Мощнейшие видеокарты: чипсеты и графические чипы от гигантов IT и стартапов

Как выглядят чипсеты современных компьютеров?

Чипсет  — набор микросхем, спроектированных для совместной работы с целью выполнения набора заданных функций.

Так, в компьютерах чипсет, размещаемый на материнской плате, выполняет функцию связующего компонента (моста), обеспечивающего взаимодействие центрального процессора (ЦП) c различными типами памяти, устройствами ввода-вывода, контроллерами и адаптерами ПУ, как непосредственно через себя (и имея некоторые из них в своем составе), так и через другие контроллеры и адаптеры, с помощью многоуровневой системы шин.

Так как ЦП, как правило, не может взаимодействовать с ними напрямую. Чипсет определяет функциональность системной платы. Он включает в себя интерфейс шины процессора и определяет в конечном счете тип и быстродействие используемого процессора.

Определяет во многом тип, объем, быстродействие и вид поддерживаемой памяти, рабочие частоты различных шин, их разрядность и тип, поддержку плат расширения, их количество и тип, и т. д.

Таким образом, этот набор микросхем относится к числу наиболее важных компонентов системы, во многом определяя ее быстродействие, расширяемость, стабильность работы при различных настройках и условиях, модернизируемость, сферу применения и т. д.

Являясь по сути основой платформы/системной платы, чипсеты встречаются и в других устройствах, например, в сотовых телефонах и сетевых медиаплеерах.

Чипсет материнских плат современных компьютеров состоит из двух основных микросхем (иногда объединяемых в один чип, т.н. системный контроллер-концентратор:

1. Контроллер-концентратор памяти— обеспечивает взаимодействие ЦП с памятью. Соединяется с ЦП высокоскоростной шиной (FSB, HyperTransport или QPI). В современных ЦП (например, Opteron, Itanium, Nehalem, UltraSPARC T1) контроллер памяти может быть интегрирован непосредственно в ЦП. В MCH некоторых чипсетов может интегрироваться графический процессор.
2. Контроллер-концентратор ввода-вывода— обеспечивает взаимодействие между ЦП и жестким диском, картами PCI, низкоскоростными интерфейсами PCI Express, интерфейсами IDE, SATA, USB и пр.

Иногда в состав чипсета включают микросхему Super I/O, которая подключается к южному мосту по шине Low Pin Count и отвечает за низкоскоростные порты: RS232, LPT, PS/2.

Существуют и чипсеты, заметно отличающиеся от традиционной схемы. Например, у процессоров для разъема LGA 1156 функциональность северного моста (соединение с видеокартой и памятью) полностью встроена в сам процессор, и, следовательно, чипсет для LGA 1156 состоит из одного южного моста, соединенного с процессором через шину DMI.

Создание полноценной вычислительной системы для персонального и домашнего компьютера на базе, состоящей из столь малого количества микросхем (чипсет и микропроцессор) является следствием развития техпроцессов микроэлектроники развивающихся по закону Мура. 

Чипсеты для современных x86-процессоров

В создании чипсетов, обеспечивающих поддержку новых процессоров, в первую очередь заинтересованы фирмы-производители процессоров. Поэтому ведущими производителями процессоров (Intel и AMD) выпускаются пробные наборы специально для производителей материнских плат.

После обкатки на таких чипсетах выпускаются новые серии материнских плат, и по мере продвижения на рынок лицензии выдаются разным фирмам-производителям и, иногда, субподрядчикам производителей материнских плат.

Список основных производителей чипсетов для архитектуры x86:

3. ATI/AMD. После покупки в 2006 году компании ATi корпорацией AMD, вошла в ее состав как графическое подразделение AMD Graphics Products Group. 

Чипсеты ARM

Для систем, использующих процессоры ARM, также создавались и создаются чипсеты. И если первые образцы были в целом похожи на современные им чипсеты IBM PC, то современные (такие как Qualcomm Snapdragon и Texas Instruments DaVinci), из-за ориентированности на мобильные устройства, заметно отличаются как по структуре, так и по техническим особенностям.

Производители чипсетов

• Intel

Маркировка чипсета буквой перед цифрой означает мощность чипсета внутри одной линейки.

Х — чипсет для HEDT-процессоров Intel Core X, отвечающий требованиям для производительных рабочих и игровых станций.

Z — чипсет для энтузиастов, поддерживающий разгон процессоров Intel Core и обеспечивающий лучшую производительность

B, H — для обычного домашнего игрового или офисного компьютера

W, Q — для бизнеса. Особенность в том, что чипсеты поддерживают продвинутые технологии безопасности данных и обширные возможности построения корпоративных сетей

• AMD

Самые слабые по производительности те модели, в названии которых только цифры:

Буквы G или V в названии модели указывает на наличие в чипсете встроенной видеокарты.

Х или GX — поддержка двух отдельных (дискретных) видеокарт, но не на полную мощность (по 8 линий на каждую).

FX — самые мощные чипсеты, которые полностью поддерживают работу с несколькими видеокартами.

Шина, которая связывает процессор и чипсет у AMD называется Hyper Transport (HT).

Как выбирать чипсет?

• Количество ядер

Существует заблуждение, что чем больше ядер, тем лучше, но это не так. 

Напомним, что речь идет об одной из частей системы на кристалле, а именно о центральном процессоре (CPU). CPU занимается общим управлением чипсета и приложениями от трех сторон.

Стоит вспомнить правило, что ограничение роста производительности происходит из-за увеличения количества вычислителей. Джин Амдал сформулировал закон в 1967 году. Поэтому больше ядер — больше энергопотребление. 

Иногда из-за большого количества ядер невозможно разместить что-то другое т. к. физический размер чипсета имеет ограничения.

• Тактовая частота

Также важна тактовая частота центрального процессора. Сейчас максимальная частота флагманов достигает 2,45 ГГц и нужна для непродолжительных высоких нагрузок (например, при обработке 4К30 видео, при передаче данных по сети LTE со скоростями до 1 Гбит/с) или для задач бенчмаркинга. 

• На каких производителей обратить внимание?
• Qualcom
• Intel
• Samsung
• HiSilicon
• Mediatek
• Spreadtrum

Подборка самых производительных чипов

• AMD Radeon RX 6900 XT

AMD начала продажи Radeon RX 6900 XT 8 декабря 2020 по цене $999. Это десктопная видеокарта на архитектуре Navi/RDNA2 и техпроцессе 7 нм, в первую очередь рассчитанная на геймеров. На ней установлено 16 Гб памяти GDDR6 на частоте 16 ГГц, и вместе с 256-битным интерфейсом это создает пропускную способность 512,0 Гб/с.

• NVIDIA GeForce RTX 3090

NVIDIA начала продажи GeForce RTX 3090 24 сентября 2020 по цене $1,499. Это десктопная видеокарта на архитектуре Ampere и техпроцессе 8 нм, в первую очередь рассчитанная на геймеров. На ней установлено 24 Гб памяти GDDR6X на частоте 19,5 ГГц, и вместе с 384-битным интерфейсом это создает пропускную способность 936,2 Гб/с.

• NVIDIA GeForce RTX 3080