مرحبًا عزيزي المستخدمين ومحبي أجهزة الكمبيوتر. سنناقش اليوم ما هي الرسومات المدمجة في المعالج، ولماذا هناك حاجة إليها على الإطلاق، وما إذا كان هذا الحل بديلاً للمنفصلة، ​​أي بطاقات الفيديو الخارجية.

إذا كنا نفكر من وجهة نظر التصميم الهندسي، فإن النواة الرسومية المدمجة، والتي تستخدم على نطاق واسع في منتجاتها من قبل Intel وAMD، ليست بطاقة فيديو في حد ذاتها. هذه شريحة فيديو تم دمجها في بنية وحدة المعالجة المركزية لأداء المهام الأساسية للمسرع المنفصل. ولكن دعونا نفهم كل شيء بمزيد من التفصيل.

من هذه المقالة سوف تتعلم:

تاريخ المظهر

بدأت الشركات لأول مرة في تنفيذ الرسومات في شرائحها الخاصة في منتصف العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. بدأت Intel في التطوير باستخدام Intel GMA، لكن هذه التقنية أظهرت نفسها بشكل سيء إلى حد ما، وبالتالي لم تكن مناسبة لألعاب الفيديو. ونتيجة لذلك، ولدت تقنية HD Graphics الشهيرة (أحدث ممثل للخط حاليًا هو HD Graphics 630 في الجيل الثامن من رقائق Coffee Lake). ظهرت نواة الفيديو لأول مرة في بنية Westmere، كجزء من شرائح Arrandale المحمولة ورقائق Clarkdale المكتبية (2010).

ذهبت AMD طريقا مختلفا. أولاً، اشترت الشركة شركة ATI Electronics، وهي شركة مصنعة لبطاقات الفيديو كانت رائعة في السابق. ثم بدأت في التفكير في تقنية AMD Fusion الخاصة بها، وإنشاء وحدات APU الخاصة بها - وهو معالج مركزي مزود بنواة فيديو مدمجة (وحدة المعالجة السريعة). ظهرت رقائق الجيل الأول لأول مرة كجزء من بنية Liano، ثم Trinity. حسنًا، لقد تم تضمين رسومات سلسلة Radeon r7 في أجهزة الكمبيوتر المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة من الطبقة المتوسطة لفترة طويلة.

فوائد الحلول المضمنة في الألعاب

لذا. لماذا تحتاج إلى بطاقة متكاملة وما هي اختلافاتها عن البطاقة المنفصلة؟

سنحاول إجراء مقارنة مع شرح كل موقف، مع جعل كل شيء منطقيًا قدر الإمكان. ربما لنبدأ بخاصية مثل الأداء. سننظر ونقارن بين أحدث الحلول من Intel (HD 630 بتردد مسرع الرسومات من 350 إلى 1200 ميجاهرتز) وAMD (Vega 11 بتردد 300-1300 ميجاهرتز)، بالإضافة إلى المزايا التي توفرها هذه الحلول.
لنبدأ بتكلفة النظام. تسمح لك الرسومات المدمجة بتوفير الكثير عند شراء حل منفصل، بما يصل إلى 150 دولارًا، وهو أمر بالغ الأهمية عند إنشاء جهاز كمبيوتر شخصي أكثر اقتصادًا للاستخدام المكتبي.

تردد مسرع الرسومات AMD أعلى بشكل ملحوظ، وأداء المحول من الأحمر أعلى بكثير، مما يدل على المؤشرات التالية في نفس الألعاب:

لعبة	إعدادات	شركة انتل	أيه إم دي
ببجي	كامل الوضوح، منخفض	8-14 إطارًا في الثانية	26-36 إطارًا في الثانية
جي تي ايه V	فل اتش دي، متوسط	15-22 إطارًا في الثانية	55-66 إطارًا في الثانية
ولفنشتاين الثاني	عالية الدقة، منخفضة	9-14 إطارًا في الثانية	85-99 إطارًا في الثانية
فورتنايت	فل اتش دي، متوسط	9-13 إطارًا في الثانية	36-45 إطارًا في الثانية
دوري الصواريخ	فول اتش دي، عالي	15-27 إطارًا في الثانية	35-53 إطارًا في الثانية
CS: اذهب	FullHD، الحد الأقصى	32-63 إطارًا في الثانية	105-164 إطارًا في الثانية
ملاحظة ومراقبة	فل اتش دي، متوسط	15-22 إطارًا في الثانية	50-60 إطارًا في الثانية

كما ترون، فإن Vega 11 هو الخيار الأفضل لأنظمة "الألعاب" غير المكلفة، حيث يصل أداء المحول في بعض الحالات إلى مستوى GeForce GT 1050 الكامل. وفي معظم المعارك عبر الإنترنت، يعمل بشكل جيد.

في الوقت الحالي، تأتي هذه الرسومات فقط مع معالج AMD Ryzen 2400G، ولكنها بالتأكيد تستحق المشاهدة.

خيار للمهام المكتبية والاستخدام المنزلي

ما هي المتطلبات التي تضعها غالبًا لجهاز الكمبيوتر الخاص بك؟ إذا استبعدنا الألعاب، فسنحصل على مجموعة المعلمات التالية:

• مشاهدة الأفلام بجودة HD ومقاطع الفيديو على Youtube (FullHD وفي حالات نادرة 4K)؛
• العمل مع المتصفح
• اسمع اغاني؛
• التواصل مع الأصدقاء أو الزملاء باستخدام برامج المراسلة الفورية؛
• تطوير التطبيقات؛
• المهام المكتبية (مايكروسوفت أوفيس والبرامج المشابهة).

تعمل كل هذه النقاط بشكل مثالي مع مركز الرسومات المدمج بدقة تصل إلى FullHD.
الفارق الدقيق الوحيد الذي يجب مراعاته هو دعم مخرجات الفيديو بواسطة اللوحة الأم التي ستقوم بتثبيت المعالج عليها. يرجى توضيح هذه النقطة مسبقا لتجنب المشاكل في المستقبل.

عيوب الرسومات المتكاملة

وبما أننا تناولنا المزايا، نحتاج أيضًا إلى تحديد عيوب الحل.

