#Počítače
18 min.
23.6.2013

VYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH – integrované grafiky

Téma
Intel

Ak sme pri opise procesorov a operačných pamätí tvrdili, že ich výkon sa za posledné dva roky výrazne nezmenil, s integrovanými grafikami je situácia úplne iná. Ich výkon narástol o desiatky percent, vďaka čomu stále agresívnejšie vytláčajú dedikované karty, aspoň teda z notebookov. Dostatočnosť ich výkonu je však subjektívna a ako vždy skrýva nejaký ten háčik.

VYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH – procesory
VYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH – RAM
VYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH – grafické karty (pred dvoma rokmi)

Už nielen zobrazovadlo

Vykonanie všetkých grafických úloh vrátane vykresľovania obrazu pre monitor bolo v počítačovom praveku doménou procesorov. Smäd po výkone však vyústil do osamostatnenia grafických kariet. Paradoxne, v súčasnosti sme svedkami spätnej integrácie grafického jadra do procesora. Ide o to, že čo je integrované blízko seba, je rýchlejšie, úspornejšie, efektívnejšie a dokonca lacnejšie. Späť ale k úlohe grafickej karty: tou základnou je samozrejme príprava obrazu pre monitor. Grafika však odbremeňuje procesor aj od ďalších grafických výpočtov (preto je jej výkon určujúci pre hry) a dnes je čoraz dôležitejšia akcelerácia najrôznejších multimediálnych, najmä video formátov. Pomerne jednoduchý špecializovaný obvod v grafike totiž dokáže túto činnosť vykonať rýchlejšie aj energeticky lacnejšie ako procesor, ktorý je síce univerzálny, ale v tomto prípade menej efektívny. V súčasnosti už sú grafické jadrá zapájané aj do úloh v bežnom softvéri (napríklad editoroch fotografií), na čo sa využíva najmä technológia OpenCL. Avšak úspechy tejto oblasti z pohľadu bežného používateľa zatiaľ nestoja za reč (iné je to v superpočítačoch, ktoré na vedecké výpočty alebo simulácie používajú práve grafické karty).

Výhody integrácie

Oproti dedikovaným grafikám prinášajú integrované niekoľko výhod a samozrejme aj nevýhod. Hlavná výhoda, ako už bolo načrtnuté, je vyššia efektivita – grafika fyzicky umiestnená bližšie k procesoru s ním komunikuje rýchlejšie a keďže vodivé cesty sú kratšie, dochádza k menším stratám energie. V niektorých počítačoch je výhodou úspora priestoru v porovnaní s dedikovanou kartou, ktorá predstavuje ďalší, pomerne veľký komponent. Keďže procesor a integrovaná grafika využívajú spoločný chladič a majú daný spoločný strop spotreby (tepelného vyžarovania), otvára sa im brána k automatickému pretaktovaniu – pokiaľ je grafika v záťaži a procesor sa naopak nudí, systém zvýši frekvencie grafických jadier a tie procesorové naopak podtaktuje. Samozrejme to funguje aj naopak. Spoločný chladič je však niekedy aj nevýhodou – dedikované karty vďaka vlastnému môžu dosahovať vyššie frekvencie, aj keď isteže za cenu vyššej spotreby.

Z najväčších nevýhod integrovaných grafík spomeňme dva. Aby čip nebol gigantický (a tým pádom drahý na výrobu a náchylný na výrobné defekty), návrhár čipu nemôže vytvoriť príliš veľké grafické jadro (špecifickou výnimkou sú APU v herných konzolách Microsoft Xbox One a Sony PlayStation 4). Kvôli tomu súčasné integrované grafiky nemôžu konkurovať dedikovaným od strednej až vyššej strednej triedy nahor. Tento problém však postupne odpadá s nástupom nových výrobných procesov – napríklad AMD v 32 nm generácii Trinity/Richland používa grafiky nanajvýš s 384 stream procesormi, po prechode na 28 nm proces to bude až 512 SP. Pálčivejším problémom je však pamäťová priepustnosť – keďže integrovaná grafika nemá (na rozdiel od dedikovaných) osadenú vlastnú pamäť, je odkázaná na využitie systémovej RAM. A tá jej výkon skutočne dusí.

