Графическая подсистема процессора это

Обновлено: 07.07.2024

Графическая подсистема компьютера состоит из аппаратной и программной частей. Аппаратная часть включает графический контроллер , дисплей , а также обслуживающие их физические интерфейсы . Программная часть обеспечивает поддержку интерфейсов, видеокарты, дисплея и приложений на уровне BIOS , операционной системы, драйверов и специализированных прикладных языков программирования ( API ). Все приложения (от простейших текстовых редакторов до программ трехмерного моделирования) обязательно используют графическую подсистему, поскольку на визуальный ряд приходится львиная доля информации, выдаваемой компьютером. Приложение обращается к функциям видеоадаптера при посредничестве драйвера , который выступает интерпретатором команд для графического чипсета. В соответствии с командами адаптер выводит на экран изображение.

Современные графические адаптеры используют последние достижения трехмерной компьютерной графики, реализуемые на аппаратном уровне и программным способом. Только сухой перечень характеристик, функций и поддерживаемых технологий в спецификации видеокарты иногда занимает пару страниц убористым шрифтом. Для понимания функционирования видеокарты необходимо изложить основные понятия трехмерной графики.

Пространственная компьютерная графика часто называется трехмерной, или 3 D -графикой (где D — это Dimension , «измерение»). В o быденной жизни мы практически ежедневно сталкиваемся с объектами, созданными либо средствами компьютерной З D -графики, либо на основе трехмерных виртуальных моделей: телевизионные заставки и реклама; спецэффекты, персонажи и предметы в кинематографии; некоторые виды полиграфической продукции; автомобили, мебель, дома и множество других вещей.

Конечно же, чаще всего с объемной графикой сталкивается пользователь компьютера. Большинство владельцев даже простеньких машин наверняка пробовали запустить трехмерную игрушку. Массовый пользователь, как правило, имеет на жестком диске несколько программ, применяющих 3 D -графику. Профессионалы работают с весьма сложными приложениями, позволяющими конструировать трехмерные миры.

Трехмерная компьютерная графика различается по области применения. Условно говоря, существуют четыре обширные сферы 3 D -г pa фики, имеющие достаточно обособленные программные средства и методы, а также аппаратное обеспечение. Это видео-, теле-, кинопродукция; промышленное проектирование и дизайн; компьютерные игры; имитаторы-тренажеры. |

Видеопродукция предъявляет исключительно высокие требования: реалистичности создаваемых трехмерных сцен. Такую трехмерную графику часто называют фотореалистичной. Действительно, в некоторых случаях невозможно различить объекты, существующие в реальном мире, и созданные средствами компьютерной графики. Как правило, инструментами разработчиков трехмерной графики, используемой в кинопроизводстве, служат мощные графические станции; узкоспециализированные программы. Фотореалистичная графика требует затрат ресурсов, превосходящих сегодняшние возможности IBM PC . Визуализацией кадров занимаются десятки компьютеров, объединенных в локальные сети. Время обработки одного кадра иногда составляет несколько часов даже на десятках объединенных в ce ть графических станций. Эпизод, занимающий в фильме несколько минут, нередко загружает мощные компьютеры в течение многих дней. Качество трехмерной графики, которое мы сегодня наблюдаем в лучших кинофильмах, является ориентиром на перспективу для персональных компьютеров — когда-нибудь подобное качество мы увидим на дисплее домашнего компьютера в трехмерной игре.

В области проектирования и дизайна высокие требования предъявляются к точности параметров создаваемых объектов: по размерам, характеристикам материала, соответствию стандартам и т. д. Зачастую такие системы сопрягаются с промышленным и испытательным оборудованием. Компьютер как вычислительный прибор способен обеспечить высочайшую точность расчетов. Графическая подсистема призвана адекватно отобразить объект на экране. Здесь важны параметры четкости и контрастности изображения, соответствие пропорций, отсутствие геометрических искажений, правильная передача и преобразование цветов.

В играх необходимо умело сочетать реалистичность объектов с возможностями аппаратной части распространенных компьютеров, обеспечить приемлемую скорость при хорошем качестве отображения сцен на массовых видеоподсистемах, учитывать не столько реальные характеристики объектов, сколько общее впечатление от игры «играбельность». Как показывает практика, требования к аппаратным ресурсам, предъявляемые компьютерными играми, являются мощным, если не основным, стимулом развития графических адаптеров. Именно на сферу игровых программ ориентирована большая часть выпускаемых в мире видеокарт.

Игры с высокими требованиями к эффективности графической подсистемы часто используют в качестве тестовых программ. В частности, повсеместно признанными играми-тестами являются Quake 111 Arena , Unreal , Return to Castle Wolfenstein , Serious Sam и другие.

Компьютерные имитаторы-тренажеры предъявляют целый комплекс требований, характерный для трех предыдущих областей: фотореалистичность, точное соответствие физической среде, сопрягаемость с реальным оборудованием, высокая скорость отображения. Поэтому для профессиональных тренажеров, особенно авиационно-космических, часто разрабатывают специализированные геометрические процессоры, объем выпуска которых ограничен десятками и сотнями штук, а стоимость сравнима с ценой приличного «Мерседеса». Тренажерный комплекс для самолета стоит 12-15 миллионов долларов.

