Бейнекарта (GPU): таңдау және қолдану салалары

Жоспар

1. GPU анықтамасы мен қызметі

2. GPU түрлері

3.GPU негізгі параметрлері

• VRAM (бейнежады көлемі): 2–4 GB (қарапайым), 6–8 GB (орташа деңгей), 10–24 GB (кәсіби жұмыс).

• Жиілік (Clock Speed): GPU-ның жұмыс жылдамдығы.

• CUDA Cores / Stream Processors: графикалық есептеу блоктарының саны.

• Шина ені (Memory Bus Width): деректер алмасу жылдамдығына әсер етеді.

• TDP (Thermal Design Power): тұтынатын қуаты мен жылу шығару деңгейі.

Бейнекарта (GPU – Graphics Processing Unit) – компьютердің бейнеақпаратты өңдеп, мониторға шығаратын негізгі құрылғысы. Ол графикалық есептеулерді жылдам орындайды және компьютер өнімділігін арттыруда маңызды рөл атқарады. Қазіргі таңда GPU тек ойындарда ғана емес, жасанды интеллект, 3D-модельдеу, ғылым мен өнеркәсіп салаларында кеңінен қолданылады.

1. GPU анықтамасы мен қызметі

• GPU (Graphics Processing Unit) – графикалық ақпаратты өңдейтін арнайы процессор.

• Негізгі қызметтері:

  • Мониторға кескін шығару.

  • 2D және 3D-графиканы өңдеу.

  • Видео және суреттерді кодтау/декодтау.

  • Күрделі математикалық және параллель есептеулерді орындау.

2. GPU түрлері

1. Интеграцияланған GPU (Integrated Graphics)

   • Процессордың ішінде орналасады.

   • Энергияны аз тұтынады.

   • Кеңсе жұмыстары, интернет, бейне қарау үшін қолданылады.

   • Мысалы: Intel UHD Graphics, AMD Vega.

2. Дискретті GPU (Discrete Graphics)

   • Жеке бейнекарта түрінде аналық тақшаға орнатылады.

   • Жоғары өнімділік береді.

   • Ойын, 3D-графика, кәсіби бағдарламаларда қолданылады.

   • Мысалы: NVIDIA GeForce, AMD Radeon.

3. GPU негізгі параметрлері

• VRAM (бейнежады көлемі): 2–4 GB (қарапайым), 6–8 GB (орташа деңгей), 10–24 GB (кәсіби жұмыс).

• Жиілік (Clock Speed): GPU-ның жұмыс жылдамдығы.

• CUDA Cores / Stream Processors: графикалық есептеу блоктарының саны.

• Шина ені (Memory Bus Width): деректер алмасу жылдамдығына әсер етеді.

• TDP (Thermal Design Power): тұтынатын қуаты мен жылу шығару деңгейі.

4. GPU қолдану салалары

1. Ойын индустриясы ? – заманауи ойындарды жоғары сапада ойнауға мүмкіндік береді.

2. Графикалық дизайн және 3D-модельдеу ? – AutoCAD, Blender, Photoshop, Premiere Pro сияқты бағдарламалар GPU-ға сүйенеді.

3. Видеомонтаж және стриминг ? – 4K/8K бейнелерді өңдеу.

4. Ғылыми зерттеулер ? – параллель есептеулерді орындау (физика, химия, биоинформатика).

5. Жасанды интеллект ? – нейрондық желілерді оқытуда GPU-ның параллель есептеу мүмкіндігі қолданылады.

5. GPU таңдаудағы негізгі факторлар

• Пайдалану мақсатына байланысты таңдау (ойын, кәсіби жұмыс, AI).

• Монитор рұқсаттылығына сәйкес GPU таңдау (Full HD, 2K, 4K).

• VRAM көлемі мен жиілігін ескеру.

• Аналық тақша және қуат көзімен үйлесімділігін тексеру.

• NVIDIA және AMD бейнекарталарының артықшылықтарын салыстыру:

  • NVIDIA – RTX, DLSS технологиялары.

  • AMD – қолжетімді баға мен жақсы өнімділік.

Монитормен бірігіп бейнекарта дербес компьютердің ішкі бейнежүйесін кұрайды. Бейнені даярлаумен тығыз байланысты операциялардың барлығын бейнекарта (бейнеадаптер) деп аталатын басқару блогы атқарады.

Бейнекарта (3.13 сурет) мониторға 2D (қосөлшемді, тегіс), сонымен бірге 3D (көлемді) суреттерді шығарып қалыпқа келтіреді.

Шығарылатын суреттердің сапасы мен оны ойнату жылдамдығы бейнекартаға байланысты. Әсіресе, үш өлшемді графикамен жұмыс жасау жылдамдығы өте сыни, себебі барлық қазіргі заманғы ойындар мен күрделі 3D-объектілерді өндеуге арналған графикалық бағдарламалар дәл осы бейнекартаның 3D мүмкіндіктерін қолданады.