Na najnovšie akčné hry (ako je Crysis 3) vo Full HD rozlíšení a pri maximálnych detailoch je dedikovaná grafika ešte stále nevyhnutnosťou.

Komu integrovaná nebude stačiť?

Pred dvoma rokmi platilo, že na hry bola dedikovaná karta povinnosťou, aj najlepšie integrované grafiky v procesoroch AMD Llano stačili iba na staršie hry hrané s nižším nastavením. Dnes je situácia iná. Notebooky s dedikovanou grafikou sa pomaly stávajú raritou, samostatnú kartu už obhája iba herné alebo profesionálne stroje. Výkon integrovaných grafík totiž narástol o desiatky percent a ďalej bude rásť. Najlepšie z nich už stačia na stredne náročné hranie (špička od AMD s obmedzeniami a v nie úplne najnovších hrách utiahne aj Full HD rozlíšenie). Dedikované grafiky už preto odporúčame naozaj iba náročným hráčom, bežný používateľ by sa im mal (hlavne v notebookoch) dokonca vyhýbať – v mobilnej sfére málokedy prinesú oproti integrovanému riešeniu nárast výkonu, ktorý by vyvážil navýšenie ceny, spotreby a skrátenie výdrže batérie. Rozvoj integrovaných grafík však priniesol výrazné zneprehľadnenie ich ponuky a tak sa poďme pozrieť, podľa čoho treba vyberať.

Na dôležitosť integrovaných grafík stavilo AMD skôr, Intel však dobieha

Výrobná technológia a veľkosť čipu

Keďže je integrovaná grafika súčasťou procesora (jadrá integrované na základnej doske už sú raritou), prišla na svet tou istou technológiou. Tá je určujúca pre pomer výkonu a spotreby celého čipu. Intel je so svojimi 22 nm výrobnými linkami lídrom, AMD v blízkej dobe všetky triedy procesorov presunie na 28 nm výrobu, kde sa už teraz nachádzajú lepšie ARM procesory, pričom tie horšie ešte prešľapujú na méte 40 alebo 45 nm. Samozrejme odporúčame voliť čip s čo najpokročilejšou výrobou (menej nm je lepšie).

AMD Richland – odstupňovaná ponuka

O samotnom výkone grafiky hovorí predovšetkým jeho veľkosť a frekvencia. Tak ako procesor pozostáva z jadier, pri grafikách sa ustálil názov stream procesor. Intel svoje jednotky nazýva EU (Execution Units). Čím je ich viac, tým lepšie – v low-ende AMD používa čipy s 80 až 128 jednotkami, na vrchole momentálne 384 (v dedikovaných grafikách však aj vyše 3 000). Tieto čísla však nie sú priamo porovnateľné s Intelom, pretože jeho low-end má 6-10 jednotiek, stredná trieda 16-20 a najlepšie čipy 40. Jednotlivé modely sa líšia aj frekvenciou. AMD svoje jadrá taktuje v rozmedzí 200 až 900 MHz (v najnovších generáciách väčšinou funguje aj TurboCore), Intel udáva základnú (okolo 400 MHz) a maximálnu turbo frekvenciu (nad 1 GHz). Ani v tomto prípade nie je možné priame porovnanie. A akoby nebola situácia dostatočne komplikovaná, celkom porovnateľné nie sú ani jednotlivé generácie v rámci ponuky toho istého výrobcu. Napríklad AMD Llano malo 400 SP (stream procesorov) architektúry VLIW5, Trinity a Richland však vďaka novšej architektúre VLIW4 dosahujú podstatne vyšší výkon len s pomocou 384 SP. Generácia Kaveri má vďaka 28 nm procesu, aktuálnej architektúre GCN a 512 SP zdvojnásobiť výkon Richlandu. Architektonické zmeny s pozitívnym vplyvom na výkon, napriek zachovaniu počtu EU, robí aj Intel.

Skutočný výkon opäť najlepšie spoznáte v recenziách špecializovaných hardvérových webov. Ideálne je, pokiaľ nie je grafika testovaná len v teoretických benchmarkoch, ale pomocou hrania niekoľkých rôznorodých počítačových hier. Na rýchly a orientačný pohľad môže poslúžiť rebríček videocardbenchmark.net, približný výkon konkrétneho čipu zistíte vyhľadaním v Google, napr. „Radeon HD 6550D passmark“.

Aj najrýchlejšie RAM-ky sú pre výkonné integrované grafiky brzdou.

Pamäť – úzke hrdlo

Ako už bolo spomenuté, najväčšou brzdou výkonu integrovaných grafických kariet je pomalá systémová pamäť. Tým najslabším (napríklad základná Intel HD Graphics bez číselného označenia alebo Radeon HD 6310) síce stačí aj jednokanálová pamäť, pri silnejších je však absolútnou nevyhnutnosťou Dual Channel a aj to je ešte málo. Okrem toho sú potrebné pamäte čo najvyššej frekvencie, odporúčame voliť maximum podporované procesorom (u AMD 1 600 až 2 133 MHz, u Intelu väčšinou 1 600 MHz), pokiaľ sa cítite na pretaktovanie, tak aj viac. Svoj vplyv má aj časovanie RAM. Je však preukázané, že aj najrýchlejšie pamäte (najmä v prípade AMD) ešte stále grafiku brzdia a navyše keďže vývoj RAM je pomalší ako vývoj grafík, problém sa prehlbuje. Dostatočné riešenie zrejme neprinesie ani DDR4 generácia.

Intel aj AMD sa preto rozhodli ísť inou cestou. Konkrétne Intel do svojich najvýkonnejších grafík Intel Iris Pro 5200 integroval rýchlu 128 MB pamäť typu eDRAM. Podobné riešenie využíva aj spomínaný Xbox One. Alternatívou, ktorú pre zmenu používa PlayStation 4, je náhrada klasickej DDR3 RAM rýchlou pamäťou typu GDDR5, ktorá sa bežne používa v dedikovaných grafických kartách. K podobnému kroku pristúpi AMD v chystanej, zrejme veľmi pokrokovej generácii Kaveri. Zatiaľ nie je jasné, či pôjde len o osadenie malej (povedzme aj tých 128 MB) GDDR5 pamäte ku grafike, alebo bude grafickou pamäťou nahradená celá systémová (ako je tomu v PS4) – toto riešenie by však bolo veľmi drahé. Pamäte GDDR5 a eDRAM by aspoň na istý čas mohlo priniesť nasýtenie integrovaných grafík po dátovej priepustnosti. Mimochodom, len pre porovnanie: integrovaná grafika spolupracujúca s dvojkanálovou (teda 128-bitovou) 1 600 MHz RAM má k dispozícii priepustnosť 25,6 GB/s, kým taký Radeon HD 7970 či GeForce GTX TITAN majú s 384-bitovou GDDR5 zbernicou (okolo 6 GHz) dátový tok na úrovni takmer 290 GB/s. A ešte jedna vec – nezabúdajme, že výkonná integrovaná grafika dokáže z RAM „odhryznúť“ pomerne veľký kus (špička takmer 1 GB).

Doplnky a ďalšie parametre

Okrem čisto grafických úloh moderné grafické jadrá pomáhajú procesoru aj s akceleráciou HD videa, prípadne prinášajú ďalšie doplnkové funkcie. Skôr vecou základných dosiek a šasi notebookov, aj keď s grafikou priamo súvisí, je paleta obrazových konektorov. Jednotlivé modely sa líšia aj maximálnym podporovaným výstupom, avšak „ľudové“ Full HD zvládnu aj tie najslabšie a viac využije málokto. V prípade AMD sa pomerne dosť hovorí aj o spolupráci integrovanej grafiky s porovnateľnou dedikovanou, tzv. hybridný režim CrossFireX. V ideálnom prípade sa ich výkon takmer sčíta, avšak my sme skeptickí (v praxi sú výsledky takmer vždy podstatne horšie, režim nefunguje v starších hrách, dochádza k určitým problémom).

