1.7. Видеокарта

Работа с графикой — одна из самых трудных задач, которые приходится решать современному компьютеру. Сложные изображения, миллионы цветов и оттенков. Поэтому нет ничего удивительного в том, что для этой работы приходится устанавливать в компьютер фактически второй мощный процессор. Помните, в разделе, посвященном процессорам, мы говорили о специализированных «чипах-наместниках», разгружающих главный «камешек»?

video-card

Видеоплата — как раз главный из этих «разгрузчиков». Не будь его, любой процессор моментально превратился бы в «тормозистор», и никакие гигагерцы ему не помогли бы: графика съела бы все ресурсы без остатка, да еще и добавки попросила бы. Мало этого: для некоторых видов вычислений процессор видеокарты развивает такую прыть, что и десять обычных процессоров его не догонят. В первую очередь это касается вычислений с «плавающей точкой», которые как раз и применяются при визуализации трехмерных объектов. Так, новые видеопроцессоры NVIDIA способны выполнить около триллиона операций с плавающей точкой в секунду (эта величина называется «терафлопс»), в то время как процессоры Core 2 Duo с трудом тянут несколько сотен миллионов таких операций И какому доброму духу мы обязаны таким богатством? Конечно же, трехмерным играм: до их появления видеоплата занимала в компьютере довольно скромное место, и какой-либо мощности от нее не требовалось. Трехмерная эра началась в 1994 г., с момента появления на компьютерной арене компании 3Dfx Interactive: именно она представила первый 3D-ускоритель, который нужно было устанавливать на компьютер в дополнение к отдельной видеокарте. А уже через три года заявила о себе компания NVIDIA, которая смогла внедрить «3D-считалку» в обычные видеоплаты. Посрамленная 3Dfx канула в небытие,
а мощь видеокарт с той поры начала расти, как тюльпаны на навозе. То, что большинству пользователей эта самая мощь не нужна была вовсе, мало кого смущало. Сегодня NVIDIA остается одним из двух главных законодателей мод на рынке видеочипов — вместе с вечным антагорнистом и конкурентом ATI, несколько лет назад вошедшей в состав корпорации AMD.
В итоге видеоплата превратилась в одну из самых важных железяк в современном компьютере, да и сама уподобилась компьютеру в миниатюре. У нее есть собственная оперативная память, собственный «кондиционер» (ибо видеочип при работе раскаляется ничуть не меньше, чем центральный процессор), собственная «информационная магистраль»-шина, собственный разъем… Кстати, и стоит новая крутая видеоплата не меньше простенького компьютера. Все производители мечтают о том времени, когда можно будет отказаться от услуг этой зазнавшейся особы, тем более что в новых процессорах Core i5 от Intel и AMD Fusion есть встроенное графическое ядро. Вот только домашние юзеры такие продукты игнорируют напрочь, предпочитаю дорогоую, но отдельную видеоплату, ибо встроенное ядро даже мощных современных процессоров проигрывает видеоплате даже ультрабюджетного класса. Просто поразительно, что вся мощь видеоплаты уходит на какие-то там игрушки… Хотя с точки зрения компьютера игры — это настоящая каторга. И случись восстание декабристов сегодня, его императорское величество вряд ли послал бунтовщиков в Сибирь искать звезду пленительного счастья. А просто усадил бы за стол, дал в руки по карандашику… И повелел высочайше ту звездочку смоделировать. В движении и со всеми эффектами… Страшнее наказания не придумаешь! Чтобы создать на мониторе объемное и правдоподобное изображение, видеоплате  приходится выполнять кучу сложных операций. Сначала надо построить «скелет» картинки из кучи точек — «вершин». Затем на эту сетку накладываются плоские кусочки-«полигоны», как черепица на крышу. Получившуюся чешуйчатую страшилу шлифуют, сглаживая углы — этим занимаются специальные инструменты «шейдеры». Наконец, на получившуюся «болванку» накладывают цветные текстуры, имитирующие любую поверхность — от кожи до водной глади. Напоследок по всему этому художеству проходятся дополнительные «улучшайзеры» (билинейная и трилинейная фильтрация), которые придают фигуре окончательный глянец. Даже если бы речь шла о простой, неподвижной фигуре, было бы ясно, что задача перед видеоплатой стоит не из легких. Но современная видеокарта должна уметь просчитывать всю эту гору операций в динамике и быть готовой показать объект с любой точки: сверху, сбоку и иногда даже снизу! Сдвинулись вы в игрушке на сантиметр —и трехмерный объект будет выглядеть несколько иначе. При этом видеоплата должна высчитывать не только две пространственные координаты для каждого пикселя, но и третью, которая характеризует удаленность объекта от наблюдателя… И тут вновь нам на помощь приходят шейдеры — но только другого типа, вершинные. Именно они позволяют сделать пейзаж игры и ее героев «живыми» в динамике. Красиво развеваются волосы героя, трава под ногами колышется, и ветер живенько так играет листвой на деревьях — всему этому мы обязаны вершинным шейдерам Пока что мы затронули лишь верхушку айсберга: есть громадное количество алгоритмов сглаживания и улучшения игровой картинки, о которых можно (и нужно) написать отдельный трактат, всевозможные «примочки» типа PhysX, опять же предназначенные для максимального приближения игровой картинки к реальности, плюс — неизбежное 3D (о модных трехмарных прибамбасах мы еще поговрим в главе о мониторах)…Но не будем вдаваться в подробности и пугать вас всевозможными «конввейерами», «блоками TMU» и подобными характеристиками, интересными
лишь профи. Тем более, что на коробках и в прайслистах их все равно не пишут. Если же вы хотите узнать, насколько крута выбранная вами плата в сравнении с остальными, можете обратиться к многочисленным сравнительным тестам в Интернете Производительность трехмерных плат в трехмерных же играх характеризуют несколько величин, например, сколько простых объектов, из которых состоит сложное графическое изображение (треугольников или пикселей), может прорисовать плата в секунду. Современные платы на чипе GeForce GTX 480, к примеру, могут выдавать около 40 миллиардов пикселей в секунду! Впрочем, для нас эти цифры будут не понятнее китайской грамоты. Но существует и другой показатель скорости, который для новичков куда более понятен — количество кадров, сменяющихся на экране в секунду (frame per second — fps) на той или иной трехмерной игре. Чем мощнее видеоплата, тем большее количество fps вы получите. Хорошим показателем считается цифра в 60–80 fps при разрешении в 1600?1200 или 1920?1200 пикселей (в зависимости от типа вашего монитора) и при максимальных настройках качества. Конечно, на скорость влияют и такие факторы, как тип используемого вами процессора, цветовой режим, а также использование различных спецэффектов и т. д. Впрочем, что-то мы с вами зациклились на игрушках, которые далеко не всем интересны. А ведь видеоплата способна заняться и другими полезными вещами —например, она ответственна еще и за киношки. Аппаратное декодирование видео высокого разрешения (HD) — обязательная «фишка» всех модных видеоплат. Кроме того, и у ATI, и у NVIDIA имеются технологии для улучшения качества изображения (соответственно, AVIVO HD и PureVideo HD) а ведь у видеоплат есть и другая работа — так сказать, в сфере искусства. мегаблокбастер о приключениях какого-нибудь человека-курдюка, все его выкрутасы выводит на экран именно видеоплата. И не просто выводит но и отчасти, просчитывает, ибо киношки в «сжатых» форматах содержат не 32 кадра в секунду, а намного меньше. Эти кадры называются «ключевыми», а начинка остальных рассчитывается по особым алгоритмам (ведь за секунду львиная, или, в особо динамичных фильмах, «мышиная» часть кадра все равно не меняется. Стало быть, сохранять статичные участки на всех нет нужды). И этот алгоритм — не единственный, применяемый при сжатии видео, так что и здесь для видеокарты работенки хватит с избытком. Сегодня
поддержка аппаратного декодирования видео высокого качества (HD) обязательна для любой видеоплаты — кроме того, карточки NVIDIA с поддержкой технологии CUDA могут помогать центральному процессору и при компрессии (сжатии) видео! Правда, пока что CUDA используется лишь в некоторых видеомонтажных программах для сжатия все тех же киношек в новомодные HD-форматы. Словом, теперь нам стало окончательно понятно, что деньги на крутую видео-карту мы с вами выбрасываем не просто так… а с шумом, треском и красивыми трехмерными спецэффектами. Перейдем к практике.

1.7.1.Чипсет и производитель видеокарты

2.3.1. Задачи логического управления

Сборка и ремонт-разгон компьютерной техники