Előző bejegyzésünkben belekóstoltunk a videókártyák történelmébe. A pár sor megjelenítésére alkalmas egyszerű chipektől eljutottunk az akár gépi tanulásra vagy komplex matematikai számításokra is tökéletesen alkalmazható mai bestiákig.

Ebben a bejegyzésben azt vesézzük ki, hogy milyen fő komponenseket, alkatrészeket találhatunk meg egy videókártyán és ezeket mire is használjuk fel pontosan. Alapvetően három fajtáját különböztetjük meg a videókártyáknak:

• alaplapra integrált – ezzel már manapság ritkán találkozunk (fizikailag nem eltávolítható, általában letiltható)
• processzorba integrált – ezzel már sokkal inkább, pl. az Intel Core család modern asztali felhozatalában szinte mindegyik CPU rendelkezik ilyennel, kivéve az „F” betűvel ellátott példányokat. A CPU-n belül található, nem eltávolítható, könnyedén letiltható.
• bővítőkártyás rendszerű (cserélhető)

Értelemszerűen mi a bővítőkártyás kivitelt vesszük górcső alá, hiszen játékra és erőforrásigényes munkára ezeket használják a  felhasználók.

Komponensek

GPU

A kártya szíve és lelke. A  graphics processing unit rövidítése, néha pedig a VPU (visual processing unit) rövidítéssel is találkozhatunk. Nagyon leegyszerűsítve: a GPU feladata, hogy a CPU-ról levegye a terhet a grafikák létrehozásával és megjelenítésével, így a processzorunk más műveletek elvégzésére használhatja a számítási kapacitásának nagy részét. Ahogy az előző bejegyzésben már említettük a 2D és 3D műveleteket is egyaránt már ez a modul végzi meglehetősen régóta. Számítási teljesítményben bőven túllépik a processzort, ám ezt az erőt csak bizonyos műveleteknél használhatjuk ki. Bizonyos algoritmusok futtatására kiváló lehet ez a többletteljesítmény, ám más algoritmusoknál értelmetlen a CPU helyett a GPU-t használnia a gépünknek.

A téma komplexitása miatt GPU pontos felépítésére és a részfeladatokat ellátó külön egységeire a következő bejegyzésünkben térünk majd ki.

Video BIOS

A számítógépek régi BIOS-ához hasonlóan ez az egység tartalmaz információkat/programot a videókártya használatához és vezérléséhez. Általában a gyártó itt határozza meg, hogy milyen időzítésen és frekvencián használja a kártya a memóriát, milyen frekvencián és hogy működjön a GPU egység, milyen feszültségadatokkal dolgozzon a kártya stb.

Néhány videókártyán több BIOS is elérhető, melyeket könnyedén átállíthatunk például egy kapcsoló segítségével. Több célt is szolgálhat a dupla/tripla BIOS. A legjellemzőbbek talán az „OC” és „Silent” extra opciók az ilyen típusú kártyáknál. Az OC módban egy olyan BIOS vezérli a kártyát ahol néhány érték a gyárihoz képest emelt, persze észszerű keretek között. Ezzel szemben „Silent” módban a kártyánk a minél halkabb működésre fog törekedni, akár némi teljesítményvesztést is beáldozva.  Sok esetben az egyik BIOS módosítását még a gyártó is engedélyezheti (vagy legalábbis nem tiltja), ám a második egyfajta „backup” BIOS-ként is szolgálhat, ha valamit elrontanánk.

Videómemória

A GPU mellett talán a másik legfontosabb komponens. Egy olyan memóriáról beszélünk, mely a GPU egységnek van dedikálva, így kizárólagosan gazdálkodhat az adott mennyiséggel. Nem jelenti azt, hogy a CPU ne férhetne hozzá természetesen a PCIe buszon keresztül, ha épp valamilyen adatot szeretne kiolvasni, ám ezt jóval lassabban teheti meg, mint a GPU. Manapság ritkán találunk 4GB VRAM alatti kártyát, ám még így is kevésnek tűnhet a mai gépek 16GB „sima” memóriájához képest.

Ez több szempontból sem véletlen, hiszen egyrészt van az a szint ami egyszerűen már teljesen felesleges lenne 4K felbontású textúrák használatával is, másrészt pedig a költséghatékonysága is törekedni kell, mert nem olcsók ezek a memóriamodulok. Nem véletlen, hogy egy modern RTX 3080 is „csak” 10GB memóriával van felvértezve. A videómemóriában kap helyet a képernyőn megjelenő kép és minden tárgy, textúra és effektek aminek gyors előhívására bármikor szükségünk lehet.

 

Néhány játék ijesztően igyekszik teletölteni a VRAM-ot és azt hihetjük, hogy több kellene, pedig csak egyszerűen kihasználja a rendelkezésre álló mennyiséget, hogy minél gyorsabban elérhesse ezeket az adatokat. A másik véglet amikor a legszükségesebb adatokat sem tudja már betölteni a kevés memóriába az adott alkalmazás, melynek természetesen teljesítményromlás lesz a vége.

Az alábbi táblázatban tökéletesen láthatjuk, hogy mennyivel „gyorsabbak” a videókártyán található memóriamodulok egy sima DDR4-eshez képest.

Memóriatípusok	Átviteli sebesség / pin	Memóriabusz szélessége	Sávszélesség
DDR4	~ 3.2 GT/s	64-bit (single-channel) 128-bit (dual-channel)	~ 25.6 GB/s ~ 51.2 GB/s
GDDR5	~ 8 GT/s	128-bit 256-bit 384-bit	~ 128 GB/s ~ 256 GB/s ~ 384 GB/s
GDDR6	~ 16 GT/s	128-bit 192-bit 256-bit	~ 256 GB/s ~ 384 GB/s ~ 512 GB/s
HBM	~ 1 GT/s	2048-bit 3072-bit 4096-bit	~ 256 GB/s ~ 384 GB/s ~ 512 GB/s
HBM2	~ 2 GT/s	2048-bit 3072-bit 4096-bit	~ 512 GB/s ~ 768 GB/s ~ 1024 GB/s

RAMDAC

Modern videókártyáknál is találkozhatunk néha a kifejezéssel, ám már nem bír akkora jelentőséggel mint régen. Régebbi, analóg csatlakozású monitoroknál lehet nagyobb szerepe, ha erre egyáltalán lehetőséget biztosít a gyártó csatlakozóval. A RAMDAC átalakítja a kapott digitális jelet analóg jelé.

Csatlakozás

Manapság szinte kizárólagosan PCI Express csatlakozású bővítőkártyákkal találkozhatunk. A PCI Express (PCIe) a PCI sínrendszer egyik utódja. Nem összetévesztendő a teljesen más elven működő korábbi PCI-X-szel. Jelenleg a legelterjedtebb verziója a 3.0, mely 1000 MB/s adatsebeséggel operál sávonként.

Hűtés, VRM és a többi

A mai videókártyák több száz wattos fogyasztással is sokkolhatnak minket, így nem szabad elfeledkeznünk a hűtőbordákról és ventilátorokról sem. A hűtőborda egyenletesen oszlatja el a grafikus feldolgozó egység által termelt hőt az egész hűtőbordán és magában az egységben, így elkerülve a túlmelegedést. Néhány kártyán folyadékhűtést is megtalálhatunk, akár gyárilag, akár pedig fanatikusok által átépítve.

Természetesen a videókártyán még ezernyi alkatrészt találhatunk, kezdve a VRM (Voltage Regulator Module) feszültségszabályzó modultól a legkisebb elektronikai egységekig, ám ezek konkrét számolási feladatokat nem látnak el/nem vesznek részt, de ezekről sem feledkezünk meg, egy későbbi bejegyzésben megismerkedhetünk velük is.

A következő részben a GPU egység felépítését nézzük meg bővebben.