• العيب الرئيسي لمثل هذا المشروع هو الإنتاجية. نعم، يمكنك لعب ألعاب حديثة إلى حد ما بضمير مرتاح في الإعدادات المنخفضة والعالية، لكن عشاق الرسومات لن يحبون هذه الفكرة بالتأكيد. حسنًا، إذا كنت تعمل مع الرسومات بشكل احترافي (المعالجة، والعرض، وتحرير الفيديو، وما بعد الإنتاج)، وحتى على 2-3 شاشات، فإن نوع الفيديو المدمج لن يناسبك بالتأكيد.

• النقطة رقم 2: عدم وجود ذاكرة عالية السرعة خاصة بها (في البطاقات الحديثة هذه هي GDDR5 وGDDR5X وHBM). رسميًا، يمكن لشريحة الفيديو استخدام ما لا يقل عن 64 جيجابايت من الذاكرة، ولكن من أين سيأتي كل ذلك؟ هذا صحيح، من غرفة العمليات. هذا يعني أنه من الضروري بناء النظام مسبقًا بحيث يكون هناك ذاكرة وصول عشوائي كافية لكل من مهام العمل والرسومات. ضع في اعتبارك أن سرعة وحدات DDR4 الحديثة أقل بكثير من سرعة GDDR5، وبالتالي سيتم قضاء المزيد من الوقت في معالجة البيانات.
• العيب التالي هو توليد الحرارة. بالإضافة إلى نواة خاصة بها، تظهر واحدة أخرى أثناء العملية، والتي، من الناحية النظرية، لا تقل ارتفاع درجة حرارتها. يمكنك تبريد كل هذه الروعة باستخدام قرص دوار محاصر (كامل)، لكن كن مستعدًا لخفض الترددات بشكل دوري في الحسابات المعقدة بشكل خاص. شراء مبرد أكثر قوة يحل المشكلة.
• حسنًا، الفارق الدقيق الأخير هو استحالة ترقية الفيديو دون استبدال المعالج. بمعنى آخر، لتحسين نواة الفيديو المدمجة، سيتعين عليك شراء معالج جديد حرفيًا. فائدة مشكوك فيها، أليس كذلك؟ في هذه الحالة، يكون من الأسهل شراء مسرع منفصل بعد فترة. تقدم الشركات المصنعة مثل AMD وnVidia حلولاً ممتازة لكل الأذواق.

نتائج

تعد الرسومات المدمجة خيارًا رائعًا في ثلاث حالات:

• أنت بحاجة إلى بطاقة فيديو مؤقتة لأنه ليس لديك ما يكفي من المال لشراء بطاقة خارجية؛
• تم تصميم النظام في البداية باعتباره نظامًا خارج الميزانية؛
• أنت تقوم بإنشاء محطة عمل منزلية متعددة الوسائط (HTPC)، حيث يكون التركيز الرئيسي فيها على النواة المضمنة.

نأمل أن تكون هناك مشكلة واحدة أقل في رأسك، والآن أنت تعرف لماذا يقوم المصنعون بإنشاء وحدات APU الخاصة بهم.

سنتحدث في المقالات التالية عن مصطلحات مثل المحاكاة الافتراضية والمزيد. تابع لتبقى على اطلاع بأحدث المواضيع المتعلقة بالأجهزة.

وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات متشابهة جدًا؛ فكلاهما مصنوع من مئات الملايين من الترانزستورات ويمكنه معالجة آلاف العمليات في الثانية. ولكن ما هو بالضبط الفرق بين هذين المكونين المهمين في أي كمبيوتر منزلي؟

سنحاول في هذه المقالة أن نشرح بطريقة بسيطة للغاية ويمكن الوصول إليها ما هو الفرق بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات. لكن علينا أولاً أن ننظر إلى هذين المعالجين بشكل منفصل.

غالبًا ما تسمى وحدة المعالجة المركزية (وحدة المعالجة المركزية أو وحدة المعالجة المركزية) بـ "عقل" الكمبيوتر. يوجد داخل المعالج المركزي حوالي مليون ترانزستور، يتم من خلالها إجراء حسابات مختلفة. تحتوي أجهزة الكمبيوتر المنزلية عادةً على معالجات تحتوي على 1 إلى 4 مراكز بسرعات ساعة تتراوح من 1 جيجا هرتز إلى 4 جيجا هرتز تقريبًا.

المعالج قوي لأنه يستطيع فعل كل شيء. الكمبيوتر قادر على أداء مهمة لأن المعالج قادر على أداء تلك المهمة. لقد تمكن المبرمجون من تحقيق ذلك بفضل مجموعات التعليمات الواسعة والقوائم الضخمة من الوظائف المشتركة في وحدات المعالجة المركزية الحديثة.

ما هو GPU؟

وحدة معالجة الرسومات (GPU) (وحدة معالجة الرسومات أو وحدة معالجة الرسومات) هي نوع متخصص من المعالجات الدقيقة المُحسّنة للحوسبة وعرض الرسومات المحددة للغاية. تعمل وحدة معالجة الرسومات بسرعة أقل من وحدة المعالجة المركزية، ولكنها تحتوي على عدد أكبر من مراكز المعالجة.

يمكنك أيضًا القول أن وحدة معالجة الرسومات هي وحدة معالجة مركزية متخصصة تم تصميمها لغرض واحد محدد وهو عرض الفيديو. أثناء العرض، تقوم وحدة معالجة الرسومات بإجراء حسابات رياضية بسيطة عددًا كبيرًا من المرات. تحتوي وحدة معالجة الرسومات على آلاف النوى التي سيتم تشغيلها في وقت واحد. على الرغم من أن كل نواة وحدة معالجة الرسومات أبطأ من نواة وحدة المعالجة المركزية، إلا أنها لا تزال أكثر كفاءة في إجراء العمليات الحسابية البسيطة اللازمة لعرض الرسومات. هذا التوازي الهائل هو ما يجعل وحدة معالجة الرسومات قادرة على تقديم الرسومات ثلاثية الأبعاد المعقدة التي تتطلبها الألعاب الحديثة.

الفرق بين وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات

لا تستطيع وحدة معالجة الرسومات سوى القيام بجزء بسيط من الأشياء التي يمكن لوحدة المعالجة المركزية القيام بها، ولكنها تفعل ذلك بسرعات مذهلة. ستستخدم وحدة معالجة الرسومات مئات النوى لإجراء حسابات عاجلة على آلاف البكسلات أثناء عرض رسومات ثلاثية الأبعاد معقدة. ولكن لتحقيق سرعات عالية، يجب على وحدة معالجة الرسومات إجراء عمليات رتيبة.

