• Pojmy - aneb co je dobré vědět

GPU – grafický čip na grafické kartě, či v nových procesorech Intel nebo AMD. (samostatně vlastní grafické čipy je vyrábí fyzicky jen Intel. Společnosti AMD a NVIDIA jsou jen návrháři bez vlastních továren a jejich čipy vyrábí společnost TSMC ve stejných továrnách).

Grafická karta – obecně dělíme je na integrované (dnes v PC už hlavně součástí procesoru, dříve čipových sad) a neintegrované. Neintegrované grafiky jsou samostatný grafický akcelerátor, komponenta osazená dnes čipem od AMD nebo od NVIDIA. Intel samostatné grafické karty nemá.

DirectX a OpenGL (API) – jedná se, hodně zjednodušeně řečeno, vlastně o sadu normalizovaných a standardizovacích funkcí a instrukcí na jejichž základě vývojáři vytvářejí grafiku a grafické karty je podle nich zpracovávají. Most mezi HW (grafickou kartou) a SW (třeba počítačovou hrou). Zobrazení dělíme na 2D (typicky text) a 3D (videa, hry apod.). API systémy jsou stejné pro všechny, a grafické čipy s jejich podporou se musí dobrat ke stejnému výsledku. To jak to udělají a zpracují už je ale na nich. Aktuálně nejrozšířenějším API systémem je DirectX od Microsoftu ve verzi DirectX11, který kromě grafiky dnes standardizuje i zvuk, či výpočty fyziky apod. jeho konkurenční otevřenou verzí je OpenGL, které se ale používá jen málo. Nejčastěji se s ním setkáme u některých profesionálních grafických a CAD aplikací. U velkých počítačových her je jeho použití raritní a naposledy se objevilo u her Doom3, Riddick a objeví se u hry RAGE. Dnes vás zajímají výhodně grafiky s podporou minimálně DirectX11.

Frekvence – hodnota v GHz, případně MHz u GPU i pamětí. Obecně platí, že čím vyšší, tím lepší :). Nárůst frekvence je stejně jako u procesoru spojen s nárůstem výkonu, ale i spotřeby a také vyšší teplotou. Pozor na to, že když má jeden čip vyšší frekvenci, ještě to neznamená, že bude skutečně rychlejší a výkonnější než jiný čip s nižší frekvencí, Záleží tak na výpočetních jednotkách uvnitř čipů, či jednoduše řečeno na velikosti.  

Sběrnice a grafická paměť – GPU jádro komunikuje se svými grafickými paměťmi prostřednictvím sběrnice. To je tedy jakási cesta s určitou šířkou. Dnes se setkáváme se 64bit šířkou u nejpomalejších grafik, a 128bit u nižších modelů (vyskytuje se i 192bit). Výkonnější grafiky mají běžně 256bit. U NVIDIA modelů je to i 320 a 384bit. V minulosti měl například Radeon HD 2900XT i obří 512bit sběrnici. Použití více jako 256bit je však neefektivní kvůli složitosti PCB. Přínos širší sběrnice lze navíc snadno dohnat rychlejšími grafickými paměťmi – kombinace rychlých GDDR5 a 256bit je tedy dnes nejvýhodnější a nejčastější. V současnosti jsou standardem na grafikách GDDR5 paměti na frekvencích 5000 – 5500MHz (u AMD) a 4000-4500MHz (u NVIDIA) – jejich přínos a využití záleží na řadiči pamětí samotného GPU. Stále se ale u některých nejnižších modelů můžeme setkat s pomalými GDDR3 či dokonce DDR2/3. Těmto kartám se vyhýbejte.

Výrobní technologie (v nanometrech) – způsob, kterým jsou vyráběny čipy. Nižší výrobní postup přináší menší tranzistory a tedy možnost nacpat na stejnou plochu jako u čipu s vyšším výrobním postupem více výpočetních jednotek (více tranzistorů). Navíc se zvýšenou frekvencí a nižší spotřebou. V současné době se u čipů AMD a NVIDIA, které ale vyrábí zatím výhradně společnost TSMC ve svých továrnách, používá stejný 40nm výrobní proces. Na konci roku 2011 již ale nastartuje 28nm výroba. U procesorů Intel s integrovanými grafikami je dnes užito 32nm procesu, příští rok to ale bude 22nm. AMD je dnes u svých procesorů s grafikami na 40nm (Brazos) a 32nm (Llano), příští rok půjde na 28nm a odstartuje i výroba v GlobalFoundries továrnách, které budou konkurovat TSMC.

