Дискретная видеокарта — неотъемлемая часть любого компьютера, который используется для игр или профессиональной работы с графикой и видео. Это достаточно сложное устройство, состоящее из нескольких компонентов. Каких именно, давайте рассмотрим?

У каждого комплектующего в компьютере имеется своя роль. Общими вычислениями занимается центральный процессор. «Подает» процессору данные оперативная память, а питает его и занимается коммуникациями материнская плата. Завершает картину отдельно устанавливаемая на процессор система охлаждения.

В отличие от такой модульной организации, видеокарта — это целый маленький «мир» с собственным вычислительным чипом, оперативной памятью, подсистемой питания, системой охлаждения, коммуникациями и прочими составляющими. Давайте рассмотрим основные части видеокарты по порядку.

1. Графический процессор

«Сердце» видеокарты, занимающееся вычислениями. Графический процессор может использоваться не только в игровой или профессиональной графике. Современным ГП уже давно под силу и разнообразные общие вычисления, если их поддержка имеется в используемой программе.

2. Плата видеокарты

Плата видеокарты выполняет ту же роль, что и материнская плата для центрального процессора. Дорожки на плате соединяют графический процессор с видеопамятью и различными разъемами. К тому же, именно на плате распаиваются электронные компоненты подсистемы питания ГП и видеопамяти.

3. Видеопамять

Собственная оперативная память видеочипа. Графические процессоры, в отличие от центральных, имеют более широкую шину доступа к памяти — до 384 бит в современных игровых моделях.

Большинством ГП, за исключением самых бюджетных, используется память различных поколений GDDR. Она отличается более высокими эффективными частотами, чем обычная память типа DDR. Поэтому графическая память видеокарты работает намного быстрее, чем оперативная память компьютера.

4. Подсистема питания

Подсистема питания графического процессора и видеопамяти. Представляет собой преобразователь напряжения (VRM), на который подается линия +12 В от блока питания. VRM формирует напряжения питания для ГП и видеопамяти. Они гораздо более низкие — порядка 1-1.5 В.

5. Разъемы дополнительного питания

Разъемы для подачи питания на видеокарту. У некоторых бюджетных моделей могут отсутствовать, так как они получают питание от слота PCI-E на материнской плате – максимум до 75 Вт. Более мощные решения вдобавок к этому могут обладать одним или несколькими разъемами:

• PCI-E 6-pin — первая версия разъема для видеокарт с интерфейсом PCI-E. Может передавать до 75 Вт мощности.

• PCI-E 8-pin — вторая версия разъема для видеокарт с интерфейсом PCI-E. Может передавать до 150 Вт мощности.

• 12VHPWR — современный вид разъема, устанавливаемый на топовые видеокарты NVIDIA. Может передавать до 600 Вт мощности.

6. Разъем шины PCI-E

Разъем для подключения видеокарты к слоту PCI-E x16 на материнской плате. Выглядит у всех видеокарт одинаково. Однако в зависимости от модели карты к нему может быть подведено разное количество линий шины PCI-E — от 4 до 16.

7. Разъемы для вывода изображения

Разъемы для подключения устройств отображения информации — мониторов, телевизоров или проекторов.

• HDMI — универсальный и наиболее распространенный порт для всех видов устройств отображения. На современных моделях видеокарт обычно один HDMI, но иногда можно встретить и пару.

• DisplayPort — второй по популярности порт. Используется в основном для подключения мониторов, в телевизорах и проекторах встречается реже.

• DVI — устаревший цифровой порт, который все еще имеется в ряде видеокарт и некоторых моделях мониторов.

• VGA (D-SUB) — аналоговый порт для мониторов и проекторов, которого уже не встретить в современных игровых моделях. Однако в ряде бюджетных видеокарт его до сих пор можно найти, как и в недорогих мониторах.

8. Система охлаждения

Плата видеокарты со всеми установленными на нее компонентами обладает собственной системой охлаждения.

Чаще всего эта система представляет собой радиатор, на котором установлены вентиляторы для обдува и декоративный кожух. Тепло с графического процессора на радиатор передается посредством слоя термопасты между ними. Для передачи тепла с видеопамяти и компонентов подсистемы питания применяются термопрокладки.