خذ على سبيل المثال Nvidia GTX 1080. تحتوي بطاقة الفيديو هذه على 2560 مركز تظليل. بفضل هذه النوى، يمكن لـ Nvidia GTX 1080 تنفيذ 2560 تعليمات أو عملية في دورة ساعة واحدة. إذا كنت ترغب في جعل الصورة أكثر سطوعًا بنسبة 1%، فيمكن لوحدة معالجة الرسومات التعامل معها دون صعوبة كبيرة. لكن المعالج المركزي Intel Core i5 رباعي النواة يمكنه تنفيذ 4 تعليمات فقط في دورة ساعة واحدة.

ومع ذلك، تعد وحدات المعالجة المركزية أكثر مرونة من وحدات معالجة الرسومات. تحتوي وحدات المعالجة المركزية على مجموعة تعليمات أكبر حتى تتمكن من أداء نطاق أوسع من الوظائف. تعمل وحدات المعالجة المركزية أيضًا بسرعات ساعة قصوى أعلى ولديها القدرة على التحكم في إدخال وإخراج مكونات الكمبيوتر. على سبيل المثال، يمكن دمج وحدة المعالجة المركزية مع الذاكرة الافتراضية، وهي ضرورية لتشغيل نظام تشغيل حديث. هذا هو بالضبط ما لا تستطيع وحدة معالجة الرسومات فعله.

الحوسبة GPU

على الرغم من أن وحدات معالجة الرسومات مصممة للعرض، إلا أنها قادرة على القيام بالمزيد. معالجة الرسومات ليست سوى نوع من الحسابات المتوازية المتكررة. وتعتمد المهام الأخرى، مثل تعدين البيتكوين واختراق كلمات المرور، على نفس النوع من مجموعات البيانات الضخمة والحسابات الرياضية البسيطة. ولهذا السبب يستخدم بعض المستخدمين بطاقات الفيديو للعمليات غير الرسومية. تسمى هذه الظاهرة حساب GPU أو حوسبة GPU.

الاستنتاجات

في هذه المقالة قمنا بمقارنة وحدة المعالجة المركزية ووحدة معالجة الرسومات. أعتقد أنه أصبح من الواضح للجميع أن وحدات معالجة الرسومات ووحدات المعالجة المركزية لها أهداف متشابهة، ولكن تم تحسينها لإجراء حسابات مختلفة. اكتب رأيك في التعليقات وسأحاول الإجابة عليه.

المادة المصدر للعرض هي مجموعة من المثلثات ذات الأحجام المختلفة، والتي تشكل جميع كائنات العالم الافتراضي: المناظر الطبيعية، وشخصيات اللعبة، والوحوش، والأسلحة، وما إلى ذلك. ومع ذلك، فإن النماذج نفسها، التي تم إنشاؤها من المثلثات، تبدو وكأنها إطارات سلكية. لذلك، يتم فرض القوام عليها - "خلفيات" ملونة ثنائية الأبعاد. يتم وضع كل من القوام والنماذج في ذاكرة بطاقة الرسومات، وبعد ذلك، عند إنشاء كل إطار من إجراءات اللعبة، يتم تنفيذ دورة عرض تتكون من عدة مراحل.

1. يرسل برنامج اللعبة معلومات إلى معالج الرسومات تصف مشهد اللعبة: تكوين الكائنات الموجودة، لونها، موقعها بالنسبة لنقطة المراقبة، الإضاءة والرؤية. يتم أيضًا نقل بيانات إضافية تميز المشهد وتسمح لبطاقة الفيديو بزيادة واقعية الصورة الناتجة عن طريق إضافة الضباب والطمس والوهج وما إلى ذلك.

2. يضع معالج الرسومات نماذج ثلاثية الأبعاد في الإطار، ويحدد أي من المثلثات المضمنة فيها تكون مرئية ويقطع تلك المخفية بواسطة كائنات أخرى أو، على سبيل المثال، الظلال.

ومن ثم يتم إنشاء مصادر الضوء وتحديد تأثيرها على لون الأجسام المضيئة. تسمى هذه المرحلة من العرض "التحويل والإضاءة" (T&L - التحويل والإضاءة).

3. يتم تطبيق القوام على المثلثات المرئية باستخدام تقنيات التصفية المختلفة. تتضمن التصفية الثنائية الخطية تراكب نسختين من المادة بدقة مختلفة على مثلث. نتيجة استخدامه هي حدود واضحة للعيان بين مناطق ذات قوام واضح وغير واضح تظهر على الأسطح ثلاثية الأبعاد بشكل عمودي على اتجاه المشاهدة. تتيح لك التصفية الثلاثية الخطوط، باستخدام ثلاثة أشكال مختلفة من نفس المادة، إنشاء انتقالات أكثر ليونة.

ومع ذلك، نتيجة لاستخدام كلتا التقنيتين، فإن تلك الأنسجة التي تقع بشكل متعامد مع محور الرؤية تبدو واضحة حقًا. عندما ينظر إليها من زاوية تصبح ضبابية للغاية. لمنع هذا، يتم استخدام تصفية متباين الخواص.

يتم تعيين طريقة تصفية النسيج هذه في إعدادات برنامج تشغيل محول الفيديو أو مباشرة في لعبة الكمبيوتر. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك تغيير قوة الترشيح متباين الخواص: 2x، 4x، 8x أو 16x - كلما زادت علامة "X"، أصبحت الصور أكثر وضوحًا على الأسطح المائلة. ولكن مع زيادة قوة التصفية، يزداد الحمل على بطاقة الفيديو، مما قد يؤدي إلى انخفاض في سرعة التشغيل وانخفاض في عدد الإطارات التي تم إنشاؤها لكل وحدة زمنية.

يمكن استخدام تأثيرات إضافية مختلفة في مرحلة التركيب. على سبيل المثال، يسمح لك رسم الخرائط البيئية بإنشاء الأسطح التي سينعكس فيها مشهد اللعبة: المرايا، والأشياء المعدنية اللامعة، وما إلى ذلك. يتم تحقيق تأثير مثير للإعجاب آخر من خلال استخدام رسم خرائط النتوءات، حيث يؤدي سقوط الضوء على السطح بزاوية إلى خلق مظهر من الراحة.
التركيب هو المرحلة الأخيرة من العرض، وبعد ذلك تدخل الصورة إلى المخزن المؤقت للإطار لبطاقة الفيديو ويتم عرضها على شاشة العرض.

