Каковы лучшие CPU со встроенной графикой – возможности без видеокарты

Каковы лучшие CPU со встроенной графикой – возможности без видеокарты

Что такое интегрированная графика и какой производительности можно ожидать в реальных сценариях? Обо всём этом я расскажу вам в этой статье.

К концу, я надеюсь, у вас будет конкретное представление об интегрированной графике ЦП и вы сможете принять обоснованное решение о покупке за или против, сейчас или в будущем.

Итак, начнём с основ. Или вы можете использовать ссылку, чтобы перейти сразу к рейтингу – я не могу остановить вас сейчас.

Что вам нужно знать об интегрированной графике процессора (iGPU)

Что такое встроенная графика процессора

В старых ПК такими вещами, как графика и даже звук, довольно долгое время должна была управлять карта расширения, а не центральный процессор.

Первая интегрированная графика присутствовала в ту эпоху, но только как часть набора микросхем на материнской плате, а не ЦП.

Интегрированной графики ЦП для настольных ПК не существовала до чипа Intel Westmere iGPU в их серии Core 1st Gen.

Вскоре после этого присоединилась компания AMD, которая через пять лет быстро переименовала концепцию в нечто другое в маркетинговых целях. APU, или Accelerated Processing Unit, – это термин AMD для ЦП со встроенной графикой.

Кажется, AMD не так часто использует терминологию APU в наши дни – её не было в списках их продуктов – но она очень заметно использовалась, когда они дебютировали со своей версией технологии.

По сравнению с обычным графическим чипом в дискретной видеокарте, интегрированная графика – это всего лишь мини-графический процессор, интегрированный в другой процессор или плату.

Все ЦП со встроенной графикой – это APU?

AMD так не скажет, но, в значительной степени, да.

Основное значимое различие на момент написания статьи заключается в том, что будущие графические процессоры Intel для настольных ПК могут синхронизироваться со своими iGPU так же, как старые APU AMD могут синхронизироваться с Dual Graphics.

Двойная графика была функцией, которая позволяла старым iGPU AMD работать в тандеме с графическими процессорами AMD, повышая производительность обоих и позволяя объединять их для решения одной задачи через CrossFire.

К сожалению, AMD больше официально не поддерживает CrossFire, так как поддержка нескольких GPU для игр и непрофессиональных задач больше не актуальна.

Все ли дискретные графические процессоры лучше iGPU

Большинство дискретных графических процессоров относится к классу продуктов, которые явно лучше оснащены и производительнее, чем iGPU.

Большинство графических процессоров среднего класса могут похвастаться более чем вдвое большей производительностью, чем iGPU, но рыночные условия иногда могут сделать эти конкурентные варианты менее жизнеспособными.

Что касается недорогих графических процессоров по сверхбюджетной цене, то iGPU начинают быстро приближаться к технологиям текущего поколения.

В качестве конкретного примера можно привести что-то вроде Ryzen 5 5600G, который способен потягаться с GT 1030 GDDR5.

Производительность CPU iGPU от AMD и Intel неуклонно улучшалась на протяжении поколений, доказывая, что она более чем подходит для повседневного использования на рабочем столе и потребления мультимедиа.

Однако, даже если ваш iGPU может запускать игры со скоростью 60 кадров в секунду, маловероятно, что он сможет делать это с разрешением выше 720p в современных играх.

Далее в статье мы более подробно рассмотрим производительность, которую вы можете ожидать от iGPU в различных задачах.

Почему встроенной графике нужна быстрая оперативная память

Прежде чем углубиться в то, как вы можете ожидать, что iGPU будут выполнять различные задачи, давайте поговорим о том, что сильно повлияет на производительность вашего iGPU во всех сценариях: скорость RAM.

Дискретный графический процессор будет иметь VRAM, специально изготовленную для обработки графики, тогда как iGPU должен полагаться на тот же тип ОЗУ, что и остальная часть ЦП.

Это намного медленнее по своей природе, но вы можете уменьшить дефицит производительности, купив быструю оперативную память, которая может работать на стабильной высокой частоте на вашей материнской плате.

С более быстрой оперативной памятью, выступающей в качестве видеопамяти, вы обеспечите максимально возможную производительность встроенного графического чипа.

Ещё лучше, если вы можете получить оперативную память емкостью 16 ГБ или выше, чтобы у вас было больше оперативной памяти, которую можно выделить в качестве видеопамяти для вашего iGPU.

Это будет не так хорошо, как наличие быстрого дискретного графического процессора с надлежащей видеопамятью, но всё же будет значительно лучше, чем использование скорости SSD или диска HDD при нехватке видеопамяти.

Интегрированная графика ЦП в производственных задачах

Современных интегрированных графических решений более чем достаточно для большинства общих задач производительности и потребления мультимедиа.

Большинство задач производительности не особенно нагружают графическое оборудование – обычно они занимают больше оперативной памяти или процессорного времени, чем что-либо ещё.

Например, запуск многих окон и вкладок Chrome потребует много оперативной памяти (и использования ЦП, если они активны), но, скорее всего, очень мало ресурсов графического процессора, если не воспроизводится видео.

Даже когда воспроизводится видео, встроенная графика уже много лет способна воспроизводить мультимедиа 4K. Даже iGPU от Intel, которые были намного слабее, чем у AMD, и по этой причине с 2017 года называются Intel UHD Graphics.

Воспроизведение мультимедиа 4K не так требовательно к сырой графической мощности, как простое наличие совместимых и достаточно современных технологий отображения, доступных вам.

