Страница 1: FAQ по видеокартам GeForce 2024: что следует знать о графических картах?
За последние десять лет графические процессоры все чаще используются не только для 3D-рендеринга, но и для вычислений и искусственного интеллекта. В нашу жизнь вошла трассировка лучей, а искусственный интеллект способен уже не только на отдельные эффекты, но и на реконструкцию целых кадров. В этом FAQ мы хотим ответить на вопросы о том, как работают графические процессоры и видеокарты.
Видеокарта класса GeForce RTX 4090 сегодня достигает вычислительной мощности, которая еще несколько лет назад была уделом целых мэйнфреймов. Но мониторы 4K и новейшие графические эффекты представляет собой огромный вызов с точки зрения вычислительной производительности. Как всегда, существует гонка между аппаратными требованиями игр и производительностью, предлагаемой видеокартами. Однако в случае с такими тяжелыми вычислениями, как трассировка пути, мы уже достигли уровня, который вряд ли возможен без поддержки ИИ. По крайней мере, с точки зрения производительности современных видеокарт.
Но чем видеокарты отличаются друг от друга? В чем смысл таких терминов, как ядра SM, RT, вычислительные блоки Tensor? Как работает трассировка лучей в реальном времени и DLSS с сетью глубокого обучения? В нашей статье мы постараемся ответить на эти и другие вопросы.
Мы рассмотрим видеокарту внутри и снаружи, поговорим о функциях и интерфейсах, системе охлаждения и других интересных аспектах.
Подписывайтесь на группу Hardwareluxx ВКонтакте и на наш канал в Telegram (@hardwareluxxrussia).
Внешняя структура и дизайн
Видеокарты выпускаются в разных форматах. Дискретные видеокарты обычно приобретаются как карты расширения PCI Express, но видеокарты могут интегрироваться в CPU. В ноутбуках они также могут припаиваться на материнскую плату или устанавливаться в виде модулей MXM, которые намного компактнее дискретных решений PCIe и лучше подходят для тесного пространства внутри ноутбука.
С линейкой GeForce RTX 40 произошли новые изменения. Разделение между мобильными и настольными GPU теперь заключается не столько в разных уровнях конфигурации, сколько в уровне энергопотребления Power Limit. Система охлаждения ноутбука стала решающим фактором, влияющим на производительность GPU.
Но за последние годы произошли и некоторые изменения в сегменте настольных видеокарт, которые повлияли на дизайн системы охлаждения.
Форм-фактор видеокарты зависит от сферы использования, но бывают отличия и внутри семейств. В прошлом видеокарта вместе с кулером редко занимала по ширине больше двух слотов, но сегодня данное ограничение уже не выполняется. Причина кроется и в спецификациях максимальной потребляемой мощности. Для серии GeForce RTX 40 изначально планировался уровень до 600 Вт, хотя в итоге NVIDIA ограничилась 450 Вт. Соответственно, требования к охлаждению возросли. В том же сегменте high-end толщина видеокарты в три слота и более уже является стандартом. Некоторые модели занимают даже четыре слота.
Конечно, на материнской плате должно быть достаточно места. Многие производители предусматривают соответствующее расстояние между первым и остальными слотами PCI Express. Однако увеличивается потребность в пространстве не только на материнской плате, но и, прежде всего, в корпусе. При покупке high-end видеокарты важно проверить, уместится ли она в корпусе по длине.
Низкопрофильные видеокарты встречаются довольно редко, они превратились в специализированный продукт. Производители выпускают низкопрофильные однослотовые видеокарты разве что для некоторых сценариев использования - например, для серверного сегмента, когда имеются ограничения по занимаемому пространству. Что касается толщины, ее у видеокарты можно уменьшить с двух-трех слотов до одного, если установить водоблок СВО. Поэтому даже high-end видеокарты можно превратить в однослотовые, разве что потребуется соответствующая слотовая заглушка.
