L'avenir proche des cartes vidéo

Il se souvient d'un spécialiste de l'économie nationale, qui a même défendu sa thèse de doctorat, et a utilisé un annuaire téléphonique et plusieurs vieilles chansons folkloriques comme sources.
- M. Larney

Dans cet article, en utilisant Wikipédia et quelques images d'Internet, j'essaierai d'évaluer le futur proche des accélérateurs graphiques.

Regardons la carte vidéo actuelle de la série S3 Trio il y a 20 ans.



Sérieusement, apprécions-le.

1. La puissance électrique minimale de l'ordre de watts.

2. De la revendication 1. Il s'ensuit l'absence d'un système d'alimentation de base, la carte est très compacte.

3. Du paragraphe 1 découle également de l'absence de nécessité d'un système de refroidissement puissant. Vous n'avez pas besoin d'un énorme radiateur, ni de ventilateurs. Silence complet.

4. Mémoire modulaire. Tout le monde peut acheter autant de mémoire vidéo qu'il le souhaite, puis l'installer sur une carte vidéo. Vous pouvez acheter de la mémoire vidéo lorsqu'il y a de l'argent ou lorsque vous avez besoin d'augmenter son volume.

5. Le signal vidéo est émis via VGA, qui était alors standard. Un type de transmission de signal, une broche, etc.

6. La carte vidéo est connectée via le slot PCI, qui est même très répandu maintenant. Cette carte vidéo peut être connectée à n'importe quel ordinateur avec un tel connecteur même maintenant et cela fonctionnera.

7. Il n'y a presque pas de composants radio sur la carte susceptibles d'être endommagés ou de causer des problèmes. Il n'y a pas de selfs puissantes qui peuvent commencer à siffler, il n'y a que quelques condensateurs - et ceux avec une capacité minimale.

Regardons l'un des sommets actuels, à savoir le MSI GTX 1080 Ti Lightning Z.
La longueur de la carte vidéo est de 32 cm



Il occupe 3 emplacements, ce qui en général est devenu un phénomène qui n'est pas surprenant pour le moment



La carte vidéo utilise trois connecteurs d'alimentation PCI-E standard



et en théorie, il ne consomme que 250 W, ce qui suscite des doutes, à en juger par le système d'alimentation et de refroidissement. Bien sûr, le système de refroidissement doit être mentionné séparément.



Seuls 5 caloducs ne semblent pas être quelque chose d'exceptionnel. Eh bien, 3 fans que vous avez déjà vus.

Si quelqu'un a S3 Trio et GTX1080ti qui traînent, je propose de mener une expérience simple - enlever la poussière du premier, aligner les condensateurs froissés pendant le temps de la carte vidéo à la poubelle. Présentez un retraité avec une personne qui est absolument loin des ordinateurs à n'importe quelle carte vidéo. Et puis s'intéresser à quelle carte vidéo, à son avis, est la plus récente. Si la rouille du S3 Trio ne vous déçoit pas, la réponse sera en sa faveur.

Comment en sommes-nous arrivés là?

De toute évidence, le processus d'augmentation de la puissance électrique de la carte vidéo a conduit à une augmentation critique de la taille de la carte et à une dissipation thermique. Le cœur nécessite plus de puissance, pour garantir la nécessité de concevoir un sous-système d'alimentation de plus en plus complexe, car La tension sur le noyau est très faible. En outre, la chaleur générée doit également être dissipée, ce qui nécessite à son tour une augmentation de l'efficacité du système de refroidissement. Parce que disperser des centaines de watts (rappelez-vous un fer à souder de 60W), et même dans l'espace limité d'un cas hypothétique, c'est déjà une tâche difficile, vous devez augmenter le débit d'air (augmentation du nombre de ventilateurs), la zone de transfert de chaleur et la conductivité thermique du radiateur lui-même (augmentation du nombre et de la taille des caloducs). Quand a-t-il commencé? Les premières générations d'accélérateurs graphiques courants se sont même dispensés de radiateurs, comme on le voit avec le Trio S3. Avec le développement des cartes vidéo, il a fallu installer de petits radiateurs


ATI Rage 128 Pro 32Mb


Au tout début de ce siècle, de nombreuses cartes vidéo de la gamme étaient équipées non seulement d'un radiateur, mais déjà d'un radiateur avec un petit ventilateur


ATI Radeon 8500LE 64MB

Si quelqu'un a expérimenté l'installation de petits ventilateurs quelque part, il est bien conscient de leur efficacité extrêmement faible. Le débit d'air en raison de la taille de leurs pales est négligeable, et un tel ventilateur crée beaucoup de bruit en raison de la vitesse de rotation décente. Parce que dans le même temps, la consommation d'énergie des cartes vidéo a continué de croître, même dans les cartes vidéo de référence (modèle), il était nécessaire de passer aux turbines. Après environ 2010, le refroidissement de type turbine est devenu la norme pour les cartes graphiques exemplaires, et bien que nous le voyions de moins en moins, les développeurs de puces vidéo présentent elles-mêmes leurs cartes vidéo par défaut. Il est intéressant de noter qu'au début du siècle actuel, une turbine, en tant que type de refroidissement, pouvait être vendue séparément pour ceux qui voulaient mettre à niveau leur carte vidéo avec un petit radiateur ordinaire. Maintenant, bien sûr, ils ne sont plus vendus. En fait, pourquoi une turbine?


Turbine typique avec boîtier retiré sur un GTX670

Comme vous pouvez le voir, la turbine elle-même capture l'air d'en haut, le redirige vers les côtés, après quoi l'air passe à travers le radiateur et le refroidit. Idéalement, l'air chaud est complètement éjecté à l'extérieur de l'enceinte. Il convient de noter que la turbine ne fonctionnera guère avec le couvercle retiré. La limite théorique de dissipation de puissance par une turbine est très grande - il suffit d'augmenter le nombre d'ailettes de radiateur, d'y attacher une paire de caloducs et même 450 W de chaleur peuvent être dissipés (HD6990). Cependant, le principal inconvénient des turbines est le bruit, car la turbine elle-même doit tourner à grande vitesse. Par conséquent, depuis environ 2008, la production de systèmes de refroidissement par air qui sont déjà devenus familiers a maintenant commencé, consistant en caloducs, un radiateur relativement compact et plusieurs ventilateurs de grande taille soufflant en direction de la carte vidéo à travers le radiateur. Un exemple typique, l'une des premières hirondelles


Thermalright HR-03 à 8800GT

Pour le moment, ce type de refroidissement est devenu assez standard - il est étrange d'acheter une carte vidéo avec une turbine, en fait. La situation se répète donc. Initialement, les turbines étaient vendues comme option de refroidissement personnalisée, puis sont devenues la norme. Puis les radiateurs sur caloducs avec ventilateur ont répété leur sort et sont devenus de facto la norme. Il est à espérer que le problème ne viendra pas à compacter CBO sur chaque carte vidéo par défaut.

Il ne s'agit que d'une estimation approximative de la croissance de la puissance des cartes vidéo, appelée "à l'œil nu". Maintenant, je propose de faire une évaluation selon des critères plus stricts, à savoir selon les graphiques. Pour construire ceci et les graphiques suivants, j'ai utilisé la plupart des données du Wiki pour les cartes graphiques AMD et NVIDIA , cependant, j'ai rempli moi-même certaines des données sur la base des données stockées sur Internet. Malheureusement, le TDP des anciennes cartes vidéo publiées avant 2007 est inconnu. Presque toutes les séries GeForce et Radeon ont été incluses dans les graphiques depuis environ 10 ans, à l'exception des 100e et 300e séries GTX et de la 8000e série HD Radeon. Les points sur les graphiques appartiennent aux cartes vidéo, l'axe des abscisses montre la date de sortie de la carte vidéo, l'axe des ordonnées montre le changement de certaines valeurs.
Étudions donc attentivement le graphique de l'évolution des chaleurs émises par les cartes vidéo en fonctionnement au cours des 10 dernières années.



Les conclusions suivantes se suggèrent:

1. La diminution du processus de fabrication n'a pas produit la révolution attendue dans la génération de chaleur des accélérateurs graphiques.

2. Malgré le grand processus technologique, les cartes vidéo les plus cool ont été produites jusqu'en 2007. Le premier saut majeur dans la production de chaleur s'est produit dans env. mi-2006 - début 2007. Cela indique clairement que la dissipation thermique est principalement déterminée par la demande du marché. Lorsque les cartes vidéo elles-mêmes tirent déjà mal le jeu, les fabricants doivent surestimer les fréquences et la tension, ce qui entraîne une très forte augmentation de la dissipation thermique.

3. Le dégagement de chaleur maximum sur le plateau s'est produit environ. 2009, plus ou moins.

4. Le plateau de dissipation maximale de la chaleur des modèles puissants est stable depuis env. 250W C'est apparemment le maximum que permettent les propriétés objectives d'une carte vidéo en tant qu'appareil dans sa forme moderne. S'il était possible d'augmenter encore la production de chaleur, alors, sans aucun doute, les fabricants de puces vidéo continueraient d'augmenter la fréquence et la tension. Cependant, le refroidissement d'une carte vidéo avec une chaleur supérieure à 300W est déjà une tâche difficile, et dans le mauvais cas, elle sera frite et le bruit des ventilateurs ou d'une turbine sera au-dessus de toutes les normes.

5. Les modèles moyens et faibles augmentent également lentement mais sûrement leur dissipation thermique. Si, cependant, les modèles plus anciens atteignaient un maximum (plateau) vers 2009, alors les modèles moyens variaient environ 150-180W encore plus tôt. Les faibles vont de même.

6. Le nombre de modèles présentés a diminué depuis 2012. Cela est particulièrement visible avec les modèles à faible dissipation thermique. Il y en a moins.

7. Il est bien sûr impossible d'annuler la dernière stagnation assez longue de l'attention portée au marché des solutions mobiles, comme ils l'ont fait auparavant. De plus, juste au moment de la popularité maximale des tablettes, il y a une fréquence assez élevée de nouvelles cartes vidéo.

8. Il semble non moins paradoxal qu'au cours des années de la crise économique mondiale, la publication de nouveaux modèles se soit produite beaucoup plus souvent qu'aujourd'hui.

9. Les deux dernières conclusions nous conduisent à nouveau au rôle dominant des exigences du marché sur les capacités objectives des cartes vidéo.

Eh bien, peut-être que nous ne tolérons pas en vain une augmentation de la production de chaleur, cela est-il sûr justifié par une augmentation de la puissance de calcul? Essayons de le vérifier. Bien sûr, il n'y a aucun moyen de trouver sans équivoque les performances exactes d'une carte vidéo, et je me suis donc tourné vers les performances théoriques maximales pour les calculs en simple précision.



C'est assez agréable de voir une croissance assez exponentielle ici. Personnellement, cela s'est avéré être une surprise pour moi d'avoir des performances théoriques sensiblement plus élevées pour les cartes vidéo Radeon. Eh bien, probablement une vieille blague sur le manque de chauffeur



s'est avéré être vrai. Il est possible qu'il s'agisse d'optimiser les jeux eux-mêmes.

Comparons maintenant le graphique du TDP et des performances. Ici, il est facile de parvenir à une conclusion confirmant le paragraphe 2:

10 Le marché exige une augmentation exponentielle de la productivité, malgré le fait que les fabricants de puces vidéo respectent à peine cette exigence. Ceci est indiqué par une augmentation du TDP.

Maintenant, pourquoi ne relions-nous pas la performance au pouvoir?



Il est difficile de dire exactement quelle fonction définit la courbe ici. D'une part, la GeForce semble avoir une fonction de puissance, et la courbe Radeon a une forme en S. Si nous éliminons l'optimisation du pilote et du jeu, nous constatons que AMD est d'env. 2009 a réalisé une bonne architecture avec efficacité, qui est utilisée depuis de nombreuses années et dont les derniers modèles ont été lancés début 2016. Il s'agit d'un plateau sur la courbe en forme de S. Bien guidé dans les cartes vidéo publiées, il est facile de comprendre de quels modèles nous parlons. Chez NVIDIA, cependant, une augmentation de l'efficacité a été observée depuis 2012 - très probablement, l'adoption d'une architecture complètement nouvelle. GeForce est suivie d'un bond exponentiel de Radeon depuis 2015.

Je propose maintenant de passer à l'augmentation du nombre de transistors. Essayons de vérifier la loi de Moore.



Soit dit en passant, il serait utile de mentionner que le soi-disant La loi de Moore n'est qu'une observation faite en 1965, c'est-à-dire à l'aube de l'industrie électronique moderne. De plus, l'observation a été faite sur les processeurs Intel. La loi elle-même stipule:

Le nombre de transistors placés sur une puce de circuit intégré double tous les 24 mois.

Problèmes de prévision à long terme selon la loi de Moore au point de référence, à savoir le nombre de transistors à prendre. J'ai pris 110 millions pour une carte graphique moyennement faible. Comme vous pouvez le voir, selon la loi de Moore, le nombre de transistors augmente, comme il se doit. Mais ici, il sera approprié de poser une question - mais est-elle en croissance en raison de la zone du cristal? Nous regardons la taille du cristal (ou leur somme, si nous parlons de solutions à double processeur)



Dans ce cas, nous voyons une constance agréable à l'œil. Il est courant pour les fabricants d'augmenter la surface cristalline. Mais je voudrais rappeler qu'avec les progrès, il serait souhaitable de voir une diminution de la surface du cristal. Essayons de formuler les conclusions:

11. Le rapport performances / TDP dépend presque entièrement de l'architecture actuelle (ou de certains facteurs pas encore évidents).

12. L'architecture, malgré le changement de commercialisation des noms de génération en génération, en réalité, ils changent fondamentalement rarement. Pas plus d'une fois tous les 6-7 ans.

13. L'utilisation de telle ou telle architecture est très clairement visible dans la courbe décrivant la relation entre les performances et le TDP.

14. La plupart des changements dans la relation performances-TDP ne peuvent pas être décrits par des fonctions d'alimentation. Hélas, ces changements n'ont pas la forme d'une fonction linéaire et, en général, peuvent rester en place presque inchangés pendant des années.

15. Le processus de fabrication n'affecte pas le rapport performances / puissance, car la réduction de la taille du transistor ne s'accompagne que de prendre sa place avec de nouveaux transistors. Ceci est lié à l'article 10, c'est-à-dire aux exigences excessives du marché.

16. La surface des cristaux ne change pas.

17. L'augmentation du nombre de transistors continue de respecter la loi de Moore.

Et maintenant, regardons le plus intéressant, à savoir le prix. Parce que sur Wikipédia, les données sur le prix de sortie étaient rares, je devais les chercher sur Internet, mais ce n'est toujours pas un grand secret. Parce que le prix est une chose très floue (le prix de sortie peut différer du marché bientôt établi, les prix de sortie eux-mêmes ne sont pas toujours disponibles, etc.), son imprécision nécessite l'utilisation d'un marqueur plus flou.



Pour résumer ici aussi:

18 Le prix augmente lentement.

19. La tendance générale à la hausse des prix peut être corrélée à l'inflation du dollar américain ( grâce aux économistes américains et britanniques ). Pour la masse des modèles, cela s'explique très simplement - les sociétés de développement de puces sont originaires de la Silicon Valley. L'inflation de la monnaie nationale américaine, bien sûr, s'y reflétera.

20. Cependant, les plateaux individuels forment des modèles supérieurs de cartes vidéo. En particulier, pour NVIDIA, nous voyons plusieurs augmentations de prix en forme de S - les prix des hauts ont augmenté au début de 2012 et à l'été 2016. AMD, qui est passé à la gamme de modèles pré-haut de gamme de l'ère HD7970, n'a pas de tels sauts.

21. Les prix autonomes pour les solutions à double puce ne méritent pas à eux seuls un examen séparé. Cependant, au final, ils ont d'abord été rejoints par une solution à puce unique - NVIDIA TITAN V.

Pour résumer, essayons de créer une prévision pour le futur proche des accélérateurs graphiques. Oui, seul un imbécile peut grimper dans le futur, et toute personne qui se respecte le moins du monde ne se pliera jamais aux prédictions (car il se trompera certainement en elles, d'une manière ou d'une autre). Eh bien, s'il les fait, alors ils sont extrêmement flous pour arriver, comme on dit, avec un doigt dans le ciel. Cependant, je suis prêt à tenter ma chance:

1. Les cartes vidéo TDP continueront d'augmenter pour les modèles faibles et moyens. Ce sera un processus très lent, mais très probablement inévitable.

2. Pour les modèles TDP plus anciens et plus anciens à milieu de gamme, env. 250W - une limite objective pour les systèmes de refroidissement modernes. Une nouvelle augmentation de la production de chaleur nécessitera simplement l'installation d'un système de refroidissement excessivement cher et réduira la durée de vie des appareils.


3 Dans les performances des cartes vidéo, les exigences du marché sont primordiales. D'une manière ou d'une autre, les cartes vidéo ne les satisfont pas ou ne les satisfont pas, mais avec difficulté. Si nous supposons que le marché ne réduit pas ses besoins, alors attendez-vous à une diminution du TDP, à une réduction de la taille des puces, etc. non autorisé.


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