المكونات الإلكترونية لبطاقة الفيديو

الآن بعد أن أصبح من الواضح كيف تتم عملية بناء صورة ثلاثية الأبعاد، يمكننا سرد الخصائص التقنية لمكونات بطاقة الفيديو التي تحدد سرعة العملية. المكونات الرئيسية لبطاقة الفيديو هي معالج الرسومات (GPU - وحدة معالجة الرسومات) وذاكرة الفيديو.

GPU

إحدى الخصائص الرئيسية لهذا المكون (بالإضافة إلى المعالج المركزي للكمبيوتر الشخصي) هي سرعة الساعة. مع تساوي جميع الأشياء الأخرى، كلما زاد ارتفاعها، زادت سرعة معالجة البيانات، وبالتالي يزداد عدد الإطارات في الثانية (FPS - إطارات في الثانية) في ألعاب الكمبيوتر. يعد تردد معالج الرسومات أمرًا مهمًا، ولكنه ليس المعلمة الوحيدة التي تؤثر على أدائه - فالنماذج الحديثة التي تنتجها Nvidia و ATI، والتي تتمتع بمستوى مماثل من الأداء، تتميز بترددات GPU مختلفة.

تتميز محولات Nvidia عالية الأداء بسرعات ساعة GPU من 550 ميجاهرتز إلى 675 ميجاهرتز. تتمتع البطاقات متوسطة المدى ورخيصة الأداء بتردد تشغيل GPU أقل من 500 ميجاهرتز.
في الوقت نفسه، تتمتع وحدات معالجة الرسومات لبطاقات ATI "العلوية" بترددات تتراوح من 600 إلى 800 ميجاهرتز، وحتى أرخص محولات الفيديو لديها تردد GPU لا يقل عن 500 ميجاهرتز.

ومع ذلك، على الرغم من أن وحدات معالجة الرسوميات Nvidia أقل من وحدات معالجة الرسومات المصممة بواسطة ATI، إلا أنها توفر على الأقل نفس مستوى الأداء، وغالبًا ما تكون أفضل. والحقيقة هي أن خصائص GPU الأخرى لا تقل أهمية عن سرعة الساعة.

1. عدد وحدات النسيج (TMU - وحدات تعيين النسيج) - عناصر GPU التي تقوم بتعيين النسيج على المثلثات. تعتمد سرعة بناء مشهد ثلاثي الأبعاد بشكل مباشر على عدد وحدات TMU.
2. عدد خطوط العرض (ROP - Render Output Pipeline) - الكتل التي تؤدي وظائف "الخدمة" (بعض الأمثلة، من فضلك). تميل وحدات معالجة الرسومات الحديثة إلى أن تحتوي على عدد أقل من ROPs مقارنة بوحدات النسيج، وهذا يحد من سرعة التركيب الإجمالية. على سبيل المثال، تحتوي شريحة بطاقة الفيديو Nvidia GeForce 8800 GTX على 32 "وحدة نسيج" و24 ROPs. يحتوي معالج بطاقة الفيديو ATI Radeon HD 3870 على 16 نموذج نسيج و16 ROPs فقط.

يتم التعبير عن أداء وحدات النسيج بقيمة تسمى معدل التعبئة - سرعة التركيب، والتي يتم قياسها بوحدة التيكسل في الثانية. تتمتع بطاقة الفيديو GeForce 8800 GTX بمعدل تعبئة يصل إلى 18.4 مليار tex/s. لكن المؤشر الأكثر موضوعية هو معدل التعبئة، الذي يتم قياسه بالبكسل، لأنه يعكس سرعة ROP. بالنسبة لـ GeForce 8800 GTX، تبلغ هذه القيمة 13.8 مليار بكسل/ثانية.
3. عدد وحدات التظليل (معالجات التظليل) والتي -كما يوحي اسمها- هي المسؤولة عن معالجة تظليل البكسل والتظليل الرأسي. تستخدم الألعاب الحديثة التظليل بشكل كبير، لذا فإن عدد وحدات التظليل يعد أمرًا بالغ الأهمية لتحديد الأداء.

منذ وقت ليس ببعيد، كانت وحدات معالجة الرسومات تحتوي على وحدات منفصلة لتظليل البكسل والقمة. كانت بطاقات الفيديو من سلسلة Nvidia GeForce 8000 ومحولات ATI Radeon HD 2000 أول من تحول إلى بنية تظليل موحدة. تحتوي معالجات الرسومات الخاصة بهذه البطاقات على وحدات قادرة على معالجة كل من تظليل البكسل والتظليل الرأسي - معالجات التظليل العامة (معالجات الدفق). يتيح لك هذا الأسلوب الاستفادة الكاملة من موارد الحوسبة الخاصة بالشريحة لأي نسبة من حسابات البكسل والذروة في كود اللعبة. بالإضافة إلى ذلك، في وحدات معالجة الرسومات الحديثة، غالبًا ما تعمل وحدات التظليل بتردد أعلى من تردد ساعة وحدة معالجة الرسومات (على سبيل المثال، لدى GeForce 8800 GTX هذا التردد البالغ 1350 ميجاهرتز مقابل 575 ميجاهرتز "العامة").

يرجى ملاحظة أن Nvidia وATI يحسبان عدد معالجات التظليل الموجودة في شرائحهما بشكل مختلف. على سبيل المثال، يحتوي Radeon HD 3870 على 320 وحدة من هذا القبيل، بينما يحتوي GeForce 8800 GTX على 128 وحدة فقط. في الواقع، تشير ATI إلى المكونات المكونة لها بدلاً من معالجات التظليل بأكملها. يحتوي كل معالج تظليل على خمسة مكونات، وبالتالي فإن إجمالي عدد وحدات التظليل في Radeon HD 3870 هو 64 فقط، ولهذا السبب تعمل بطاقة الفيديو هذه بشكل أبطأ من GeForce 8800 GTX.