Как и в случае толщины, по длине видеокарты тоже наблюдается существенный разброс. Обычно производители придерживаются спецификаций ATX, но есть модели существенно длиннее. Стандарт ATX оговаривает длину до 305 мм. Если видеокарта будет длиннее, то могут возникнуть проблемы с установкой в корпус. Например, может мешаться стойка накопителей. Видеокарты современного поколения достигают длины 300 мм даже в среднем ценовом сегменте. Некоторые high-end модели еще длиннее, поэтому перед покупкой видеокарты и/или корпуса следует убедиться, что она не будет конфликтовать с той же стойкой накопителей.
Некоторые производители выпускают очень компактные видеокарты. Например, предназначенные для систем Mini-ITX, где доступное пространство очень сильно ограничено. Здесь приходится решать еще и вопрос охлаждения, поскольку при небольшом объеме весьма сложно вывести 200 или 300 Вт тепла.
Производительность видеокарты косвенно сказывается на длине. Бюджетные модели оснащаются меньшим объемом видеопамяти и менее мощной системой питания, их можно сделать более компактными.
Охлаждение
Радиальный вентилятор (турбина)
На видеокартах используют разные системы охлаждения, которые связаны с форм-фактором и дизайном. Между тем многие производители перешли на осевые вентиляторы, которые оказались более эффективными. Радиальные вентиляторы все еще встречаются, особенно когда требуется направленный воздушный поток через радиатор видеокарты в сторону слотовой заглушки. В частности, такой подход используют видеокарты для рабочих станций и серверов, поскольку уровень шума здесь роли не играет, однако необходимо гарантировать определенную производительность охлаждения.
Осевой вентилятор
В случае систем охлаждения на основе осевых вентиляторов последние располагаются над радиатором и продувают воздух напрямую на радиатор. Впрочем, конструкция вентиляторов за последние годы претерпела немало инноваций, поэтому строгого разделения между радиальным и осевым вентиляторами уже нет. Кроме того, особое внимание уделяется прохождению воздушного потока через радиаторы, чтобы воздух выбрасывался через нужные отверстия.
В отличие от кулера с радиальным вентилятором, здесь большая часть горячего воздуха остается внутри корпуса, а не выбрасывается наружу через слотовую заглушку. Поэтому в корпусе необходимо обеспечить достаточную вентиляцию.
Видеокарты линейки GeForce RTX 40 от NVIDIA выделяют до 450 Вт тепла, поэтому компании пришлось разработать новую концепцию охлаждения. NVIDIA взяла за основу воздушный поток внутри корпуса, когда свежий воздух поступает спереди, а горячий выбрасывается сзади или сверху.
Видеокарта с радиальным вентилятором-турбиной хорошо вписывается в подобный дизайн, поскольку забирает воздух внутри корпуса, после чего выбрасывает его сзади через слотовую заглушку. А для кулера с осевыми вентиляторами данная концепция уже не работает. Большая часть воздуха остается внутри корпуса, крупные печатные платы сплошные панели ухудшают продуваемость. Благодаря крупным кулерам с несколькими вентиляторами теплый воздух более-менее хорошо распределяется внутри корпуса.
Для своих старших видеокарт Founders Edition NVIDIA разработала новый дизайн, в котором основной вентилятор продувает часть воздуха сквозь видеокарту в сторону кулера CPU. А второй вентилятор в передней части направляет часть воздуха наружу через слотовую заглушку.
Конечно, NVIDIA пришлось укоротить PCB и изменить ее конструкцию, чтобы основной вентилятор продувал часть воздуха через видеокарту. В итоге у большинства видеокарт используется короткая PCB, а задняя часть видеокарты целиком выделена под охлаждение.
Водяное охлаждение
Чтобы гарантировать наилучшее охлаждение, многие производители оснащают видеокарту водоблоком. Из-за более быстрого и эффективного отведения тепла, СВО хорошо подходит для разгона видеокарт. А также для охлаждения "прожорливых" high-end моделей. Используются как медные водоблоки с полным покрытием, которые можно интегрировать в контур существующей СВО, так и решения с замкнутым контуром или "все в одном", которые содержат помпу, резервуар, теплообменник и трубки.