустрия.

Графические процессоры (GPU) по сложности абсолютно не уступают центральным процессорам, но из-за своей узкой специализации, в состоянии более эффективно справляться с задачей обработки графики, построением изображения, с последующим выводом его на монитор.

Если говорить о параметрах, то они у графических процессоров весьма схожи с центральными процессорами. Это уже известные всем параметры, такие как микроархитектура процессора, тактовая частота работы ядра, техпроцесс производства. Но у них имеются и довольно специфические характеристики. Например, немаловажная характеристика графического процессора – это количество пиксельных конвейеров (Pixel Pipelines). Эта характеристика определяет количество обрабатываемых пикселей за один такт роботы GPU. Количество данных конвейеров может различаться, например, в графических чипах серии Radeon HD 6000, их количество может достигать 96.

Пиксельный конвейер занимается тем, что просчитывает каждый последующий пиксель очередного изображения, с учётом его особенностей. Для ускорения процесса просчёта используется несколько параллельно работающих конвейеров, которые просчитывают разные пиксели одного и того же изображения.

Также, количество пиксельных конвейеров влияет на немаловажный параметр – скорость заполнение видеокарты . Скорость заполнения видеокарты можно рассчитать умножив частоту ядра на количество конвейеров.

Давайте рассчитаем скорость заполнения, к примеру, для видеокарты AMD Radeon HD 6990 (рис.2) Частота ядра GPU этого чипа составляет 830 МГц, а количество пиксельных конвейеров – 96. Нехитрыми математическими вычислениями (830х96), мы приходим к выводу, что скорость заполнения будет равна 57,2 Гпиксель/c.

Рис. 2

Помимо пиксельных конвейеров, различают ещё так называемых текстурные блоки в каждом конвейере. Чем больше текстурных блоков, тем больше текстур может быть наложено за один проход конвейера, что также влияет на общую производительность всей видеосистемы. В вышеупомянутом чипе AMD Radeon HD 6990, количество блоков выборки текстур составляет 32х2.

В графических процессорах, можно выделить и другой вид конвейеров – вершинные, они отвечают за расчёт геометрических параметров трёхмерного изображения.

Сейчас, давайте рассмотрим поэтапный, несколько упрощенный, процесс конвейерного расчёта, с последующим формированием изображения:

1 - й этап. Данные о вершинах текстур поступают в вершинные конвейеры, которые занимаются рассчётом параметров геометрии. На этом этапе подключается блок «T&L» (Transform & Lightning). Этот блок отвечает за освещение и трансформацию изображения в трёхмерных сценах. Обработка данных в вершинном конвейере проходит за счёт программы вершинного шейдера (Vertex Shader).

2 - ой этап. На втором этапе формирования изображения подключается специальный Z-буфер, для отсечения невидимых полигонов и граней трёхмерных объектов. Далее происходит процесс фильтрации текстур, для этого в «бой» вступают пиксельные шейдеры. В программных интерфейсах OpenGL или Direct3D описаны стандарты для работы с трёхмерными изображениями . Приложение вызывает определённую стандартную функцию OpenGL или Direct3D, а шейдеры эту функцию выполняют.

3–ий этап. В завершающем этапе построения изображения в конвейерной обработке, данные передаются в специальный буфер кадров.

Итак, только что мы вкратце рассмотрели структуру и принципы функционирования графических процессоров, информация,конечно, «не из лёгких» для восприятия, но для общего компьютерного развития, я думаю, будет весьма полезна:)

В современных устройствах применяется графический процессор, который еще обозначают как GPU. Что это и каков его принцип работы? GPU (Graphics - процессор, основная задача которого - обработка графики и вычислений с плавающей точкой. GPU облегчает работу главного процессора, если идет речь о тяжелых играх и приложениях с 3D-графикой.

Что это?

Графический процессор создает графику, текстуры, цвета. Процессор, который обладает несколькими ядрами, может работать на высоких скоростях. У графического много ядер, функционирующих преимущественно на низких скоростях. Они занимаются вычислениями пикселей и вершин. Обработка последних в основном происходит в системе координат. Процессор графический обрабатывает различные задачи, создавая на экране трехмерное пространство, то есть объекты в нем перемещаются.

Принцип работы

Что делает графический процессор? Он занимается обработкой графики в формате 2D и 3D. Благодаря GPU компьютеру быстрее и легче удается выполнять важные задачи. Особенность графического процессора состоит в том, что он увеличивает скорость расчета на максимальном уровне. Его архитектура устроена так, что позволяет более эффективно обрабатывать визуальную информацию, чем центральный CPU компьютера.

Он отвечает за расположение трехмерных моделей в кадре. Кроме того, каждый из процессора фильтрует треугольники, входящие в него. Он определяет, какие на виду, удаляет те, которые скрываются за другими объектами. Прорисовывает источники света, определяет, каким образом эти источники влияют на цвет. Графический процессор (что это такое - описано в статье) создает изображение, выдает его пользователю на экран.

