Анатомия. Из чего состоит видеокарта? — i2HARD

Промышленность развивается, компоненты современных видеокарт становятся всё меньше и производительнее. Увеличение количества компонентов влечёт за собой сложность производства, усложнение схемотехники. К сожалению, это не идёт на пользу современным системам, так как их ремонтопригодность усложняется, а количество проблем, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации, возрастает. Мы же в данной ситуации можем только наблюдать и пользоваться современными решениями, которые не всегда обладают высокой надежностью, которую мы бы хотели получить за такой зачастую немалый бюджет. Но что мы о грустном, перейдём к самой теме.

Рассмотрим анатомию современных видеокарт. Посмотрим на основные компоненты печатных плат, при этом в принцип работы углубляться не будем. Если же такое желание появится, то ждём большое количество просмотров данной статьи.

Содержание:

• Печатные платы
• Компоненты на печатной плате
• Системы охлаждения
• Воздушное охлаждение
• Водяное охлаждение
• Гибридное охлаждение
• Остальные компоненты
• Живой пример

Печатные платы

На текущий момент у компании NVIDIA есть 3 вида дизайнов материнских плат. Если говорить точнее, то 2, а третий — это дизайны различных вендоров, которые непосредственно изготавливают печатные платы, ставят на них компоненты и прочее.

FOUNDERS EDITION – самый первый дизайн платы от NVIDIA, под которым компания выпускает свои варианты видеокарт с необычной системой охлаждения, формой платы и разъёмом. 

REFERENCE DESIGN – референсный дизайн печатной платы NVIDIA или иначе эталонный дизайн, который предлагается производителям видеокарт. Как пример, вы можете видеть такой дизайн на Palit GeForce RTX 3080 Ti GamingPro. В целом на всех видеокартах серии GamingPro используется эталонный дизайн. 

Нереференсный дизайн или, иначе говоря, неэталонный — дизайн, который используют производители, обычно в своих флагманах, но бывают и исключения. Так, например, Zotac почти во всех видеокартах применяет модифицированный эталонный дизайн, при этом свободное пространство используется для разъёмов подключения подсветки. Ниже представлен пример — EVGA GeForce RTX 3080 FTW3 Ultra. На плате можно увидеть различные вырезы для прохождения воздуха, а также дополнительный разъём 8-pin. В большинстве случаев флагманские видеокарты оснащаются дополнительным разъёмом, что также требует переработки печатной платы в сравнении с эталонным дизайном, где разъёмов всего два.

Компоненты на печатной плате

Теперь рассмотрим расположение компонентов на печатной плате. Обратите внимание, что расположение может отличаться в зависимости от производителя и вида нереференсной платы. В референсных исполнениях все элементы будут располагаться на одних и тех же местах, если производитель не внесёт некоторые изменения в конструкцию. Эталонные дизайны очень часто используются производителями по причине того, что отсутствует необходимость в разработке своей печатной платы, что влечёт за собой увеличение времени, а также стоимости при её производстве.

Лицевая сторона печатной платы

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.

Обратная сторона печатной платы

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.

Системы охлаждения

Воздушное охлаждение

Говоря о строении систем охлаждения, можно выделить 3 основных типа.

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. Посмотрим на примере Palit GeForce RTX 3080 Ti GameRock OC, как это всё выглядит.

На изображении выше можно увидеть две стороны радиатора, термопасту по центру для GPU, серые и зелёные термопрокладки для передачи тепла от видеопамяти и зоны питания ( MOSFET или DrMOS, катушек индуктивности и др.

в зависимости от того, как производитель решил охлаждать компоненты платы). Обратная сторона системы охлаждения в большинстве случаев — это обычная металлическая пластина из силумина или алюминия, которая играет роль дополнительного охлаждения обратной стороны печатной платы в зоне наибольшего нагрева (видеопамять, зона питания). В данном случае термопрокладки установлены только на обратной стороне видеопамяти.

Лицевая сторона самая массивная и состоит из пластины для охлаждения видеопамяти, радиатора и вентиляторов.

На изображении ниже показан сам двухсекционный радиатор с использованием шести никелированных тепловых трубок диаметром 6 мм и теплораспределительной пластиной. 

В качестве охлаждения видеопамяти мы видим дополнительную пластину, которая используется также как дополнительное усиление печатной платы. На ней располагается дополнительная плата управления подсветкой видеокарты и сам кожух, на котором устанавливаются вентиляторы. 

Водяное охлаждение

Менее популярная 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.

На обратной стороне аналогично воздушному охлаждению ставится пластина (бекплейт) для дополнительного отведения тепла. Такая пластина может использоваться не во всех вариантах водяного охлаждения.

Гибридное охлаждение

Данный тип охлаждения ближе к водяному по причине того, что в нём используется водоблок для чипа GPU и видеопамяти или же только для чипа GPU, а также в комплекте уже присутствуют шланги, радиатор и вентиляторы.

Почему система гибридная? Потому что в таких системах зачастую область питания видеокарты охлаждается воздушным потоком, который создаёт дополнительный вентилятор, расположенный рядом с водоблоком.

Остальные компоненты

Стоит также отметить, что на печатной плате располагаются видеовыходы, такие как HDMI, Display Port, хотя их может и не быть в случае использования видеокарт для майнинга. Также на печатных платах могут располагаться различные контроллеры и разъёмы для управления подсветкой или вывода изображения на дисплей, который присутствует на видеокарте. 

Живой пример

Вернёмся к видеокарте Palit GeForce RTX 3080 Ti GamingPro и уже на её примере посмотрим расположение компонентов.

Под цифрой 1 располагаются основные коннекторы (2 шт. по 8 pin). Каждый из разъёмов может пропустить через себя 150 Вт, поэтому данная карта с соответствующим биосом и с заводскими ограничениями может использовать 350 Вт. Откуда ещё 50 Вт? С разъёма PCIe, в который вставляется видеокарта в материнской плате. По спецификации указано, что с PCIe слота можно забрать до 75 Вт энергии, но на деле ограничение не выходит за рамки 50 Вт.

Стоит немного остановиться и на слоте PCIe, который помимо подачи дополнительных 50 Вт энергии служит и для передачи необходимых данных. На изображении ниже можно посмотреть обозначение всех сигналов и напряжений на слоте. Обратите внимание, что контакты используются с двух сторон.

Передача данных происходит с помощью дифференциальных линий по двум дорожкам, за один цикл передается и принимается 1 бит данных. Одновременно в данном процессе учавствуют два сигнальных контакта и два — земли. Таким образом, используются 2 контакта на передачу, 2 контакта на прием и 4 контакта земли. 8 контактов формируют одну линию PCI-E. PCI Express x16 значит, что мы может одновременно передать/принять до 16 битов за один цикл.

Под цифрой 2 располагается зона VRM, которая включает в себя конденсаторы, катушки индуктивности, DrMOS, резисторы — всё то, что мы рассматривали уже выше. Зона VRM необходима для ограничения, стабилизации поступающего тока и напряжения для работы основных компонентов видеокарты. Напряжений на плате достаточно много, среди них входящие 12 В, 5 В, необходимые для работы регуляторов напряжения: 0.5-1.5 В — основные напряжения для чипа GPU, 1. 35 В — для регулятора напряжения и фаз питания видеопамяти, 1.8 В — дополнительные опорные напряжения памяти и напряжения на слоте PCIe, 3.3 В; и различные сигналы, необходимые для управления в виде напряжения или тока в зависимости от используемого компонента.

Под 3 располагается сама видеопамять, которая необходима графическому процессору для временного хранения части вычислений. Кроме этого видеопамять используется для предварительной загрузки необходимого материала, например, игровых текстур. Под 4 — сам графический процессор на подложке, на котором можно увидеть небольшие конденсаторы по всему периметру центральной части чипа. Под 5 номером располагаются шунтирующие резисторы, благодаря которым видеокарта рассчитывает потребление. Под 6 — те самые сглаживающие танталовые конденсаторы, о которых мы говорили ранее. 7 — видеовыходы, благодаря которым мы получаем необходимое нам изображение на экране.

На обратной стороне всё так, как мы ранее уже выяснили. Под 8 располагается обратная сторона видеопамяти, 9 — обратная сторона сокета видеочипа. Под 10 находится ещё один шунтирующий резистор, но уже для слота PCIe, под цифрой 11 — регуляторы напряжения для питания VRM.

Мы рассмотрели основные компоненты и узлы видеокарт. В примерах использовались только видеокарты Nvidia, но у Radeon всё аналогично по компонентной базе, за исключением компоновки самого графического процессора, которая в рамках данной статьи не рассматривалась. Нам же с вами остаётся только подбирать видеокарты по своему бюджету и потребностям с надеждой, что производители сделают хорошую компонентную базу в нашей видеокарте.

Детали строения видеокарт Gigabyte Radeon RX Vega 56/64 Gaming OC

3DNews Технологии и рынок IT. Новости видеокарты Детали строения видеокарт Gigabyte Radeo… Самое интересное в обзорах 31.12.2017 [09:01],  Иван Грудцын Относительно недавно компания Gigabyte представила дуэт видеокарт Radeon RX Vega 64 Gaming OC 8G и Radeon RX Vega 56 Gaming OC 8G на основе сочетания нереференсных печатной платы и системы охлаждения. Как и многие другие карты на чипах Vega 10 XT и Vega 10 XL, данные новинки крайне проблематично застать в продаже, поэтому материал ресурса Tom’s Hardware с подробным рассмотрением их особенностей вышел как нельзя кстати. Коллеги отмечают идентичное строение видеокарт классов Radeon RX Vega 64 и Radeon RX Vega 56 «под соусом» Gigabyte Gaming OC. Устройства весят чуть больше 1 кг и характеризуются габаритами 27,8(Д) × 13(Ш) × 5,2–5,3(В) см. Во всяком случае, именно такие параметры характерны для пресс-семплов Tom’s Hardware. Отмечается, что при близости процессорного разъёма и слота для видеокарты задняя усилительная пластина Gigabyte Radeon RX Vega 56/64 Gaming OC 8G может стать препятствием для установки крупногабаритных процессорных кулеров. Система охлаждения WindForce 2X включает декоративный кожух, два 95-мм вентилятора (которые маркетологи Gigabyte позиционируют как 100-миллиметровые), две секции алюминиевых пластин и пять медных тепловых трубок с технологией прямого контакта. Две трубки имеют увеличенный диаметр — 8 мм. Узлы подсистемы питания контактируют с кулером через термопрокладки. Не последнюю роль в отводе тепла играет медная тепловая трубка на задней усилительной пластине. Нагрев текстолита на тыльной стороне PCB зачастую превышает 100 °С, поэтому такую заботу об охлаждении со стороны Gigabyte можно только приветствовать. Система питания видеокарт Gigabyte Radeon RX Vega 56/64 Gaming OC 8G насчитывает 11–12 фаз. Внимательное изучение схемотехнического дизайна платы позволяет увидеть пустующие места под элементы. Для стабильной работы устройств необходимо подключение двух 8-контактных кабелей PCI-E Power. По данным Tom’s Hardware, AMD предоставила AIB-партнёрам совсем небольшое количество — тысячи, но не десятки тысяч — чипов Vega 10 XT для производства Radeon RX Vega 64. Из-за ограниченных поставок GPU нереференсные решения вроде Gigabyte Gaming OC представляют интерес разве что для коллекционеров. Дефицит ядер, в частности, привёл к тому, что Gigabyte отказалась от идеи включить свои нереференсные модели Radeon RX Vega в семейство продуктов Aorus Gaming. Как утверждает источник, вышеописанные видеокарты могли получить улучшенную систему питания и настраиваемую подсветку, однако в итоге было решено остановиться на концепции Gaming OC. Источник: Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER. Материалы по теме Постоянный URL: https://3dnews.ru/963509 Рубрики: Новости Hardware, видеокарты, Теги: gigabyte, radeon rx vega 64, radeon rx vega 56, gaming oc, печатная плата, нереференсный, подробности ← В прошлое В будущее →

Архитектура видеокарты

В этом разделе вы найдете введение в архитектуру видеокарт. Мы сосредоточимся на основных понятиях, лежащих в основе современных графических карт, и попутно мы также введем соответствующую терминологию. Обладая этими знаниями, вы будете лучше подготовлены к тому, чтобы ориентироваться в (огромном) количестве графических карт, представленных на рынке. Наконец, в этом разделе основное внимание уделяется графическим приложениям реального времени.

Мы начнем с объяснения 3D-графики, после чего более подробно рассмотрим общие концепции, связанные с графическими картами высокого класса.

3D-графика

Мир, в котором мы живем, трехмерен, поэтому в 3D-графике мы стараемся максимально сохранить это третье измерение. С компьютерной графикой это делается путем моделирования в трех измерениях, причем эти модели строятся из сеток и текстур. Сетка — это набор «угловых точек» (мы называем их вершинами), линий и граней (называемых многоугольниками), которые более или менее (в зависимости от размера и количества «лабиринтов») напоминают реальные объекты. Для придания реалистичности каждой поверхности граней придается некоторая текстура, которая представляет собой не что иное, как изображение (показывающее текстуру).

Сетка

+

Текстура

знак равно

Лицо

Итак, теперь у нас есть представление объекта в 3D. Добавляя больше объектов, мы можем построить целую сцену. И позволяя объектам двигаться, мы реализуем 3D-анимацию. В соответствующем ПО 3D-модели представлены так называемыми векторами, а все расчеты (например, для реализации движения 3D-объекта) проводятся с помощью векторного исчисления.

Однако компьютерные дисплеи могут выводить только двумерные изображения. Эти изображения строятся из пикселей, которые упорядочены в растре. Такое 2D-растровое изображение совершенно не похоже на 3D-векторную модель!

Итак, важной задачей видеокарты является преобразование 3D-моделей в растровые 2D-изображения, которые можно вывести на дисплей. Этот процесс называется 3D-рендерингом. Также обратите внимание, что когда мы используем 3D-дисплей, нам все равно нужно запустить этот процесс рендеринга, потому что все 3D-дисплеи используют 2D-растровые изображения, взятые с двух разных точек зрения (аналогично тому, как наш мозг создает 3D-изображение из двух 2D-изображений, полученных в нашем мозгу). глаза).

Теперь пришло время взглянуть на видеокарты и их GPU (Graphical Processor Unit), которые выполняют всю сложную работу по рендерингу.

3D-проекция (источник: Википедия)

Графический процессор

Чтобы понять архитектуру графического процессора, мы рассмотрим три краеугольных камня его конструкции.

GPU тоже своего рода CPU

Не дайте себя обмануть. Графические процессоры используют общие концепции ЦП. Простейшая модель графического процессора — это, по сути, ЦП с большим количеством ядер, а это означает, что вы снова столкнетесь с такими понятиями, как АЛУ (поскольку они используют их много), кэши L1 и L2, инструкции и данные, конвейерные конструкции ЦП и потоки. Итак, если вы хотите разобраться в графических процессорах, вам следует сначала освоить конструкцию ЦП. Если вы уже сделали это, вы уже много знаете о графическом процессоре.

Графический конвейер

Концепция графического конвейера — это то, что действительно отличает его от обычных ЦП, хотя идея конвейера такая же, как и у ЦП общего назначения.

Графический конвейер строится поэтапно. Каждый этап специализируется ровно на одном элементе процесса рендеринга. Как только мы познакомимся с этими задачами, мы сможем распознать их в конструкции графического процессора. Давайте теперь рассмотрим отдельные этапы (здесь мы намеренно воспользуемся упрощенным подходом).

Преобразование

Конвейеры начинаются с приема модели в векторном формате. Затем он будет переводить, вращать и масштабировать модель в соответствии с требованиями прикладного программного обеспечения (например, игры).

Освещение каждой вершины

Каждая вершина («угловая точка» в модели) освещается в соответствии с определенными источниками света. Значения между вершинами интерполируются.

Преобразование вида

Затем учитывается точка зрения наблюдателя (или положение виртуальной камеры) и модель трансформируется из своей мировой системы координат в систему наблюдателя.

Трансформация проекции

Снова трансформируем модель, теперь представляем ее в перспективе. Объекты, которые находятся дальше, становятся меньше.

Отсечение

Это прямой шаг вперед. Все, что не может быть отображено, просто вырезается. Это делается для предотвращения вычислений, которые были бы бесполезны, потому что их результаты никогда не будут видны.

Растеризация

Здесь мы собираемся превратить векторную 3D-модель в 2D-растровое изображение. Это делается путем проецирования 3D-модели на 2D-поверхность. Эта задача включает в себя матричное исчисление и выполняется специальными схемами графической карты. Каждый пиксель также должен иметь цвет, что достигается с помощью попиксельных шейдеров.

Шейдер — это небольшая программа, которая (в данном случае) вычисляет цвет пикселя.

Затенение текстур и фрагментов

Наконец, лица заполняются назначенной им текстурой путем их вращения и соответствующего масштабирования. Это также выполняется отдельным этапом графического конвейера.

Теперь, когда мы знакомы с тем, что выполняется в графическом конвейере, конструкция видеокарты становится намного понятнее. Графический конвейер, однако, не может быть абсолютно точным в своем дизайне. Это связано с тем, что первые этапы в основном выполняются под программным управлением, например, с помощью обычного общего ЦП. В большинстве проектов есть какие-то специализированные схемы, которые поддерживают различные этапы конвейера. Тем не менее, они различаются между конструкциями. Текстурные блоки — это отдельные схемы в конструкции графического процессора.

Параллельная архитектура: ядра и потоки

Краеугольным камнем любой конструкции графического процессора является поддержка массивных параллельных вычислений. Это также необходимо из-за множества объектов, которые необходимо обработать. К счастью, 3D-модели в основном строятся из независимых объектов. Это делает их хорошо подходящими для параллельного выполнения.

Способ, которым GPU справляется с этим параллелизмом, заключается в реализации многих ядер (NVidia называет их CUDA, каждый из которых содержит до четырех ALU, в то время как AMD говорит о модулях потоковой обработки). Программное обеспечение использует все эти ядра (мы говорим о сотнях из них), запуская потоки. Большое количество ядер является наиболее заметным шаблоном проектирования при рассмотрении дизайна графического процессора. Вы также найдете в проекте некоторые механизмы, отвечающие за эффективный способ распределения всех этих потоков (тысяч) между доступными ядрами. Цель здесь — максимально использовать все ядра и другие ресурсы.

API

Интерфейс прикладной программы — это интерфейс, который программное обеспечение должно использовать для доступа к функциональным возможностям графического процессора. Обычно используются два API: OpenGL и Direct-X. Оба интерфейса скрывают от программы все технические детали графического процессора. Вместо этого они предоставляют функциональную модель графического конвейера, как обсуждалось ранее.

Последние разработки

Стоит отметить два недавних события. Во-первых, это изменение архитектуры от специализированного графического движка к более общей платформе параллельных вычислений. Во-вторых, это включение функций, отличных от простых графических ролей, таких как поддержка физических моделей (столкновения, жидкости и т. д.).

— Объявления —

---

Комментарии отключены.

Структура для параллельной передачи данных

Следующее содержание подробно познакомит вас с архитектурой графического процессора . Как правило, структура видеокарты (от большой к маленькой): кластеры процессоров (ПК) > потоковые мультипроцессоры (SM) > кэш инструкций уровня 1 и связанные ядра. Узнайте больше о структурах компонентов компьютера на веб-сайте редактора разделов MiniTool.

О GPU (графическом процессоре)

Согласно Википедии, карта GPU, также называемая графической картой или видеокартой, представляет собой специализированную электронную схему. Он специально разработан для быстрого манипулирования и изменения памяти для ускорения создания изображений в буфере кадров, поэтому предназначен для вывода на устройство отображения, такое как монитор компьютера или экран телевизора.

Современная архитектура графического процессора очень эффективна при работе с графикой и при обработке изображений. Высокопараллельная структура делает ее более эффективной, чем архитектура ЦП общего назначения (центральный процессор) для алгоритмов, которые обрабатывают большие блоки данных параллельно.

В ПК графический процессор может быть встроен в карту расширения (видеокарта), предварительно установлен на материнской плате (выделенный графический процессор) или интегрирован в кристалл ЦП (встроенный графический процессор).

Архитектура графического процессора

Когда речь идет об архитектуре видеокарты , она всегда связана с архитектурой ЦП или сравнивается с ней.

Архитектура графического процессора и ЦП

Функция графического процессора заключается в оптимизации пропускной способности данных. Он позволяет одновременно проталкивать через свои внутренние компоненты как можно больше задач, гораздо больше задач, чем ЦП может обрабатывать одновременно. Это все потому, что, как правило, у видеокарты намного больше ядер, чем у процессора.

Тем не менее, на самом деле мы называем ядром ядро ​​CUDA (Compute Unified Device Architecture), которое состоит из полностью конвейерных целочисленных ALU (арифметико-логический блок) и FPU (блок с плавающей запятой) в графическом процессоре. В архитектуре графического процессора NVIDIA АЛУ поддерживает полную 32-битную точность для всех инструкций. Кроме того, целочисленное ALU оптимизировано для эффективной поддержки 64-битных операций повышенной точности, а также различных инструкций, таких как логические операции, сравнение, преобразование, перемещение, сдвиг, вставка с обратным битом, извлечение битового поля и подсчет заполнения.

Как правило, архитектура графического процессора очень похожа на архитектуру центрального процессора. Оба они используют конструкции памяти уровней кэша, глобальной памяти и контроллера памяти.

Архитектура графического процессора высокого уровня предназначена для параллельных вычислений пропускной способности и задействования доступных ядер вместо того, чтобы сосредотачиваться на доступе к кэш-памяти с малой задержкой, как ЦП.

Примечание: Подробная архитектура графической карты сильно зависит от марки и модели различных производителей; архитектура графического процессора Nvidia и AMD GPU с архитектурой отличается.

Основы архитектуры графического процессора

Внутри устройства графического процессора имеется несколько кластеров процессоров (ПК), которые содержат несколько потоковых мультипроцессоров (SM). Кроме того, каждый SM содержит слой кэша инструкций уровня 1 вместе со связанными с ним ядрами. Обычно один SM использует выделенный кэш уровня 1 и общий кэш уровня 2 перед извлечением данных из глобальной памяти GDDR-5. Следовательно, архитектура процессора GPU допустима для задержки памяти.

GCA (Graphics Compute Array)

Обычно GCA, также известный как 3D-движок, состоит из пиксельных шейдеров, вершинных шейдеров или унифицированных шейдеров, потоковых процессоров (ядер CUDA), модулей отображения текстур (TMU), рендеринга блоки вывода (ROP), кэш L2, геометрические процессоры и т.д.

GMC (контроллер графической памяти)

GMC, также известный как контроллер микросхемы памяти (MCC) или блок контроллера памяти (MCU), представляет собой цифровую схему, которая управляет потоком данных, поступающих в графическую память компьютера или из нее. Это может быть отдельный чип; его также можно интегрировать в другой чип, например, разместить на том же кристалле или как неотъемлемую часть микропроцессора. Если GMC существует как неотъемлемая часть, он называется IMC (интегрированный контроллер памяти).

GMC управляет памятью, включая VRAM, WRAM, MDRAM, DDR, GDDR и HBM.

VGA BIOS (базовая система ввода/вывода Video Graphics Array)

VGA BIOS, также известный как видео BIOS, — это BIOS графической карты компьютера. Это отдельный чип, расположенный на видеокарте, а не часть графического процессора.

BIF (интерфейс шины)

Интерфейс шины (BI) — это компьютерная шина для сопряжения небольших периферийных устройств, таких как флэш-память, с процессором. Обычно это SA, VLB, PCI, AGP и PCIe.

PMU (блок управления питанием)

PMU — это микроконтроллер (микрочип), который управляет функциями питания цифровых платформ. Он имеет много компонентов, аналогичных обычному компьютеру, таких как ЦП, память, прошивка, программное обеспечение и т. д. PMU — один из немногих компонентов, которые остаются активными, даже когда компьютер полностью выключен, питаясь от резервной батареи.

В портативном компьютере PMU координирует следующие функции:

• Мониторинг подключений питания и заряда батареи.
• Отключайте ненужные компоненты системы, если они не используются.
• Управление функциями сна и питания (вкл. или выкл.).
• Управление питанием других интегральных схем.
• Управление интерфейсом встроенной клавиатуры или трекпадов.
• При необходимости заряжайте аккумуляторы.
• Регулировка часов реального времени (RTC).

VPU (блок обработки видео)

VPU — это специализированный процессор, который принимает видеопотоки в качестве входных данных и может выполнять очень сложные процессы над входным потоком. Обычно он используется в приложениях и устройствах машинного обучения и функционирует как вспомогательный компонент в этих устройствах.

VPU — это видеокодек, отвечающий за кодирование и декодирование видео. Поэтому его также называют видеокодером и декодером.