ذاكرة بطاقة الفيديو

تؤدي ذاكرة الفيديو فيما يتعلق بوحدة معالجة الرسومات نفس الوظائف التي تؤديها ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) فيما يتعلق بالمعالج المركزي للكمبيوتر الشخصي: فهي تقوم بتخزين جميع "مواد البناء" اللازمة لإنشاء صورة - القوام والبيانات الهندسية وبرامج التظليل وما إلى ذلك.

ما هي خصائص ذاكرة الفيديو التي تؤثر على أداء بطاقة الرسومات؟

1. الحجم. تستخدم الألعاب الحديثة كمية هائلة من الأنسجة عالية الدقة، وتتطلب قدرًا مماثلًا من ذاكرة الفيديو لاستيعابها. تم تجهيز الجزء الأكبر من محولات الفيديو "الأعلى" وبطاقات السعر المتوسطة المنتجة اليوم بذاكرة تبلغ سعتها 512 ميجابايت، والتي لا يمكن زيادتها لاحقًا. تم تجهيز بطاقات الفيديو الأرخص بنصف حجم الذاكرة، والتي لم تعد كافية للألعاب الحديثة.

إذا كانت الذاكرة غير كافية، فإن GPU يضطر إلى تحميل القوام باستمرار من ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر الشخصي، والتواصل معها أبطأ بكثير، ونتيجة لذلك، يمكن أن ينخفض ​​​​الأداء بشكل ملحوظ. من ناحية أخرى، قد لا توفر كمية كبيرة جدًا من الذاكرة أي زيادة في السرعة، حيث لن يتم استخدام "المساحة" الإضافية ببساطة. من المنطقي شراء محول فيديو بسعة 1 جيجابايت من الذاكرة فقط إذا كان ينتمي إلى المنتجات "الأعلى" (ATI Radeon HD 4870، وبطاقات الفيديو Nvidia GeForce 9800، بالإضافة إلى أحدث بطاقات سلسلة GeForce GTX 200).

2. التردد. يمكن أن تختلف هذه المعلمة لبطاقات الفيديو الحديثة من 800 إلى 3200 ميجاهرتز وتعتمد أولاً وقبل كل شيء على نوع شرائح الذاكرة المستخدمة. يمكن أن توفر شرائح DDR 2 ترددات تشغيل تصل إلى 800 ميجاهرتز وتستخدم فقط في أرخص محولات الرسومات. تعمل ذاكرة GDDR 3 وGDDR 4 على زيادة نطاق التردد حتى 2400 ميجاهرتز. تستخدم أحدث بطاقات الرسومات ATI Radeon HD 4870 ذاكرة GDDR-5 بتردد رائع يبلغ 3200 ميجاهرتز.

تردد الذاكرة، مثل تردد وحدة معالجة الرسومات، له تأثير كبير على أداء بطاقة الفيديو في الألعاب، خاصة عند استخدام خاصية منع التعرج في وضع ملء الشاشة. مع تساوي جميع الأشياء الأخرى، كلما زاد تردد الذاكرة، كلما زاد الأداء ستكون وحدة معالجة الرسومات في وضع الخمول أثناء انتظار وصول البيانات. سرعات الذاكرة البالغة 1800 ميجاهرتز هي الحد الأدنى الذي يفصل بين البطاقات المتطورة والبطاقات الأبطأ.

3. عرض ناقل ذاكرة الفيديو له تأثير أقوى بكثير على الأداء العام للبطاقة من تردد الذاكرة. يوضح مقدار البيانات التي يمكن للذاكرة نقلها في دورة ساعة واحدة. وبناءً على ذلك، فإن مضاعفة عرض ناقل الذاكرة يعادل مضاعفة تردد الساعة. يحتوي الجزء الأكبر من بطاقات الفيديو الحديثة على ناقل ذاكرة 256 بت. يؤدي تقليل عمق البت إلى 128 أو أكثر من ذلك إلى 64 بت إلى توجيه ضربة قوية للأداء. من ناحية أخرى، في بطاقات الفيديو الأكثر تكلفة، يمكن "توسيع" الحافلة إلى 512 بت (حتى الآن فقط يمكن التباهي بهذا أحدث إصدار من GeForce GTX 280)، والذي تبين أنه مفيد للغاية، مع الأخذ في الاعتبار قوة معالجات الرسومات الخاصة بهم.

أين يمكن العثور على معلومات حول الخصائص التقنية لبطاقة الفيديو

إذا كانت بطاقة الفيديو تحتوي على بعض المعلمات البارزة (سرعة المعالج والذاكرة العالية، وسعةها)، فعادةً ما تتم الإشارة إليها مباشرة على الصندوق. لكن المواصفات الأكثر اكتمالا لمحولات الفيديو ووحدات معالجة الرسومات التي تعتمد عليها لا يمكن العثور عليها إلا على الإنترنت. يتم نشر المعلومات العامة على مواقع الويب الخاصة بالشركات المصنعة لوحدة معالجة الرسومات: Nvidia (www.nvidia.ru) وATI (www.ati.amd.com/ru). يمكن العثور على التفاصيل على مواقع الويب غير الرسمية المخصصة لبطاقات الفيديو - www.nvworld.ru و www.radeon.ru. الموسوعة الإلكترونية ويكيبيديا (www.ru.wikipedia.org) ستكون مساعدة جيدة. يمكن للمستخدمين الذين يشترون بطاقة بهدف رفع تردد التشغيل استخدام المورد www.overclockers.ru.

الاستخدام المتزامن لبطاقتي فيديو

للحصول على أقصى قدر من الأداء، يمكنك تثبيت بطاقتي فيديو في جهاز الكمبيوتر الخاص بك في وقت واحد. وقد قدمت الشركات المصنعة التقنيات المناسبة لذلك - SLI (واجهة الارتباط القابلة للتوسيع، التي تستخدمها بطاقات Nvidia) وCrossFire (التي طورتها ATI). من أجل استخدامها، يجب ألا تحتوي اللوحة الأم على فتحتين PCI-E لبطاقات الفيديو فحسب، بل يجب أن تدعم أيضًا إحدى التقنيات المذكورة. يمكن للعديد من اللوحات الأم التي تعتمد على شرائح Intel استخدام لوحات ATI في وضع CrossFire، ولكن اللوحات التي تعتمد على شرائح من نفس الشركة فقط هي التي يمكنها دمج بطاقتي فيديو (أو حتى ثلاث!) من Nvidia في "مجموعة" واحدة. إذا كانت اللوحة الأم لا تدعم هذه التقنيات، فستكون بطاقتي فيديو قادرين على العمل معها، ولكن سيتم استخدام واحدة فقط في الألعاب، والثانية ستوفر فقط القدرة على عرض الصور على زوج من الشاشات الإضافية.
لاحظ أن استخدام بطاقتي فيديو لا يضاعف الأداء. متوسط ​​النتيجة التي يمكنك توقعها هي زيادة في السرعة بنسبة 50%. بالإضافة إلى ذلك، سيتم الكشف عن الإمكانات الكاملة للترادف فقط عند استخدام معالج مركزي قوي وشاشة عالية الدقة.

ما هي التظليل

التظليل عبارة عن برامج صغيرة موجودة في كود اللعبة ويمكن استخدامها لتغيير عملية إنشاء مشهد افتراضي، مما يفتح إمكانيات لا يمكن تحقيقها باستخدام أدوات العرض التقليدية ثلاثية الأبعاد. رسومات اللعبة الحديثة بدون تظليل لا يمكن تصورها.

تقوم تظليل Vertex بتغيير هندسة الكائنات ثلاثية الأبعاد، مما يجعل من الممكن تحقيق الرسوم المتحركة الطبيعية لنماذج شخصيات اللعبة المعقدة، أو التشوه الصحيح جسديًا للأشياء، أو الأمواج الحقيقية على الماء. تُستخدم تظليل البكسل لتغيير لون البكسلات وتسمح لك بإنشاء تأثيرات مثل الدوائر الواقعية والتموجات في الماء والإضاءة المعقدة وإغاثة السطح. بالإضافة إلى ذلك، بمساعدة تظليل البكسل، يتم إجراء المعالجة اللاحقة للإطار: جميع أنواع التأثيرات "السينمائية" لضبابية الأجسام المتحركة، والضوء الفائق السطوع، وما إلى ذلك.

هناك عدة إصدارات لتطبيق نموذج التظليل (Shader Model). تدعم جميع بطاقات الفيديو الحديثة الإصدار 4.0 من تظليل البكسل والقمة، مما يوفر تأثيرات واقعية أعلى مقارنة بالإصدار الثالث السابق. يتم دعم Shader Model 4.0 بواسطة DirectX 10 API، والذي يعمل حصريًا على نظام التشغيل Windows Vista. بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون ألعاب الكمبيوتر نفسها مصممة لـ DirectX 10.

هل يحتاج النظام القديم إلى بطاقة فيديو AGP؟

إذا كانت اللوحة الأم لجهاز الكمبيوتر لديك مزودة بمنفذ AGP، فستكون خيارات ترقية بطاقة الفيديو محدودة للغاية. الحد الأقصى الذي يستطيع مالك مثل هذا النظام تحمله هو بطاقة فيديو من سلسلة Radeon HD 3850 من AMD (ATI).

وفقا للمعايير الحديثة، لديهم أداء أقل من المتوسط. بالإضافة إلى ذلك، فإن الغالبية العظمى من اللوحات الأم التي تدعم AGP مصممة لمعالجات Intel Pentium 4 وAMD Athlon XP الأقدم، لذا فإن الأداء العام للنظام لن يكون سريعًا بما يكفي للرسومات ثلاثية الأبعاد الحديثة. يجب فقط على اللوحات الأم الخاصة بمعالجات AMD Ahtlon 64 المزودة بمقبس 939 تثبيت بطاقات فيديو جديدة بمنفذ AGP. وفي جميع الحالات الأخرى، من الأفضل شراء جهاز كمبيوتر جديد مزود بواجهة PCI-E وذاكرة DDR 2 (أو DDR 3) ووحدة معالجة مركزية حديثة.

علامات المواد:بطاقة رسومية، فيديو، بطاقة، مسرع، رسومات

مدير المهام ويندوز 10يحتوي على أدوات مراقبة مفصلة GPU (GPU). يمكنك عرض استخدام GPU لكل تطبيق وعلى مستوى النظام، و مايكروسوفتوعود بأن المؤشرات مدير المهام سيكون أكثر دقة من المؤشرات من المرافق الخارجية.

كيف تعمل

هذه المواصفات GPUتمت إضافتها في التحديث المبدعين الخريف لنظام التشغيل Windows 10 ، المعروف أيضًا باسم ويندوز 10 الإصدار 1709 . إذا كنت تستخدم Windows 7 أو 8 أو إصدارًا أقدم من Windows 10، فلن ترى هذه الأدوات في مدير المهام لديك.

شبابيكيستخدم ميزات أحدث في Windows Display Driver Model لاستخراج المعلومات مباشرة من GPU (VidSCH) ومدير ذاكرة الفيديو (VidMm) في قلب رسومات WDDM، وهما المسؤولان عن التخصيص الفعلي للموارد. فهو يعرض بيانات دقيقة للغاية بغض النظر عن تطبيقات API التي تستخدمها للوصول إلى وحدة معالجة الرسومات - Microsoft DirectX أو OpenGL أو Vulkan أو OpenCL أو NVIDIA CUDA أو AMD Mantle أو أي شيء آخر.

ولهذا السبب في مدير المهام يتم عرض الأنظمة المتوافقة مع WDDM 2.0 فقط وحدات معالجة الرسومات . إذا لم تشاهد هذا، فمن المحتمل أن وحدة معالجة الرسومات الخاصة بنظامك تستخدم نوعًا أقدم من برامج التشغيل.

يمكنك التحقق من إصدار WDDM الذي يستخدمه برنامج التشغيل الخاص بك GPUبالضغط على مفتاح Windows + R، وكتابة "dxdiag" في الحقل، ثم الضغط على "Enter" لفتح الأداة " أداة تشخيص DirectX" انتقل إلى علامة التبويب "الشاشة" وانظر إلى يمين "الطراز" في قسم "برامج التشغيل". إذا رأيت برنامج تشغيل WDDM 2.x هنا، فهذا يعني أن نظامك متوافق. إذا رأيت برنامج تشغيل WDDM 1.x هنا، فهذا يعني أن جهازك GPUغير متوافق.

