Термин "архитектура процессора" в настоящее время не имеет однозначного толкования. С точки зрения программистов, под архитектурой процессора подразумевается его способность исполнять определенный набор машинных кодов. Большинство современных десктопных CPU относятся к семейству x86, или Intel-совместимых процессоров архитектуры IA32 (архитектура 32-битных процессоров Intel). Ее основа была заложена компанией Intel в процессоре i80386, однако в последующих поколениях процессоров она была дополнена и расширена как самой Intel (введены новые наборы команд MMX, SSE, SSE2 и SSE3), так и сторонними производителями (наборы команд EMMX, 3DNow! и Extended 3DNow!, разработанные компанией AMD). Однако разработчики компьютерного железа вкладывают в понятие "архитектура процессора" (иногда, чтобы окончательно не запутаться, используется термин "микроархитектура") несколько иной смысл. С их точки зрения, архитектура процессора отражает основные принципы внутренней организации конкретных семейств процессоров. Например, архитектура процессоров Intel Pentium обозначалась как Р5, процессоров Pentium II и Pentium III - Р6, а популярные в недавнем прошлом Pentium 4 относились к архитектуре NetBurst. После того, как компания Intel закрыла архитектуру Р5 для сторонних производителей, ее основной конкурент - компания AMD была вынуждена разработать собственную архитектуру - К7 для процессоров Athlon и Athlon XP, и К8 для Athlon 64.

Достаточно удачное 64-битное расширение классической 32-битной архитектуры IA32 было предложено в 2002 году компанией AMD (первоначально называлось x86-64, сейчас - AMD64) в процессорах семейства К8. Спустя некоторое время компанией Intel было предложено собственное обозначение - EM64T (Extended Memory 64-bit Technology). Но, независимо от названия, суть новой архитектуры одна и та же: разрядность основных внутренних регистров 64-битных процессоров удвоилась (с 32 до 64 бит), а 32-битные команды x86-кода получили 64-битные аналоги. Кроме того, за счет расширения разрядности шины адресов объем адресуемой процессором памяти существенно увеличился.

И... все. Так что те, кто ожидает от 64-битных CPU сколь-нибудь существенного прироста производительности, будут разочарованы - их производительность в подавляющем большинстве современных приложений (которые в массе своей заточены под IA32 и вряд ли в обозримом будущем будут перекомпилированы под AMD64/EM64T) практически та же, что и у старых добрых 32-битных процессоров. Весь потенциал 64-битной архитектуры может раскрыться лишь в отдаленном будущем, когда в массовых количествах появятся (а может, и не появятся) приложения, оптимизированные под новую архитектуру. В любом случае, наиболее эффективен переход на 64-бита будет для программ, работающих с базами данных, программ класса CAD/CAE, а также программ для работы с цифровым контентом.

В рамках одной и той же архитектуры различные процессоры могут достаточно сильно отличаться друг от друга. И различия эти воплощаются в разнообразных процессорных ядрах, обладающих определенным набором строго обусловленных характеристик. Чаще всего эти отличия воплощаются в различных частотах системной шины (FSB), размерах кэша второго уровня, поддержке тех или иных новых систем команд или технологических процессах, по которым изготавливаются процессоры. Нередко смена ядра в одном и том же семействе процессоров влечет за собой замену процессорного разъема, из чего вытекают вопросы дальнейшей совместимости материнских плат. Однако в процессе совершенствования ядра, производителям приходится вносить в него незначительные изменения, которые не могут претендовать на "имя собственное". Такие изменения называются ревизиями ядра и, чаще всего, обозначаются цифробуквенными комбинациями. Однако в новых ревизиях одного и того же ядра могут встречаться достаточно заметные нововведения. Так, компания Intel ввела поддержку 64-битной архитектуры EM64T в отдельные процессоры семейства Pentium 4 именно в процессе изменения ревизии.

Самым значимым событием 2005 года стало появление двухъядерных процессоров. К этому времени классические одноядерные CPU практически полностью исчерпали резервы роста производительности за счет повышения рабочей частоты. Камнем преткновения стало не только слишком высокое тепловыделение процессоров, работающих на высоких частотах, но и проблемы с их стабильностью. Так что экстенсивный путь развития процессоров на ближайшие годы был заказан, и их производителям волей-неволей пришлось осваивать новый, интенсивный путь повышения производительности продукции. Самой расторопной на рынке десктопных CPU, как всегда, оказалась Intel, первой анонсировавшая двухъядерные процессоры Intel Pentium D и Intel Extreme Edition. Впрочем, AMD с Athlon64 X2 отстала от конкурента буквально на считанные дни. Несомненным достоинством двухъядерников первого поколения, к которым относятся вышеназванные процессоры, является их полная совместимость с существующими системными платами (естественно, достаточно современными, на которых придется только обновить BIOS). Второе поколение двухъядерных процессоров, в частности, Intel Core 2 Duo, "требует" специально разработанных для них чипсетов и со старыми материнскими платами не работает.

Не следует забывать, что, на сегодняшний день для работы с двухъядерными процессорами более или менее оптимизировано в основном только профессиональное ПО (включая работу c графикой, аудио- и видео данными), тогда как для офисного или домашнего пользователя второе процессорное ядро иногда приносит пользу, но гораздо чаще является мертвым грузом. Польза от двухъядерных процессоров в этом случае видна невооруженным взглядом только тогда, когда на компьютере запущены какие-либо фоновые задачи (проверка на вирусы, программный файервол и т.п.). Что касается прироста производительности в существующих играх, то он минимальный, хотя уже появились первые игры популярных жанров, полноценно использующие преимущества от использования второго ядра.