Grafický slot PCIExpress – slot na základní desce, kam se usazuje samostatná grafická karta. Většinou je to první dlouhý PCIe x16 slot pod procesorem. Základní desky jich ale mívají i více, pro osazení až 4 grafických karet najednou. Předchůdcem současného PCIe byl AGP. Ten se ale už několik let na základních deskách a tedy i grafických kartách neobjevuje. V současnosti se chystá verze PCIe 3.0, která přinese vyšší přenosové rychlosti a více W pro grafiky. Samostatně dnes dodá slot PCIe 2.0 až 75W a tedy některé slabší grafické modely nemají napájecí konektory.

Napájecí konektory PCIe – silnější grafické karty s vyšším TDP mají přídavné napájecí konektory. Většinou 6 pinové. U silnějších grafik jsou dva 6 pin, nebo 6+8pin konektory. Výjimečně u nejvýkonnějších modelů se dnes můžeme setkat ale i s 8+8pin nebo dokonce 3x 8pin konektory na jedné grafické kartě. Pokud je na grafické kartě napájecí konektor tak jej musíte po instalaci karty pro správnou funkčnost grafiky zapojit (častá chyba). Pokud jsou tam dva, musíte zapojit oba!

TDP – je to hodnota, která na základě určitých laboratorních měření udává množství energie, které je GPU schopno i se ztrátami vytvořit v podobě tepelné energie. Souvisí tedy se spotřebou, protože 99% energie, kterou grafice dodáme, se přemění na teplo, které také musíme odvést. Slabší grafické karty mývají TDP kolem 70-150W. Nejslabší grafiky a mobilní grafiky se běžně pohybují kolem 20-50-75W. Výkonnější herní grafiky se pohybují na hodnotách 160W - 225W. Nejvýkonnější referenční současné grafiky (duální modely) ale vysoce překračují donedávna nemyslitelných 300W a přesahují dokonce hodnotu 400W. Nejvýkonnější současná grafická karta dostupná na trhu má TDP neuvěřitelných 600W! Tomu samozřejmě musí být přizpůsobeno i chlazení. Bohužel údaje TDP si každý výrobce vysvětluje a stanovuje tak nějak po svém a TDP hodnoty od AMD a NVIDIA nejsou vždy spolehlivé a moc porovnatelné. Pokud se to výrobcům nehodí, TDP udávají tak, že je srovnatelné s konkurenční kartou se stejným TDP, která má ve skutečnosti o mnoho nižší spotřebu.

GPGPU (CUDA, STREAM, DirectCompute, OpenCL) – jak již bylo v tomto článku na začátku řečeno, grafické karty dnes nejsou jen grafické akcelerátory. Jsou to i výpočetní jednotky a GPGPU je právě označení pro onu schopnost výpočtů. Pod tímto označením se ukrývá velké množství systémů a prostředí, které jsou podobné výše zmíněnému API. Je to tedy systém, ve kterém jsou vytvářeny aplikace a podle instrukcí tohoto systému grafické karty výpočty zpracovávají. Bohužel až donedávna nebyl žádný jednotný systém. Dnes už máme dva – OpenCL, který je otevřený a DirectCompute, který je součástí balíku API DirectX společnosti Microsoft. Oba systémy jsou standardizované a dnes je podporují všichni výrobci grafických čipů. Vedle toho ale existují i starší systémy, které se snažili výrobci grafik prosadit. Nejdále v tom došla NVIDIA se svým CUDA. První GPGPU prostředí ale měla ATI a to STREAM, jež mu však tolik pozornosti nevěnovala. Oba systémy ale nefungují na jiných grafikách než dané značky a nejsou uznávanými standardy. AMD již přestalo vlastní GPGPU prostředí rozvíjet a plně spoléhá na OpenCL a DirectCompute. NVIDIA ale získala s CUDA velkou pozornost a přináší jí významné příjmy a tak se jej nechce vzdát, i když vedle příbuzného standardizovaného OpenCL nemá příliš smyslu. Pro NVIDIA ale z hlediska businessu zatím ano, a tak se s ním budeme dále setkávat. Drtivá většina aplikací, které používají akceleraci skrze GPU, však podporuje všechny čipy. Pokud tedy nejde o nějakou vysloveně speciální profesionální aplikaci vázanou na CUDA či STREAM, nemusíte se o existenci ani jednoho zajímat. A pokud ano, víte co chcete a podobný přehled je pro vás poněkud zbytečný :).  