Например, многие очень мощные видеокарты не могут выполнять трассировку лучей в реальном времени или HDR, потому что они были выпущены до того, как эти функции получили надлежащую поддержку.

Так что, что касается общего использования производительности, современного iGPU более чем достаточно. (Для таких вещей, как сжатие и преобразование файлов, вам, вероятно, лучше использовать настоящие ядра ЦП.)

Что насчёт более сложных задач рендеринга и производства?

Как встроенная графика ЦП работает в задачах рендеринга

Как только мы перейдём к более тяжелым задачам, таким как рендеринг и кодирование видео… что ж, на самом деле вы, скорее всего, захотите использовать ядра ЦП, а не iGPU.

Даже для таких вещей, как рендеринг и кодирование видео, ядра ЦП обеспечивают более быстрый и качественный результат, чем относительно слабый iGPU.

Но, не заблуждайтесь: iGPU по-прежнему можно использовать для ускорения этих задач, даже если вы используете ядра ЦП.

Например, iGPU может ускорить видео на таймлайне редактирования, обеспечивая плавное редактирование видео, пока остальная часть вашей системы (а именно ОЗУ и хранилище) находится в рабочем состоянии.

Для большинства задач профессионального рендеринга реальный процессор будет лучшим выбором, чем маломощный графический процессор, который удалось впихнуть производителю.

Как только вы перейдёте к рабочим нагрузкам, требующим высокой мощности с ускорением графического процессора (например, Blender или подходящий механизм рендеринга графического процессора, такой как Redshift), даже iGPU уровня GT 1030 не сможет конкурировать с графическим процессором среднего и высокого уровня. Для этих задач требуются дискретные графические процессоры.

Как интегрированная графика ЦП работает в играх

Как упоминалось ранее, было показано, что современная интегрированная графика обычно работает, в лучшем случае, на уровне дискретной GT 1030. Это недорогая видеокарта, но она, как правило, является основной картой, с которой сравнивают интегрированные решения.

Производительность GT 1030 также может существенно меняться в зависимости от того, оснащена ли она надлежащей оперативной памятью GDDR или DDR4.

С оперативной памятью GDDR 1030 опережает любой iGPU, но без неё лучшие на сегодняшний день iGPU могут добиться более высокой производительности.

Недавно GamersNexus загрузил подробный сравнительный анализ iGPU Intel текущего поколения с iGPU AMD и конкурирующими моделями GT 1030.

Несмотря на некоторые различия, большинство результатов показали, что Intel HD/UHD Graphics оказывается почти последним, даже по сравнению с GT 1030 с блокировкой DDR4.

Между тем, интегрированная графика Intel Iris, основанная на их будущих графических процессорах для настольных ПК, демонстрирует несколько лучшие результаты, но они не могут конкурировать ни с одним из последних интегрированных графических решений AMD.

Модель GT 1030 с GDDR5 проигрывает интегрированной графике AMD, но во многих играх iGPU AMD может фактически опередить, предположительно, более быстрый дискретный графический процессор.

Если вы покупаете iGPU для игр, то iGPU от AMD станут очевидным лидером для игр с разрешением 720p и 1080p со скоростью до 60 кадров в секунду и низкими/средними настройками.

Лучшие процессоры со встроенной графикой

Процессор начального уровня со встроенной графикой – AMD Athlon 3000G

• Супер низкая цена
• Удивительно функциональный для базового настольного и офисного использования
• Ретро и лёгкие игры возможны в 720p; более новые игры со скоростью 60 кадров в секунду также должны быть возможны с дискретным графическим процессором

Что нас разочаровало:

• Только 2 физических ядра сильно ограничивают производительность в приложениях, привязанных к процессору; не рекомендуется для рендеринга или высоких игровых нагрузок
• iGPU недостаточно мощный для механизмов рендеринга GPU

Оптимальный CPU Intel со встроенной графикой – Intel Core i5-12600K

• Превосходная универсальная производительность процессора по отличной цене
• Достаточно хорошая сырая мощность ЦП для игр, рендеринга и производительности в тяжелых условиях
• В сочетании с дискретным графическим процессором может обеспечить поддержку игр с высокой частотой обновления и 3D-ускоренный рендеринг

Что нас разочаровало:

• iGPU намного хуже, чем последние решения от AMD, но всё ещё жизнеспособен для использования в разрешении 720p, низких настройках и 30+ FPS в играх
• iGPU недостаточно мощный для механизмов рендеринга GPU

Оптимальный CPU AMD со встроенной графикой – Ryzen 5 5600G

• Отличная общая производительность процессора по конкурентоспособной цене
• Ядер и потоков процессора более чем достаточно для большинства игр, рендеринга и производительных задач
• iGPU ведущего класса находится на одном уровне, а иногда и превосходит GDDR5-версию GT 1030
• В сочетании с дискретным графическим процессором может поддерживать игры с высокой частотой обновления и задачи рендеринга / производительности с ускорением 3D, хотя и немного медленнее, чем конкурирующий Core i5

Что нас разочаровало:

• Самая высокая цена среди доступных опций, но не такой мощный, как Intel Core i5 по сырой производительности процессора – заметно после добавления дискретного графического процессора

Лучший процессор Intel со встроенной графикой – Core i7-12700K

• Практически лучший ЦП для настольных игр и производительности / профессионального использования, помимо своего более мощного брата Core i9, особенно после обновления до дискретного графического процессора

Что нас разочаровало:

• iGPU почти не изменился по сравнению с тем, что присутствует в i5 и других моделях – если вы действительно не думаете о мощности процессора, тратить столько дополнительных средств на iGPU вместо дискретного GPU немного сомнительно

Производительный процессор AMD со встроенной графикой – Ryzen 7 5700G

• Один из лучших процессоров AMD Ryzen, включает небольшие улучшения в модулях и скоростях iGPU
• Отлично подходит для игр и особенно для продуктивного/профессионального использования после оснащения дискретным графическим процессором

Что нас разочаровало:

• Высокая цена за iGPU, даже если он хороший. Помните, как только вы начнёте тратить столько или больше на ЦП с iGPU, даже дискретная GTX 1050 уничтожит лучшие из доступных на данный момент iGPU

Часто задаваемые вопросы об iGPU

Можно ли одновременно использовать iGPU с дискретным GPU?

И да, и нет.

Как упоминалось ранее в статье, AMD однажды предложила функцию под названием Dual Graphics, которая позволяла их ранним iGPU работать в режиме CrossFire с дискретными видеокартами Radeon, повышая производительность.

Эта функция и сам CrossFire (решение AMD с несколькими графическими процессорами, SLI и NVLink принадлежат Nvidia), к сожалению, больше не поддерживаются, но есть некоторые признаки того, что она может вернуться с грядущими дискретными графическими процессорами Intel «Xe».

На момент написания вы не можете синхронизировать iGPU с дискретным GPU, скажем, в SLI или CrossFire.

Однако, вы все равно можете использовать iGPU при использовании дискретного GPU! Например, Intel QuickSync/AMD Video Core Next позволяет кодировать видео с ускорением iGPU для потоковой передачи и записи.

В профессиональных рабочих нагрузках, когда вы можете выбирать устройства для рендеринга, iGPU удобны как способ снизить нагрузку на остальную часть вашей системы.

Являются ли процессоры со встроенной графикой хорошими с видеокартой?

Конечно! Даже если вы не можете найти применение для iGPU после обновления видеокарты, большинство этих процессоров сами по себе довольно мощные и могут похвастаться архитектурой ЦП текущего поколения.

Во всяком случае, отсутствие зависимости от вашего iGPU позволит вам использовать реальную мощность процессора больше, чем когда-либо, поскольку мощность процессора наряду с мощностью графического процессора ограничивает максимальную частоту кадров.

Однако, важно отметить, что один из основных способов использования iGPU вместе с дискретной картой – в качестве дополнительного устройства рендеринга из-за его кодировщика – несколько вытесняется самой видеокартой.

Современные видеокарты от AMD и Nvidia имеют встроенные кодировщики, которые отделены от основного чипа GPU, но при этом обеспечивают качественную прямую запись и стриминг.

Ваше использование фактического iGPU станет очень ограниченным после обновления до дискретной видеокарты… но в этом-то и суть.

Какую память RAM использовать со встроенной графикой?

Если вы собираетесь использовать встроенную графику, вы должны максимально использовать возможности, сочетая их с большой оперативной памятью.

Для этой цели, особенно если вы собираетесь использовать процессор Ryzen, я настоятельно рекомендую использовать оперативную память, изготовленную по технологии Samsung B-Die.

Оперативная память B-Die отлично подходит для работы на высоких скоростях и с малыми задержками вместе с процессорами AMD и Intel, позволяя максимизировать производительность одноядерного процессора и производительность iGPU.

Встроенная графика в процессорах Intel

В процессорах Intel также, как и у конкурентов, есть интегрированная (встроенная) графика. Она позволяет отказаться от покупки дорогой видеокарты, если в ней нет никакой нужды. Также встроенная в процессор графика полезна в ноутбуках, так как позволяет экономить заряд батареи за счет использования этой графики только в мощных приложениях. Все остальное время отдувается графическое ядро процессора.

Введение

Выбору встроенной графики уделяется особое внимание в 2 случаях:

В основном именно эти две ситуации заставляют людей обратить особое внимание на интегрированную графику.

Здесь, как и в остальных наших статьях не будут рассмотрены чипы до 2010 года выпуска. А значит коснемся лишь Intel HD Graphics, Iris Graphics и Iris Pro Graphics

Непонятным остается вопрос установки встроенной графики в мощные игровые процессоры, ведь их используют лишь в паре с мощной видеокартой, которой и в подметки не годится даже самая мощная встроенная графика. Скорее всего это происходит из-за дороговизны перестройки линии сборки процессоров, ведь ядра у многих чипов идентичны и собраны они почти одинаково, а менять сборку ради пары моделей никто не собирается. Но в таком случае мы бы получили большую производительность в связи с тем, что большее число транзисторов будут работать на процессор, но и цена в таком случае поднимется.

Интересный факт: в PS4 стоит интегрированная в процессор графика, а не отдельный графический чип.

Классификация

Ошибка, которую допускают множество людей заключается в том, что интегрированная графика – это не обязательно встроенное в процессор графическое ядро. Интегрированная графика – это графика, которая встроена в материнскую плату или в процессор.

Таким образом встроенную графику разделяют на:

• Графика с разделяемой памятью – эта графика встроена в процессор и использует оперативную память вместо отдельной видеопамяти. Эти чипы отличает низкое энергопотребление, тепловыделение и стоимость, но производительность в 3D не сравнится в другими решениями.
• Дискретная графика – аппаратная часть представляет собой отдельный чип на материнской плате. Имеет отдельную память и, как правило, быстрее, чем предыдущий тип.
• Гибридная графика – это комбинация двух предыдущих типов.

Теперь понятно, что в чипах от Intel применяется графика с разделяемой памятью.

Поколения

Впервые Intel HD Graphics появилось в процессорах Westmere (но и до этого была встроенная графика).