Картинка, кажущаяся трехмерной (3D) должна иметь три измерения: высоту, ширину и глубину. Двумерная картинка (2D) имеет два измерения: высоту и ширину. Некоторые картинки изначально двумерны. Представим себе буквы "М" или "Ж", указывающие на туалет. Эти символы должны быть понятны с первого взгляда. Поэтому, чем проще они нарисованы, тем лучше. Конечно, можно заменить эти буквы фигурками людей. Фигурки можно дополнить информацией: какой тип одежды на них надет, какой у них цвет волос, посещают ли они регулярно занятия по шейпингу и т.д. Но вся эта дополнительная информация лишь усложнит получение главной информации: в какую же дверь идти? Этим примером можно проиллюстрировать отличие 2D графики от 3D: двумерная графика хороша для выражения чего-либо простого за максимально короткое для понимания время. Трехмерная графика может дать больше информации, но на ее усвоение требуется большее время.

Обратим внимание на треугольники слева. Каждый из них имеет три линии и три угла. Собственно, поэтому он и называется треугольником. Справа мы уже наблюдаем пирамиду - трехмерную структуру с четырьмя треугольными гранями. Пирамида нарисована с помощью пяти линий и шести углов, что почти в два раза больше чем для одного треугольника.

Сотни лет художники владели трюками, позволяющими двумерной картине выглядеть как окно в реальный, трехмерный мир. Можно создать ту же самую иллюзию и на экране монитора, просто сосканировав фотографию. Объекты кажутся меньше при удалении, близлежащие фигуры выглядят достаточно резкими, в то же время удаленные объекты размыты. Чем больше расстояние от камеры, тем менее насыщенными будут цвета. Однако когда мы говорим про сегодняшнюю 3D графику на компьютере, мы подразумеваем не статичные фотографии, а движущиеся объекты.

Если перевод двумерной картинки в трехмерный вид сводится к добавлению некоторого количества информации, то перевод 3D статичной картинки в движущееся изображение требует намного большего.

Для большинства компьютеры или современные приставки являются наиболее привычным способом знакомства с трехмерной графикой. Компьютерные игры или видеоролики изготавливаются с помощью созданных компьютером картинок. Обычно процесс создания реалистичной трехмерной сцены разбивается на три важных шага.

-Создание виртуального 3D мира.

-Выбор части мира, которая будет демонстрироваться на экране.

-Задание представления для каждого пикселя на экране для максимальной реалистичности изображения.

Виртуальный 3D мир это не просто эскиз такого мира. Чтобы лучше в этом разобраться, приведем пример из реального мира. Рассмотрим руку и стол под ней. Рука обладает характеристиками, которые определяют способы движения руки и ее вид. Пальцы примыкают к ладони и послушно сгибаются в суставах. Если шлепнуть рукой по столу, то он не брызнет во все стороны, так как стол всегда твердый и цельный. Рука не может пройти сквозь стол. Всю эту информацию нельзя получить, просто взглянув на рисунок предмета. Но сколько бы фотографий вы ни сделали, на любой из них ваши пальцы будут сгибаться в суставах, и примыкать к ладони, стол будет всегда твердым, а не жидким. Так ведут себя вещи в реальном мире, и они всегда будут себя так вести. Объекты же виртуального трехмерного мира не существуют в природе, в отличие от вашей руки. Все они - искусственные, а все их свойства задаются программой. Разработчики используют специальные инструменты для аккуратного описания 3D мира, чтобы каждый объект вел себя, так как ему положено.

В любой момент экран демонстрирует только крошечную частичку виртуального трехмерного мира компьютерной игры. Показываемая часть определяется способом задания мира, направлением, куда вы пожелаете в нем пойти и точкой, в которую вы будете при этом смотреть. Независимо от того, какой путь вы выберите: вперед или назад, вверх или вниз, вправо или влево, виртуальный 3D мир вокруг вас определит, что вы увидите из вашей позиции по направлению вашего взгляда. Смысл увиденного вами не должен меняться от сцены к сцене. Если вы смотрите на объект с одной и той же дистанции, то он должен сохранять те же размеры независимо от направления взгляда. Способ движения и вид каждого объекта должны убеждать вас в том, что он имеет постоянную массу, что он всегда твердый или мягкий, жесткий или гибкий и т.д.

Программисты, создающие компьютерные игры, затрачивают огромные усилия на описание 3D мира, чтобы вы могли восхищаться этим миром и не встречать в нем ничего, что бы разубедило вас в его реальности. Вы же не хотите увидеть, как два твердых объекта проходят друг сквозь друга? Это сразу бы напомнило вам об иллюзорности виртуального мира.

И третий шаг включает в себя, по крайней мере, столько же компьютерных вычислений, как и первые два шага вместе взятые, если не больше. Причем этот шаг должен выполняться в реальном времени в играх и видеороликах.

