Проект "Видеокарта"

                                                Оглавление

Введение		1
Глава 1	Появление видеокарт и их применение	2
1.1	История появления видеокарт	2
1.2	Применение видеокарт	5
Глава 2	Строение видеокарты	6
Глава 3	Виды видеокарт	9
Глава 4	Кто производит видеокарты?	10
Заключение		13
Литература		14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                                                                                                                                        

 

Введение

      Актуальность: В наше время, когда криптовалюта стала популярной и на ней строятся бизнесы ,а также развилась игровая индустрия видеокарты нужны и с каждым годом все мощнее и мощнее. Актуальность данной работы обусловлена постоянным развитием и расширением рынка криптовалюты и игровой индустрии.

      Гипотеза: Видеокарта — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в слот расширения материнской платы, универсальный либо специализированный.

      Проблема: На Б/У рынке довольно часто покупатель может получить видеокарту с дефектами, а также цена видеокарт поднимается из-за возникновения майнинг-ферм.

      Объект исследования: Видеокарты

      Предмет исследования: Использование видеокарт

      Цель: изучить создание и применение видеокарты

Для достижения цели я поставил следующие задачи:

•  Изучить литературу по данной теме;

•  Исследовать области применения видеокарты;

• Узнать какие компании занимаются созданием видеокарт

•  Проанализировать и обобщить информацию, сделать выводы

 

 

                      

 

 

Глава 1.   Появление видеокарт и их применение

1.1 История появления видеокарт

     Первым компьютером, оснащённым устройством вывода изображения на экран, считается Whirldwind, строившийся в период с 1944 по 1953 год. Видеоадаптер компьютера Whirlwind мог отображать до 6250 точек в секунду с адресацией 2048×2048 позиций либо до 550 цифр, кроме того оснащался световым пером.

     В марте 1973 года вышел мини-компьютер Xerox Alto, который можно назвать первым персональным компьютером. Alto имел графический интерфейс с метафорой окон и рабочего стола, для этого он оснащался контроллером дисплея, позволявшим выводить на экран монохромное изображение разрешением 606×808 пикселей и монитором портретной ориентации.

     В 1975 году поступил в продажу Altair 8800. Изначально он не оснащался ни какими средствами ввода-вывода, кроме набора тумблеров и светодиодов на передней панели. Предполагалось подключение его к телетайпу или текстовому терминалу. Однако в 1976 году в продажу поступила видеокарта Cromemco Dazzler , позволявшая выводить на экран обычного бытового телевизора цветное изображение, сформированное в памяти компьютера. Первая версия позволяла выводить изображение до 128×128 пикселей, следующее поколение — до 756×484.

     Видеоадаптер MDA (англ. Monochrome Display Adapter) был выпущен IBM в 1981 году для IBM PC. Он поддерживал разрешение 720х350 пикселей и работал только в текстовом режиме, выводя на экран до 25 строк. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог. Фирма Hercules в 1982 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер HGC (англ. Hercules Graphics Controller), который поддерживал две графические страницы, но всё же не позволял работать с цветом.

     Первой цветной видеокартой для PC стала CGA (англ. Color Graphics Adapter), выпущенная IBM в 1981 году. Она могла работать либо в текстовом режиме, отображая 16 цветов символов, либо в графическом, выводя четырёхцветные изображения в низком (320×200) разрешении. Режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. В развитие этой карты, в 1984 году, появился EGA (англ. Enhanced Graphics Adapter) — улучшенный графический адаптер, с расширенной до 64 цветов палитрой. Разрешение было улучшено до 640×350. Особенностью данных адаптеров было то, что они использовали слот шины ISA, имеющий открытую архитектуру, в связи с чем пользователь мог самостоятельно менять видеокарту на желаемую.

     Интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровыми, MDA и HGC передавали только, светится или не светится точка, и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA, по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3 или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.

     В 1987 году появляется новый графический адаптер MCGA (англ. Multicolor Graphics Adapter), в котором инженеры IBM сумели увеличить текстовый режим до 50 строк, а графический - до 262 144 цветов, в связи с чем возникла необходимость перейти с цифрового на аналоговый сигнал для монитора. Потом IBM пошла ещё дальше и несколько месяцев спустя выпустила VGA (англ. Video Graphics Array), ставший фактическим стандартом видеоадаптеров на многие годы. В графическом режиме её разрешение составляло 640x480 и было примечательно тем, что соотношение числа пикселей по горизонтали и вертикали совпадало со стандартным (для того времени) соотношением сторон экрана монитора — 4:3. С 1991 года появилось понятие SVGA (Super VGA) — расширение VGA с добавлением более высоких режимов. Число одновременно отображаемых цветов при разрешении 800х600 увеличивается до 65 536 (High Color, 16 бит) и 16 777 216 (True Color, 24 бита). Из сервисных функций появляется поддержка VBE (VESA BIOS Extention — расширение BIOS стандарта VESA). SVGA воспринимается как фактический стандарт видеоадаптера где-то с середины 1992 года, после принятия ассоциацией VESA стандарта VBE версии 1.0. До того момента практически все видеоадаптеры SVGA были несовместимы между собой.

     Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих операционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне. К числу этих функций относятся: перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например, при перемещении окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, поддержка аппаратного курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что графический пользовательский интерфейс, несомненно, удобен, но его использование требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и графический ускоритель как раз и призван снять с него львиную долю вычислений по окончательному выводу изображения на экран.

 

 

 

1.2 Применение видеокарт

     Видеокарта – это компонент ПК, который используется для повышения качества изображений, отображаемых на дисплее. Он прикреплен к материнской плате и контролирует и вычисляет внешний вид изображения на экране. Видеокарта – это промежуточное устройство, которое увеличивает пропускную способность видео.

Видеокарты также известны как видеокарты, видеоадаптеры, видеокарты,

и графические ускорители.

Огромное количество компаний производят видеокарты, но почти каждая из них включает в себя графический процессор (GPU) от NVIDIA Corporation или AMD.

     Многие современные компьютеры не имеют карт расширения видео, но вместо этого имеют встроенное видео – графические процессоры, встроенные непосредственно в материнскую плату. Это позволяет использовать менее дорогой компьютер, но также и менее мощную графическую систему. Этот вариант подходит для среднего бизнес-пользователя и домашнего пользователя, не интересующегося расширенными графическими возможностями или новейшими играми.

Использование выделенной видеокарты может улучшить общую производительность системы, поскольку она включает в себя собственное ОЗУ, регуляторы мощности и охлаждение, так что системную ОЗУ и ЦП можно использовать для других целей. Также видеокарты используются для добычи криптовалюты для чего создаются майнинг-фермы, которые содержат в себе много видеокарт , работающих вместе. Фермы потребляют большое количество энергии , а также сильно нагружают видеокарту из-за чего если за ней следить она может выйти из строя.

     Майнинг, также добыча  —  деятельность по созданию новых структур (обычно речь идёт о новых блоках в блокчейне) для обеспечения функционирования криптовалютных платформ. За создание очередной структурной единицы обычно предусмотрено вознаграждение за счёт новых (эмитированных) единиц криптовалюты и/или комиссионных сборов. Обычно майнинг сводится к серии вычислений с перебором параметров для нахождения хеша с заданными свойствами. Разные криптовалюты используют разные модели вычислений, но они всегда достаточно длительны по времени для нахождения приемлемого варианта и быстры для проверки найденного решения. Такие вычисления используются алгоритмами криптовалют для обеспечения защиты от повторного расходования одних и тех же единиц, а вознаграждение стимулирует людей расходовать свои вычислительные мощности и поддерживать работу сетей.

Майнинг — не единственная технология создания новых блоков и обеспечения эмиссии. Альтернативами являются форжинг (минтинг) и ICO. Обычно используется только одна технология, но в некоторых криптовалютах используют комбинации из них.

 

                               

Глава 2. Строение видеокарты

1 — керамические конденсаторы, которые используются для фильтрации и подавления помех.  

2 — GDDR видеопамять. На современных видеокартах используется GDDR6 и GDDR6X.

3 — чип GPU на подложке. Подложка необходима для подведения необходимых напряжений и сигналов к самому чипу.

4 — разъём для управления вентилятором. Такие разъёмы могут располагаться в разных местах, но в большинстве случаев они находятся с лицевой стороны платы.

5 — алюминиевые или танталовые конденсаторы применяются в комплексе с резисторами с целью обработки сигнала и сглаживания его пиков и острых импульсов.

6 — катушка индуктивности (дроссель) служит для фильтрации и подавления помех.

7 — MOSFET или DrMOS. MOSFET (metal-oxide-semiconductor field effect transistor) — металл — окисел — полупроводник транзистор, управляемый электрическим полем или DrMOS (Driver MOSFET) – модуль, состоящий из драйвера и мосфетов. Это основные питающие элементы, с помощью которых происходит понижение входного напряжения до необходимого GPU, видеопамяти.

8 — удвоитель используется в случае, когда количество фаз меньше, чем линий питания. Часто аналогичная компоновка примняется в материнских платах, когда мы видим 16 линий питания, а на самом деле используется 8 фаз с удвоителями.

9 — переключатель BIOS используется не во всех видеокартах и может располагаться в разных местах в зависимости от решения производителя.

10 — питание разъёмов PCIe. Основные разъёмы для подачи напряжения 12 В на плату с блока питания.

11 — электролитические конденсаторы служат для фильтрации входного напряжения.

12 — шунтирующие резисторы необходимы для измерения тока, подаваемого на видеокарту с помощью падения напряжения на резисторе.