Для определения производительности видеопроцессора надо рассматривать каждое поколение в отдельности. Лучшим способом определения производительности будет просмотр количества исполнительных блоков и их частоты.

Вот так обстоят дела с поколениями графики:

Поколения встроенной графики по номерам

№	Микроархитектуры	Обычные модели	Мощные модели
5	Westmere	HD*
6	Sandy Bridge	HD* /2000/3000
7	Ivy Bridge	HD*/ 2500/4000
7	Haswell/Bay Trail	HD* /4200-5000	Iris* 5100/Iris Pro* 5200
8	Broadwell/Braswell/Cherry Trail	HD* /5300-6000	Iris* 6100/Iris Pro* 6200
9	Skylake/Braswell/Cherry Trail	HD* 510-530/40x	Iris* 540/50/Iris Pro* 580

Где Graphics заменено на *.

Буквенный индекс P означает, что речь идет о процессоре Xeon (серверные чипы).

В каждом поколении до Skylake есть модель HD Graphics, но эти модели отличаются друг от друга. После Westmere просто HD Graphics ставится лишь в Pentium и Celeron. И стоит отличать отдельно HD Graphics в мобильных процессорах Atom, Celeron, Pentium, которые построены на мобильной микроархитектуре.

В мобильных архитектурах до недавнего времени примялись только одинаковые модели HD Graphics, соответствующим разным микроархитектурам. Графика разных поколений отличается по производительности, и в скобках обычно указывается это самое поколение, например Intel HD Graphics (Bay Trail). Теперь же при выходе нового 8 поколения втроенной графики они также будут различаться. Так по производительности отличаются HD Graphics 400 и 405.

Внутри одного поколения производительность возрастает с увеличение цифры, что логично.

С поколения Haswell начала действовать немного другая маркировка чипов.

Новая маркировка c Haswell

• 4 – Haswell
• 5 – Broadwell

Но у этого правила есть исключения, и в нескольких строках ниже мы все объясним.

Остальные цифры имеют следующее значение:

Распределение по трехзначному номеру

Цифры	Маркировка	Дополнительная маркировка
их нет	HD Graphics	GT1
200-1000*	HD Graphics xxxx	GT2 (у 1000 — GT3)
1100*	Iris Graphics	GT3
1200*	Iris Pro Graphics 6200	GT3e

*- означает, что разряд тысяч увеличивается на единицу

GT3e отличает дополнительный кэш eDRAM, который увеличивает скорость памяти.

Но с поколения Skylake классификация вновь изменилась. Распределение моделей по производительности можно увидеть в одной из предыдущих таблиц.

Связь маркировки процессора и встроенной в него графики

Вот такими буквами маркируются процессоры с особенностями встроенной графики:

• P – означает отключенное видеоядро
• C – усиленная интегрированная графика для LGA
• R – усиленная интегрированная графика для BGA (неттопы)
• H – усиленная интегрированная графика в мобильных процессорах (Iris Pro)

Как сравнивать видеочипы

Их сравнение на глаз довольно затруднительно, поэтому рекомендуем вам заглянуть на эту страничку, где можно увидеть информацию обо всех интгегрированных решениях Intel, и эту, где можно посмотреть рейтинг производительности видеоадаптеров и их результаты в бенчмарках. Чтобы узнать о том, какая графика стоит нужном вам процессоре, зайдите на сайт Intel, ищите ваш процессор по фильтрам, а затем загляните в графу «Встроенная в процессор графика».

Заключение

Надеемся, что данный материал помог вам разобраться в интегрированной графике, в особенности от Intel, а также поможет вам в выборе процессора для компьютера. Если возникли вопросы, то сначала посмотрите указания в разделе «Введение», а если вопросы остались, то милости просим в комментарии!

Не RTX 3090 единым, или встроенная графика в серверных процессорах

Помните времена, когда рекомендованные розничные цены у официальных реселлеров видеокарт казались грабежом? Многие воротили носом и шли на серый рынок, чтобы сэкономить несколько тысяч рублей. Именно тогда в нашем блоге выходила статья “ Crysis на максималках, или зачем серверу видеокарта ”.

Сейчас же времена тяжелые, купить видеокарту по РРЦ почти невозможно, а цены в серых магазинах, у скальперов и перекупщиков в несколько раз выше. Ну а поскольку, видеокарты не продают, а показывают, то я решил пойти от обратного — почему серверу не нужна дискретная видеокарта?

В этой статье мы пройдёмся по iGPU; обсудим, чем отличаются GPU, CPU и APU; узнаем, из-за чего не все Xeon’ы разрабатывались для серверов и ещё много интересного.

Осторожно! Лонгрид!

Появление

Первые компьютеры, например ABC или ENIAC, не умели работать с графикой, и трудились исключительно над математическими расчётами. Однако уже в 50-ые годы с помощью программирования памяти и устройств вывода энтузиасты создавали узоры из множества ламп накаливания. И с того момента началась история компьютерной графики.

На Википедии первыми в истории графическими адаптерами числятся разработки от IBM 1981 года, однако в 1977-1978 годах Matrox, компания из Канады, уже разработала своё решение —

Карта состояла из одной платы, 38 TTL микросхем и 16 микросхем оперативной памяти DRAM TMS4027 (по 4 килобита каждая). Эта малышка могла генерировать изображение в 256х240 видимых пикселей на составной (композитный) монитор. Устройство карты не позволяло отображать оттенки серого: пиксель либо включался, либо выключался — всё.

Решением выступало объединение трёх карт: для каждой выделялся один из цветов палитры RGB, тогда получалось отображать до 8 оттенков серого на черно-белых мониторах и до 8 цветов на цветных (красный, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый, белый и чёрный). И всё бы ничего, но цена составляла $395, что по нынешним меркам больше $1500. Итого $4500 за немонохромную картинку — примерно как RTX 3090 у скальперов. Берём?

Первые видеоадаптеры от IBM были выпущены в 1981 году. Один назывался MDA (англ. Monochrome Display Adapter), а другой — CGA (англ. Color Graphics Adapter).

Кстати, подключение к совместимым мониторам, например IBM 5153, происходило через 4-битный цифровой (TTL) интерфейс RGBI.

Чтобы подключиться к NTSC-совместимому телевизору по тюльпанам нужен отдельный радиочастотный модулятор. MDA и CGA, разумеется, интегрированными 3D-ускорителями не были, но отражали надвигающиеся изменения в отрасли. Кстати, обе карты можно было использовать одновременно, так как функционал у них различался.

Время шло, запросы на графику росли, а видеоигры набирали всё большую популярность и сулили огромные прибыли вендорам и разработчикам. На рынке, как капли на лобовом стекле, начали появляться новые компании:

• В декабре 1984 года была основана Chips and Technologies или C&T (Чипсы Чипы и Технологии). В 1997 году компанию поглотила Intel.

• В 1985 году появилась ATi. Её основателями стали китайские эмигранты Квок Йен Хо, Ли Лау и Бенни Лау, перебравшиеся в Канаду. Начала ATi со звуковых карт и только в 1991 году выпустила первый видеоускоритель — Mach 8, клон IBM 8514/A. Сейчас ATi — это графическое подразделение AMD. С 2010 прежнее название не используется.

• В январе 1989 года Диосдадо Банатао и Рональдом Иара основали S3 Graphics. Этой компании первой удалось разработать однокристальный ускоритель графического интерфейса. До продажи VIA Technologies в основном производила недорогие чипы для отображения 2D-графики. В 2000-году из-за неудач на рынке 3D пришлось продать активы. В 2011 компанию выкупила HTC.

• В 1993 году появилась Nvidia. Её основали один из руководителей компании по производству интегральных схем LSI Logic — Дженсен Хуанг, а также недовольные работой в Sun Microsystems инженеры — Крис Малаховски и Кёртис Прэм.

• В 1994 году была основана 3dfx Interactive, первый продукт которых (Voodoo Graphics) получил успех в аркадных автоматах. История этой компании напоминает спичку: 3dfx ярко начала, де-факто основав рынок 3D-ускорителей, разработала технологию SLI, но обанкротилась в 2002 году, а активы выкупила Nvidia. Оставшиеся без поддержки пользователи могли за ограниченное время обменять продукт 3dfx на сопоставимый от Nvidia.

При этом старички вроде Matrox и IBM никуда не делись. Высокая конкуренция способствовала бурному развитию и появлению большого количества продуктов.

Чего только стоит профессиональный контроллер IBM PGC, выпущенный в 1984 году. Разрешение 640х480, 256 цветов, 320 Кб оперативной и 68 Кб постоянной памяти, собственный процессор Intel 8088 и обратная поддержка режимов CGA. Всего за $3000 (эквивалентно $7700 в 2020 г.) + монитор IBM 5175 за $1300 ($3340 в 2020 г.), так как ускоритель работал только с ним. Игры на этом чуде техники не запускали, ведь его основная функция — работа с САПР и Autocad 2.5.

Возможно, кто-то из вас помнит ускорители S3 Trio3D и Trio3D/2X, анонсированные в ноябре 1997 года. Своё название карты получили из-за использования трёх компонентов — тактового генератора, ядра и преобразователя RAMDAC (random-access memory digital-to-analog converter). Карты продавались в бюджетном сегменте, но поддерживали наложение текстур, 3D-ускорение, метод тонирования Гуро, работу с оверлеями, билинейную и трилинейную фильтрацию и многое другое.

Характеристики S3 Trio3D и Trio3D/2X:

• Разрешение до 1600×1200 и 85 Гц;
• До 8 Мб SDRAM или SGRAM;
• Шина AGP и AGP 2X соответственно;
• D-SUB 15-PIN (VGA).

Ещё одна карта, заслуживающая внимания — Nvidia RIVA TNT2, вышедшая в 1999 году. Карта опережала ближайшего конкурента в лице Voodoo3 от 3dfx. TNT2 позволяла не только выводить настоящую 32-битную картинку в 3D, но и имела два конвейера одинарного текстурирования, против одного двойного у Voodoo3. Если простыми словами, то в играх, где накладывалась одна текстура на поверхность объекта, TNT2 была быстрее. 32-битный рендеринг стал важным преимуществом, когда в играх стали всё чаще использовать технологии альфа-композитинга и многопроходных эффектов.

Характеристики были следующими:

• Разрешение до 2046 x 1536;
• 32 Мб VRAM;
• Шина AGP 4X;
• D-SUB 15-PIN (VGA)

В эти годы происходили действительно грандиозные события: технологический бум, головокружительный рост рынка потребительской электроники, война Windows и Mac. Эпоха увлекательная, в неё можно погрузиться, как в зыбучие пески, поэтому переместимся немного дальше.

Intel: лучше поздно, чем никогда

В 1997-ом Intel, оценив положение дел, покупает компанию C&T, чтобы запустить производство собственных графических чипов. Планы у компании наполеоновские — ворваться на бурно развивающийся рынок и возглавить его. Всего через год они выпускают первый 3D-ускоритель под собственным брендом — Intel 740. На ней и закончим прогулку по нашему палеонтологическому музею. В конструкции было два чипа для раздельной обработки графики и текстур. Также ускоритель работал через 32-разрядную системную шину AGP (Accelerated Graphics Port), разработанную Intel в 1996 году. Версия для PCI также выпускалась.

• Разрешение: 1280×1024 16 бит, 1600×1200 8 бит, 160 Герц;
• Фрейм-буфер — 4 или 8 Мбайт, память на PCI-вариантах — 8 или 16 Мбайт, чипы SGRAM или SDRAM;
• Шина: AGP или PCI;

Но дискретная видеокарта от Intel не выдержала конкуренции с продуктами Nvidia, ATi и 3dfx. Последняя попытка по выпуску дискретных видеокарт была предпринята в 1999 году, тогда анонсировали i752 и i754. Первую выпускали ограниченно, а вторую отменили.

Что ж, посмотрим, получится ли у Intel вторая попытка в 2022 году. Их дискретный 3D ускоритель линейки Arc Alchemist на GPU DG2-512EU в предварительных тестах обгоняет GeForce RTX 3070 Ti и RX 6700 XT. Учитывая тотальный дефицит, есть все шансы закрепиться на рынке.

Зато предыдущие наработки i752 и i754 пригодились в чипсетах Intel 810 и Intel 815 с интегрированной графикой. Материнские платы с собственными видеоускорителями получились недорогими и энергоэффективными, но с рядом очевидных недостатков:

• Относительно невысокая производительность;
• Если нужно обновить графический ускоритель, то придётся менять и материнскую плату;
• Собственной видеопамяти у таких чипов не было, так что использовалась RAM. Из-за этого общая производительность ПК падала.

В таком виде интегрированная графика от Intel существовала в сериях Extreme Graphics и Graphics Media Accelerator (GMA), пока серверный мост в чипсетах не упразднили — его функции взял на себя CPU и частично PCH (Platform Controller Hub). Как вы уже догадались, графический процессор стал частью CPU.

Так, в 2010 году, началась история Intel HD Graphics — интегрированных в CPU графических процессоров (iGPU). Строго говоря, CPU с графикой на одном кристалле правильнее называть APU (Accelerated Processor Unit). Однако в первых решениях Intel на микроархитектуре Westmere графика находилась на отдельном кристалле, изготовленном по старому техпроцессу (45 нм против 32 нм у процессора), такие многочиповые сборки называются MCM (Multi-chip module, многокристальный модуль).

Начиная с микроархитектуры Sandy Bridge, решения стали настоящими APU. И даже тогда Intel продолжила называть свои разработки по-старому — CPU. К слову,

С линейкой интегрированной в CPU графики от Intel можно ознакомиться по

Получается, что сама Intel позиционирует процессоры Xeon с iGPU как решения для рабочих станций, чтобы без дискретных видеокарт можно было работать с профессиональным софтом.

Вот что пишет Intel на своем сайте про E-серию:

“Процессоры Intel Xeon E обеспечивают необходимую производительность и передовые технологии безопасности для серверных решений начального уровня, профессиональных рабочих станций и безопасных облачных сред. Доступны с интегрированной UHD-графикой Intel”.

Очевидно, что “Зионы” серии E без iGPU предназначены для серверов, а остальные (V4, V5) — решения для рабочих станций.

У Intel есть ещё одна линейка — Xeon W, которую представили в 2019 году вместе с Mac Pro. Эти процессоры изначально создавались для рабочих станций, в каждом есть встроенная графика, а “W” можно толковать как “Workstation”. Они не поддерживают Optane DC Persistent Memory, не работают в многосокетных режимах, в Speed Select и Resource Director (RDT). Но есть опции с литерой “M”, которые поддерживают больше памяти (до 2 Тб) и коррекцию ошибок во всех моделях, что немного приближает их к серверным решениям.

“Платформы с процессорами Intel Xeon W — это лучшие платформы для творческих специалистов, обеспечивающие выдающуюся производительность, безопасность и надежность, а также расширенные возможности для VFX, 3D-рендеринга, сложных задач 3D-CAD, а также для разработки ИИ-приложений и пограничных развертываний”.

Вот и получаем, что многие привыкли называть Intel Xeon серверными процессорами, но не все они являются таковыми, а iGPU выступает в роли лакмусовой бумажки. Да, это никак не мешает устанавливать их в сервер и нормально использовать, но нужно предварительно оценить, насколько такое решение будет релевантным с точки зрения стоимости и функционала.

AMD: подержите моё пиво

Разумеется, не только Intel двигалась в направлении интеграции графики в CPU. Собственные разработки были также у AMD и IBM/GlobalFoundries.

AMD начала работу сразу после покупки ATi в 2006 году. Разработка велась долго — от идеи совместить два кристалла в одном корпусе (как это сделала сначала Intel) пришли к тому, что мы имеем сейчас. Первые однокристальные APU, созданные по 32-нанометровому техпроцессу, увидели свет в 2011 году и получили название “Fusion”. И в отличие от Intel, маркетологи AMD взяли на вооружение аббревиатуру APU.

Внутри линейки AMD APU изначально было выделено 3 серии:

C (Ontario) — наименее мощная (от 1 ядра с частотой 1.2 ГГц до 2 ядер с 1-1.33 ГГц);

E (Zacate) — средняя по мощности (от 1 ядра с частотой 1.3 ГГц до 2 ядер с 1,65 ГГц

A (Llano) — самая мощная (от 2 ядер с частотой 1,9-2,5 ГГц до 4 ядер с 2,9 ГГц).

Если говорить о всей блок-схеме платформы AMD (на примере A-серии), то она называется Lynx и выглядит так: APU Llano + FCH (Fusion Controller Hub).

Не смотря на то что к интегрированной графике обычно относятся как к маломощному решению, PS5 и Xbox Series X (Past-Gen тоже) используют именно APU от AMD. В приставках последнего поколения поставили графический процессор Radeon Navi, выполненный по архитектуре RDNA2, но с разной реализацией.

Что касается актуальной интегрированной графики (или её отсутствия) в процессорах AMD, то разделение кажется логичнее и проще, чем у Intel. Рассмотрим на примере 7-нанометровой микроархитектуры Zen 2.

Процессоры на базе Zen 2:

1. Линейка Ryzen, включающая в себя решения для дома и офиса, ноутбуков, игровых ПК и рабочих станций (Threadripper). Графика есть не во всех моделях.
2. Линейка EPYC — серверные процессоры, которые не имеют встроенной графики во всех моделях.
3. Линейка Embedded — встроенные процессоры, созданные для информационных киосков, киосков продаж, промышленности, медицины, ТВ-приставок, тонких клиентов, медиасерверов и т.д.

Процессоры микроархитектуры Zen 2 делятся на APU и CPU следующим образом:

Применение

Позиционирование

Встроенная графика

Настольные CPU

Начальный уровень: Ryzen 5 3xxx

Средний уровень: Ryzen 7 3xxx

Старший уровень: Ryzen 9 3xxx

HEDT (High-End Desktop) и рабочие станции: Ryzen Threadripper 3xxx

Серверные CPU

Односокетные: EPYC 7xxxP

Двухсокетные: EPYC 7xxx

Мобильные

APU

Начальный уровень: Ryzen 3 4xxx

Средний уровень: Ryzen 5 4xxx; Ryzen 7 4xxx (8 потоков)

Старший уровень: Ryzen 7 4xxx (16 потоков); Ryzen 9 4xxx

Lucienne (5000 series): Ryzen 3 5300U; Ryzen 5 5500U; Ryzen 7 5700U.

Настольные

APU

Начальный уровень: Ryzen 3 4xxxG

Средний уровень: Ryzen 5 4xxxG

Старший уровень: Ryzen 7 4xxxG

Embedded процессоры

Radeon Vega 6: V25xx

Radeon Vega 7: V27xx

Всё настолько логично и разложено по полочкам, что на месте AMD я именно такую таблицу и выложил бы на сайт:

1. У настольных процессоров есть варианты с интегрированной графикой и без — выбирайте под свои задачи и бюджет;
2. Серверные CPU и CPU для рабочих станций разделены как технически, так и по названиям, чтобы никакой путаницы не возникало. Интегрированную графику убрали за ненадобностью;
3. Все процессоры для ноутбуков оснащены интегрированной графикой.

Интересно, что с 2012 по 2016 год включительно AMD была убыточной компанией и стремительно теряла долю рынка и сокращала персонал.

В 2013 году спад спроса на рынке ПК коснулся и Intel, но они закончили финансовый год с прибылью, хоть и упавшей на 25%.

В 2017-2018 годах AMD смогла выйти из затяжного пике. Их спасли отличные продажи процессоров на архитектуре Zen х86.

Другие виды графики

Из истории видно, что первоначально графика была дискретной — отдельная плата, на которой распаяны графический процессор и видеопамять. Де-факто — компьютер в компьютере. И на данный момент этот вид остаётся самым производительным и одновременно дорогим.

Следом появилась iGPU, графика с разделяемой памятью. Примеры: Intel 740 и Intel HD Graphics и Vega от AMD. Собственной видеопамяти в таких графических адаптерах как правило нет, вместо этого используется RAM. Популярное решение для компактных и офисных ПК, ноутбуков, а также для игровых приставок.

А что интересного есть ещё?

Инженеры — люди увлеченные и зачастую творческие, поэтому разрабатывали и другие виды графики. Толчком к реализации новых идей стало появление шины PCIe в 2002 году.

Nvidia, в команде с другими вендорами, разработала стандарт MXM (Mobile PCI Express Module), который должен был решить проблему модификации графической части ноутбуков. Модули MXM можно менять по мере необходимости без полного разбора устройства — это некая разновидность привычных нам дискретных видеокарт, но без собственного активного охлаждения.

Ещё одной интересной технологией является гибридная графика. Так как APU начали набирать всё большую популярность, во многих ПК графические ядра простаивают без дела — всю нагрузку на себя берёт видеокарта. Из-за этого даже стали появляться удешевлённые версии CPU без iGPU, например процессоры Intel с литерой “F”. Однако есть способы задействовать одновременно видеокарту и интегрированную графику. Например, AMD на своём сайте заявляет , что: “Двойная графика AMD Radeon представляет собой инновационную технологию, используемую только на платформах AMD, благодаря которой гибридные процессоры AMD и определенные дискретные графические карты AMD Radeon могут работать вместе. Благодаря такому сочетанию платформа обеспечивает потрясающее качество и производительность, лучшие чем у каждого из устройств по отдельности”.

Похожая технология есть и у Nvidia, называется она — Optimus. Когда нагрузка низкая, используется iGPU в процессоре, когда нагрузка высокая, в работу включается дискретная графика со словами: “Сейчас батя разберётся”.

Конечно, у двойной графики от AMD и Nvidia есть множество нюансов и компромиссов, но получить и производительность и увеличенное время автономной работы с их помощью можно.

Ещё одна технология, заслуживающая внимания, это внешняя видеокарта или eGPU (External Graphics Processing Unit).

Ноутбуки на заре своего появления не могли похвастаться мощной графикой. Это сейчас можно приобрести игрового монстра с RTX 3080 на борту, но раньше на лэптопах преимущественно работали с нетребовательными офисными приложениями. Но потом стало очевидно, что PCIe позволяет создать интерфейс для подключения внешней графики, решающей эту проблему.

Ну и закончим на гении китайской инженерной мысли.

Встречайте — база ZA-KB1650 от Zeal-All со встроенной дискретной (простите за каламбур) видеокартой GeForce GTX 1650. На кой чёрт они распаяли дискретную видеокарту прямо на материнской плате, мы никогда не узнаем. Но это явно продукт под определённую задачу.

Вернёмся к нашим серверам

Надолго в прошлом тысячелетии задерживаться не будем. Первые серверные процессоры под брендом Xeon компания Intel выпустила в 1998-ом году. Дебютным продуктом стал Pentium II Xeon Processor.

Также Intel с 2001 года выпускала процессоры семейства Itanium на архитектуре IA-64 — результат совместной разработки с HP. Дальнейшие разработки решили закочить на 32-нанометровых Itanium 9700 (Kittson), представленных в 2017 году.

Первой попыткой AMD выйти на серверный рынок можно назвать процессор AMD Athlon MP, разработанный на ядре Palomino в 2001-году. Двумя годами позже AMD (в партнёрстве с IBM) представила серверные процессоры Opteron. Данная линейка завершилась на модели Opteron A1170 в 2016-ом, а уже в 2017 году были представлены новые EPYC, актуальные и сегодня.

Выше я уже затронул тему встроенной графики в серверных процессорах. “Зионы” с iGPU позиционируются Intel как решения для рабочих станций. При этом HD Graphics только со второго поколения (2011-ого) начала устанавливаться в семейство Xeon.

AMD вообще разделила линейки, сделала серверные Opteron и EPYC, а также Threadripper для рабочих станций без iGPU, чтобы не вызывать путаницу у покупателей.

Получается, что микропроцессорные вендоры не встраивают графику в CPU для серверов, а вендоры серверов поставляют своё оборудование без дискретной графики по-умолчанию. И напрашивается вопрос: “Как с этим работать?”

На форуме Dell я наткнулся на вопрос одного бедолаги, купившего сервер Dell R330 с процессором Intel Xeon E3-1225 v5, в котором есть iGPU Intel HD P530. Ему нужно было запустить какой-то софт кодирования и декодирования видео, работающий с технологией Intel QuickSync Video, но встроенная графика оказалась отключеной.

На что он получил ответ, что чипсет не поддерживает встроенную в CPU графику.

Так что парню пришлось либо установить дискретную графику через плату расширения, либо довольствоваться интегрированной в чипсет графикой Matrox G200 — чего явно недостаточно под его задачу. Этот видеоускоритель был разработан компанией Matrox аж в 1998 году(!) и выглядел так.

Интересный факт: Раньше радиаторы зачастую окрашивали в черный цвет, хотя лишний слой краски в теории мешает тепловыделению. Всё из-за закона излучения Кирхгофа, который гласит:

“Отношение излучательной способности любого тела к его поглощательной способности одинаково для всех тел при данной температуре для данной частоты и не зависит от их формы и химической природы”.

Позже, с появлением активного охлаждения, решили пренебречь излучательной способностью.

Сейчас Matrox G200 сильно потерял в размерах и распаивается на материнской плате. Версия в современным серверах (Matrox G200eW) имеет в два раза больше памяти SDRAM — целых 16 Мб 🙂 И пускай этот динозавр безнадежно устарел, его хватает, чтобы отображать консоль и даже GUI в серверах. А большего и не надо. Кстати, когда-то на нём в можно было даже поиграть в легендарные Half-Life, Quake II, Sin и Heretic II.

Не нагружая CPU лишней графической частью, пользователи и вендоры получают следующие преимущества:

• Уменьшается стоимость процессора, а их может быть несколько;
• Меньше энергопотребление и требования по TDP;
• Можно уменьшить размеры кристалла или увеличить количество транзисторов на нём.

Немного о разнице CPU и GPU

Серверные CPU — это мощные универсальные комбайнеры. Но в CPU значительно меньше ядер: единицы и десятки против тысяч в GPU. Например, AMD Threadripper 3990X имеет 64 ядра и будет выполнять меньше команд за такт, чем Nvidia RTX 3090 с 10496 ядрами CUDA, но зато ядра устроены намного сложнее и способны выполнять длинные инструкции с высокой точностью.

Если сравнить рендеринг на CPU и GPU, то окажется, что CPU выдаст более сложную картинку, с меньшим количеством шумов, но скорость будет не такой впечатляющей. Чтобы выполнить аналогичные по сложности расчёты, GPU придётся разбивать длинную инструкцию на маленькие и простые. Обработка будет быстрее, но нюанс в том, что не все инструкции можно разбить, а потому рендеринг на GPU ограничен в возможностях.

При сравнении рендеринга в лоб получим следующее:

Параметр

Источник https://windows-school.ru/blog/processory_so_vstroennoj_grafikoj/2022-05-10-925

Источник https://game-tips.ru/hardware/vstroennaya-grafika-v-protsessorah-intel/

Источник https://se7en.ws/ne-rtx-3090-edinym-ili-vstroennaya-grafika-v-servernyh-proczessorah/