Впрочем, если сегодня стоит вопрос выбора процессора для игрового ПК среднего или верхнего ценового диапазона, то, в любом случае, лучше предпочесть двухъядерный, а то и 4-ядерный процессор чуть более высокочастотному одноядерному аналогу, так как рынок неуклонно движется в сторону мультиядерных систем и оптимизированных параллельных вычислений. Такая тенденция будет господствующей в ближайшие годы, так что доля ПО, оптимизированного под несколько ядер, будет неуклонно возрастать, и очень скоро может наступить момент, когда мультиядерность станет насущной необходимостью.

Во всех современных процессорах имеется кэш (по-английски - cache) - массив сверхскоростной оперативной памяти, являющейся буфером между контроллером сравнительно медленной системной памяти и процессором. В этом буфере хранятся блоки данных, с которыми CPU работает в текущий момент, благодаря чему существенно уменьшается количество обращений процессора к чрезвычайно медленной (по сравнению со скоростью работы процессора) системной памяти. Тем самым заметно увеличивается общая производительность процессора.

При этом в современных процессорах кэш давно не является единым массивом памяти, как раньше, а разделен на несколько уровней. Наиболее быстрый, но относительно небольшой по объему кэш первого уровня (обозначаемый как L1), с которым работает ядро процессора, чаще всего делится на две половины - кэш инструкций и кэш данных. С кэшем L1 взаимодействует кэш второго уровня - L2, который, как правило, гораздо больше по объему и является смешанным, без разделения на кэш команд и кэш данных. Некоторые десктопные процессоры, по примеру серверных процессоров, также порой обзаводятся кэшем третьего уровня L3. Кэш L3 обычно еще больше по размеру, хотя и несколько медленнее, чем L2 (за счет того, что шина между L2 и L3 более узкая, чем шина между L1 и L2), однако его скорость, в любом случае, несоизмеримо выше, чем скорость системной памяти.

Кэш бывает двух типов: эксклюзивный и не эксклюзивный кэш. В первом случае информация в кэшах всех уровней четко разграничена - в каждом из них содержится исключительно оригинальная, тогда как в случае не эксклюзивного кэша информация может дублироваться на всех уровнях кэширования. Сегодня трудно сказать, какая из этих двух схем более правильная - и в той, и в другой имеются как минусы, так и плюсы. Эксклюзивная схема кэширования используется в процессорах AMD, тогда как не эксклюзивная - в процессорах Intel.

Процессорная (иначе - системная) шина, которую чаще всего называют FSB (Front Side Bus), представляет собой совокупность сигнальных линий, объединенных по своему назначению (данные, адреса, управление), которые имеют определенные электрические характеристики и протоколы передачи информации. Таким образом, FSB выступает в качестве магистрального канала между процессором (или процессорами) и всеми остальными устройствами в компьютере: памятью, видеокартой, жестким диском и так далее. Непосредственно к системной шине подключен только CPU, остальные устройства подсоединяются к ней через специальные контроллеры, сосредоточенные в основном в северном мосте набора системной логики (чипсета) материнской платы. Хотя могут быть и исключения - так, в процессорах AMD семейства К8 контроллер памяти интегрирован непосредственно в процессор, обеспечивая, тем самым, гораздо более эффективный интерфейс память-CPU, чем решения от Intel, сохраняющие верность классическим канонам организации внешнего интерфейса процессора.

Комплектация OEM (Original Equipment Manufacturer) предназначена в основном для сборщиков готовых ПК и подразумевает поставку только собственно устройства, зачастую без индивидуальной упаковки и драйверов (и без какой-либо сопроводительной документации - это точно). А Box - коробочный вариант комплектации устройства, предназначенный для розничной продажи. В отношении процессоров боксовая комплектация, наряду с красочной упаковкой, подразумевает наличие "кулера" - штатной системы охлаждения, а также, в большинстве случаев, гораздо большую гарантию - 36 месяцев против 12 для ОЕМ-процессоров. Но достоинство последних - низкая цена, да и возможностей "боксового кулера" бывает достаточно только для работы процессора в штатном режиме (впрочем, иногда и не хватает). Если вы планируете разогнать процессор (пусть самую малость), то вам придется приобрести более эффективный кулер.

Тепловой интерфейс (термоинтерфейс) - это специальная прокладка между ядром процессора и подошвой радиатора, служащая для улучшения отвода тепла от процессора. Физически термоинтерфейс может иметь вид или наклейки из какого-либо теплопроводящего материала, или тонкого слоя термопасты, нанесенного на подошву радиатора на месте его соприкосновения с корпусом процессора.

В первую очередь, следует проверить качество контакта радиатора кулера с процессором. Если между ними отсутствует какой-либо термоинтерфейс, то хорошего охлаждения процессора ждать не стоит - ведь соприкасающиеся плоскости обычно не идеальны, а микроскопические воздушные каверны между ними серьезно препятствуют нормальной передаче тепла. Более того, если на радиаторе имеется или пластина из мягкой фольги, или, тем паче, что-нибудь типа жевательной резинки (такими псевдотермоинтерфейсами любят "украшать" поделки многие производители дешевых кулеров) - удаляйте такой эрзац без жалости. Ведь его эффективность чаще всего нулевая, а, в наиболее запущенных случаях - отрицательная, то есть он может ухудшать теплообмен между процессором и радиатором. В этом случае на подошву радиатора там, где она соприкасается с процессором, рекомендуется нанести тонкий (подчеркиваем, ТОНКИЙ) слой теплопроводящей пасты.

Кроме того, следует обратить внимание на конструкцию радиатора кулера. Известно, что его охлаждающая способность, в первую очередь, определяется теплопроводностью материала, из которого он изготовлен, а также суммарной площадью его охлаждающей поверхности. С площадью все предельно ясно - чем она больше, тем лучше. А с материалом - не все так просто. В современных радиаторах используется металл двух типов - алюминий и медь. Алюминий отличается высокой удельной теплоемкостью при умеренной теплопроводности, а медь, наоборот, - высокой теплопроводностью при средней удельной теплоемкости. Таким образом, наиболее эффективными могут стать комбинированные радиаторы, сочетающие достоинства обоих металлов: подошва у них является медной, а ребра (или, гораздо реже, иголки) - алюминиевыми.

Наиболее важными характеристиками вентиляторов являются:

CFM (Cubic Feet per Minute) - производительность вентилятора (принято измерение в кубических футах в минуту; 1 кубический метр равен 35,3 кубического фута). Характеризует объем воздуха, прогоняемого лопастями вентилятора в единицу времени. Чем больше, тем лучше;

RPM (Rotations per Minute) - число оборотов в минуту. Чем оно больше, тем выше производительность вентилятора, и тем сильнее он сможет охладить радиатор. Но, вместе с тем, как правиль, и шум от него гораздо выше;

dB (дБ, децибелл) - уровень шума вентилятора. Приемлемым уровнем шума считается величина порядка 25 дБ. Вентиляторы с уровнем шума 20 дБ и меньше считаются малошумящими, их обычно не слышно на фоне естественных шумов, а шум в 30 дБ и более уже раздражает.

Если отвечать коротко, то всем. Трехзначный процессорный номер (Processor Number, или просто PN) у Intel, используемый с 2004 года вместо тактовой частоты в обозначении процессоров ряда Pentium/Celeron, в отличие от рейтинга процессоров AMD, не является технической характеристикой процессора и не имеет отношения к его производительности. Фактически, это условное обозначение конкретной модели процессора, лишь только первая цифра PN несет определенную смысловую нагрузку - указывает на серию процессора, хотя и две остальные цифры, в принципе, тоже кое-что могут сказать. Например, процессор с большими цифрами несколько производительнее (или при той же производительности имеет какие-либо дополнительные навороты) другого процессора с меньшими цифрами, но все это исключительно в рамках одной и той же серии. Для прямого сравнения процессоров различных продуктовых линеек, PN использовать нельзя. В процессоры нового семейства Core Intel ввела новую пятизначную буквенно-цифровую маркировку. В данном обозначении первая буква индекса обозначает уровень энергопотребления (TDP - Thermal Design Power, тепловой пакет) чипа. На этом месте могут быть следующие символы:

U - Ultra low voltage (TDP - ниже 15 Вт);
L - Low voltage (TDP - от 15 до 25 Вт);
T - sTandard mobile (TDP - от 25 до 55 Вт);
E - standard dEsktop (TDP - от 55 до 75 Вт);
X - eXtreme (TDP - выше 75 Вт).

Остальные четыре цифры обозначают модификацию процессора, как и у процессоров Pentium 4: чем больше индекс, тем производительнее процессор.

Процессоры серии Intel Celeron D с тактовыми частотами до 3,47 ГГц (Celeron D 360) обладают возможностями, типичными для большинства процессоров на ядре Prescott, но они имеют более низкую частоту FSB - 533 МГц, и объем кэша L2 у них уменьшен (до 256 Кб у старых 90 нм моделей серии, тогда как у новых, выполненных по нормам 65-нм техпроцесса, кэш L2 составляет 512 Кб). Они выпускаются как в корпусе LGA775, так и в устаревшем Socket478. Вся линейка Celeron D поддерживает набор инструкций SSE3, большая часть современных моделей поддерживает технологию EM64T.

Наиболее характерным отличием процессорного разъема LGA775 от предшественников является его принципиально новая конструкция. Процессоры в форм-факторе LGA775 (Land Grid Array) лишены процессорных ножек, вместо которых есть плоские контактные площадки на нижней поверхности процессора. Подпружиненные контактные ножки располагаются в самом процессорном гнезде. Крепление процессора в таком гнезде выполняется путем его точной установки на контактах, благодаря специальной ограничивающей рамке и использованию прижимной клипсы, равномерно распределяющей нагрузку по всей поверхности CPU.




Такая конструкция разъема, по мнению компании Intel, позволяет поднять частотный потенциал новых процессоров, а также существенно снижает их стоимость.

Основное преимущество 65-нм двухъядерных процессоров Intel Core над Pentium 4 - в гораздо более высокой производительности при значительно меньшем энергопотреблении и, соответственно, тепловыделении. Оба ядра процессоров Core, в отличие от двухъядерных процессоров Pentium D и Athlon 64 X2, имеют общий массив кэш-памяти второго уровня (4 или 2 Мб, в зависимости от модели). Кроме того, частота FSB возросла до 1066 МГц, они также поддерживают фирменные технологии Intel EM64T, Wide Dynamic Execution, Intelligent Power Capability, Smart Memory Access, Advanced Smart Cache, Advanced Digital Media Boost.
 Следующее поколение архитектуры Intel Core, появление которого ожидается до конца 2007 года, будет представлено ядром Penryn, которое станет производиться по 45-нм техпроцессу. Новые процессоры, помимо прочего, обзаведутся поддержкой набора мультимедийных инструкций SSE4, что позволит увеличить производительность в мультимедийных приложениях примерно на 20% при одновременном снижении энергопотребления на 30%.

Технология многопоточной обработки команд Hyper-Threading (HT) превращает одноядерный процессор Intel Pentium 4 в псевдодвухъядерный, позволяя выполнять некоторые команды параллельно и увеличивая, тем самым, производительность в отдельных приложениях (оптимизированных под HT). Прирост производительности в таких приложениях может достигать 30%.
 Помимо CPU Pentium 4, технология Hyper-Threading поддерживается и некоторыми двухъядерными процессорами Intel, в частности, Pentium Extreme Edition, реализующими, тем самым, виртуальную четырехъядерность. В конструктивном плане процессорное ядро с поддержкой технологии Hyper-Threading состоит из двух виртуальных псевдопроцессоров, в основе которых лежит несколько расширенное, но, все-таки, одно полноценное ядро. Оба псевдопроцессора используют одни и те же неразделяемые ресурсы процессора, включая кэш-память и системную шину.

Аппаратная технология обеспечения безопасности Execute Disable Bit обеспечивает выделение для каждого запущенного процесса своей области системной памяти, в которой выполняется весь код запущенного приложения. Блокируя, тем самым, исполнение вредоносного кода вируса или трояна. Конечно, Execute Disable Bit не является панацеей от всех компьютерных проблем, однако защитить компьютер пользователя от вредоносных атак, направленных на переполнение буфера, ей по силам.

Современные процессоры серии Sempron, предназначенные для бюджетного сегмента рынка, отличаются от полноценных прототипов - процессоров Athlon 64 уменьшенным до 128 (или, в отдельных моделях, до 256 Кб) объемом кэша второго уровня. Кроме того, шина HyperTransport в процессорах Sempron работает только на частоте 800 МГц, тогда как в Athlon 64 ее частота может достигать 1000 МГц; как менее значимое можно отметить отсутствие поддержки технологии виртуализации Pacifica. Все остальное, включая двухканальный контроллер памяти, поддержку 64-битной архитектуры AMD64 и систему команд SSE3 - имеется в полном объеме.

При этом не стоит забывать, что столь навороченные процессоры Sempron выпускаются, в основном, в вариантах для Socket AM2 и Socket 939. Более старые модели Sempron для Socket 754, например, имеют только одноканальный контроллер памяти.

Сегодня в настольном сегменте у AMD наблюдается "вакханалия", когда в продаже можно встретить процессоры, как минимум, в четырех (!) вариантах: Socket 754, Socket 939, Socket 940 и Socket AM2 (и это не говоря о раритетных Socket A, которые до сих пор изредка встречаются на прилавках магазинов). Правда, AMD вовремя одумалась и с выходом платформы Socket AM2, вновь вернулась на путь унификации процессорного разъема для десктопов, за что ее всегда уважали любители апгрейда.

Разъем Socket AM2, который заменит Socket 754 и Socket 939, имеет 940 ножек (как и серверный Socket 940, но они не совместимы!), используется в массовых одно- и двухъядерных процессорах Athlon 64, престижных Athlon 64 FX и бюджетных Sempron. Процессоры Socket AM2 работают с памятью типа DDR2 с частотами от 533 до 800 МГц (PС4200, PC5300 или PС6400) в двухканальном режиме, память типа Registered и ECC не поддерживается. В остальном процессоры AMD для Socket AM2 полностью идентичны процессорам для Socket 939, производство которых в настоящее время прекращено.

Энергосберегающая технология Cool'n'Quiet пришла в десктопные процессоры AMD из сферы мобильных и позволяет снизить тепловыделение и энергопотребление при их неполной загруженности. На данный момент эта технология реализована во всех процессорах семейства AMD K8 - Athlon 64, Athlon 64 X2, Athlon 64 FX, Sempron. Естественно, что и материнская плата должна поддерживать эту технологию (в BIOS должен быть активирован соответствующий пункт).

Ничего радикально нового в технологии Cool'n'Quiet нет. В процессе работы операционная система следит за загрузкой процессора, и, если она меньше определенного порога, то уменьшается рабочая частота и напряжение питания процессора. Снижение рабочей частоты процессора осуществляется путем перепрограммирования его регистров (с помощью специальной программы - драйвера процессора). Снизив частоту и напряжение, процессор будет потреблять гораздо меньше энергии, меньше нагреваться и, если кулер оборудован системой термоконтроля, снизится шум системы.

При увеличении нагрузки процессора все происходит по той же цепочке (OC-драйвер-процессор-кулер), но наоборот - процессор вернется к номинальной частоте. В секунду может быть до сотни таких переключений между различными режимами, для пользовательских программ все это происходит совершенно незаметно, да и на общем быстродействии системы Cool'n'Quiet если и сказывается, то незначительно.

Степень реагирования системы на изменение загрузки процессора пользователь определяет сам, выбирая ту или иную политику в апплете Электропитание Windows - от минимального уровня (переход в режим энергосбережения только при простое) до жесткой экономии энергии (процессор практически всегда будет находиться в состоянии пониженного энергопотребления).

Разгон процессора (overclocking) - его принудительная работа на нестандартных режимах (в первую очередь, на повышенной частоте). Такой разгон имеет смысл в двух случаях. Во-первых, когда пользователь желает получить максимальную отдачу от компьютера при минимальном вложении в него средств. В большинстве случаев такой разгон относится к категории легких, когда во главу угла ставится стабильность работы компьютера в течение долгого времени, а не достижение экстремальных рабочих частот CPU. Кроме того, такой разгон чаще всего сопровождается комплексной оптимизацией системы (выставлением более низких таймингов памяти в BIOS, тонкой настройкой ОС и т.п.), благодаря которой получают, порой, большую прибавку производительности, нежели от собственно разгона процессора. Но главная причина столь высокой популярности разгона в массах, все-таки, кроется в другом - в обычном человеческом азарте, в желании, выжав из компьютера все возможное и даже чуть больше, превзойти всех и вся и, тем самым, самоутвердиться (пусть даже только в собственных глазах).

В подавляющем большинстве случаев, когда обеспечивается достаточно эффективный отвод тепла от разогнанного процессора (но это обязательное условие!), риск его выхода из строя минимален. Конечно, разгон несколько сокращает срок жизни процессора, однако в любом случае, процессор морально устареет и будет заменен гораздо раньше, чем выработает хотя бы половину ресурса. Также разгон не опасен и для материнской платы. Следует лишь обратить внимание на то, чтобы стабилизатор питания на плате (VRM - Voltage Regulator Module) имел достаточный запас мощности для питания разогнанного процессора (потребление электроэнергии которого, как известно, существенно возрастает).

Видеокарта является основным элементом видеоподсистемы любого более или менее производительного компьютера (за исключением самых дешевых офисных систем с интегрированным в чипсет видео).

Производительность видеоподсистемы определяет скорость обработки графической информации, выводимой на дисплей компьютера. По-настоящему объективных критериев оценки производительности видеокарт сегодня, к сожалению, не существует: и тесты, и многие игры, используемые для тестирования видеокарт, оптимизированы под видеочипы того или иного производителя и, тем самым, грешат некоторой тенденциозностью.

В последние годы на рынке дискретных видеоадаптеров наблюдается двоевластие: конкурирующие друг с другом американская NVIDIA с модельным рядом видеокарт GeForce и ATI - канадское подразделение компании AMD (модельный ряд Radeon) не оставили остальным производителям места "под компьютерным солнцем". Кто лучший из первых двух? Сразу не Ответить. Ведь выходят все новые и новые поколения видеокарт NVIDIA и ATI, и ситуация на рынке меняется с калейдоскопической быстротой. Сегодня, например, в нише высокопроизводительных решений высшего уровня (пользующиеся популярностью в основном у различных компьютерных изданий), безусловно, лидирует NVIDIA с линейкой GeForce 8800, однако недавно пальма первенства принадлежала ATI Radeon 1950 и т.д. Что касается массовых продуктов, то видеокарты одного поколения от разных производителей примерно равны по возможностям, так что выбор решения от того или иного производителя определяется лишь предпочтениями пользователя.

Как правило, в настоящее время видеокарты имеют память 256Мб и более, чего вполне достаточно для комфортной работы с любыми офисными приложениями, а также для просмотра видео. Больший объем видеопамяти требуется лишь в 3D-играх, а также при работе с профессиональными графическими пакетами.

Для работы с Windows Vista достаточно иметь графическую карту или интегрированный чипсет с аппаратной поддержкой DirectX 9.0.
 В минимальной конфигурации объем видеопамяти должен составлять 64 Мб (минимум), а более продвинутый уровень, позволяющий насладиться всеми прелестями трехмерного интерфейса (Aero Glass) подразумевает использование видеокарты с поддержкой Pixel Shader 2.0, а также от 128 Мб памяти и выше.

Физические ускорители (PPU - Physics Processing Unit) являются узкоспециализированными устройствами, дополняющими традиционную связку CPU-GPU и освобождающие их от обязанности обсчитывать физические эффекты в современных трехмерных компьютерных играх. "Первой ласточкой" процессоров нового типа стал PPU PhysX, разработанный компанией Ageia в 2005 году.

Важнейшими характеристиками любого современного графического процессора являются:
  его тактовая частота - определяет максимальный объем работы, который процессор может выполнить в единицу времени. Чем больше тактовая частота GPU, тем выше производительность видеокарты;
  количество блоков шейдеров (пиксельных или вершинных процессоров, выполняющих специальные программы) определяет возможности современных видеокарт по обработке графических примитивов и, тем самым, производительность видеокарты. Пиксельные шейдеры более актуальны, чем вершинные, поэтому зачастую количество первых в GPU превышает количество последних. Впрочем, разделение на пиксельные и вершинные шейдеры в последнее время, в связи с выходом DirectX 10, теряет актуальность. Все они заменяются едиными унифицированными шейдерными блоками, способными, в зависимости от конкретной ситуации, исполнять роль как пиксельных, так и вершинных шейдеров (а также и геометрических, которые появились в DirectX 10);
  количество блоков текстурирования (TMU), определяющих текстурную производительность (скорость выборки и наложения текстур), особенно при использовании трилинейной и анизотропной фильтрации. Наибольшее значение блоки TMU имеют в относительно старых играх дошейдерной эпохи, хотя и сейчас они не потеряли актуальности;
  количество блоков растеризации (ROP), осуществляющих операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга). Как и в случае с блоками TMU, актуальность блоков ROP в период господства шейдерной архитектуры несколько снизилась.

Все приведенные выше характеристики видеочипов, безусловно, очень важны, однако было бы большой ошибкой оценивать современные GPU только числом разнообразных блоков и их частотой. Каждое очередное поколение современных GPU использует новую, порой, принципиально новую архитектуру, в которой исполнительные блоки и их взаимосвязи очень отличаются от старых, поэтому сравнивать GPU по количественным параметрам оправданно только в рамках одного поколения.

Так как пропускной способности шины памяти в современных компьютерах катастрофически не хватает для обеспечения нормального функционирования высокопроизводительных видеокарт, то большинство из них оснащены собственной памятью, используемой для хранения необходимых в процессе работы данных: текстур, вершин, буферов и т.п. Исходя из этого, можно сделать вывод - чем больше у видеокарты объем памяти, тем больше ее производительность (как любят утверждать маркетологи). Но это не всегда верно!
 Конечно, ситуации, когда больший объем памяти приводит к росту производительности в играх, существуют, но они достаточно редки и касаются в основном новейших, предельно требовательных к системным ресурсам игр, работающих в самых высоких разрешениях. А большинство массовых игр ограничивает аппетиты определенным объемом памяти, и превышение этого порога не приведет к увеличению производительности. Гораздо более важными параметрами видеопамяти являются ее производительность, то есть рабочая частота и ширина шины.

Ширина шины памяти, наряду с тактовой частотой, является важнейшим параметром, определяющим производительность видеопамяти. Большая ширина позволяет передавать большее количество информации в единицу времени из видеопамяти в GPU и обратно, что, естественно, обеспечивает большую производительность видеокарты (при прочих равных условиях). В современных видеокартах ширина шины памяти составляет:
 для бюджетных видеокарт - 64 или 128 бит;
 для карт среднего уровня - 128 или 256 бит;
 для самых дорогих High-End видеокарт - от 256 до 512 бит.