كيفية عرض أداء GPU

هذه المعلومات متوفرة في مدير المهام ، على الرغم من أنه مخفي بشكل افتراضي. لفتحه، افتح مدير المهامعن طريق النقر بزر الماوس الأيمن على أي مساحة فارغة على شريط المهام وتحديد " مدير المهام"أو بالضغط على Ctrl+Shift+Esc على لوحة المفاتيح.

انقر فوق الزر "مزيد من التفاصيل" الموجود أسفل النافذة " مدير المهام"إذا رأيت العرض البسيط القياسي.

لو عدم ظهور GPU في مدير المهام ، في وضع ملء الشاشة في علامة التبويب " العمليات"انقر بزر الماوس الأيمن فوق أي رأس عمود ثم قم بتمكين الخيار" GPU " سيؤدي هذا إلى إضافة عمود GPU ، والذي يسمح لك بمعرفة النسبة المئوية للموارد GPU ، يستخدمه كل تطبيق.

يمكنك أيضًا تمكين الخيار " وحدة معالجة الرسومات الأساسية" لمعرفة وحدة معالجة الرسومات التي يستخدمها التطبيق.

استخدام عام GPUتظهر جميع التطبيقات الموجودة على نظامك في أعلى العمود GPU. انقر فوق عمود GPUلفرز القائمة ومعرفة التطبيقات التي تستخدم جهازك GPUمعظم في الوقت الراهن.

الرقم في العمود GPU- هذا هو أعلى استخدام يستخدمه التطبيق عبر جميع المحركات. لذا، على سبيل المثال، إذا كان أحد التطبيقات يستخدم محرك GPU ثلاثي الأبعاد بنسبة 50% وفك تشفير محرك فيديو GPU بنسبة 2%، فسوف ترى ببساطة عمود GPU يعرض الرقم 50%.

في العمود " وحدة معالجة الرسومات الأساسية» يتم عرض كل تطبيق. وهذا يبين لك ما GPU الماديةوما هو المحرك الذي يستخدمه التطبيق، على سبيل المثال ما إذا كان يستخدم محرك ثلاثي الأبعاد أو محرك فك تشفير الفيديو. يمكنك تحديد وحدة معالجة الرسومات (GPU) المؤهلة لمقياس معين عن طريق تحديد " أداء"، والذي سنتحدث عنه في القسم التالي.

كيفية عرض استخدام ذاكرة الفيديو للتطبيق

إذا كنت تتساءل عن مقدار ذاكرة الفيديو التي يستخدمها أحد التطبيقات، فأنت بحاجة إلى الانتقال إلى علامة التبويب "التفاصيل" في "إدارة المهام". في علامة التبويب "التفاصيل"، انقر بزر الماوس الأيمن فوق أي رأس عمود وحدد تحديد الأعمدة. قم بالتمرير لأسفل وتشغيل الأعمدة " GPU », « وحدة معالجة الرسومات الأساسية », « " و " " يتوفر الخياران الأولان أيضًا في علامة التبويب "العمليات"، لكن خياري الذاكرة الأخيرين متاحان فقط في لوحة التفاصيل.

عمود " ذاكرة GPU مخصصة » يوضح مقدار الذاكرة التي يستخدمها التطبيق على جهازك GPU. إذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك يحتوي على بطاقة رسومات منفصلة NVIDIA أو AMD، فهذا جزء من VRAM الخاص به، وهو مقدار الذاكرة الفعلية على بطاقة الرسومات الخاصة بك التي يستخدمها التطبيق. اذا كنت تمتلك معالج رسومات متكامل ، يتم حجز جزء من ذاكرة النظام العادية حصريًا لجهاز الرسومات الخاص بك. يوضح هذا مقدار الذاكرة المحجوزة التي يستخدمها التطبيق.

شبابيككما يسمح للتطبيقات بتخزين بعض البيانات في نظام DRAM العادي. عمود " ذاكرة GPU المشتركة " يوضح مقدار الذاكرة التي يستخدمها التطبيق حاليًا لأجهزة الفيديو من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) العادية للنظام بجهاز الكمبيوتر.

يمكنك النقر فوق أي من الأعمدة للفرز حسبها ومعرفة التطبيق الذي يستخدم معظم الموارد. على سبيل المثال، لرؤية التطبيقات التي تستخدم معظم ذاكرة الفيديو على وحدة معالجة الرسومات الخاصة بك، انقر فوق " ذاكرة GPU مخصصة ».

كيفية تتبع استخدام حصة GPU

لتتبع إحصائيات استخدام الموارد الشاملة GPU، اذهب إلى " أداء"و أنظر" GPU"في أسفل الشريط الجانبي. إذا كان جهاز الكمبيوتر الخاص بك يحتوي على وحدات معالجة رسومات متعددة، فسترى العديد من الخيارات هنا GPU.

إذا كان لديك العديد من وحدات معالجة الرسومات المرتبطة - باستخدام ميزة مثل NVIDIA SLI أو AMD Crossfire، فسترى أنها محددة بعلامة "#" في اسمها.

شبابيكيعرض الاستخدام GPUفي الوقت الحقيقي. تقصير مدير المهام يحاول عرض المحركات الأربعة الأكثر إثارة للاهتمام وفقًا لما يحدث في نظامك. على سبيل المثال، سترى رسومات مختلفة اعتمادًا على ما إذا كنت تلعب ألعابًا ثلاثية الأبعاد أو تقوم بتشفير مقاطع الفيديو. ومع ذلك، يمكنك النقر على أي من الأسماء الموجودة أعلى المخططات واختيار أي من المحركات الأخرى المتاحة.

اسم الخاص بك GPUيظهر أيضًا في الشريط الجانبي وفي الجزء العلوي من هذه النافذة، مما يجعل من السهل التحقق من أجهزة الرسومات المثبتة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك.

سترى أيضًا رسومًا بيانية مخصصة ومشتركة لاستخدام الذاكرة GPU. استخدام الذاكرة المشتركة GPUيشير إلى مقدار الذاكرة الإجمالية للنظام المستخدمة للمهام GPU. يمكن استخدام هذه الذاكرة لمهام النظام العادية وتسجيلات الفيديو.

في الجزء السفلي من النافذة، ستشاهد معلومات مثل رقم إصدار برنامج تشغيل الفيديو المثبت وتاريخ التطوير والموقع الفعلي GPUعلى النظام الخاص بك.

إذا كنت ترغب في عرض هذه المعلومات في نافذة أصغر يسهل تركها على الشاشة، فانقر نقرًا مزدوجًا في أي مكان داخل شاشة GPU أو انقر بزر الماوس الأيمن في أي مكان بداخلها وحدد الخيار ملخص رسومي" يمكنك تكبير النافذة بالنقر المزدوج فوق اللوحة أو بالنقر بزر الماوس الأيمن فوقها وإلغاء تحديد " ملخص رسومي».

يمكنك أيضًا النقر بزر الماوس الأيمن على الرسم البياني وتحديد Edit Graph > Single Core لعرض رسم بياني واحد فقط للمحرك GPU.

للإبقاء على هذه النافذة معروضة بشكل دائم على شاشتك، انقر فوق "خيارات" > " فوق النوافذ الأخرى».

انقر نقرًا مزدوجًا داخل اللوحة GPUمرة أخرى وسيكون لديك نافذة صغيرة يمكنك وضعها في أي مكان على الشاشة.

بطاقات الفيديو الحديثة، نظرًا لقوة الحوسبة الهائلة التي تتطلبها عند العمل مع الرسومات، مجهزة بأمر خاص بهاالمركز، وبعبارة أخرى - معالج الرسومات.

تم ذلك من أجل "تفريغ" المعالج المركزي، والذي، بسبب "نطاق التطبيق" الواسع، ببساطة غير قادر على التعامل مع المتطلبات الحديثةصناعة اللعبة.

وحدات معالجة الرسومات (GPUs) ليست على الإطلاق أدنى من المعالجات المركزية من حيث التعقيد، ولكن نظرًا لتخصصها الضيق، فهي قادرة على التعامل بشكل أكثر فعالية مع مهمة معالجة الرسومات وإنشاء الصورة ثم عرضها على الشاشة.

إذا تحدثنا عن المعلمات، فهي مشابهة جدًا لوحدات معالجة الرسومات للمعالجات المركزية. هذه هي المعلمات المعروفة بالفعل للجميع، مثل البنية الدقيقة للمعالج، تردد الساعةالعمل الأساسي، عملية الإنتاج. لكن لديهم أيضًا خصائص محددة تمامًا. على سبيل المثال، من الخصائص المهمة لوحدة معالجة الرسومات عدد خطوط أنابيب البكسل. تحدد هذه الخاصية عدد وحدات البكسل التي تتم معالجتها لكل دورة ساعة لوحدة معالجة الرسومات. قد يختلف عدد هذه الأنابيب، على سبيل المثال، في شرائح الرسومات من سلسلة Radeon HD 6000، يمكن أن يصل عددها إلى 96.

يشارك خط أنابيب البكسل في حساب كل بكسل لاحق من الصورة التالية، مع مراعاة ميزاته. لتسريع عملية العرض، يتم استخدام العديد من خطوط الأنابيب المتوازية التي تحسب وحدات البكسل المختلفة لنفس الصورة.

يؤثر أيضًا عدد خطوط أنابيب البكسل على معلمة مهمة - سرعة ملء بطاقة الفيديو. يمكن حساب معدل تعبئة بطاقة الفيديو عن طريق ضرب التردد الأساسي بعدد خطوط الأنابيب.

لنحسب معدل التعبئة، على سبيل المثال، لبطاقة الفيديو AMD Radeon HD 6990 (الصورة 2)التردد الأساسي لوحدة معالجة الرسومات لهذه الشريحة هو 830 ميجا هرتز، وعدد خطوط أنابيب البكسل هو 96. وبحسابات رياضية بسيطة (830 × 96)، توصلنا إلى استنتاج مفاده أن معدل التعبئة سيكون مساويًا لـ 57.2 جيجا بكسل/ثانية.

أرز. 2

بالإضافة إلى خطوط أنابيب البكسل، يوجد أيضًا ما يسمى بوحدات النسيج في كل خط أنابيب. كلما زاد عدد وحدات النسيج، زاد عدد الأنسجة التي يمكن تطبيقها في مسار واحد من خط الأنابيب، مما يؤثر أيضًا على الأداء الإجمالي لنظام الفيديو بأكمله. في شريحة AMD Radeon HD 6990 المذكورة أعلاه، يبلغ عدد وحدات أخذ عينات النسيج 32x2.

في المعالجات الرسومية، يمكن تمييز نوع آخر من خطوط الأنابيب - خطوط أنابيب قمة الرأس، فهي مسؤولة عن حساب المعلمات الهندسية لصورة ثلاثية الأبعاد.

الآن، دعونا نلقي نظرة على عملية حساب خط الأنابيب خطوة بخطوة، والمبسطة إلى حد ما، متبوعة بتكوين الصورة:

1 - المرحلة الرابعة.تنتقل البيانات المتعلقة برؤوس النسيج إلى خطوط أنابيب القمة، التي تحسب المعلمات الهندسية. في هذه المرحلة، يتم توصيل كتلة "T&L" (التحويل والبرق). هذه الكتلة مسؤولة عن الإضاءة وتحويل الصورة في المشاهد ثلاثية الأبعاد. تتم معالجة البيانات في خط أنابيب Vertex بواسطة برنامج Vertex Shader.

2 - يا مرحلة.في المرحلة الثانية من تكوين الصورة، يتم توصيل مخزن مؤقت Z خاص لقطع المضلعات غير المرئية ووجوه الكائنات ثلاثية الأبعاد. بعد ذلك، تحدث عملية تصفية القوام، ولهذا السبب، تدخل تظليل البكسل في "المعركة". تصف واجهات البرمجة OpenGL أو Direct3D معايير العمل معها صور ثلاثية الأبعاد. يستدعي التطبيق وظيفة OpenGL أو Direct3D قياسية معينة، ويقوم التظليل بتنفيذ هذه الوظيفة.

المرحلة الثالثة.في المرحلة النهائية من بناء الصورة في معالجة خطوط الأنابيب، يتم نقل البيانات إلى مخزن مؤقت خاص بالإطار.

لذلك، قمنا بمراجعة موجزة لهيكل ومبادئ تشغيل وحدات معالجة الرسومات، وبالطبع، المعلومات ليست "سهلة" للفهم، ولكن بالنسبة لتطوير الكمبيوتر بشكل عام، أعتقد أنها ستكون مفيدة جدًا :)