Эффективность работы

Чем обусловлена эффективная работа графического процессора? Температурой. Одна из проблем ПК и ноутбуков - перегрев. Именно это становится главной причиной того, почему устройство и его элементы быстро выходят из строя. Проблемы с GPU начинаются, когда температура процессора превышает 65 °С. В этом случае пользователи замечают, что процессор начинает работать слабее, пропускает такты, чтобы самостоятельно понизить увеличенную температуру.

Температурный режим 65-80 °С - критический. В этом случае начинается перезагрузка системы (аварийная), компьютер выключается самостоятельно. Пользователю важно отслеживать, чтобы температура графического процессора не превышала 50 °С. Нормальной считается t 30-35 °С в простое, 40-45 °С при многочасовой нагрузке. Чем ниже температура, тем выше производительность компьютера. Для материнской платы, видеокарты, корпуса и жестких дисков - свои температурные режимы.

Но многих пользователей также беспокоит вопрос, как же уменьшить температуру процессора, чтобы повысить эффективность его работы. Для начала нужно выяснить причину перегрева. Это может быть засорение системы охлаждения, высохшая термопаста, вредоносная программа, разгон процессора, сырая прошивка БИОСа. Самое простое, что может сделать пользователь, - это заменить термопасту, которая находится на самом процессоре. Кроме того, нужно произвести чистку системы охлаждения. Еще специалисты советуют установить мощный кулер, улучшить циркуляцию воздуха в системном блоке, увеличить скорость вращения на графическом адаптере кулера. Для всех компьютеров и графических процессоров одинаковая схема понижения температуры. Важно следить за устройством, вовремя его чистить.

Специфика

Графический процессор расположен на видеокарте, его главная задача - это обработка 2D и 3D графики. Если на компьютере установлен GPU, то процессор устройства не выполняет лишнюю работу, поэтому функционирует быстрее. Главная особенность графического в том, что его основная цель - это увеличение скорости расчета объектов и текстур, то есть графической информации. Архитектура процессора позволяет им работать намного эффективнее, обрабатывать визуальную информацию. Обычному процессору такое не под силу.

Виды

Что это - графический процессор? Это компонент, входящий в состав видеокарты. Существует несколько видов чипов: встроенный и дискретный. Специалисты утверждают, что лучше справляется со своей задачей второй. Его устанавливают на отдельные модули, так как отличается он своей мощью, но ему необходимо отличное охлаждение. Встроенный графический процессор есть практически во всех компьютерах. Его устанавливают в CPU, чтобы сделать потребление энергии в несколько раз ниже. С дискретными по мощи он не сравнится, но тоже обладает хорошими характеристиками, демонстрирует неплохие результаты.

Компьютерная графика

Это что? Так называется область деятельности, в которой для создания изображений и обработки визуальной информации используют компьютерные технологии. Современная компьютерная графика, в том числе научная, позволяет графически обрабатывать результаты, строить диаграммы, графики, чертежи, а также производить различного рода виртуальные эксперименты.

С помощью конструктивной графики создаются технические изделия. Существуют и другие виды компьютерной графики:

• анимационная;
• мультимедийная;
• художественная;
• рекламная;
• иллюстративная.

С технической точки зрения компьютерная графика - это двухмерные и трехмерные изображения.

CPU и GPU: разница

В чем разница между этими двумя обозначениями? Многие пользователи в курсе, что графический процессор (что это - рассказано выше) и видеокарта выполняют разные задачи. Кроме того, они отличаются по своей внутренней структуре. И CPU, и GPU - которые обладают многими сходными чертами, но сделаны они для разных целей.

CPU выполняет определенную цепочку инструкций за короткий промежуток времени. Он сделан так, что формирует одновременно несколько цепочек, разбивает поток инструкций на множество, выполняет их, затем снова сливает в одно целое в конкретном порядке. Инструкция в потоке находится в зависимости от тех, что за ней следуют, поэтому в CPU содержится малое число исполнительных блоков, здесь главный приоритет отдается скорости выполнения, уменьшению простоев. Все это достигается при помощи конвейера и кэш-памяти.

У GPU другая важная функция - рендеринг визуальных эффектов и 3D-графики. Работает он проще: на входе получает полигоны, проводит необходимые логические и математические операции, на выходе выдает координаты пикселей. Работа GPU - это оперирование большим потоком разных задач. Его особенность в том, что он наделен большим но медленно работает по сравнению с CPU. Кроме того, в современных GPU более 2000 исполнительных блоков. Отличаются они между собой методами доступа к памяти. Например, графическому не нужна кэшированная память большого размера. У GPU пропускная способность больше. Если объяснять простыми словами, то CPU принимает решения в соответствии с задачами программы, а GPU производит множество одинаковых вычислений.