Время доступа памяти (измеряется в нс) - величина, обратно пропорциональная рабочей частоте видеопамяти. Чем меньше время доступа, тем больше максимальная рабочая частота памяти:

 Рабочая частота (МГц) = (1000/время доступа) * 2

 Таким образом, зная время доступа чипов памяти вашей видеокарты (которое указывается в маркировке чипа), всегда можно оценить с большой долей вероятности максимальную частоту, на которой память будет нормально работать. Это знание особенно важно, если вы планируете разгонять видеокарту. Кроме этого, на время доступа памяти следует обращать внимание и при покупке новой видеокарты (особенно - начального и среднего уровней), ведь некоторые недобросовестные производители достаточно часто идут на снижение себестоимости продукции именно за счет установки медленной памяти.

На видеокарты устанавливается видеопамять различных типов. Старая SDR-память практически нигде не встречается, да и сменившая ее DDR (с удвоенной относительно SDR производительностью) если и встречается, так только в самых дешевых бюджетных решениях. В массовых видеокартах наиболее распространена видеопамять типа DDR2 (и ее несколько улучшенный вариант GDDR3), пропускная способность которой удвоена по сравнению с DDR. Наиболее производительные видеокарты комплектуются видеопамятью GDDR4, которая помимо того, что работает в два раза быстрее, чем GDDR3, отличается пониженным напряжением питания, и, следовательно, уменьшенным энергопотреблением.

Память на видеокартах может быть как выделенной, так и выделяемой. Выделенная память означает, что видеопамять реализуется путем размещения на карте нескольких микросхем памяти. Все современные видеокарты, претендующие на сколько-нибудь сносную производительность, оснащаются выделенной памятью, хотя это и повышает их физические размеры, тепловыделение и, разумеется, цену. Видеокарты с выделяемой видеопамятью не имеют собственных чипов памяти, а, по мере необходимости, задействуют часть общесистемной памяти. Выделяемая память обычно не позволяет получить высокую производительность видеосистемы и используется в основном, в интегрированных и недорогих мобильных решениях, где вопросы экономичности выходят на первый план.

Системы аппаратного ускорения видео AMD Avivo и NVIDIA PureVideo HD осуществляют аппаратную декомпрессию HD-видеофайлов (30 кадров в секунду с разрешением 1920 x 1080), закодированных в H.264/AVC. Это позволяет существенно снизить требования к производительности центрального процессора и, тем самым, обеспечить плавное воспроизведение HD. Кроме того, обе технологии позволяют несколько улучшить качество картинки HD (впрочем, как и DVD) за счет подавления шума, сглаживания границ объектов и наложения различных фильтров.

HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection - протокол защиты широкополосных цифровых данных) является одним из вариантов системы управления правами доступа к цифровым данным (DRM). HDCP разработан совместными усилиями компаний Intel и Silicon Image для управления доступом к аудио- и видеоданным высокой четкости (в основном, фильмов, распространяемых на носителях HD DVD и Blu-Ray DVD), и передаваемым по интерфейсам DVI и HDMI и призван не допустить их передачу в незашифрованном виде. Поддержка HDCP сегодня является обязательным условием соОтветствия любого устройства (в том числе видеокарт и мониторов) марке "HD Ready".

Стандартным интерфейсом для подключения видеокарт в настоящее время является шина PCI-Express 1.1 (PCIe или PCI-E). Последовательная передача данных в режиме "точка-точка", примененная в PCI-E, обеспечивает возможность ее масштабирования (в спецификациях описываются реализации PCI-Express 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и 32x). Как правило, в качестве видеоинтерфейса используется вариант PCI-E 16x, обеспечивающий пропускную способность 4 Гб/с в каждом направлении, хотя изредка встречаются реализации PCI-E 8x (в основном в усеченных SLI- или CrossFire-решениях) и даже PCI-E 4x (в частности, так называемый PCI-Express Lite, реализованный на некоторых материнских платах ECS). При этом следует отметить, что во всех случаях, для установки видеокарт используется единый слот PCI-E 16x, а в усеченных версиях к нему подводится меньшее количество линий PCI-E.

По стандарту AGP, потребляемый ток видеосистемы может достигать до 6 А по напряжению 3,3 В, до 2 А по 5 В и до 1 А по напряжению 12 В. Несложно подсчитать, что в итоге мы имеем до 42 Вт отдаваемой мощности. Более современный стандарт PCI-Express обеспечивает гораздо большую мощность питания: по шине питания 3,3 В потребляемый ток видеосистемы может достигать 3 А и до 5,5 А по 12 В, то есть всего до 76 Вт отдаваемой видеокарте мощности. Однако некоторым современным видеокартам и этого мало, поэтому на них могут устанавливаться один или два дополнительных 6-контактных разъема PCI-Express, каждый из которых способен обеспечить ток до 6 А по шине 12 В - всего до 72 или 144 Вт дополнительной мощности. Таким образом, интерфейс PCI-Express 1.1 способен обеспечить питание видеокарт, потребляющих до 220 Вт электроэнергии.

SLI (Scalable Link Interface - масштабируемый объединительный интерфейс) - программно-аппаратная технология NVIDIA, обеспечивающая установку и совместную работу двух видеокарт в режиме Multi-GPU Rendering. Нагрузка между ними распределяется динамически, что позволяет значительно увеличить производительность видеосистемы и получить высокое качество отображения трехмерной графики.

CrossFire является ответом компании ATI на инновацию NVIDIA SLI и также позволяет использовать две видеокарты для увеличения производительности видеосистемы.

Для подключения внешних видеоустройств на видеокартах, могут использоваться аналоговые интерфейсы VGA, RCA, S-Video и цифровые - DVI и HDMI:

Все видеокарты, включая даже самые скудные OEM-комплектации, имеют компакт-диск с драйверами. Однако пользоваться этими драйверами не рекомендуется - практически все они устаревших (порой, сильно устаревших) версий. Такая картина и с драйверами, которые можно найти на сайте производителя видеокарты - за редким исключением там имеются устаревшие версии референсных драйверов от производителя видеочипа (это не касается видеокарт в ноутбуках, которые обычно поддерживают только собственные драйвера от производителя ноутбука). Таким образом, остается один путь получения последних версий драйвера для вашей видеокарты - скачать референсный драйвер непосредственно от производителя GPU - AMD Catalyst или NVIDIA Detonator/ForceWare. В большинстве случаев, это будет лучшим выбором, особенно, если достаточно новая видеокарта. Если важна стабильность системы, а не пара лишних "попугаев" в бенчмарках, желательно использовать драйвер последней финальной версии, а не бета. Кроме того, он должен иметь сертификат WHQL (Windows Hardware Quality Lab), который получают программные продукты, протестированные в специальной лаборатории Microsoft на предмет их совместимости с операционными системами Windows. Если возраст видеокарты достаточно солидный, и вы не игрок, то есть не особо нужен весь спектр ее 3D-функций, тогда вполне достаточно драйвера, установленного операционной системой.

Альтернативные (или оптимизированные) драйверы для видеокарт на чипах AMD и NVIDIA (Omega, DNA, NGO), созданы независимыми разработчиками на базе референсных драйверов и, по их мнению, обеспечивают большую производительность, чем оригинальные. Но в большинстве случаев, выгоды от использования альтернативных драйверов нет - прирост производительности если и есть, то незначительный, зато проблем может появиться предостаточно. Широкое использование не до конца отлаженных бета-версий референсных драйверов, а также некоторых недокументированных настроек видеокарты зачастую приводит к появлению артефактов изображения, а также к общей нестабильности системы. Так что пользоваться альтернативными драйверами рекомендуется исключительно любителям приключений определенного рода.

Перед установкой драйвера видеокарты, прежде всего, следует убедиться, что, во-первых, предыдущие версии драйвера удалены из системы и, во-вторых, установлены свежие версии различных сервисных пакетов (Service Pack 2 для Windows XP, DirectX, пакеты драйверов Intel Chipset Software Installation Utility, NVIDIA Drivers или VIA Hyperion Pro для материнских плат на чипсетах Intel, NVIDIA или VIA, соответственно). После этого следует обновить (через систему Windows Update) все апдейты системы безопасности и совместимости, и лишь затем можно приступать к установке драйвера видеокарты. Практически все современные драйверы являются самоустанавливающимися, поэтому проблем с их установкой не возникает даже у начинающих - следует лишь правильно отвечать на задаваемые вопросы. После установки драйверов следует перезагрузить компьютер, после чего процедуру установки драйверов можно считать законченной.

Корректное удаление драйвера видеокарты подразумевает полную очистку системы от любых его следов, что стандартному апплету Windows "Установка и удаление программ" не под силу. Ручная чистка реестра Windows очень трудоемкая и чревата опасностью безвозвратной гибели системы. Поэтому наилучшим выходом для начинающих будет использование специализированных утилит, специально разработанных для максимально корректного удаления драйверов из системы. Например, бесплатной программой Driver Cleaner Professional Edition(который вы можете скачать в нашем файловом архиве).

Под разгоном (оверклокингом - от англ. overclocking) видеокарт подразумевается их работа на повышенной частоте, что является одним из наиболее эффективных способов увеличения производительности видеосистемы компьютера, особо заметного в современных компьютерных играх. Разгон, зачастую, позволяет сэкономить весьма существенные суммы, приподнимая (если, конечно, повезет приобрести удачный экземпляр) производительность младших моделей современных видеокарт на ступеньку-другую по их иерархической лестнице.

Попробовать разогнать видеокарту стоит, если видеокарта относится к числу младших или средних моделей в линейке. В этом случае можно получить прирост производительности от 10 (разгон - всегда лотерея!) до 50 (если очень повезет) процентов. Теоретически, идеальным вариантом для разгона являются всевозможные оверклокерские сэмплы, выпускаемые ведущими производителями. Однако чрезмерно завышенная цена таких видеокарт и минимум риска (а значит, и удовольствия) при разгоне, превращает эти продукты в тривиальные игрушки для "богатеньких буратин".

 Разгон видеокарты не целесообразен в случае, если:
  у вас noname-карта. Чаще всего такие карты комплектуются самыми дешевыми, подчас, низкокачественными элементами и чрезвычайно медленной памятью. Такие поделки и на штатных частотах работают с проблемами, что уж говорить о разгоне;
  у вас флагманская модель линейки, пусть даже и весьма уважаемого производителя. В этом случае, мы имеем другую крайность - все компоненты карты, без сомнения, самого высокого качества, однако они изначально работают на режимах, близких к предельным;
  Ваша видеокарта представляет собой урезанный вариант нормальной видеокарты (например, с уменьшенной со 128 бит до 64 бит шириной шины памяти). Хотя такие предельно упрощенные и относительно дешевые решения встречаются у многих, даже весьма приличных, производителей, помните, что издеваться над инвалидами - грешно.

Также нет смысла заниматься разгоном видеокарты, если система не сбалансирована (слабый процессор или недостаточный объем оперативной памяти) или не оптимизирована (устаревшие или неправильно настроенные драйверы, а также множество работающих в фоновом режиме приложений способны затормозить все, что угодно).

Так как разгон видеокарты - это превышение ее паспортных возможностей, то, чисто теоретически, имеется определенная вероятность выхода видеокарты из строя. Но все зависит от уровня квалификации оверклокера - при грамотных действиях риск этого печального события мал, а при безграмотных - практически гарантирован. Наибольшая вероятность выхода видеокарты из строя - вследствие недостаточного охлаждения как самого GPU, так и видеопамяти, которые могут сгореть при длительном перегреве. Еще одна проблема, которой любят пугать начинающих оверклокеров, - сокращение срока службы разогнанной видеокарты. Это верно - срок службы любой микросхемы напрямую зависит от ее рабочей температуры. Считается, что превышение нормальной рабочей температуры на каждые десять градусов сокращают жизнь микросхемы вдвое. Страшно? Не очень. Ведь срок жизни микросхем измеряется десятилетиями, так что видеокарта, даже при сильном разгоне, морально устареет (и будет заменена) гораздо быстрее, чем погибнет от непосильных трудов.