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 встроен в материнскую плату

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

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

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 графических процессоров

Встроенная графика имеет три группы:

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.
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.
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 — Intel, AMD и Nvidia, но подключаются к этой сфере и многие небольшие предприятия.

Видеокарты от AMD пользователи считают более мощными, чем те же Intel. Однако чем же не угодили Intel? Если верить статистике, то они лидеры продаж микросхем.

Intel Graphics

Графические процессоры от Intel

Данная компания начала использовать встроенные видеокарты с выхода Westmere.

После него HD Graphics ставили лишь в Pentium и Celeron. С поколения Haswell разработали новую классификацию чипов: 4 — Haswell, 5 — Broadwell. Но с поколения Skylake маркировка вновь изменилась.

Маркировка делится на четыре вида:

P — выключенное видеоядро; C — специально разработанная для LGA; R — для BGA; H — рассчитано на мобильные устройства (Iris Pro).

Intel HD Graphics 530

Одна из последних разработок Intel в сфере интегрированный видеокарт — Intel HD Graphics 530.

Его производители позиционируют как оптимальное решение даже для самых мощных игр, правда, реальность не настолько оптимистична.

Основана новая видеокарта на графическом ядре Skylake. Оно же, в свою очередь, строится на основе одного или нескольких модулей, каждый из которых состоит из трех секций.

Они соединяют по 8 устройств-исполнителей, обрабатывающих графические данные, и, вдобавок ко всему, содержат специальные модули, работающие с памятью, и текстурные семплеры.

К тому же, графическое ядро имеет внемодульную часть, что улучшает и добавляет некоторые функции.

Сейчас же фирма Intel работает непосредственно с увеличением мощности своей продукции, а также добавлением новых функций.

К примеру, в GPU запустили новую технологию Lossless Render Target Compression, которая позволяет осуществлять рендринг видео без существенных потерь в качестве.

К тому же, компания трудилась над увеличением быстродействия интегрированных процессоров в играх на 3-11%.

Разработчики поработали и над качеством воспроизведения видео — его интегрированная видеокарта поддерживает и в 4К разрешении.

Что касается игр, то большая часть будет работать нормально, но для заядлых геймеров все же стоит обратить внимание на AMD 10.

Их графическая производительность значительно превышает показатели HD Graphics 530. Так что видеоядро HD Graphics 530 подойдет по большей мере для нетребовательных сетевых игр и, конечно, же потянет обычные мини-игры.

Графические процессоры от AMD

Процессоры AMD со встроенным графическим ядром являются едва ли не прямыми конкурентами Intel.

Соперничество, конечно, заключается в предоставлении наилучшего соотношения цена/качество. Как ни странно, AMD таки отстает от своего соперника, у которого доля продаж выше.

Однако работают процессоры AMD порой значительно лучше.

Правда, ситуация совсем другая, когда речь идет о дискретных процессорах. Около 51% как раз доля AMD. Так что если вас интересует именно дискретная графика, стоит обратить внимание именно на эту компанию.

Одна из последних разработок AMD, которая составляет неплохую конкуренцию Intel HD Graphics 530, — AMD A10-7850K.

AMD A10-7850K

Относится данный тип интегрированной графики к гибридному виду. Ядро Kaveri вмещает 8 асинхронных вычислительных движков. Причем доступ к системной памяти у них с x86-ядрами равноценный.

В частности, при помощи HSA вычислительные кластеры выполняют собственные процессы независимо от других ядер.

Таким образом, A10-7850К имеет в распоряжении 4 вычислительные ядра и 8 графических кластеров.

AMD по этому поводу называет данную разработку 12-ядерным процессором. Правда, не все так гладко: 12 ядер не равнозначные, им нужны специализированные программные коды.

Сама же ОС не заметит никаких дополнительных восьми ядер, а увидит все те же 4 x86-ядра.

В общем, x86-составляющая несколько портит все впечатление.

К примеру, тактовая частота изрядно пострадала. Причем настолько, что даже предыдущая модель посильнее будет. Может, в будущем производитель будет дорабатывать данный параметр. Всё же показатель хотя бы в 4 ГГц улучшил работоспособность и быстродействие.

На данный момент средняя частота работы этой встроенной графики во время серьезной нагрузки составляет 3,8 ГГц. В обычном положении достигает 1,7 ГГц.

Таким образом, данная модель дискретной графики в меру мощная, но и несколько дешевле аналога от Intel. Игры такое устройство потянет, работу с трехмерным изображением тоже.

Включить

Выходы интегрированной видеокарты

Включить интегрированную графику не составляет особого труда. Чаще всего сам монитор выводит изображение с подключенной к нему видеокарты.

Правда, и такой автоматический режим не всегда срабатывает. Тогда и нужно самостоятельно заняться решение проблемы — поменять настройки в БИОС.

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

Как включить встроенный процессор

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 ноутбуков, скорее всего, так и будет.p>

Однако и это решаемая проблема. Достаточно перезагрузить компьютер или же подключить второй монитор по HDMI или VGA.

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

Заключение

Нужна ли встроенная графика?

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.

Читайте также: