Разработка конфигурации производительности компьютера с высокоскоростной графической системой

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования Воронежской области

«Воронежский техникум строительных технологий»

дипломный проект

на тему:

«Разработка конфигурации производительности компьютера с высокоскоростной графической системой»

Специальность: 230106 «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей»

Выполнил:

студент IV курса группы К08.1 Соловьёв Николай Леонидович

Руководитель дипломного проекта: Романович Сергей Григорьевич

Зам. директора по учебно-воспитательной работе

Э.Ю. Самошкина

Воронеж

2012



Государственное образовательное бюджетное учреждение среднего профессионального образования Воронежской области

«Воронежский техникум строительных технологий»

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по учебно-воспитательной работе

Э.Ю. Самошкина

« » 2012 г.

ЗАДАНИЕ

ПО ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ (РАБОТЕ)

Студента: Соловьёва Николая Леонидовича

Тема дипломного проекта: Разработка конфигурации производительности компьютера с высокоскоростной графической системой

1. Утверждена приказом № от 2012 г.

2. Состав проекта:

Пояснительная записка (50-65 страниц формата А4:

Введение

Обзорно-постановочная часть

Проектная часть

Расчетно-экономическая часть

Техника безопасности

Заключение

Список использованной литературы

Графическая часть

Лист 1 Формат А1 Функциональная (структурная) схема

Дата выдачи задания: « » 2012 г.

Руководитель: Романович Сергей Григорьевич

Задание принял к исполнению студент



ГОБУ СПО ВО «Воронежский техникум строительных технологий»

Специальность 230106 «Техническое обслуживание средств вычислительной

техники и компьютерных сетей»

ОТЗЫВ

руководителя на дипломный проект студента IV курса

Соловьёва Николая Леонидовича

обучающегося по специальности 230106 «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей» на тему

«Разработка конфигурации производительности компьютера с высокоскоростной графической системой»

Заключение:

Оценка

Руководитель: Романович Сергей Григорьевич

(подпись)

« » 2012 г

ГОБУ СПО ВО «Воронежский техникум строительных технологий»

Специальность 230106 «Техническое обслуживание средств вычислительной

техники и компьютерных сетей»

РЕЦЕНЗИЯ НА ДИПЛОМНУЮ РАБОТУ

студента IV курса

Соловьёва Николая Леонидовича

обучающегося по специальности 230106 «Техническое обслуживание средств вычислительной техники и компьютерных сетей»

на тему «Разработка конфигурации производительности компьютера с высокоскоростной графической системой»

Заключение рецензента:

Рецензент:

(фамилия, имя, отчество) (подпись)

« » 2012 г



Содержание

Введение

Обзорно-постановочная часть

Проектная часть

Расчетно-экономическая часть

Техника безопасности

Заключение

Список использованной литературы

Приложение

Графическая часть



1.Введение

В данном дипломном проекте у меня поставлена задача, разработать конфигурацию производительности компьютера с высокоскоростной графической системой.

На базе трёх видов ПК(Офисный, Мультимедийный, Игровой) я рассмотрю вопрос касающийся выбора видеосистемы для каждого из трёх видов компьютеров.

Моя цель заключается в том, чтобы оптимальным образом, опираясь на критерий цена, производительность подобрать видеокарту для каждого из трёх видов ПК. Также провести сравнение ведущих фирм по производству видеосистем и выявить плюсы и минусы каждой из них.

2. Обзорно-постановочная часть

Видеокарта - устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора.

Рис.1 Видеокарта

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

Графический процессор (Graphics processing unit -- графическое процессорное устройство) -- занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

Видеоконтроллер -- отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды ЦАП на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и ЦАП. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять -- выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, GDDR2,GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры Uniform Memory Access в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC -- Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) -- служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока: три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий - RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал -- получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят. подбор видеокарта сравнение фирма

Видео-ПЗУ (Video ROM) -- постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую -- к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, задаёт все низкоуровневые параметры видеокарты, в том числе рабочие частоты и питающие напряжения графического процессора и видеопамяти, тайминги памяти. Также, VBIOS содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash-ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

Система охлаждения -- предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видео драйвера -- специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

2.1 История

Одним из первых графических адаптеров для IBM PC стал MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 году.

Рис.2 Monochrome Display Adapter

Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80Ч25 символов (физически 720Ч350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были чёрно-белыми, янтарными или изумрудными. Фирма Hercules в 1982 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер HGC (Hercules Graphics Controller -- графический адаптер Геркулес), который имел графическое разрешение 720Ч348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.

Первой цветной видеокартой стала CGA (Color Graphics Adapter), выпущенная IBM и ставшая основой для последующих стандартов видеокарт.

Рис.3 Color Graphics Adapter

Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40Ч25 знакомест и 80Ч25 знакомест (матрица символа -- 8Ч8), либо в графическом с разрешениями 320Ч200 точек или 640Ч200 точек. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа -- 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320Ч200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640Ч200 был монохромным. В развитие этой карты появился EGA (Enhanced Graphics Adapter) -- улучшенный графический адаптер, с расширенной до 64 цветов палитрой, и промежуточным буфером. Было улучшено разрешение до 640Ч350, в результате добавился текстовый режим 80Ч43 при матрице символа 8Ч8. Для режима 80Ч25 использовалась большая матрица -- 8Ч14, одновременно можно было использовать 16 цветов, цветовая палитра была расширена до 64 цветов. Графический режим также позволял использовать при разрешении 640Ч350 16 цветов из палитры в 64 цвета. Был совместим с CGA и MDA.

Стоит заметить, что интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3 или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.

В ранних моделях компьютеров от IBM PS/2, появляется новый графический адаптер MCGA (Multicolor Graphics Adapter -- многоцветный графический адаптер). Текстовое разрешение было поднято до 640x400, что позволило использовать режим 80x50 при матрице 8x8, а для режима 80x25 использовать матрицу 8x16. Количество цветов увеличено до 262144 (64 уровня яркости по каждому цвету), для совместимости с EGA в текстовых режимах была введена таблица цветов, через которую выполнялось преобразование 64-цветного пространства EGA в цветовое пространство MCGA. Появился режим 320x200x256, где каждый пиксел на экране кодировался соответствующим байтом в видеопамяти, никаких битовых плоскостей не было, соответственно с EGA осталась совместимость только по текстовым режимам, совместимость с CGA была полная. Из-за огромного количества яркостей основных цветов возникла необходимость использования уже аналогового цветового сигнала, частота строчной развертки составляла уже 31,5 кГц.

Потом IBM пошла ещё дальше и сделала VGA (Video Graphics Array -- графический видео массив), это расширение MCGA, совместимое с EGA и введённое в средних моделях PS/2.

Рис.4 Video Graphics Array

Это фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлены: текстовое разрешение 720x400 для эмуляции MDA и графический режим 640x480 с доступом через битовые плоскости. Режим 640x480 замечателен тем, что в нём используется квадратный пиксел, то есть соотношение числа пикселов по горизонтали и вертикали совпадает со стандартным соотношением сторон экрана -- 4:3. Дальше появился IBM 8514/a с разрешениями 640x480x256 и 1024x768x256, и IBM XGA с текстовым режимом 132x25 (1056x400) и увеличенной глубиной цвета (640x480x65K).

С 1991 года появилось понятие SVGA (Super VGA -- «сверх» VGA) -- расширение VGA с добавлением более высоких режимов и дополнительного сервиса, например возможности поставить произвольную частоту кадров. Число одновременно отображаемых цветов увеличивается до 65 536 (High Color, 16 бит) и 16 777 216 (True Color, 24 бита), появляются дополнительные текстовые режимы. Из сервисных функций появляется поддержка VBE (VESA BIOS Extention -- расширение BIOS стандарта VESA). SVGA воспринимается как фактический стандарт видеоадаптера где-то с середины 1992 года, после принятия ассоциацией VESA стандарта VBE версии 1.0. До того момента практически все видеоадаптеры SVGA были несовместимы между собой.

Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих операционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне. К числу этих функций относятся: перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например, при перемещении окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, поддержка аппаратного курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что графический пользовательский интерфейс, несомненно, удобен, но его использование требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и современный графический ускоритель как раз и призван снять с него львиную долю вычислений по окончательному выводу изображения на экран.



3. Проектная часть

Для выбора видеокарты необходимо знать все её характеристики. Также важно определить для каких целей будет использоваться видеокарта.

Основные характеристики видеокарт

Современные графические процессоры содержат множество функциональных блоков, от количества и характеристик которых зависит и итоговая скорость рендеринга, влияющая на комфортность игры. По сравнительному количеству этих блоков в разных видеочипах можно примерно оценить, насколько быстр тот или иной GPU. Характеристик у видеочипов довольно много, в этом разделе мы рассмотрим лишь самые важные из них.

3.1 Тактовая частота видеочипа

Рабочая частота GPU обычно измеряется в мегагерцах, т.?е. миллионах тактов в секунду. Эта характеристика прямо влияет на производительность видеочипа -- чем она выше, тем больший объем работы GPU может выполнить в единицу времени, обработать большее количество вершин и пикселей. Пример из реальной жизни: частота видеочипа, установленного на плате Radeon HD 6670 равна 840 МГц, а точно такой же чип в модели Radeon HD 6570 работает на частоте в 650 МГц. Соответственно будут отличаться и все основные характеристики производительности. Но далеко не только рабочая частота чипа определяет производительность, на его скорость сильно влияет и сама графическая архитектура: устройство и количество исполнительных блоков, их характеристики и т.?п.

В некоторых случаях тактовая частота отдельных блоков GPU отличается от частоты работы остального чипа. То есть, разные части GPU работают на разных частотах, и сделано это для увеличения эффективности, ведь некоторые блоки способны работать на повышенных частотах, а другие -- нет. Такими GPU комплектуется большинство видеокарт GeForce от NVIDIA. Из свежих примеров приведём видеочип в модели GTX 580, большая часть которого работает на частоте 772 МГц, а универсальные вычислительные блоки чипа имеют повышенную вдвое частоту -- 1544 МГц.

3.2 Скорость заполнения (филлрейт)

Скорость заполнения показывает, с какой скоростью видеочип способен отрисовывать пиксели. Различают два типа филлрейта: пиксельный (pixel fill rate) и текстурный (texel rate). Пиксельная скорость заполнения показывает скорость отрисовки пикселей на экране и зависит от рабочей частоты и количества блоков ROP (блоков операций растеризации и блендинга), а текстурная -- это скорость выборки текстурных данных, которая зависит от частоты работы и количества текстурных блоков.

Например, пиковый пиксельный филлрейт у GeForce GTX 560 Ti равен 822 (частота чипа) Ч 32 (количество блоков ROP) = 26304 мегапикселей в секунду, а текстурный -- 822 Ч 64 (кол-во блоков текстурирования) = 52608 мегатекселей/с. Упрощённо дело обстоит так -- чем больше первое число -- тем быстрее видеокарта может отрисовывать готовые пиксели, а чем больше второе -- тем быстрее производится выборка текстурных данных.

Хотя важность "чистого" филлрейта в последнее время заметно снизилась, уступив скорости вычислений, эти параметры всё ещё остаются весьма важными, особенно для игр с несложной геометрией и сравнительно простыми пиксельными и вершинными вычислениями. Так что оба параметра остаются важными и для современных игр, но они должны быть сбалансированы. Поэтому количество блоков ROP в современных видеочипах обычно меньше количества текстурных блоков.

Количество вычислительных (шейдерных) блоков или процессоров.

Пожалуй, сейчас эти блоки -- главные части видеочипа. Они выполняют специальные программы, известные как шейдеры. Причём, если раньше пиксельные шейдеры выполняли блоки пиксельных шейдеров, а вершинные -- вершинные блоки, то с некоторого времени графические архитектуры были унифицированы, и эти универсальные вычислительные блоки стали заниматься различными расчётами: вершинными, пиксельными, геометрическими и даже универсальными вычислениями.

Впервые унифицированная архитектура была применена в видеочипе игровой консоли Microsoft Xbox 360, этот графический процессор был разработан компанией ATI (впоследствии купленной AMD). А в видеочипах для персональных компьютеров унифицированные шейдерные блоки появились ещё в плате NVIDIA GeForce 8800. И с тех пор все новые видеочипы основаны на унифицированной архитектуре, которая имеет универсальный код для разных шейдерных программ (вершинных, пиксельных, геометрических и пр.), и соответствующие унифицированные процессоры могут выполнить любые программы.

По числу вычислительных блоков и их частоте можно сравнивать математическую производительность разных видеокарт. Большая часть игр сейчас ограничена производительностью исполнения пиксельных шейдеров, поэтому количество этих блоков весьма важно. К примеру, если одна модель видеокарты основана на GPU с 384 вычислительными процессорами в его составе, а другая из той же линейки имеет GPU с 192 вычислительными блоками, то при равной частоте вторая будет вдвое медленнее обрабатывать любой тип шейдеров, и в целом будет настолько же производительнее.

Хотя, исключительно на основании одного лишь количества вычислительных блоков делать однозначные выводы о производительности нельзя, обязательно нужно учесть и тактовую частоту и разную архитектуру блоков разных поколений и производителей чипов. Только по этим цифрам можно сравнивать чипы только в пределах одной линейки одного производителя: AMD или NVIDIA. В других же случаях нужно обращать внимание на тесты производительности в интересующих играх или приложениях.

3.3 Блоки текстурирования (TMU)

Эти блоки GPU работают совместно с вычислительными процессорами, ими осуществляется выборка и фильтрация текстурных и прочих данных, необходимых для построения сцены и универсальных вычислений. Число текстурных блоков в видеочипе определяет текстурную производительность -- то есть скорость выборки текселей из текстур.

Хотя в последнее время больший упор делается на математические расчеты, а часть текстур заменяется процедурными, нагрузка на блоки TMU и сейчас довольно велика, так как кроме основных текстур, выборки необходимо делать и из карт нормалей и смещений, а также внеэкранных буферов рендеринга render target.

С учётом упора многих игр в том числе и в производительность блоков текстурирования, можно сказать, что количество блоков TMU и соответствующая высокая текстурная производительность также являются одними из важнейших параметров для видеочипов. Особенное влияние этот параметр оказывает на скорость рендеринга картинки при использовании анизотропной фильтрации, требующие дополнительных текстурных выборок, а также при сложных алгоритмах мягких теней и новомодных алгоритмах вроде Screen Space Ambient Occlusion.

3.4 Блоки операций растеризации (ROP)

Блоки растеризации осуществляют операции записи рассчитанных видеокартой пикселей в буферы и операции их смешивания (блендинга). Как мы уже отмечали выше, производительность блоков ROP влияет на филлрейт и это -- одна из основных характеристик видеокарт всех времён. И хотя в последнее время её значение также несколько снизилось, всё ещё попадаются случаи, когда производительность приложений зависит от скорости и количества блоков ROP. Чаще всего это объясняется активным использованием фильтров постобработки и включенным антиалиасингом при высоких игровых настройках.

Ещё раз отметим, что современные видеочипы нельзя оценивать только числом разнообразных блоков и их частотой. Каждая серия GPU использует новую архитектуру, в которой исполнительные блоки сильно отличаются от старых, да и соотношение количества разных блоков может отличаться. Так, блоки ROP компании AMD в некоторых решениях могут выполнять за такт больше работы, чем блоки в решениях NVIDIA, и наоборот. То же самое касается и способностей текстурных блоков TMU -- они разные в разных поколениях GPU разных производителей, и это нужно учитывать при сравнении.

3.5 Геометрические блоки

Вплоть до последнего времени, количество блоков обработки геометрии было не особенно важным. Одного блока на GPU хватало для большинства задач, так как геометрия в играх была довольно простой и основным упором производительности были математические вычисления. Важность параллельной обработки геометрии и количества соответствующих блоков резко выросли при появлении в DirectX 11 поддержки тесселяции геометрии. Компания NVIDIA первой распараллелила обработку геометрических данных, когда в её чипах семейства GF1xx появилось по несколько соответстующих блоков. Затем, похожее решение выпустила и AMD (только в топовых решениях линейки Radeon HD 6700 на базе чипов Cayman).

В рамках этого материала мы не будем вдаваться в подробности, их можно прочитать в базовых материалах нашего сайта, посвященных DirectX 11-совместимым графическим процессорам. В данном случае для нас важно то, что количество блоков обработки геометрии очень сильно влияет на общую производительность в самых новых играх, использующих тесселяцию, вроде Metro 2033, HAWX 2 и Crysis 2 (с последними патчами). И при выборе современной игровой видеокарты очень важно обращать внимание и на геометрическую производительность.

3.6 Объём видеопамяти

Собственная память используется видеочипами для хранения необходимых данных: текстур, вершин, данных буферов и т.?п. Казалось бы, что чем её больше -- тем всегда лучше. Но не всё так просто, оценка мощности видеокарты по объему видеопамяти -- это наиболее распространенная ошибка! Значение объёма видеопамяти неопытные пользователи переоценивают чаще всего, до сих пор используя именно его для сравнения разных моделей видеокарт. Оно и понятно -- этот параметр указывается в списках характеристик готовых систем одним из первых, да и на коробках видеокарт его пишут крупным шрифтом. Поэтому неискушённому покупателю кажется, что раз памяти в два раза больше, то и скорость у такого решения должна быть в два раза выше. Реальность же от этого мифа отличается тем, что память бывает разных типов и характеристик, а рост производительности растёт лишь до определенного объёма, а после его достижения попросту останавливается.

Так, в каждой игре и при определённых настройках и игровых сценах есть некий объём видеопамяти, которого хватит для всех данных. И хоть ты 4 ГБ видеопамяти туда поставь -- у неё не появится причин для ускорения рендеринга, скорость будут ограничивать исполнительные блоки, о которых речь шла выше, а памяти просто будет достаточно. Именно поэтому во многих случаях видеокарта с 1,5 ГБ видеопамяти работает с той же скоростью, что и карта с 3 ГБ (при прочих равных условиях).

Ситуации, когда больший объём памяти приводит к видимому увеличению производительности, существуют -- это очень требовательные игры, особенно в сверхвысоких разрешениях и при максимальных настройках качества. Но такие случаи встречаются не всегда и объём памяти учитывать нужно, не забывая о том, что выше определённого объема производительность просто уже не вырастет. Есть у чипов памяти и более важные параметры, такие как ширина шины памяти и её рабочая частота.

3.7 Ширина шины памяти

Ширина шины памяти является важнейшей характеристикой, влияющей на пропускную способность памяти (ПСП). Большая ширина позволяет передавать большее количество информации из видеопамяти в GPU и обратно в единицу времени, что положительно влияет на производительность в большинстве случаев. Теоретически, по 256-битной шине можно передать в два раза больше данных за такт, чем по 128-битной. На практике разница в скорости рендеринга хоть и не достигает двух раз, но весьма близка к этому во многих случаях с упором в пропускную способность видеопамяти.

Современные игровые видеокарты используют разную ширину шины: от 64 до 384 бит (ранее были чипы и с 512-битной шиной), в зависимости от ценового диапазона и времени выпуска конкретной модели GPU. Для самых дешёвых видеокарт уровня low-end чаще всего используется 64 и реже 128 бит, для среднего уровня от 128 до 256 бит, ну а видеокарты из верхнего ценового диапазона используют шины от 256 до 384 бит шириной. Ширина шины уже не может расти чисто из-за физических ограничений -- размер кристалла GPU недостаточен для разводки более чем 512-битной шины, и это обходится слишком дорого. Поэтому наращивание ПСП сейчас осуществляется при помощи использования новых типов памяти.

3.8 Частота видеопамяти

Ещё одним параметром, влияющим на пропускную способность памяти, является её тактовая частота. А повышение ПСП часто напрямую влияет на производительность видеокарты в 3D-приложениях. Частота шины памяти на современных видеокартах бывает от 533(1066, с учётом удвоения) МГц до 1375(5500, с учётом учетверения) МГц, то есть, может отличаться более чем в пять раз! И так как ПСП зависит и от частоты памяти, и от ширины ее шины, то память с 256-битной шиной, работающая на частоте 800(3200) МГц, будет иметь большую пропускную способность по сравнению с памятью, работающей на 1000(4000) МГц со 128-битной шиной.

Особенное внимание на параметры ширины шины памяти, её типа и частоты работы следует уделять при покупке сравнительно недорогих видеокарт, на многие из которых ставят лишь 128-битные или даже 64-битные интерфейсы, что крайне негативно сказывается на их производительности. Вообще, покупка видеокарты с использованием 64-битной шины видеопамяти для игрового ПК нами не рекомендуется вовсе. Желательно отдать предпочтение хотя бы среднему уровню минимум со 128- или 192-битной шиной.

3.9 Типы памяти

На современные видеокарты устанавливается сразу несколько различных типов памяти. Старую SDR-память с одинарной скоростью передачи уже нигде не встретишь, но и современные типы памяти DDR и GDDR имеют значительно отличающиеся характеристики. Различные типы DDR и GDDR позволяют передавать в два или четыре раза большее количество данных на той же тактовой частоте за единицу времени, и поэтому цифру рабочей частоты зачастую указывают удвоенной или учетверённой, умножая на 2 или 4. Так, если для DDR-памяти указана частота 1400 МГц, то эта память работает на физической частоте в 700 МГц, но указывают так называемую «эффективную» частоту, то есть ту, на которой должна работать SDR-память, чтобы обеспечить такую же пропускную способность. То же самое с GDDR5, но частоту тут даже учетверяют.

Основное преимущество новых типов памяти заключается в возможности работы на больших тактовых частотах, а соответственно -- в увеличении пропускной способности по сравнению с предыдущими технологиями. Это достигается за счет увеличенных задержек, которые, впрочем, не так важны для видеокарт. Первой платой, использующей память DDR2, стала NVIDIA GeForce FX 5800 Ultra. С тех пор технологии графической памяти значительно продвинулись, был разработан стандарт GDDR3, который близок к спецификациям DDR2, с некоторыми изменениями специально для видеокарт.

GDDR3 -- это специально предназначенная для видеокарт память, с теми же технологиями, что и DDR2, но с улучшенными характеристиками потребления и тепловыделения, что позволило создать микросхемы, работающие на более высоких тактовых частотах. Несмотря на то, что стандарт был разработан в компании ATI, первой видеокартой, её использующей, стала вторая модификация NVIDIA GeForce FX 5700 Ultra, а следующей стала GeForce 6800 Ultra.

GDDR4 -- это дальнейшее развитие «графической» памяти, работающее почти в два раза быстрее, чем GDDR3. Основными отличиями GDDR4 от GDDR3, существенными для пользователей, являются в очередной раз повышенные рабочие частоты и сниженное энергопотребление. Технически, память GDDR4 не сильно отличается от GDDR3, это дальнейшее развитие тех же идей. Первыми видеокартами с чипами GDDR4 на борту стали ATI Radeon X1950 XTX, а у компании NVIDIA продукты на базе этого типа памяти не выходили вовсе. Преимущества новых микросхем памяти перед GDDR3 в том, что энергопотребление модулей может быть примерно на треть ниже. Это достигается за счет более низкого номинального напряжения для GDDR4.

Впрочем, GDDR4 не получила широкого распространения даже в решениях AMD. Начиная с GPU семейства RV7x0, контроллерами памяти видеокарт поддерживается новый тип памяти GDDR5, работающий на эффективной учетверённой частоте до 5,5 ГГц и выше (теоретически возможны частоты до 7 ГГц), что даёт пропускную способность до 176 ГБ/с с применением 256-битного интерфейса. Если для повышения ПСП у памяти GDDR3/GDDR4 приходилось использовать 512-битную шину, то переход на использование GDDR5 позволил увеличить производительность вдвое при меньших размерах кристаллов и меньшем потреблении энергии.

Видеопамять самых современных типов -- это GDDR3 и GDDR5, она отличается от DDR некоторыми деталями и также работает с удвоенной/учетверённой передачей данных. В этих типах памяти применяются некоторые специальные технологии, позволяющие поднять частоту работы. Так, память GDDR2 обычно работает на более высоких частотах по сравнению с DDR, GDDR3 -- на еще более высоких, а GDDR5 обеспечивает максимальную частоту и пропускную способность на данный момент. Но на недорогие модели до сих пор ставят «неграфическую» память DDR3 со значительно меньшей частотой, поэтому нужно выбирать видеокарту внимательнее.

Сравнение видеокарт будет происходить по основным характеристикам,

тактовая частота видеочипа, объём видеопамяти, ширина шины памяти, частота видеопамяти,

Офисный компьютер - это оптимальные сбалансированные конфигурации, разработанные с учетом всех необходимых требований корпоративного сегмента. Главными преимуществами офисных компьютеров являются их надежность, производительность и низкая цена. Сборка всех офисных компьютеров производиться под контролем специалистов, а впоследствии все компьютеры проходят тестирование целым комплексом программ. Осуществляя продажу компьютеров, «Форсайт» гарантирует качество продукции и его бесперебойную работу на протяжении 2-х лет.

Графическая сисетма в офисном ПК встроена в системную плату выглядит она, как на рисунке

Рис.5 системная плата ASUS P5RD1-V, LGA775, Intel 945G с встроенной видеокартой в чип-сет.

В дипломном проекте была поставлена задача разработать конфигурацию производительности компьютера с высокоскоростной графической системой

по этому для сравнения так же была выбрана следующая системная плата которая отображена на рисунке 6

Рис 6. ASUS P5PGD1-V, LGA775, Intel 945G

Системная плата ASUS P5RD1-V, LGA775, Intel 945G с обладает следующими характеристиками:

Чипсет материнской платы ATI RADEON XPRESS 200 (RS400 + ULI M1573)

Гнездо процессора Socket LGA775

Поддержка типов процессоров Pentium 4, Celeron D (Prescott)

Частота шины 533, 800 МГц

Поддержка Hyper Threading Да

Видео M/B Интегрировано в чипсет (ATI RADEON X300) Количество разъемов DDR DIMM 4 (для активизации 2х канального режима работы памяти модули устанавливаются парами)

Тип поддерживаемой памяти DDR SDRAM PC3200 (DDR400), PC2700 (DDR333).

Официально поддерживаемые стандарты памяти PC-3200

Max объем оперативной памяти Max объем оперативной памяти

Стоимость 1.500 руб

Системная плата ASUS P5PGD1-V, LGA775, Intel 945G с обладает следующими характеристиками:

Чипсет материнской платы Intel 915P (NG82915P + FW82801FR (ICH6R))

Гнездо процессора Socket LGA 775

Поддержка типов процессоров Pentium 4, Celeron D (Prescott), Pentium 4 Extreme Edition

Частота шины 533, 800 МГц

Поддержка Hyper Threading Да

Видео M/B Интегрировано в Интегрировано в чипсет (ATI RADEON X300)

Стоимость 1.657 руб

Сделав сравнения двух этих видеокарт то можно сделать вывод что

системная плата ASUS P5PGD1 будет выгоднее чем ASUS P5RD1-V для офисного компьютера, т.к ASUS P5PGD1 стоит на 157 рублей дороже но модель этой материнской платы новее.

Далее я рассматриваю мультимедийный компьютер. Мультимедийный компьютер это компьютер, обеспечивающий полнофункциональную работу мультимедийных программ, то есть имеющий возможность воспроизводить различные звуки, музыку и видеоданные, просматривать графические изображения.

Для выбора видеосистемы для мультемидийного компьютера я буду сравнивать следующие две видеокарты

ATI RADEON HD5670

ASUS ENGT240

Видеокарта HD5670 изображена на рисунке 7

Рис 7. ATI RADEON HD5670

Характеристики HD5670

GPU(графический процессор): RADEON HD 5670 (Redwood)

Интерфейс: PCI-Express x16

Частоты работы GPU (ROPs/Shaders): 775/775 MHz (номинал -- 775/775 МГц)

Частоты работы памяти (физическая (эффективная)):1000 (4000) MHz (номинал -- 1000 (4000) МГц)

Ширина шины обмена с памятью:128bit

Число вершинных процессоров: нет

Число пиксельных процессоров: нет

Число универсальных процессоров: 400

Число текстурных процессоров:20 (BLF/TLF)

Число ROPs: 12

Размеры: 190x100x16 мм (последняя величина -- максимальная толщина видеокарты).

RAMDACs/TMDS: интегрированы в GPU

Выходные гнезда: 1xDVI (Dual-Link/HDMI), 1xDisplay Port, 1xHDMI

VIVO: нет

TV-out: не выведен

Поддержка многопроцессорной работы: CrossFire (Software)

Цена 3500 руб.

Далее я рассмотрю видеокарту ASUS ENGT240 она изображена на рис 8

Рис.8 ASUS ENGT240

Характеристики ASUS ENGT240

GPU	GeForce GT 240
Объем памяти, МБ	1024
Тип памяти	GDDR3
Интерфейс	PCI Express
Система охлаждения	активная
Частоты работы GPU, МГц	550
Частоты работы памяти, МГц	1580
Шина памяти, бит	128
Выходные разъемы	DVI (HDCP), VGA, HDMI

Цена 3700 руб.

Сделав сравнения этих двух видеокарт по основным характеристикам я сделал вывод по критерию цена/качество, видеокарта HD5670 выигрывает у ASUS ENGT240 по производительности, качеству и цене, по этому я остановил свой выбор на видеокарте HD5670 .

Игровой компьютер, это компьютер который требует высокой производительности от всей системы в целом, но особое внимание при выборе игрового компьютера требует видеокарта, т.к без хорошей видеокарты современные игры которые требуют большой производительности не смогут запуститься или будут тормозить.

Для разработки конфигурации игрового компьютера я выбрал следующие две видео карты: GeForce GTX 580 и Radeon HD7870

Видеокарта GeForce GTX 580 приведена на рисунке 9

Рис 9. GeForce GTX 580

Характеристики видеокарты GeForce GTX 580

GPU: GeForce GTX 580 (GF110)

Интерфейс: PCI-Express x16

Частоты работы GPU (ROPs/Shaders): 775/1550 МГц (номинал -- 775/1550 МГц)

Частоты работы памяти (физическая (эффективная)):1000 (4000) МГц (номинал -- 1000 (4000) МГц)

Ширина шины обмена с памятью:384 бит

Число вершинных процессоров:-

Число пиксельных процессоров:-

Число универсальных процессоров: 512

Число текстурных процессоров:64 (BLF/TLF/ANIS)

Число ROPs: 48

Размеры: 270Ч110Ч39 мм (последняя величина -- максимальная толщина видеокарты)

Цвет текстолита: черный

RAMDACs/TMDS: интегрированы в GPU

Выходные гнезда: 2ЧDVI (Dual-Link/HDMI), HDMI-mini

VIVO: нет

TV-out: нет

Поддержка многопроцессорной работы: SLI (Hardware)

Видеокарта Radeon HD7870 приведена на рисунке 10

Рис 10. Radeon HD7870

Характеристики видеокарты Radeon HD7870

* Графическое ядро: Pitcairn XT

* Интерфейс: PCI Express x16 3.0

* Техпроцесс: 28nm

* Частота работы GPU: 1000MHz

* Частота работы памяти (физическая(эффективная)): (1250(5000))MHz

* Разрядность шины видеопамяти: 256bit

* Количество видеопамяти: 2048MB

* Тип видеопамяти: GDDR5

* Число универсальных процессоров: 1280

* Число текстурных блоков: 80

* Число блоков растеризации: 32

* Необходимость дополнительного питания: 6-pin x2

* Интерфейсы: DVI, HDMI, mini Display Port x2

Проведя сравнения между этими двумя видеокартами я сделал вывод что видеокарта Radeon HD7870 для игрового компьютера будет лучше чем GeForce GTX 580 по критериям цена/качество.

В этой главе я провел сравнение видеосистем для различных типов компьютеров и сделал выбор сравнив две различные видеосистемы, выбрав из этих систем самую эффективную для определенной компьютерной системы.



4. Расчётно-экономическая часть

Стоимость всех аппаратных средств взята с прайс-листов следующих фирм:

РЕТ

Сани

DNS-Shop

Фирма	Наименование	Стоимость в рублях
Рет	ASUS P5RD1-V P5PGD1-V HD5670 ASUS ENGT240 GeForce GTX 580 Radeon HD7870	1500 1657 3500 3700 1200 13 000
Сани	ASUS P5RD1-V P5PGD1-V HD5670 ASUS ENGT240 GeForce GTX 580 Radeon HD7870	1457 1700 3400 3890 13 500 14 000
DNS-Shop	ASUS P5RD1-V P5PGD1-V HD5670 ASUS ENGT240 GeForce GTX 580 Radeon HD7870	1550 1648 3457 3800 13 200 13 800

Проведя сравнительную характеристику по 3 прайс-листам, я выбрал самые оптимальные видеокарты для улучшения производительности, отталкиваясь на основные критерии при выборе видеокарты для 3 классов компьютеров.

Для офисного компьютера оптимален процессор: ASUS P5PGD1 т. Цена составляет 1500 рублей.

Для домашнего компьютера оптимальна видеокарта: Radeon HD7870. Цена составляет 13 000 рублей.

И наконец, для игрового компьютера оптимальна видеокарта: HD5670 . Цена составляет 3500 рублей.



5. Техника безопасности

Запрещается:

- трогать разъемы соединительных кабелей;

- прикасаться к питающим проводам и устройствам заземления;

- прикасаться к экрану и к тыльной стороне монитора, клавиатуры;

- включать и отключать аппаратуру без указания преподавателя;

- класть диск, книги, тетради на монитор и клавиатуру;

- работать во влажной одежде и влажными руками.

При появлении запаха гари прекратить работу, выключить аппаратуру и сообщить об этом преподавателю.

1.3. Перед началом работы:

- убедитесь в отсутствии видимых причин повреждений рабочего места;

- сядьте так, чтобы линия взора приходилась в центр экрана, чтобы не наклоняясь пользоваться клавиатурой;

- разместите на столе тетрадь, учебное пособие так, чтобы они не мешали работе на ЭВМ;

- внимательно слушайте объяснения учителя и старайтесь понять цель и последовательность действий; в случае необходимости переспрашивайте;

- начинайте работу только по указанию преподавателя.

1.4. Во время работы ЭВМ (компьютера) лучевая трубка монитора является источником электромагнитного излучения, которое при работе вблизи экрана неблагоприятно действует на зрение, вызывает усталость и снижение работоспособности. ЖК монитор, должен быть откалиброван!

Работать надо на расстоянии 60-70 см, допустимо не менее 50 см, соблюдая правильную посадку, не сутулясь, не наклоняясь; учащимся, имеющим очки для постоянного ношения - в очках.

1.5. Во время работы:

- строго выполняйте все указанные выше правила, а также текущие указания учителя;

- следите за исправностью аппаратуры и немедленно прекращайте работу при появлении необычного звука или самопроизвольного отключения аппаратуры. Немедленно докладывайте об этом преподавателю;

- плавно нажимайте на клавиши, не допуская резких ударов;

- не пользуйтесь клавиатурой, если не подключено напряжение;

- работайте на клавиатуре чистыми руками;

- никогда не пытайтесь самостоятельно устранять неисправности в работе аппаратуры;

- не работайте за компьютером при недостаточном освещении; при плохом самочувствии;

- не вставайте со своих мест, когда в кабинет входят посетители.

Вы должны хорошо знать и грамотно выполнять эти правила, точно следовать указаниям преподавателя, чтобы:

- успешно овладевать знаниями, умениями, навыками;

- беречь вычислительную технику и оборудование.

Вы отвечаете за состояние рабочего места и сохранность размещенного на нем оборудования.

1. Учащийся допускается к работе на ПК в сроки, указанные в расписании занятий или при наличии свободных мест в классах самостоятельных занятий.

2. Учащийся должен приходить на самостоятельное занятие подготовленным, с четко определенной целью (во избежание непроизводительного расходования машинного времени).

Целями могут быть: выполнение заданий или лабораторных работ, закрепление навыков работы с ПК, получение информации в учебных целях.

3. Запрещено использование ПК во время уроков для посторонних занятий или развлечений (игры, чат-системы и т.п.).

4. Нельзя использовать во время занятий посторонние электронные устройства (сотовые телефоны, магнитофоны и пр.), приносить в класс или использовать посторонние носители информации: дискеты, компакт-диски, дополнительные устройства, не предусмотренные конфигурацией и т.п. и пользоваться ими без учителя.

5. Учащийся обязан соблюдать в классе тишину, чистоту и порядок, бережно относиться к аппаратуре и имуществу. дежурные групп отвечают за готовность класса к следующему занятию (чистота доски, положение стульев и т.п.) Запрещается сдвигать, поворачивать или выключать монитора на столах, опускать стулья, самовольно открывать окна.

6. Запрещено приносить в аудиторию большие сумки, верхнюю одежду, пищевые продукты, напитки и пр. посторонние вещи, оставлять в помещении бумаги, газеты и др. предметы, жевать жвачку.

7. В случае нарушения настоящей инструкции учащийся допускается к занятиям только с письменным разрешением заведующего кабинетом.

О повторных или грубых нарушениях информируется администрация школы.

8. Перед самостоятельным занятием учащийся принимает компьютер у лаборанта.

9. По окончании занятия - учащийся сдает компьютер лаборанту.

Правило поведения компьютерном классе

1.1. В кабинете вычислительной техники (КВТ) установлена дорогостоящая, сложная и требующая осторожного и аккуратного обращения аппаратура - компьютеры (ЭВМ), принтер, другие технические средства.

- бережно обращайтесь с этой техникой;

- спокойно не толкаясь, не задевая столы, входите в кабинет и занимайте отведенное вам место, ничего не трогая на столах.

1.2. На вашем рабочем месте размещены составные части ЭВМ - системный блок, клавиатура и монитор (дисплей).Во время работы лучевая трубка монитора (дисплея) работает под высоким напряжением. Неправильное обращение с аппаратурой, кабелями и монитором может привести к тяжелым поражениям электрическим током, вызвать загорание аппаратуры.[8]

Пожарная безопасность.

С учетом конструктивных характеристик объект можно отнести к категории зданий с несущими и ограждающими конструкциями, выполненными из естественных материалов.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что данное здание обладает третьей (III) степенью огнестойкости.

По функциональной пожарной опасности здание относится к классу Ф1.3 - многоквартирные жилые дома.

Объект оборудован пожарным водопроводом высокого давления с пожарными кранами.

К пожарной безопасности данного объекта предъявляются следующие требования:

установка пожарной сигнализации с соответствующими датчиками дыма и тепла;

использование электропроводки скрытого типа;

устранение неисправных выключателей и розеток;

запрет использования оголенных проводов для соединения;

необходимость наличия углекислотных огнетушителей в доступном месте, минимальное количество - 1 шт.

Возникновение пожара в помещении может привести к очень негативным последствиям, таким как потеря ценной информации, порча имущества, гибель людей и т.д. Чтобы избежать этих неприятностей, необходимо вовремя выявлять и устранять все угрозы возникновения пожара, а также разработать эффективный план ликвидации пожара в помещении, а также план эвакуации людей в случае пожара.

Основными причинами возникновения пожара являются:

- неисправность электропроводки, розеток или выключателей;

- эксплуатация неисправных электроприборов;

- использование электронагревательных приборов с открытыми нагревательными элементами;

- попадание молнии в здание;

- несоблюдение основных правил пожарной безопасности.

Под профилактикой пожара подразумевается комплекс мероприятий организационного и технического характера, которые направлены на обеспечение безопасности людей, на предотвращение пожара либо ограничение его распространения и создание условий для его успешного тушения. Для проведения эффективной профилактики очень важно правильно оценить пожароопасность здания, а также определить опасные факторы и обосновать выбор способов и средств противопожарной защиты.

При возникновении пожара необходимо отключить подачу электричества, вызвать пожарную команду, обеспечить быструю эвакуацию людей из помещения, а затем приступить к ликвидации пожара. В случае, если очаг пламени недостаточно велик, для борьбы с ним можно использовать подручные средства для того, чтобы прекратить доступ воздуха к объекту возгорания.

Энергобезопасность

Для безопасных и здоровых условий учебы и работы учащихся необходимо иметь помещение нормальных размеров, отвечающее санитаро-гигиеническим нормам.

Площади школьных помещений должны удовлетворять требованиям ВСН-50-86 "Общеобразовательные школы и интернаты", номенклатуре типов зданий. Помещения должны быта светлыми, сухими и теплыми, с ровными, не скользкими полами без выбоин и щелей; поверхности стен, потолков и дверей - гладкими и матовыми; радиаторы и трубопроводы отопительной и водопроводной систем оборудованы диэлектрическим (деревянным) ограждением.

Площадь кабинетов (лабораторий) должна быть в пределах 54-72 м2, высота помещений - 3,3 м. Площади учебно-производственных мастерских зависят от их назначения и оборудования.

Площадь, приходящаяся на одного обучаемого, должна быть не менее 4 м2, а объем - не менее 15 м3

Температура в кабинетах и мастерских должна быть не ниже 16-18°С.
В мастерских устанавливают умывальники с горячей водой и электросушилки.
Во всех мастерских должны быть аптечки с комплектом медикаментов для оказания первой медицинской помощи.

Наименьшая освещенность в мастерских по обработке металла и древесины должна быть: при люминесцентных лампах - 300 лк; при лампах накаливания - 150 лк, в швейных мастерских соответственно 400 и 200 лк.

К кабинетам и мастерским обычно подходит четырехпроводная сеть напряжением 380 / 220 В с глухо заземлённой нейтралью и подключается она к распределительному щитку (РЩ). Корпус щита должен быть обязательно заземлен. На щите смонтированы предохранители, служащие для защиты сети от перегрузок и коротких замыкании. Включение и отключение щита производится рубильником или главным автоматом.

Далее следуют групповые коммутирующие устройства. Ими могут быть отходящие рубильники с предохранителями, просто предохранители или автоматы.

Электропроводка к рабочим столам или электрооборудованию должна быть выполнена таким образом, чтобы полностью исключалась возможность нарушения изоляции, обрыва проводов, коротких замыканий и т.д. Для защиты от механических повреждений проводка должна быть надежно защищена. С этой целью ее делают скрытой иди закрывают уголками, швеллером, металл рукавом и т.д. Обычно прокладку силовой электропроводки делают отдельно от осветительной.

При выборе марки проводов учитывают характер помещения, способ прокладки, параметры электрического тока. Поперечное сечение токопроводящих жил должно соответствовать токовой нагрузке.

Присоединение проводов и кабелей к электрооборудованию может быть постоянным и временным. В первом случае подводящие провода присоединяются к клеммам прибора или местного коммутационного устройства (например станка), во втором - используются штепсельные розетки. Здесь подключение самих электроприборов осуществляется гибкими проводами и шлангами.



6. Список литературы

1. ГОСТ 2.105- 95 «Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам».

2. Потемкин А. Инженерная графика. - М.

Размещено на Allbest.ru