Что такое интегрированная графика?

Интегрированная графика относится к GPU (графическому процессору), который встроен в тот же пакет, что и CPU (центральный процессор). В компьютерных кругах энтузиастов интегрированная графика часто высмеивается, но такой подход к проектированию GPU имеет много важных преимуществ.

Графика требует специализированного оборудования

Современная компьютерная графика с видео высокой чёткости и детализированным 3D-рендерингом в видеоиграх и профессиональных приложениях — это ответственная работа. Хотя ЦП может создавать («рендерить») графику, ему не хватает правильной архитектуры, чтобы делать это быстро и эффективно.

Вот почему у нас есть графические процессоры, которые созданы с нуля, чтобы отлично справляться с математикой, необходимой для расчёта правильных значений миллионов пикселей десятки или сотни раз в секунду. Каждое вычислительное устройство, от ПК до смартфонов, имеет графический процессор.

Единственные компьютеры, у которых нет графических процессоров, обычно являются «безголовыми» серверами, которые управляются удалённо и выполняют только работу, подходящую для процессоров. Однако даже это меняется, поскольку графические процессоры теперь используются не только для графики, но и для вычислений, подходящих для видеокарт, например, подбор пароля для хеша. Любой компьютер, который сегодня выводит данные на дисплей, почти наверняка имеет внутри себя специализированный графический процессор.

Интегрированная и дискретная графика

Когда вы покупаете ноутбук или настольный компьютер, в спецификации часто будет указано, что компьютер поставляется с «интегрированной» (встроенной) или «дискретной» (выделенной) графикой. Между этими двумя подходами к включению графического процессора в компьютер есть большая разница.

Выделенный графический процессор означает, что графический процессор имеет собственный независимый пакет процессора. Он имеет собственное отдельное решение для охлаждения. Выделенные графические процессоры также имеют собственное оборудование для управления питанием и памятью. Выделенный графический процессор похож на собственный автономный компьютер!

В настольном компьютере выделенные графические процессоры располагаются на собственной печатной плате, обычно называемой графической картой (видеокартой). Карта вставляется в материнскую плату компьютера и часто требует больше энергии, чем может быть обеспечено через слот для карты. Таким образом, он также может иметь свои собственные выделенные разъёмы питания от блока питания компьютера.

Специальная графика в портативных компьютерах иногда поставляется в виде съёмного пакета, например (сейчас сняты с производства) модули графического процессора для ноутбуков MXM. Но чаще всего они припаиваются непосредственно к материнской плате, но по-прежнему используются как отдельные компоненты от ЦП. С собственным охлаждением, памятью и питанием.

С другой стороны, интегрированный графический процессор должен делиться всем с процессором. Вот почему его часто называют встроенным графическим процессором. Он находится в том же корпусе процессора, охлаждается тем же радиатором и распределителем тепла и использует ту же системную память, что и ЦП. Материнская плата предоставляет оборудование для вывода изображения на дисплей, которое позволяет подключить монитор, но все «мозги» графического процессора находятся внутри пакета ЦП.

Преимущества встроенной графики

За исключением высокопроизводительных процессоров, практически все компьютерные процессоры сегодня имеют встроенный графический процессор. Вероятно, будет справедливо сказать, что модель интегрированного графического процессора является наиболее распространенным типом графического процессора в реальной жизни. Есть несколько веских причин, почему он так популярен, но, как всегда, есть относительно короткий список важных.

Во-первых, это стоимость. ЦП не так дорого обходится, если встроить GPU в вашу кремниевую недвижимость. Включение графического процессора в каждый центральный процессор снижает затраты на другие части системы гораздо больше, чем увеличивает стоимость самого графического процессора. Таким образом, системы со встроенным графическим процессором значительно дешевле систем с дискретным решением.

Второй основной причиной является сложность. Это особенно актуально для портативных компьютеров, где важен каждый кубический миллиметр объёма. Благодаря интеграции графического процессора в пакет ЦП ноутбуки могут быть значительно меньше, поскольку вам не нужно все дополнительное вспомогательное оборудование для охлаждения, питания и подключения полностью отдельного пакета микросхем.

Третьим столпом конструкции интегрированного графического процессора является энергоэффективность. Гораздо проще управлять энергопотреблением одного встроенного чипа, чем сбалансировать потребности двух отдельных. Поскольку GPU и CPU тесно интегрированы, они могут точно вписаться в TDP (расчётную тепловую мощность) пакета CPU.

Ноутбуки с дискретной видеокартой обычно также имеют встроенные графические процессоры, операционная система будет динамически переключаться между ними в зависимости от используемого вами приложения. Таким образом, вы не расходуете заряд батареи, используя высокопроизводительный графический процессор при работе с электронными таблицами.

Недостатки встроенной графики

Если интегрированная графика — это такая хорошая идея, зачем вообще использовать дискретную графику? Короткий ответ заключается в том, что дискретные карты имеют гораздо больший потенциал производительности.

Дискретная видеокарта может быть физически больше, иметь гораздо больший бюджет мощности и безопасно достигать более высоких температур при работе. Она также имеет доступ к специализированной высокопроизводительной памяти, разработанной специально для нужд графических приложений.

В течение долгого времени интегрированные графические процессоры были синонимом низкой производительности, достаточной только для выполнения основных задач, офисной работы и ограниченного мультимедиа. Игры? Совершенно исключено!

В 2022 году это уже не так, поскольку технология графических процессоров улучшила производительность встроенной графики до такой степени, что большинству пользователей, включая обычных геймеров, действительно не нужны выделенные графические процессоры. Тем не менее сегодня дискретные видеокарты работают намного быстрее, чем интегрированные.

Интегрированная графика и устройства System-on-a-Chip

Другой тип встроенного графического процессора встречается в SoC или устройствах System-on-a-Chip. SoC не просто интегрируют ЦП и ГП в один пакет, они также интегрируют системную память и часто даже хранилище!

Поскольку SoC разрабатываются с учётом конкретных целей общей производительности, графические процессоры в них могут быть довольно мощными. Например, SoC Apple M1 обладает большей графической мощностью, чем Playstation 4, в то время как ЦП по-прежнему может конкурировать с высокопроизводительными процессорами для ноутбуков.

Современные консоли, такие как PlayStation 5 и Xbox Series X, объединяют высокопроизводительные процессоры и графические процессоры в одном корпусе, но они предназначены для рассеивания огромного количества тепла, которое это вызывает, с нуля.

Какой графический процессор выбрать?

Если производительность для вас важнее всего, когда дело доходит до графики, то, несомненно, вам следует купить настольный компьютер с дискретной графикой. Если для вас важнее всего время автономной работы, стоимость, нагрев и шум, интегрированное решение, скорее всего, именно то, что вам нужно.

Пользователи настольных компьютеров имеют возможность добавить выделенный графический процессор в свою систему позднее, при условии, что ваша материнская плата имеет правильный слот, а ваш блок питания и корпус соответствуют этому (достаточно мощности). Таким образом, вы можете опробовать интегрированный графический процессор на своём процессоре, чтобы убедиться, что он достаточно хорош для ваших нужд.

В конечном счёте, самое главное — провести некоторое исследование производительности интегрированного графического процессора, которым оснащён ваш будущий ЦП. Вы можете быть удивлены тем, сколько энергии упаковано в этот крошечный процессор.