quarta-feira, 17 de dezembro de 2008

Os processadores gráficos e suas placas de vídeo



 
 

Enviado para você por Penha através do Google Reader:

 
 


Quando queremos fazer aquela melhoria em nosso computador, visando um melhor desempenho nos jogos, essa nossa distraçãozinha do fim-de-semana, a primeira coisa que vem à nossa mente é a troca da placa de vídeo, não é mesmo?

Mas há um costume, na verdade, um vício da linguagem técnica de leigos, de levar em consideração apenas a quantidade de memória da placa de vídeo como O diferencial de desempenho.

Afinal, quantas vezes não já nos deparamos com absurdos do tipo "a minha placa de vídeo de 256 megas e é melhor que a sua, que é de 128 megas". Soa tão familiar dar ouvidos à essa asneira, esse absurdo, quanto ouvir chamarem aquela caixa de metal, que sustenta e abriga os diversos componentes do computador, de CPU.

Voltando ao assunto, ouvimos esses absurdos de alguns leigos que se dizem especialistas em informática e também dos vendedores, de certas lojas de informática, que só querem empurrar o estoque "goela abaixo" do incauto consumidor. Mas então, o que, afinal, há de tão absurdo e errado com aquela simples frase sobre as placas de vídeo?

Primeiro, o nosso idioma oficial é o português. No nosso idioma, as grandezas não têm plural, ou seja, mega, giga e tera só existem no sigular, em nosso idioma. E outra coisa: quando abreviadas, essas grandezas e suas unidades de capacidade devem sempre estar em maiúsculas. Então, não pluralizamos grandezas e sim unidades: seu antigo HD não tinha 160 gigas e sim 160 Giga ou 160 GigaBytes.

Segundo, no caso de você, leitor, encontrar algum indivíduo falando ou mesmo escrevendo que "a minha placa de vídeo de 256 megas e é melhor que a sua, que é de 128 megas", então peça ao suposto "especialista" (claramente leigo no assunto..) que explique por que as duas placas seguintes têm desempenhos tão parecidos:

1- Placa de vídeo da Sapphire com processador gráfico Radeon HD 4870 a 700MHz com 512MB de VRAM do tipo GDDR5 a 3,6GHz com interface 256bits;

2- Placa de vídeo da MSI com processador gráfico GeForce GTX 260 a 575MHz (shaders a 1,24GHz) com 896MB de VRAM do tipo GDDR3 a 2,0GHz com interface 448bits;

Afinal, a primeira placa, que conta com "apenas" 512 MegaBytes, deveria sofrer diante da segunda placa, já que esta possui quase o dobro, 896 MegaBytes, não é?

Terceiro: o que determina, majoritariamente, o desempenho de uma solução gráfica é o poder, de cálculos, do processador gráfico (em inglês, é Graphics Processing Unit) e não a quantidade da memória principal que esse tal processador gráfico tem disponível na respectiva placa de vídeo.

E o que seria esse tal processador gráfico? O processador gráfico é um tipo de microprocessador. Ele é especializado em receber, calcular e tratar instruções que serão executadas para serem exibidas no monitor ao qual ele está conectado, na forma de imagens bi e/ou tridimensionais.

Um processador gráfico é dedicado quando possui apenas a tarefa de realizar o processamento gráfico propriamente dito. As versões desktop deles são utilizadas em placas de vídeo.

Já um processador gráfico integrado, também apelidado de vídeo onboard, além de realizar algum processamento gráfico limitado, tem a tarefa de gerenciar outras funções, numa placa-mãe, por exemplo, o acesso da memória principal, mais conhecida como RAM, aos dispositivos secundários integrados, como portas USB e chip sonoro, e à memória secundária, a de armazenamento.

Alguns fabricantes de placas-mãe para computadores portáteis utilizam versões mobile, dos processadores gráficos dedicados, integradas na própria placa-mãe ou oferecidas em módulos atualizáveis, para oferecer um melhor desempenho gráfico que um processador gráfico integrado.

Mas isso não quer dizer que o computador portátil tenha uma placa de vídeo dentro dele, afinal, além de ser um erro conceitual, já que muitas placas de vídeo são maiores que a maioria dos computadores portáteis, leva o leitor a achar que a solução gráfica do PC portátil pode ser atualizada, o que só acontece em raras exceções e apenas em portáteis do tipo "desktop replacement", oferecidas, por determinados fabricantes, a um precinho nada camarada.

Existem, no momento, apenas cinco fabricantes, relevantes, de processadores gráficos:

Intel, responsável pelo design dos processadores gráficos integrados Graphics Media Accelerator e, no futuro, aquele processador gráfico dedicado atualmente conhecido por Larabee;

AMD+ATi, responsável pelo design dos processadores gráficos dedicados Radeon e FireGL/FirePro;

nVidia, responsável pelo design dos processadores gráficos dedicados GeForce e Quadro/Tesla;

VIA-S3, responsável pelo design dos processadores gráficos dedicados Chrome e processadores gráficos integrados UniChrome;

SiS, responsável pelo design dos processadores gráficos integrados Mirage.

Por que destaquei apenas os processadores gráficos Radeon e GeForce?

Por um motivo simples: as versões mais atuais deles são as mais compatíveis com as diversas aplicações atuais (notadamente os jogos tridimensionais dos nossos felizes fins-de-semana...), que, hoje, exigem um poder de processamento gráfico gigantesco só atendido por estes dois processadores gráficos e suas inúmeras placas de vídeo.

Como assim inúmeras placas de vídeo? Não são só duas?

NÃO.

Não existe placa de vídeo nVidia GeForce, nem placa de vídeo ATi Radeon.

Tenho que esclarecer o seguinte: GeForce não é placa de vídeo. Radeon, também não.

Nem a nVidia e nem a AMD+ATi fabricam placas de vídeo para comercializá-las ao consumidor final, no máximo constroem as placas de vídeo de referência, que possuem uma quantidade equilibrada de memória, determinado tipo de chip de memória, determinado número de canais simultâneos de memória e as freqüências padrão dos processadores gráficos.

As placas de vídeo de referência servem como um exemplo a ser adotado na construção de placas de vídeo, utilizando determinado processador gráfico. Mas as fabricantes das placas podem alterar vários dos parâmetros para oferecer diversas configurações de desempenho e preço.

E então, quem fabrica as placas de vídeo, no final das contas?

Posso citar bons fabricantes, alguns até fabricam boas placas-mãe, também: Sapphire, MSI, Gigabyte, ASUS, eVGA, Zotac, Powercolor, Zotac, ECS, Point of View, XFX, Foxconn, BFG, entre outras.

Você quer me dizer que a única diferença entre as placas de vídeo, além do respectivo processador gráfico dedicado, é a fabricante da placa?

Calma, não é bem assim, não é apenas isso, vamos voltar ao início deste texto e ao assunto principal dele: o processador gráfico.

A AMD+ATi e a nVidia fabricam os processadores gráficos dedicados mais poderosos e complexos do momento, Radeon e GeForce, respectivamente. Cada um dessas duas famílias de processadores gráficos foram sendo aprimoradas com o passar do tempo, à cada geração delas, uma exibindo mais recursos que a outra e ambas superando quaisquer outros concorrentes.

Tal status de liderança das duas empresas, no mercado de processadores gráficos, se deve à acirrada concorrência entre elas, principalmente por conta da contínua evolução gráfica exigida pelo mercado dos jogos eletrônicos. Só que essa concorrência toda não ocorre apenas numa só faixa restrita de preço e desempenho à cada geração de processadores gráficos, ocorre basicamente em três tipos de públicos-alvo distintos de processadores gráficos:

Eye-wink "High-end": seria o processador gráfico "completo" de cada geração, oferecido em placas de vídeo mais robustas e mais caras, devido à quantidade de canais simultâneos de memória acessados pelo processador gráfico, a chamada interface de memória.

O processador gráfico tem a obrigação de realizar, simultaneamente, várias operações em paralelo, como renderizar os polígonos, aplicar-lhes texturas e efeitos sobre estas texturas, suavizar arestas e pixels e gerar toda essa imagem, em tempo real, no monitor na forma de imagens bidimensionais à determinada resolução com perspectiva tridimensional à determinada taxa, quantidade de quadros por segundo.

Essas são tarefas cujas instruções são muito específicas e que cujo processamento tem que ser bem distribuído e depender pouco das instruções anteriores e posteriores. Podemos dizer que o processador gráfico é um fortíssimo processador em paralelo e um fraquíssimo processador em série: enquanto o processador central encarrega-se da posição dos elementos a serem renderizados e que dependem das ações prévias e futuras que o programa, o jogo determinou, determina e determinará; o processador gráfico cuida do que está sendo exibido num determinado momento, em determinado quadro, em determinada fração de segundo e que logo será substituído, não precisando de um forte processamento em série.

Devido à esse forte processamento paralelo exigido, o processador gráfico dedicado "completo" precisa, necessita da maior QUALIDADE e velocidade da memória possível, o que deixa suas placas de vídeo mais caras, já que são necessários bem mais caminhos construídos, mais vias de acesso simultâneo que as placas de vídeo mais baratas.

Um processador gráfico dedicado "completo", que tenha menos canais de memória simultâneos que outro, pode ter um desempenho bem melhor que o concorrente por conta da freqüência e do tipo dos chips de memória utilizados na respectiva placa de vídeo, bem como a arquitetura do próprio processador gráfico.

Geralmente, os processadores gráficos dedicados destinados ao público entusiasta, público este que possui dinheiro suficiente para comprar uma placa de vídeo equipada com o processador gráfico high-end, servem para atender além dos requisitos recomendados pelos jogos mais atuais da respectiva geração de processadores gráficos. A nomenclatura destes complexos processadores gráficos tradicionalmente termina em 900 a 700.

Eye-wink "Mid-end": seria o processador gráfico intermediário de cada geração, geralmente uma versão bem capada do processador gráfico completo, oferecido em placas de vídeo menos robustas e um pouco menos caras, cuja interface de memória possui bem menos canais de memória simultâneos que uma voltada ao público high-end, apenas para atender um pouco além dos requisitos mínimos exigidos pelos jogos mais atuais da respectiva geração de processadores gráficos. A nomenclatura destes razoáveis processadores gráficos tradicionalmente termina em 600 a 500.

Eye-wink "Low-end": seria uma amostra barata, um rascunho do processador gráfico completo de cada geração, oferecido em placas de vídeo bem modestas e simples, para atender apenas os requisitos mínimos dos jogos mais atuais da respectiva geração de processadores gráficos. A nomenclatura destes simples processadores gráficos, tradicionalmente termina em 400 a 100 e seu projeto, geralmente, é também aproveitado na linha de processadores gráficos integrados que tanto a AMD+ATi quanto a nVidia lançam na geração seguinte, tendo apenas um ou outro canal de memória, às vezes até meio canal (32 bits de interface de memória é encontrada em alguns modelos específicos de baixíssimo custo)...

Outro fator interessante, sobre o comércio de processadores gráficos e suas placas de vídeo, é que as diversas fabricantes de placas de vídeo têm a liberdade de ajustar a freqüência que o processador gráfico vai operar, o tipo usado dos chips de memória, além de oferecerem uma quantidade maior ou menor de memória, o que afetará o preço final da solução gráfica.

Quando uma fabricante coloca uma quantidade maior de memória numa placa de vídeo, geralmente o faz por mera publicidade, por mero marketing próprio do produto.

A quantidade de memória numa placa de vídeo além da utilizada no modelo de referência, pouco ou nada melhorará o desempenho, pelo fato de as fabricantes de placas de vídeo compensarem a inclusão da maior quantidade de memória, utilizando-se de chips de memória bem mais baratos e com um desempenho muito mais fraco que os utilizados nas configurações de menor quantidade de memória, de um mesmo processador gráfico dedicado.

Mesmo as fabricantes colocando uma maior quantidade de memória e do mesmo tipo, ou mesmo superior em desempenho, a diferença dessa quantidade maior de memória só será sentida em aplicações, jogos que exijam altas resoluções e se o processador gráfico for poderoso o suficiente para aplicar os diversos filtros e efeitos exigidos, já que precisaria assim de maior espaço na memória para armazenar as texturas originais e as tratadas.

No final das contas, ainda é o processador gráfico que influenciará a maior parte do (bom ou mau...) desempenho da aplicação, do jogo renderizado e exibido em seu monitor.

Se fizéssemos uma analogia, colocando o processador gráfico como o processador central de um lado e a placa de vídeo como sendo a placa-mãe do outro, poderíamos perceber melhor a influência da quantidade de memória: se o processador central for um Celeron, por mais que coloquemos módulos (pentes...) adicionais de memória, o desempenho não seria tão melhorado quanto colocarmos mais módulos adicionais, do mesmo tipo de memória, numa placa-mãe equipada com um processador central Core 2 Quad.

Não entendeu essa analogia?

Coloque um carro popular puxando um longo trem de vagões de carga e imagine se esse carro será tão rápido quanto uma locomotiva: a locomotiva sempre conseguirá puxar mais carga que o carro popular, mesmo que ambos consigam desenvolver a mesma velocidade.

Então, por favor, nada de achar que a quantidade de memória determina se esta ou aquela placa de vídeo é melhor que outra!

O que determina mesmo o desempenho é a geração (Radeon HD3000, Radeon HD4000 ou GeForce 9, GeForce GTX200...), a arquitetura (DirectX 9.0c, DX10.1 ou DX 10) e o tipo do processador gráfico (high, mid, low-end ou on-board), seja ele Radeon ou GeForce.

Sobre a memória da placa de vídeo, no máximo podemos considerar a qualidade dela, ou seja, o tipo de chips utilizados, sua freqüência e o número de canais de memória simultâneos na placa de vídeo. A quantidade da memória inclusa na placa de vídeo é algo tão secundário que pode ser até omitido da comparação, principalmente quando nos referimos aos processadores gráficos integrados (vídeo onboard...), low e mid-end.

Mesmo quando falamos em placas de vídeo cujos processadores sejam high-end, a quantidade de memória ainda é um detalhe bem secundário.

Caso se deparem com alguma comparação absurda entre placas de vídeo, levando-se em conta apenas a quantidade de memória, peça aos asnos, desculpe, leigos e salsas teimosos no assunto, para que leiam algum artigo como este ou melhor!

Agradeço a atenção e a paciência de todos vocês leitores, inclusive o autor do texto original, o Claudio Emanuel e o da analogia, o Rafael.


 
 

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