Компьютердің графикалық жүйесінің өнімділігіне көптеген көрсеткіштер әсер етеді.

· Бейнеақпарат берілетін мәліметтер шинасының жылдамдығы.

· Бейнекартада орнатылған бейнежадының жылдамдығы.

· Орнатылған бейнежадының көлемі.

· Графикалық процессор және сопроцессордың жылдамдығы.

· 3D-графикамен жұмыс кезіндегі ақпараттық технологиялар.

Бейнекартаның жұмыс жасау жылдамдығына өз үлесін, әрине, орталық процессор да қосады. Бірақ қазіргі заманғы графикалық адаптерлер оның қорын аз пайдаланады, себебі оларда өнімділігі жөнінен одан еш қалыспайтын жеке графикалық процессор бар. Сонымен қатар, графикалық процессор электрондық бөлшектің күрделілігі жағынан орталық процессордан бірнеше есе асып түседі.

Графикалық сопроцессоры бар бейнекарта – бұл негізін арифметикалық-логикалық жүйе (микропроцессорлар, жеке бейнежадында микронұсқаулармен жұмыс жасайтын) құрайтын жоғары интеллектуалды құрылғы.

3.14-сурет. nVidia GeForce 7800 GTX бейнеадаптері

Графикалық процессор мен жады жұмыс жасау кезінде қызып кетуі мүмкін, сондықтан оларды суыту үшін жылу қайтарғыш жүйе қолданылады. Ол жоғарыда келтірілген жүйелердің кез келген типінде болуы мүмкін, бірақ, көбінесе ауамен салқындату жүйесі мен жылу түтікшелерін қолданатын жүйе кездеседі.

Мониторда көрсетілетін ақпараттың жылдамдығы оның ағымдағы мүмкіндігіне, көрсетілетін түстердің мөлшеріне, экранның жаңару жиілігіне, бейнежадының көлемі мен шығарылатын объект күрделігіне байланысты.

Соңғы фактор 3D-графика үшін зор әсерін тигізеді, себебі бірнеше ондаған миллион полигондардан құрылған 3D-объектіні шығару оңай шаруа емес. Екі өлшемді графикамен жұмыс жасау үшін процессордың аса көп қуаты қажет емес.

Сонымен қатар, бейнекартада графикалық процессор ақпаратты өндеу үшін қолданатын технологиялар мен нұсқаулар жиынтығы бағынатын графикалық чипсет өте маңызды болып табылады. Өйткені, ол аппараттық деңгейде қаншалықты көп ақпаратты өндей алса, орталық процессорға бағдарламалық деңгейде оның орнына соншалық аз операцияларды орындауына тура келеді. Бұл компьютердің бейне жүйесінің жылдам жұмыс жасауына міндетті түрде әсер етеді.

Бейнекарта монитордың экранына шығаратын суретінің сапасына шешуі әсер етеді.

Монитордың ажырату қабілетінің көрсеткіші экранында бір мезгілде көрінетін нүктелер (оларды бұл сөздің ағылшынша айтылуына байланысты пиксель деп те атайды) санымен анықталады. Мысалы, 15-дюймдік монитор үшін стандартты рұқсат етілген өлшем 1024х768, ал 17-дюймдік монитор үшін – 1280х1024, 19-дюймдік монитор үшін – 1600х1200 және т.б.

Сонымен қатар, монитордың рұқсат етілген кеңейтілуінен онда көрсетілген ақпараттың саны тікелей байланысты. Браузер терезелерінің құрамын экранда көру, бетте мәтіндік және графикалық объектілердің шынайы орналасуын көру үшін оны созу қажет болмаған әлдеқайда жағымды.

Үлкен көлемді кеңейтілудің жалғыз қолайсыз жері – ұсақ символдар, әсіресе, кішкентай диагоналды мониторға стандартқа сәйкес емес үлкен кеңейтілу орнатылған болса. Сондықтан стандарттан ауытқымаған дұрыс және 17 дюймнен асатын диагоналі бар мониторды қолдану керек.

Бейнекартаның маңызды параметрі – суреттің көрсетілу жиілігі. Ол экранда ақпараттың қайта көрсету жылдамдығын анықтайды. Суреттің жаңартылуы монитордың аппараттық ерекшелігімен белгіленеді, себебі, сурет тек қана әрдайым жаңарту кезінде жарқырайтын нүктелерден тұрады. Негізінен бұл жеке нүктелердің құрылуы үшін электронды-сәулелік мониторларда қолданылатын люминоформен байланысты.