Проблема охлаждения видеокарты является комплексной и напрямую связана с проблемой охлаждения всего компьютера. И действительно, какой смысл устанавливать на видеокарту самую лучшую систему охлаждения, если общекомпьютерная система охлаждения не справляется со своими задачами? Ведь в этом случае даже самый сверхнавороченный кулер будет гонять горячий воздух. Так что решать проблему охлаждения следует с организации эффективного отвода тепла из корпуса компьютера, и лишь после этого переходить к охлаждению собственно видеокарты.
 Самым дешевым и, тем самым, распространенным способом охлаждения видеокарт является воздушный кулер - активный (с вентилятором) или пассивный (без оного). Большинство серьезных производителей оборудуют продукцию вполне добротными кулерами, возможностей которых хватает для обеспечения нормального функционирования видеокарт на штатных частотах и, чаще всего, спокойно выдерживающие небольшой разгон. А многие производители второго эшелона (и ниже) пытаются сэкономить на системе охлаждения. Так, зачастую они устанавливают в качестве теплопроводного интерфейса между графическим чипом и радиатором вместо нормальной термопасты непонятную "терможвачку" (прокладку, фольгу и прочее), единственное достоинство которых - дешевизна. Все это следует удалить, тщательно очистить (и, по возможности, отполировать) подошву радиатора и нанести качественную термопасту, например, отечественную КПТ - 8 или АлСил. На некоторых видеокартах также отсутствует охлаждение чипов памяти. Если вы собираетесь разгонять такую карту - обязательно озаботьтесь их охлаждением. Для этого подойдут готовые комплекты радиаторов, которые не трудно найти в продаже, а также их можно изготовить самостоятельно.
 Если вы замыслили серьезный разгон - то вам следует подумать о водяном охлаждении, пусть достаточно дорогом, но эффективность которого будет гораздо выше, чем от любого воздушного кулера. А экзотику типа фреона или жидкого азота лучше оставить фанатичным оверклокерам - экстрималам.

Чип и память видеокарты могут работать как на одинаковых частотах (быть синхронными), так и на разных (работать в асинхронном режиме), что нельзя не учитывать при разгоне. Наиболее эффективна работа связки GPU-видеопамять именно в синхронном режиме, когда неизбежные задержки на синхронизацию этих устройств сведены к минимуму. Однако синхронный режим работы выгоден только тогда, когда частоты видеопроцессора и памяти не слишком отличаются друг от друга (не более чем на 5%). В противном случае, асинхронный режим предпочтительней, так как прирост производительности за счет более высокой рабочей частоты одного из компонентов с лихвой перекрывает издержки на их синхронизацию.

Разгон видеокарты (впрочем, как и разгон) - дело достаточно серьезное, в случае неудачи чреватое большими неприятностями, и поэтому, особенно если у вас нет опыта в этом деле, не стоит спешить и гнаться за высокими результатами. Для разгона видеокарт AMD/ATI можно воспользоваться небольшой утилитой ATITool, видеокарт NVIDIA - RivaTuner. Практически любую видеокарту можно разогнать с помощью универсальной утилиты PowerStrip - все эти программы имеют специальные закладки, где тем или иным способом можно задавать рабочие частоты видеочипа и памяти. Разгонять лучше постепенно, поднимая частоты и чипа, и памяти небольшими шажками по 10-50 МГц. После каждого такого шага следует проверять работоспособность системы в тяжелых 3D-приложениях. Для этого лучше подойдет один из бенчмарков из серии 3DMark, сгодится и любимая 3D-игра с максимальными настройками качества. Выгода от использования бенчмарков в том, что вместе с проверкой стабильности видеосистемы вы сразу можете объективно оценить степень прироста ее производительности. Во втором случае вы сочетаете приятное с полезным. При первых шагах в разгоне достаточно быстрой проверки (запустил тест - работает - идем дальше), тогда как на последних стадиях следует гонять тесты в течение длительного времени.
 В процессе разгона видеокарты компьютер может зависнуть, что с вероятностью 99% свидетельствует о том, что GPU видеокарты переразогнан. Откатитесь на один шаг назад, когда система еще сохраняла стабильность, и в дальнейшем продолжайте повышать частоты только памяти. В случае появления на тестовом изображении различных артефактов (снег, полосы, выпадение текстур и прочее) система сигнализирует, что возможности видеопамяти подошли к пределу. Здесь, как и в предыдущем случае, стоит вернуться на шаг назад и дальше гнать только видеопроцессор. Кстати, не следует забывать, что разгон достаточно современных GPU несколько затруднен из-за наличия в них нескольких блоков, работающих на разных частотах. Поэтому в таких видеокартах вместо установки единой частоты GPU следует оперировать несколькими частотами одновременно.
 Таким образом, мы достигнем каких-то максимальных частот, на которых и GPU, и память еще работают достаточно стабильно. На этом этапе следует еще раз убедиться в стабильной работе системы, а для полной гарантии стабильности стоит отъехать на один шаг - те же 10-50 МГц - на итоговой производительности системы это практически не скажется, а спокойствия (особенно в первое время) заметно прибавится. Кроме того, следует проверить эффективность системы охлаждения видеокарты. Если GPU не имеет термодатчика, то можно прикоснуться к радиатору рукой - если палец выдерживает в течение достаточно долгого времени, то все в порядке. В противном случае, следует позаботиться о дополнительном охлаждении.