Fyzika (PhysX, Bullet, HAVOK) – grafické karty dnes ale mohou sloužit i jako akcelerátory fyziky. Nicméně neexistuje důvod, proč je zejména ve hrách, fyzikou trápit, jelikož současné mnoha jádrové procesory AMD-Intel jsou nevyužity, zatímco GPU má dost práce s grafikou hry samotnou. V podstatě bychom se o tom nemuseli vůbec bavit, kdyby se situace marketingově nesnažila využít NVIDIA se svým PhysX poháněným přes CUDA. To je dnes pouze na grafikách NVIDIA a firma upravuje některé hry tak, že fyzika, která je normálně běžně akcelerovatelná ve stejné kvalitě a se stejným přínosem počítaná přes CPU (či jednoduše skriptovaná), běží přes GPU. Her s PhysX je minimum a neexistuje žádná, kde by to skutečně mělo přínos. PhysX navíc jinak většinou běhá přes CPU, kde NVIDIA úmyslně brání v jeho lepším chodu používáním zastaralých instrukcí a donedávna i neoptimalizací na více než jediné procesorové jádro. Ukázal by se právě fakt, že PhysX efekty nemá smysl honit přes GPU, jenže NVIDIA prodává GPU. Existují ale i jiné fyzikální systémy. Otevřený Bullet Physics, který je kromě CPU poháněn i přes GPU prostřednictvím OpenCL. Pak je tu ještě HAVOK společnosti Intel. Schopnost akcelerovat fyziku mají všechny grafiky skrze GPGPU. Jediné PhysX je ale díky záměrné vázanosti na CUDA jen u NVIDIA. Naštěstí, či naneštěstí nemá jeho akcelerace přes grafiku žádný reálný přínos, když si to sama NVIDIA neudělá a nezaplatí, tak se ani přes GPU nepoužívá, a je dnes pouze marketingovým nástrojem. A vzhledem k situaci na grafickém trhu je jasné, že budoucností je standardizovaná fyzika a když přes GPU tak jedině přes standardy jako DirectCompute nebo OpenCL. 

Podpora více monitorů – AMD Eyefinity a NVIDIA Surround

U grafických karet Radeon HD 5000 přišla s nevídanou novinkou u běžných grafik. Připojit na jedinou běžnou grafiku více než 2 monitory. Do té doby záležitost speciálních redukcí u profesionálních grafik. U HD 6000 grafik již je běžnou možností připojit až 5 monitorů a vytvořit jedinou velkou plochu. Funguje to i na nejlevnějších grafikách. AMD je v tuto chvíli jediným výrobcem čipů z velké trojky, s nimiž grafiky umí více jak dva monitory na jediné grafice. Intel tuto věc nasadí až u nové generace svých GMA v procesorech Ivy Bridge v roce 2012. NVIDIA to zatím neumí na jediné grafice, a musíte mít dvě. I tak to u ní ne úplně dobře funguje a je to omezené jen na 3 monitory (což je však pro domácí použití stačí). Očekává se, že NVIDIA tuto velkou funkční nevýhodu napraví u nové generace grafik). Více o Eyefinity v našem podrobném testu a článku:

TEST: AMD Eyefinity - vše, co jste chtěli vědět aneb, nepoužíváte tři monitory? O hodně se okrádáte!

Podpora 3D zobrazení – v současné době je možné i v domácích podmínkách akcelerovat video nebo hry v 3D formátu. A to jak ve 120Hz (aktivní 3D) tak pasivní technologie pomocí filtrovacích technologií. Jediným normalizovaným 3D je Blu ray 3D, které je v podpoře výrobců grafik AMD i NVIDIA. Společnost NVIDIA pak už delší dobu má vlastní technologii aktivního 3D tzv. NVIDIA 3D Vision. Pro ten si musíte pořídit speciální aktivní 3D brýle a funguje jen s určitými 120Hz monitory. Jeho nevýhodou je jednak pořizovací cena, jednak velké namáhání očí s možnými zdravotními riziky, nemluvě o tom, že jej jako aktivní blikající 3D nemůže dost velká část populace vůbec používat. Bohužel také nefunguje zdaleka všude, do her je dolepováno a není tak všude použitelné a přínosem. Bez standardní podpory ze strany hry a tedy standardizovaného systému 3D to ale nikdy lepší nebude. AMD má systém AMD 3D, který funguje taktéž s aktivními 120Hz technologiemi, ale podpora ve hrách je ještě omezenější, protože to prostě nemá smysl snažit se tam dolepit dodatečně 3D. Pokud bude podpora přímo ze strany hry a jejího engine, bude tam AMD i NVIDIA 3D chodit stejně dobře. Možností je ale u AMD použít i neaktivní 3D technologie, kterých je ale zase několik navzájem nekompatibilních tipů. Celkově vzato je ale současná úroveň 3D technologií nepoužitelná a má mnohem více negativ, než kladných přínosů. Aktivní 120Hz technologie je velmi stará a známá už z 90.let minulého století a žádný vývoj u ní v podstatě není. Jen přebalení starého do nového! U neaktivních technologií je vývoj zajímavější. Obecně však 3D bude mít význam až do příchodu prostorových hologramových zařízení či systémů VR (virtuální reality), které nebudou nijak deformovat lidské vnímání. Snažit se o prostorový 3D obraz na placatém displayi je ale poněkud nesmysl. V současné době nemůžeme 3D technologie pro domácí použití doporučit.