Танымал сұйықкристалды мониторға келетін болсақ, оларда көрсетілу қағидасы басқаша және ақпаратты жиі жаңартуды қажет етпегендіктен бұл параметр оларда әлдеқайда төменірек. Әдетте, ЭСТ-мониторлар экранының жаңартылу жиілігі 85 Гц (секундына 85 рет)-тен төмен емес. Оның кішіреюі көру деңгейінің нашарлауы мен көздің шаршауына әкеліп соғады. Сондықтан қолайлы жұмыс жасау үшін жаңартылу жиілігі 85 Гц-тен төмен болмағаны дұрыс. Қазіргі таңда жақсы ЭСТ- монитор 100 Гц және одан да жоғары орналастыруға мүмкіндік береді.

ТFТ мониторлар үшін әдеттегі жаңарту жиілігі – 60-75 Гц.

Бейнекартаның тағы бір маңызды параметрі – түстің қоюлығы. Бұл бір мезгілде шығарылатын суреттің құрамына кіретін түстердің мөлшері. Ол қаншалық көп болса, сурет соншалық шынайырақ болады. Түстің кез келген мөлшерін орнатуға болады, бірақ тәжірибеде дәл анық формуламен құрылған көрсеткіштер қолданылады. Осылай бір бит көмегімен екі түс – қара және ақ, екі бит көмегімен – төрт түс және т.б. көрсетіледі. Қорыта келгенде 2n арифметикалық тәуелділік пайда болады, ондағы n – бит саны.

Қазіргі кезде бейнекарталар 32 биттен тұратын түстің тереңдігін көрсетуге мүмкіндігі бар, ол 16 млн. реңдерден тұрады, бұл фотошынайы суреттердің шығарылуына толығымен жеткілікті.

Графикалық процессордың бейнеақпаратты дұрыс өңдей алуы үшін, оған бейнежадының қандай да бір көлемі қажет. Әсіресе, бұл күрделі 3D-объектілердің құрылуы мен өндеуіне байланысты болғанда маңызды болады.

Тек 2D-ақпараттың экранда бейнеленуіне кететін жадының шығынын есептеу өте оңай. Ағымдағы кеңейтілуді түстің тереңдігіне көбейту қажет, мысалы: 1280*1024*32=41943040 бит, немесе 5120 Кбайт, немесе 5 Мбайт.

Бейнеадаптерларда динамикалық жады қолданылады. Жадының бұл типі тиімдірек болып табылады, себебі мәліметтерді процессордың бір реттік тактінде екі жаққа жібереді. Қазіргі заманғы бейнеадаптерлер оған қатынау уақыты 1,2 – 4 нс құрайтын жадымен толығады.

Жоғарыда айтылғандай, бейнежадтың көлемі мен графикалық процессордың жылдамдығына суреттің сапасы мен бейнелену жылдамдығы бағынады. Қазіргі уақытта 128 – 256 Мбайт көлемді жадысы бар бейнекарталар кеңінен қолданылады.

Қазіргі күні чипсеттердің негізгі өндірушілері болып ATI және nVidia табылады. Орталық процессор жағдайындағыдай бейнекарта өндірушілердің әр түрінің өз артықшылықтары мен кемшіліктері бар, сондықтан біреуі жақсырақ, біреуі нашар деп бөліп жарудың қажеті жоқ.

Егер әңгіме ойынға арналған компьютердің бейнекартасы туралы болса, міндетті түрде қарсылас түрлермен, олардың шынайы жылдам жұмыс жасауын көрсететін тестілерімен танысу керек.

 Бейнекартаны орнату

Бейнекарта және орталық процессор – жылдам жасау тұрғысынан өте күрделі жинақ болғандықтан, ең алдымен жаңғыртылады. Егер орталық процессорды жаңғырту, үлкен бағасы және кешенді жаңғырту мүмкіндігіне байланысты сирек болса, онда бейнекартаны жаңғырту, яғни өте күшті модельді қондыру – қарапайым әрі жеңіл жұмыс.

Бақылау сұрақтары:

1.Бейнекарта (GPU) дегеніміз не және оның негізгі қызметі қандай?

2.Интеграцияланған GPU мен дискретті GPU-ның айырмашылығы неде?

3. GPU-ның негізгі параметрлерін атаңыз (кемінде төртеуін).

4. VRAM көлемі неліктен маңызды?

5.CUDA Cores / Stream Processors көрсеткіші нені білдіреді?

6. GPU қандай салаларда қолданылады? Ең кемінде үш мысал келтіріңіз.

7. NVIDIA және AMD бейнекарталарының ерекшеліктерін атаңыз.

8.GPU таңдауда қандай факторларға назар аудару керек?

9. GPU мен аналық тақша арасындағы үйлесімділік не үшін қажет?

10. Қуатты GPU орнату үшін қандай қосымша талаптарды ескеру керек?