Для более эффективного охлаждения в среднебюджетных и топовых моделях карт тепло по радиатору «разносят» тепловые трубки. С той же целью в основание радиатора может устанавливаться испарительная камера.

Среди бюджетных моделей встречаются карты с пассивным охлаждением — у них есть радиатор, но нет вентиляторов. Топовые модели, напротив, могут обладать системой жидкостного охлаждения. В ее основе тоже лежит радиатор и вентиляторы, но они вынесены за пределы корпуса видеокарты с помощью шлангов водоблока. Водоблок, в свою очередь, устанавливается на плату видеокарты вместо радиатора.

Питание компонентов воздушной или жидкостной системы охлаждения подключено к плате видеокарты. Оттуда ей управляет специальный микроконтроллер, который получает данные о температуре от графического чипа, памяти и прочих компонентов, находящихся на плате.

СПРАВКА: В 2019 году компания Mellanox была приобретена корпорацией Nvidia за 6,9 млрд долларов, что стало одним из крупнейших слияний и поглощений 2019 года. Среди других компаний, желающих приобрести Mellanox, были Intel, Xilinx и Microsoft. Основатель и бессменный генеральный директор Эяль Вальдман покинул компанию в ноябре 2020 года.

На этой неделе в выпуске 347 подкаста «Денежные машины» Calcalist с экономистом и главным стратегом Agam Leaderim Ури Гринфельдом:

«Я думаю, что синергия между процессором – мозгом – и возможностями подключения превратила 93 миллиарда долларов, которые Nvidia стоила сегодня, в 4-триллионный монстр», – говорит Эяль Вальдман, приглашенный на этой неделе в специальный выпуск Money Engines. Эяль Вальдман, инженер-электрик по образованию, основал компанию по производству чипов Galileo чуть более 30 лет назад, которая впоследствии была продана Marvell. Затем он основал Mellanox, где много лет занимал посты генерального директора, председателя совета директоров и президента, а в 2020 году провёл её продажу Nvidia за 6,9 миллиарда долларов – пожалуй, самую значимую и важную сделку для Государства Израиль

«Это самое значительное слияние в истории отрасли», — сказал он. «Сегодня объём продаж Nvidia-Networking, которая по сути является Mellanox, превышает 20 миллиардов долларов в год — и продолжает стремительно расти».

По его словам, без InfiniBan от Mellanox не было бы GPT Chat: «OpenAI всегда покупала у нас самое передовое поколение. Без этого соединения они не смогли бы достичь скоростей обработки данных, необходимых для искусственного интеллекта».

Вальдман описывает переговоры о продаже Mellanox как «большую битву» между Intel, Nvidia и другими компаниями. «В конце концов, встреча с Йенсеном (Хвангером, генеральным директором Nvidia, С.С.) была естественной. Мы с самого начала знали, что это верное направление. В 2019 году Intel стоила гораздо дороже Nvidia, и всего год спустя Nvidia её обогнала. С тех пор компания только двигалась вперёд благодаря правильной ставке на ИИ».

И что бы произошло, если бы они не продали? «Mellanox стоила бы сотни миллиардов даже как самостоятельная компания, — говорит Вальдман, — но слияние было правильным. Акционеры выиграли, сотрудники, владевшие акциями Nvidia, продолжают получать прибыль, а государство получило рабочие места и инвестиции. Это выгодная сделка для всех».

Вальдман описывает свой опыт в Сан-Франциско: «Я стоял на светофоре, и вокруг меня четыре беспилотных автомобиля. Это работает просто потрясающе. Через несколько лет, когда 95% времени вы не находитесь в машине, у вас будет доступ к круглосуточному, доступному, надежному и экологичному автономному транспортному средству. Это революция, которая изменит не только транспорт, но и образование, и развлечения — само транспортное средство станет мобильным центром обработки данных».

Он сказал: «Подобно тому, как американцы в XX веке развозили лёд, а затем переходили на другую работу, сегодня водители и обслуживающий персонал также найдут новые занятия. Бояться нечего — технологические изменения всегда приводят к повышению уровня благосостояния».

«В конечном итоге в эпоху искусственного интеллекта жизнь станет гораздо эффективнее, гораздо дешевле и гораздо лучше».

«Я думаю, что в эпоху искусственного интеллекта у нас будет гораздо больше свободного времени для гораздо более интересных дел. Некоторые рабочие места, такие как работа водителей, уборщиков в больницах, различных палатах, перейдут к роботам. Нам нужно обеспечить этим людям универсальную базовую заработную плату, потому что часть их занятости исчезнет. Но в конечном итоге жизнь станет гораздо эффективнее, гораздо дешевле и гораздо лучше», — сказал он.

По его словам, самые кардинальные изменения произойдут в медицине. «Искусственный интеллект будет выявлять рак на ранней стадии, разрабатывать персонализированные методы лечения и даже производить стволовые клетки из вашего тела для регенерации органов и тканей. Возможно, в ближайшем будущем мы сможем сказать: больше никаких смертей от рака».

Отвечая на вопрос о важности академической среды, даже в эпоху искусственного интеллекта, Вальдман сказал, что «фундамент критически важен — физика, математика, компьютерные науки. Академия находится на переднем крае исследований, но в Израиле мы идём назад. Если ультраортодоксальное и арабское общество не усвоит свои основные принципы и не выйдет на рынок труда, страна не будет развиваться».

Вальдман настаивает на том, что ситуация в Израиле благоприятная: «Война отнимает много энергии, люди находятся в резерве, но мы не упустили свой шанс. Здесь есть замечательные люди и отличные компании. Нам нужно больше инвестировать в искусственный интеллект и интегрировать все группы населения – харедим, арабов, друзов, всех. В Mellanox и Nvidia мы интегрировали арабских и палестинских сотрудников, а также повлияли на бедуинские школы, чтобы увеличить число учеников, изучающих математику по пятибалльной программе. Это основа успеха».

Перевод с иврита

ИСТОЧНИК

Сегодняшние литий-ионные батареи — оптимальны для смартфонов, но слабо подходят для транспорта: медленно заряжаются, теряют ёмкость, могут быть опасны при перегреве.

К 2050 году эксперты прогнозируют кардинальную смену аккумуляторных технологий. Вместо привычных электродов и химических реакций — совершенно новые материалы и принципы.

«Появятся кремниевые аноды — они уменьшают размер батарей, сохраняя мощность.

Проточные и металло-воздушные аккумуляторы обеспечат длительное хранение энергии.

А суперконденсаторы могут стать революцией» Доктор Джон-Джозеф Мари из Института Фарадея

Суперконденсаторы позволяют им удерживать двойной слой заряда. Это свойство батареи называется «псевдоемкостью», что позволяет ей хранить невероятное количество энергии. Они заряжаются за считанные секунды. И там, где литиевая батарея приходит в негодность после нескольких тысяч зарядок, суперконденсаторы выдерживают около полумиллиона циклов.

Это может кардинально изменить транспорт, сделав электромобили более устойчивыми, долговечными и быстрыми в зарядке.

Больше интересной информации про топливо, нефть, энергию и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм

Ученые из Южной Кореи и Японии сделали шаг к созданию новых топливных элементов для электромобилей и генераторов. Главная проблема современных твердооксидных топливных элементов (ТОТЭ) в том, что для их работы нужны очень высокие температуры — свыше 800 °C. Это дорого, сложно и не всегда безопасно.

Решение оказалось неожиданным: исследователи создали «дышащий» кристалл — материал, который умеет по требованию выделять и поглощать кислород, по аналогии с тем, как это делают человеческие легкие. Благодаря этому процесс можно запускать уже при 400 °C, то есть в два раза ниже привычных значений.

Секрет в составе: это оксид металла на основе стронция, железа и кобальта. Он выдерживает многократное использование, не разрушается и открывает путь к долговечным и более эффективным топливным элементам.

Новинка может пригодиться в электромобилях — для увеличения запаса хода в стационарных генераторах — для производства энергии с минимальными выбросами. В электронике — в «тепловых транзисторах», управляющих теплом в микросхемах и в умных окнах — для регулирования температуры в зданиях.

Как отмечают авторы разработки, это важный шаг к созданию «умных материалов», которые смогут адаптироваться в реальном времени и работать сразу в нескольких сферах — от энергетики до строительства.

Больше интересной информации про топливо, нефть, энергию и энергетику в телеграм-канале ЭнергетикУм