Aktuálni hráči

Teraz sa pozrime na jednotlivé modely. Tie v ARM procesoroch si v tomto prípade dovolíme vynechať – výrobcovia ich väčšinou číslujú ako sa im zachce, nezverejňujú takmer žiadne ich parametre a potom je ponuka veľmi neprehľadná. Avšak s grafikami Qualcomm Adreno 225, ARM Mali-400, PowerVR SGX 543 alebo tej v Tegre 3 by ste mali byť spokojní.

AMD Brazos

V starších 40 nm procesoroch nižšej triedy dostanete grafické jadro s 80 SP architektúry VLIW5 taktované na 276-600 MHz, pričom podporuje technológiu TurboCore. Od taktovacej frekvencie sa odvíja aj označenie čipu, od Radeonu HD 6250 po 6320 a podobne v generácii 7000. Výkon s prehľadom stačí na bežnú prácu, na hry veľmi nie – jedine ak staré v nižších nastaveniach. Jednokanálová pamäť grafike stačí.

AMD Kabini

Nástupca platformy „Brazos“ priniesol s 28 nm procesom aj podstatné zlepšenie grafickej časti. Tá má 128 SP efektívnej architektúry GCN, podľa modelu taktovaných od 300 do 600 MHz (Radeon HD 8210 až 8400). Výkon už postačí aj na nejaké to hranie, podľa testov bude ideálne rozlíšenie 1 366 x 768 bodov a stredné nastavenia, nie však v úplne najnovších hrách. Procesor podporuje žiaľ iba jednokanálovú pamäť, ktorá pravdepodobne bude brzdou. Budúcoročný nástupca by mal priniesť technológiu TurboCore.

AMD Temash

Tabletová verzia Kabini, ktorá sa líši len nižšou spotrebou a nižšími frekvenciami (teda nižším výkonom) – Radeon HD 8180 až 8250 má takty podľa modelu od 225 do 300 MHz, najsilnejší s turbom na 400 MHz. Na tabletové pomery prináša grafika vysoký výkon, čo AMD demonštrovalo hraním hry Dirt 3 vo Full HD rozlíšení. AMD Temash by sa mohol uchytiť v tabletoch s vysokým rozlíšením displeja, pre ktoré by bola slabá grafika Intelu Atom problémom.

AMD Trinity/Richland

Generáciu Llano v tomto prípade už vynecháme, aj keď si zaslúži aspoň čestnú zmienku za to, že bola prvou APU v pravom zmysle slova. Nástupca Trinity napriek nižšiemu počtu SP (384, ale novšej architektúry) prináša vyšší výkon, ktorý už je súci aj na stredne náročné hranie. V desktope nájdete modely s číslami 7840D až 7660D. Prvý má 128 SP, posledný až 384 s taktom až 800 MHz. V mobilnej sfére Trinity nájdete pod označením 7400G až 7660G, rovnakým rozsahom SP, ale nižšími frekvenciami (327 až 685 MHz s turbom). Aktuálna 32 nm generácia Richland je hardvérovo totožná s Trinity, avšak vďaka určitým optimalizáciám a vylepšenej technológii TurboCore prináša vyššie frekvencie a asi o 10-20 % vyšší grafický výkon. Vďaka tomu si v desktope zahráte aj na Full HD monitore, samozrejme však nie najnovšie pecky na plných detailoch. Pri všetkých modeloch (možno okrem tých úplne najmenších) dôrazne odporúčame osadenie dvojkanálovej pamäti čo najvyššej frekvencie, v opačnom prípade čakajte výrazný pokles výkonu, v krajnom prípade až o polovicu.

Intel Atom

O grafike súčasných procesorov Intel Atom (vrátane nových 32 nm modelov) málokto vie, že ide o jadro PowerVR SGX 540 až 544, pôvodne určené pre smartfóny, a navyše dosť podpriemerné. Jeho výkon stačí na bežnú prácu s počítačom aj prehrávanie HD videa, avšak inak patrí na dno. Určité zlepšenie by mala priniesť prichádzajúca 22 nm generácia Silvermont, ktorá konečne bude mať grafiku architektúry HD Graphics (Ivy Bridge). Hovorí sa však o prítomnosti len 4 EU (aj staré Celerony a Pentiá mali najmenej 6, Intel Iris Pro ich má až 40), takže až taká revolúcia to nebude – uvidíme.

Intel Celeron/Pentium

Orezané lacnejšie verzie „veľkých“ procesorov Intelu sú doplnené grafickým jadrom, ktoré sa zvykne označovať ako Intel HD Graphics bez nasledujúceho čísla. V generáciách Sandy Bridge a Ivy Bridge mali 6 EU, v aktuálnom Haswelli došlo k zlepšeniu na 10 EU (vrátane vylepšenej architektúry). Staršie modely konkurovali radu Brazos od AMD, novšie pravdepodobne na AMD Kabini stačiť nebudú. Ich výkon teda postačí na bežnú prácu i prehrávanie Full HD videa, na hry ich neodporúčame.

Intel Core i3/i5/i7

V generácii Sandy Bridge mali všetky mobilné procesory radu i grafiku Intel HD Graphics 3000 s 12 EU, ktorá však nedokázala konkurovať AMD Llano, hoci základné hranie s ňou bolo možné. Vo väčšine desktopových čipov bol slabší variant Intel HD Graphics 2000 so 6 EU, určený na základné použitie. 22 nm Ivy Bridge v tomto priniesol pomerne výrazné zlepšenie – všetky mobilné čipy dostali vylepšenú grafiku Intel HD Graphics 4000 so 16 EU, ktorá na konkurenčnú platformu AMD Trinity strácala už menej a s nižšími nastaveniami dokázala rozbehnúť aj menej náročné, takmer aktuálne hry. Nižší Intel HD Graphics 2500 dostal 6 EU a z dráhy svojho predchodcu nevybočil. Aktuálny Haswell však ešte pritvrdil a ponuku viac rozvetvil. Nástupcom Intel HD Graphics 4000 sa stali čipy Intel HD Graphics 4200/4400/4600 s 20 EU novej, vylepšenej architektúry. Nuž a Iris Graphics 5000, 5100 a Iris Pro Graphics 5200 (táto posledná disponuje spomínanou 128 MB eDRAM pamäťou) so 40 EU už môžeme opatrne nazvať hernou grafikou, ktorá (zrejme) prekoná aj AMD Richland. Treba však poznamenať, že vrcholové grafiky Intelu dostanete len s veľmi drahými procesormi, kým všetky modely od AMD môžeme považovať za pomerne lacné. V jednotlivých cenových segmentoch teda stále (relatívne s prehľadom) víťazí AMD. Dvojkanálovú pamäť odporúčame k čipom Intel HD Graphics 3000, 4000 a lepším.

Integrované grafické karty majú veľkú budúcnosť. Nové výrobné procesy umožnia integrovať do procesorov stále viac jadier, kým osadenie nových pamäťových riešení (dúfajme) vyrieši problémy s dátovou priepustnosťou. A keďže aj náročnosť hier a grafických programov rastie pomalšie než pokrok vo výrobných technológiách, potreba dedikovaných grafických kariet bude čoraz menšia a z veľkej časti dôjde k ich vytlačeniu, čo sa v mobilnom segmente vlastne už stalo. Zatiaľ však samostatné grafické karty ešte dokážu obhájiť svoju existenciu, a tak v našom seriáli nevynecháme ani tie.

Téma
Intel

Odkaz bol úspešne skopírovaný. Ľutujeme, odkaz sa nepodarilo skopírovať.

VYZNAJTE SA V POČÍTAČOCH – integrované grafiky