13 — контакты разъёма SLI. На текущий момент используются только во флагманских видеокартах, а именно RTX 3090 и RTX 3090 Ti, для объединения мощности нескольких видеокарт, например, в расчётах, связанных с искусственным интеллектом или играх, которые поддерживают данный режим.

14 — обратная сторона сокета чипа GPU, которая также имеет большое количество конденсаторов электролитических, танталовых, необходимых для фильтрации и подавления помех.

15 — регулятор напряжения, который нужен для управления MOSFET или DrMOS, а также удвоителями. Так, например, если у нас на плате 8-канальный регулятор напряжения, то может использоваться до 8 MOSFET или DrMOS или 16 с применением удвоителей.

     Наиболее популярное на данный момент охлаждение - состоящее из теплораспределительной пластины или без неё для передачи тепла от чипа GPU и видеопамяти на тепловые трубки, на которые нанизаны алюминиевые пластины, а сверху расположены вентиляторы для отвода тепла с нагретых пластин. Конечно, есть ещё испарительные камеры и охлаждение посредством турбинных вентиляторов, но мы остановимся на более популярном охлаждении.

     Менее популярная система (водяная система ) по причине того, что иногда могут случаться протечки и большинство пользователей не хочет с этим сталкиваться. С одной стороны вышел из строя обычный вентилятор на системе охлаждения или же мы получили заводской брак в изготовлении водоблока, либо не до конца прикрученные фитинги, что привело к утечке во время работы видеокарты.

     Сама система состоит также из лицевой и обратной стороны. На лицевой располагается сам водоблок с входными отверстиями (портами) для вкручивания фитингов и подключения шлангов или трубок. На нём также намазывается термопаста для чипа GPU и устанавливаются термопрокладки для видеопамяти и зоны питания.

 

Глава 3. Виды видеокарт

     Видеокарты по виду охлаждения делятся на три типа: турбинный тип охлаждения, вентиляторный и жидкостный.

     Турбинный - Конструкция такого решения довольно проста и выглядит следующим образом: центробежный вентилятор нагоняет весь воздух внутрь видеокарты и через радиатор выбрасывает его из корпуса ПК через специальное отверстие. Неплохое решение для корпусов малого форм-фактора.

Плюсом “турбинного” охлаждения является возможность дополнительного выброса горячего воздуха из корпуса при его небольшом размере. Идеально подойдет для маленьких систем, характеризующихся острой нехваткой интенсивной воздухопродуваемости.

В качестве недостатков можно считать сниженную эффективность охлаждения. Минусом также является повышенный шум, вызванный высокими оборотами вентилятора. К тому-же переднее оребрение скрыто от глаз пользователя и в случае его запыления качество охлаждения стремительно снижается. Все это может спровоцировать поломку деталей ускорителя или устройства в целом.

     Вентиляторный - вентиляторная система охлаждения - самый распространенный тип среди пользователей. Конструкция в этом случае состоит из радиатора и прилегающего к нему одного или нескольких вентиляторов. Относительно класса видеокарты может использоваться разный дизайн охлаждения - от самого примитивного до сверхмощного.

Отличительным преимуществом данного типа считается возможность стабильного удержания нормальных температур за счет хорошего продува по всей плате. Такой подход уменьшает риск поломки ускорителя или его отдельных деталей. Вентиляторы также достаточно просты в обслуживании, в ходе которого не возникает особых проблем.

Минусами вентиляторной системы является массивный размер некоторых моделей, из-за чего они не всегда способны поместиться в корпус ПК. Если же система охлаждения малогабаритная, то эффективность процесса снижается в разы, что может привести к перегреву и поломке видеокарты.

     Жидкостный - Данный тип охлаждения самый эффективный из всех вышепредставленных. Жидкостная система бывает двух видов: необслуживаемая (аналог процессорных “водянок”) и кастомная (собираемая пользователем из отдельных узлов). Популярное решение, где требуется придать компьютеру определенный статус и уровень престижности.

Преимуществом этого охлаждения, безусловно, является его эффективность. Происходит не только удержание приемлемых температур внутри корпуса, но и предоставляется возможность для более смелого разгона видеокарты.

Существуют также и некоторые минусы. У необслуживаемого жидкостного охлаждения водоблок может иметь хорошее прилегание только к видеопроцессору, в то время как чипы памяти и цепи питания остаются без хорошего контакта. В случае поломки одного из компонентов “водянки”: выхода из строя помпы или утечки хладагента, обслуживание и ремонт достаточно затруднены. Недостатки кастомного подтипа системы заключаются в высокой стоимости деталей и расходных материалов. Кроме того конструкция может имееть довольно большой вес, а это чревато поломкой слотов PCIe материнской платы, так как под воздействием массы они могут прогнуться. Обычно здесь используют усилители или пересаживают на горизонтальные райзеры.

             

                              

Глава 4. Кто производит видеокарты?

     Компания  NVIDIA — знаковый разработчик и изготовитель графических процессоров высшего уровня. Фирма поставляет на рынок референсные GeForce, на базе которых остальные бренды производят комплектующие. Видеокарты от «нВидиа» являются эталонными: именно от них отталкиваются при ценообразовании и разработке авторских решений другие производители. Вместе с AMD это один из двух производителей-монополистов графических чипов в мире.

     AMD считается прямым конкурентом NVIDIA, однако заметно уступает предшественнице по доле мирового рынка и объему авторских технологий, разработок. Тем не менее, видеокарты от АМД — эталоны с оригинальным дизайном. В настоящее время производитель отказывается от прежде популярных турбинных систем охлаждения в пользу двух- и трехвентиляторных конструкций.

     Кажется, еще совсем недавно мы знали «Интел» как крупнейшего производителя процессоров и встроенных графических систем Intel HD Graphics. Но в начале 2020-х бренд занял в рейтингах производства видеокарт достойное третье место после NVIDIA и AMD. Например, он поставляет дискретные видеокарты для лэптопов и настольных компьютеров. Графические ускорители Intel Arc уже составляют достойную конкуренцию бюджетным, среднеценовым и флагманским моделям конкурентов.

    Партнеры, такие как ASUS, Gigabyte, Sapphire, MSI и др., занимаются продажей видеокарт на базе GPU или от NVIDIA, или от ATI/AMD.

У каждого из таких производителей есть как свои плюсы, так и минусы. В прошлом разработкой и выпуском видеоплат занимались сами производители и не всегда их разработки были безупречными. За ошибки в производстве приходилось расплачиваться покупателям, пользователи получали проблемы с качеством изображения, перегревом и стабильностью.

Поэтому, чтобы решить эти проблемы, было решено выпускать видеокарты на базе референсного дизайна, т.е. дизайн платы уже разрабатывают сами производители графических процессоров NVIDIA и AMD. Хотя описанные проблемы все еще встречаются в бюджетных видеокартах.

     ASUS - Универсальная тайваньская высокотехнологичная фирма, которая поставляет на рынок ноутбуки, мониторы, комплектующие и периферийную технику. Видеокарты от ASUS ценят за эффективное охлаждение и быструю работу. Однако покупатели не всегда довольны высокой ценой.

Сегодня бренд предлагает потребителям сразу пять линеек видеокарт:

TUF: максимальная надежность при разумной стоимости.

Dual: качественное двухвентиляторное охлаждение.

Turbo: нагнетание мощного потока воздуха посредством турбины.

Phoenix: компактные модели для небольших компьютеров.

ROG: для киберспортсменов и криптоэнтузиастов.

     Видеокарты «Сапфир» разработаны на основе технологий AMD, могут похвастаться высококачественными фирменными чипами и инновационной системой охлаждения. В 2023 году компания может предложить несколько популярных серий устройств:

Nitro+: лучшее соотношение цены и качества.

Pulse: доступные по цене модели с одно-, двух- или трехвентиляторным охлаждением.

Toxic: комбинирование водяного и воздушного охлаждения, что обеспечивает наибольшую производительность в рамках бренда.

Дополнительно предлагаются док-станции, которые вместе с графическим адаптером способны исполнять роль внешней видеокарты.

 

 

Заключение

Я считаю, что тема, которую я подробно разобрал очень актуальна в нашем современно-информационном мире. Сейчас мы разобрали как видеокарты появились и развивались, как они создаются, где они применяются. Выполняя данный проект, была достигнута цель, в которой показано как создают и применяют видеокарты

 Для достижения цели я выполнил следующие задачи:

•  Изучил литературу по данной теме;

•  Исследовал области применения видеокарты;

• Узнал какие компании занимаются созданием видеокарт

•  Проанализировал и обобщил информацию, сделал вывод

             Видеокарты на данный момент крайне актуальный , но с каждым годом они будут набирать популярность и становится более актуальной ведь сфера криптовалют и игр не стоит на месте.

             От себя могу порекомендовать следить за рынком видеокарт, чтобы не купить в момент пика цены, проверять видеокарту на дефекты если покупаете с Б/У рынка , оценивать производительность видеокарты , чтобы не переплатить за лишнее.

 

 

                                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Литература

1.https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%92%D0%B8%D0%B4%D0%B5%D0%BE%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B0

2. https://blog.f.ua/articles/istoriya-razvitiya-videokart.html

3. https://introserv.com/ru/blog/dlya-chego-ispolzuyutsya-videokartyi-krome-igr/

4. Грошев А. С., Закляков П. В. Информатика. Учебник. М.: ДМК Пресс, 2019.

 

 

 

 

 

                                                                    

                                                 

 

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru