VYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH: integrované grafiky (1. časť)

Jedným z najsilnejších trendov PC sveta v posledných rokoch je integrácia. Mnohé komponenty sa zmenšujú a spájajú s inými. Vďaka tomu tu napríklad máme enormný pokrok integrovaných grafík – aj keď poriadne dusený pomalším pokrokom RAM.

Pozrite siVYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH: procesory (1. časť)

Pozrite siVYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH: procesory (2. časť)

Pozrite siVYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH: RAM

Pozrite siVYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH – integrované grafiky

(pred dvoma rokmi)

Pozrite siVyznajte sa v počítačoch – grafické karty

(pred štyrmi rokmi)

 

Intel Core M die shot

Grafika v procesore zaberá dnes takmer vždy viac miesta ako x86 jadrá CPU

Najlepší priateľ procesora?

Pôvodná funkcia grafického jadra, prípadne grafickej karty, bolo vykresľovanie obrazu na externý monitor alebo displej. V počítačovom praveku aj toto bolo úlohou procesora, ktorý dokáže vďaka svojej univerzálnosti urobiť prakticky všetko, ale nie najefektívnejšie. Osamostatnením zobrazovacích úloh do grafického procesora efektivita stúpla.

Tento trend naďalej pokračuje, grafické jadrá postupne preberajú ďalšie úlohy. Napríklad stačí do nich implementovať pomerne jednoduchý obvod pre spracovanie h.265 formátu a 4K video si tak prehráte nie so 100-percentným, ale napríklad s 20-percentným vyťažením procesora a zodpovedajúcou úsporou energie.

Inovácie AMD Carrizo

Akcelerácia videa je typickým, ale nie jediným príkladom. Moderné grafiky dokážu spracovávať aj obrázky či dokonca zvuk. Najvyššiu účinnosť však dosahujú v hrách, ktoré využívajú nespočet moderných výpočtových technológií, vyvinutých priamo pre ne. Budúcnosť zrejme bude priať využívaniu grafík aj v bežnom softvéri. Žiaľ táto oblasť napreduje relatívne pomaly.

Zato vo vedeckých superpočítačoch s nepredstaviteľným výkonom sa už dávnou používajú grafické adaptéry a dosahujú úspechy. Môžeme teda povedať, že hoci grafika je v podstate súčasťou procesora (v skutočnosti na jednom čipe s procesorovými jadrami), je mu vítaným pomocníkom, pretože ho odbremeňuje od štandardizovaných úloh a nechá ho robiť to, čo iné teleso nezvládne.

Intel HD Graphics 5300

Dnešné integrované grafiky majú široké využitie

Dedikované grafiky nevymrú, ale priblížia sa tomu

Integrácia prináša niekoľko výhod. Vyšší výkon vďaka fyzicky bližšej vzdialenosti (v PC svete sa hrá na mikrometre), úspora energie, priestoru, výrobných nákladov. Veľká časť procesorov s integrovanou grafikou využíva asymetrické turbo frekvencie. Keď je v záťaži iba procesor, grafika nečerpá výkonový strop (TDP) a vytvára priestor pre pretaktovanie procesora, v hrách sa zasa môže naplno odviazať grafika.

Vývoj grafík podľa Intelu

Výkon integrovaných GPU Intelu začal byť zaujímavý od generácie Sandy Bridge, odvtedy prudko rastie

Pokrok vo výrobných procesoch je zatiaľ o niečo väčší, než je rast požiadaviek hier. V prípade bežných používateľov, ktorí náročné hry nehrajú, ale grafiku potrebujú skôr na akceleráciu videa, je tento rozdiel ešte zjavnejší. Je teda jasné, že aj do budúcna bude pokračovať trend postupnej eliminácie dedikovaných grafických kariet. Existujú však dve bariéry, ktoré mu bránia v rýchlosti.

Prvou je komplexnosť čipov. Ako sme spomínali v článku o procesoroch, dnešné modely sa skladajú z miliárd tranzistorov. Čím je procesor väčší, tým väčšia je šanca, že v niektorej jeho časti dôjde k výrobnej vade a výrobca ho bude musieť zahodiť, hoci zaň v rámci wafera zaplatil – prípadne musí deaktivovať defektnú časť (napr. jeden blok jadier) a predať ho ako nižší, lacnejší model.

Intel Iris Graphics Broadwell

Nemal by sa takýto čip volať skôr „grafika s integrovaným procesorom“?

Nuž a v dnešných procesoroch AMD aj Intelu takmer vždy integrovaná grafika zaberá polovicu, ale aj viac plochy čipu. Produkovať procesory s extrémnymi integrovanými grafikami je preto riskantné. Mimochodom, odporca integrovaných grafík by pri pohľade na „zbytočne“ premrhanú plochu čipu právom namietať, že namiesto grafiky mohol mať procesor dvojnásobný počet jadier či naopak polovičnú cenu. Ale to je ekonomicko-manažérske rozhodnutie výrobcov na základe vývoja trhu.

Druhým kritickým limitom je pamäťová priepustnosť. Dedikované grafické karty využívajú zvyčajne GDDR5 pamäte, niekoľkonásobne rýchlejšie v porovnaní s RAM. Integrovaná grafika však vlastnú pamäť nemá a musí sa spoliehať práve na spoluprácu s RAM.

Medzigeneračné zlepšenie iGPU Intel

Niekedy býva problém aj nedostatok jej objemu, takmer vždy ale nízka dátová priepustnosť daná frekvenciou a počtom kanálov. Okrem tých najjednoduchších, pre všetky integrované grafiky je preto nevyhnutnosťou dvojkanálová pamäť, samozrejme pokiaľ teda chcete túto grafiku využívať a nechcete dopustiť zníženie jej výkonu o niekoľko desiatok percent len vplyvom pamäti.

Dôležitá je tiež voľba maximálnej podporovanej frekvencie RAM. Pomocou frekvencie a počtu kanálov sa dá vypočítať priepustnosť RAM. Pre bežného používateľa to znamená toľko, že stačí porovnať frekvencie dvoch rôznych pamätí vydelením (napr. 2400/1600 MHz) a hneď vie, že 2 400 MHz RAM-ka mu dá o 50 % väčšiu priepustnosť, ktorú silná grafika využije na nárast výkonu takmer o rovnaké číslo.

AMD Beema die shot

AMD Beema s jednokanálovým riadičom RAM je typický príklad, kde pamäť funguje ako zatiahnutá ručná brzda

Dnes už nám je jasné, že ani nastupujúce DDR4 pamäte nedokážu nasýtiť hlad grafických jadier po priepustnosti – maximálne ho trochu zmiernia. Objavili sa však tri zaujímavé riešenia. Prvé používa Intel, ale iba vo svojich najsilnejších grafikách Iris Pro, ktoré nájdete iba v najdrahších procesoroch, teda veľmi zriedka. Je ním osadenie rýchlej 128 MB pamäte eDRAM, ktorá síce celej grafike nestačí, ale funguje ako štedrá vyrovnávacia pamäť – a funguje dobre. Podobné riešenie aplikoval aj Microsoft v konzole Xbox One.

Sony vo svojom PlayStation 4 naopak zvolilo klasickú GDDR5 pamäť nielen pre grafiku, ale nahradilo ňou aj systémovú RAM. Podobný krok v menšom meradle sa očakával v rámci procesorov AMD APU, výrobca sa však k nemu neodhodlal. Dnes sa špekuluje o integrácii pokrokových HBM pamätí do APU, aj to však znie pomerne nepravdepodobne. Problémy integrovaných grafík teda zrejme ešte pretrvajú.

AMD Carrizo hranie

Hranicou je Full HD hranie

Napriek problémom integrované grafiky stále naberajú väčší trhový podiel. Priamo úmerne s rastom ich výkonu sa zmenšuje priestor pre dedikované grafiky a ubúda ľudí, pre ktorých je samostatná grafika potrebná. Pred pár rokmi by vás za zámer hrať hry na integrovanej grafike odborníci vysmiali, ale dnes sa to už bez problémov dá. Samozrejme ale nie na každej.

Lacné procesory (AMD Beema, Intel Atom/Celeron/Pentium) spustia nanajvýš staré hry v nízkom rozlíšení a v nízkych detailoch. Ani grafiky v mainstreamových procesoroch Intelu, t. j. napríklad modely HD 4400 alebo 5500 nemožno označiť za herné grafiky. Pokiaľ chcete hrať vo Full HD rozlíšení, musíte siahnuť po najsilnejších integrovaných grafikách. V prípade Intelu je to rad Iris (ideálne Iris Pro s eDRAM), u AMD APU rodiny Kaveri s grafikami Radeon R7. Netreba snáď zdôrazňovať potrebu rýchlych pamätí. Čo zdôrazniť treba, je fakt, že ani súčasná špička integrovaných GPU vám Full HD nedokáže garantovať v najvyšších detailoch a v najnovších hrách. To by však pre cieľovú skupinu nemal byť problém.

AMD vs. Intel

AMD v grafikách ešte stále vedie, i keď Intel náskok doťahuje. Šancu AMD nemá akurát proti drahším procesorom s Intel Iris Graphics

Pokiaľ si chcete vo Full HD vychutnať všetky, aj najnovšie hry, potrebujete stále dedikovanú grafiku. O vyššom, v krajnom prípade Ultra HD rozlíšení, to platí dvojnásobne, vlastne štvornásobne :-). Samostatnú grafiku využijú aj profesionáli na akceleráciu špecifického softvéru.

Nuž a vo všetkých ostatných prípadoch silne odporúčame integrovanú grafiku. Väčšina používateľov by sa dedikovanej dokonca mala vyhýbať – zbytočne zvyšuje cenu, spotrebu či dokonca hmotnosť počítača. Hardvérovú akceleráciu Ultra HD videa budú zvládať všetky procesory vrátane lacných Atomov. Napriek tomu ešte na trhu figuruje dosť notebookov s dedikovanými grafikami. Kedy majú zmysel, si bližšie povieme nabudúce. Zatiaľ len spomeňme, že často je ich osadenie najmä marketingovým lákadlom a prinášajú minimálny nárast výkonu oproti integrovanému riešeniu.

AMD Beema frekvencie

Parametre podobné ako u procesora

Aj integrovanú grafiku môžeme teoreticky zhodnotiť na základe niekoľkých ukazovateľov. Prvým je výrobný proces, logicky rovnaký, akým bol vyrobený procesor, keďže ide o jeden celistvý čip. Intel sa práve v generácii Broadwell presúva na 14 nm výrobné linky, Haswell a Ivy Bridge pochádzajú z 22 nm výroby. AMD žiaľ zaostáva, 28 nm výrobu pravdepodobne v budúcom roku nenahradí 20 nm linkami, ale až v roku 2017 výrobou na 14 alebo 16 nm.

Integrovaná grafika je v prvom rade istým druhom procesora, zvykne sa nazývať aj grafickým procesorom (GPU – Graphics Processing Unit). Má svoje jadrá a aj frekvenciu. Jadier však býva podstatne viac ako v prípade procesora. Zvyknú sa označovať SP, čo znamená „stream procesory“ a u AMD ich býva typicky 128 až 512, v dedikovaných grafikách aj niekoľko tisíc. Intel používa označenie EU (Execution Units) a býva ich od 4 v lacných Atomoch až po 48 v Iris Pro (v budúcej generácii Skylake údajne až 72). Čísla však nie sú porovnateľné – v aktuálnej generácii je 48 EU Intelu o polovicu výkonnejších než 512 SP AMD.

AMD Compute Cores

AMD žiaľ v posledných generáciách začalo miasť s udávaním akýchsi výpočtových jednotiek, za ktoré v rámci APU považuje rovnako každé jadro procesora, ako aj každý blok grafiky so 64 SP. To je však prehnané, pretože tieto bloky ešte zďaleka nie sú zastupiteľné s procesorom a navyše môže neznalý zákazník rýchlo nadobudnúť dojem, že notebook so štvorjadrovým procesorom a 512 SP grafikou má 12-jadrový procesor.

Frekvencia sa pohybuje typicky okolo 1 GHz, v mobilnom segmente skôr menej. Intel zvykne udávať základnú a maximálnu frekvenciu, AMD maximálnu a niekedy aj turbo. Samozrejme pri rovnakých ostatných podmienkach platí, že čím viac, tým lepšie – výrobcovia však opäť nie sú porovnateľní.

Dôležitá je aj generácia architektúry. Nárast efektivity a výkonu sa totiž dá dosiahnuť aj bez lepšieho výrobného procesu, zvýšenia počtu jadier a frekvencie. Novšie generácie sú pri rovnakej frekvencii a počte SP/EU zvyčajne rýchlejšie o pár percent.

Videocardbenchmark.net

Medzi najvýkonnejšími grafikami sveta integrované určite nehľadajte

Skutočný výkon grafiky, podobne ako u procesorov, zistíte najlepšie z recenzií hardvérových webov, ktoré sa najviac približujú vášmu typu používania. V prípade grafiky to znamená najmä testovanie vo vašej obľúbenej hre či akcelerácia potrebného formátu videa. Na rýchle posúdenie opäť stačí databáza Passmark. Pozrite si web videocardbenchmark.net, alebo zadajte do vyhľadávača názov grafiky a kľúčové slovo passmark, napríklad „Radeon HD 6550D passmark“. Približne 300 bodov stačí na bezproblémovú akceleráciu videa, dvojnásobok znamená pohodlné nenáročné hranie a od 1 000 bodov sa začína hranie vo Full HD. Integrované grafiky vrátane prehľadu modelov AMD a Intelu rozmeníme na drobné nabudúce.

ZdrojAMD,Intel,Videocardbenchmark.net

Komentáre k článku