Производительность видеокарты довольно сильно зависит от центрального процессора (CPU). Видеокарта не использует CPU для своих нужд, однако CPU должен подготовить данные и переслать их видеокарте на обработку. Кроме того, CPU в играх отвечает за искусственный интеллект, расчёты физики (в случае PhysX/Bullet, без использования ускорения на видеокарте) и звука. Чтобы видеокарта раскрывала весь свой потенциал, необходимо иметь в системе быстрый двух(или более)ядерный CPU, RAM 6GB+ и качественный (не-noname) БП от 500W.

Выбор производителя -- это тема для постоянных споров в сети. И у ATi и у nVidia есть свои преимущества и недостатки. Сейчас, в целом, наблюдается паритет. Ни у одного производителя нет существенных преимуществ.

Актуальные технологии

nVidia GeForce
Описание архитектуры Pascal (GP104) (DirectX 12 Feature Level 12_1, NV CUDA/OpenCL/DirectCompute): http://www.ixbt.com/video4/geforce-gtx1080-part1.shtml

nVidia PhysX: http://www.nvidia.com/object/physx_new.html
nVidia VXGI: http://www.nvidia.ru/object/vxgi-technology-ru.html
nVidia 3D Vision Surround: http://www.nvidia.com/object/3D_Vision_Surround_Technology.html

ATi Radeon
Описание архитектуры Graphics Core Next 1.3 (Polaris) (DirectX 12 Feature Level 12_0, AMD APP/OpenCL/DirectCompute): http://www.ixbt.com/video4/radeon-rx-480-part1.shtml

AMD Open Physics Initiative: http://www.amd.com/us/press-releases/Pages/amd-announces-new-levels-of-realism-2009sept30.aspx
ATi (AMD) Eyefinity: http://sites.amd.com/us/underground/products/eyefinity/Pages/eyefinity.aspx
AMD TrueAudio: http://www.amd.com/en-us/innovations/software-technologies/trueaudio


3D API

Важным параметром для видеокарты является поддерживаемое 3D API (от Application Programming Interface). Чем выше поддерживаемая версия, тем, конечно же, лучше. Каждая новая версия API привносит значительные улучшения в процесс разработки 3D-приложений. Это и упрощение разработки, и увеличение производительности, и новые возможности. На данный момент доминируют две спецификации 3D API: OpenGL и Direct3D, остановимся на каждой поподробнее:

• OpenGL (Open Graphics Library):
Эта спецификация была создана в 1992-м году компанией SGI, как попытка стандартизировать интерфейсы графических драйверов. Ведь из-за разных реализаций под разное оборудование разработка 3D-программ сильно осложнялась. OpenGL стал первым стандартом в 3D, его начали поддерживать графические драйвера и на него стали ориентироваться 3D-игры. Версия 1.x продержалась довольно долго (промежуточные 1.x версии вносили незначительные улучшения), вплоть до 2004 года, когда техническое отставание OpenGL стало наиболее заметно, и от 3Dlabs потребовали обновления спецификации. Так появился OpenGL 2.0, с высокоуровневым языком GLSL (OpenGL Shading Language), позволяющим писать вершинные и пиксельные шейдеры.

В период с 2004-го по 2010-й OpenGL обновился до версии OpenGL 4.0 (а так же, до версии OpenGL 3.3 для DirectX10-совместимых видеокарт), сопоставимой по возможностям с Direct3D 11 API от MS (о нем ниже). За последние годы версия OpenGL получила несколько обновлений минорной версии. На момент 2016-го года актуальной версией является OpenGL 4.5, спецификация которого была представлена 11 августа 2014-го года. В 2015-м году её поддержали nVidia для видеокарт GeForce GTX 4xx-Series+ и AMD (ATi) для видеокарт Radeon HD 7xxx-Series+. Intel на данный момент поддерживает спецификацию OpenGL 4.4 для графики процессоров Skylake: Skylake GT1.

В связи с необходимостью конкурентного ответа на DirectX 12, в 2015-м году консорциум Khronos Group представил идейного (но не технического) наследника OpenGL: Vulkan. По заявлению самой Khronos Group, Vulkan API предназначен для разработки новых, высокоэффективных проектов, где важна скорость работы графической подсистемы.

16 февраля 2016 года была официально представлена первая спецификация Vulkan API. И хотя спецификация API указывала на то, что он будет работать на любом GPU с поддержкой OpenGL ES 3.1/OpenGL 4.x, на деле, поддержка зависела от новых драйверов, которые не обязательно должны быть совместимы со старыми GPU. В итоге, поддержкой этого нового API обзавелись видеокарты nVidia GeForce GTX 6xx-Series+, AMD (ATi) Radeon HD 7xxx-Series+ (Windows)/AMD (ATi) Radeon на архитектуре GCN 1.2+ (Linux) и Intel Skylake+ (Windows)


• Direct3D
Началась история в 1994-м году, в период разработки "революционной" ОС Windows 95. Важным отличием новой ОС от тогда доминирующего в игровой индустрии DOS являлась высокоуровневость. Иными словами, приложения были отгорожены от оборудования программной прослойкой, для упрощения и стандартизации взаимодействия приложений с оборудованием. Естественно, это влияло на скорость работы приложений. В более ранних версиях Windows Microsoft решила вопрос добавлением поддержки 3D API OpenGL. Для Windows 95 было решено разработать собственный аналог, дающий полный доступ к оборудованию, в обход прослойки. Аналог был назван DirectX (direct (англ.) -- прямой, непосредственный). На самом деле, DirectX намного шире OpenGL: он включает набор API не только для работы с 3D, но так же для работы с устройствами ввода, со звуком и с сетью. Многие часто путают DirectX с Direct3D, часть DirectX, отвечающую именно за 3D, как и OpenGL. Корректно сравнивать именно Direct3D с OpenGL.

Первое значительное обновление Direct3D произошло в 2000-м году, когда был выпущен DirectX 8. Direct3D 8 стал первым 3D API, поддерживающим шейдеры для GPU (шейдеры), и это сыграло важную роль в формировании видеокарт. С поддержкой шейдеров, появилась привязка GPU к конкретному 3D API, конкретной версии. Такая привязка сохраняется до сих пор. Следующий за ним Direct3D 9, представленный в декабре 2002-го года, не только значительно расширил возможности шейдеров для GPU, но и привнес новый высокоуровневый язык для их написания, HLSL (High Level Shading Language). В период с 2002-го по 2006-й было выпущено несколько обновлений Direct3D 9, расширяющих возможности шейдеров и упрощающих разработку 3D-программ. В ноябре 2006-го года Microsoft представила DirectX 10, который стал важной вехой в развитии 3D API. Новая спецификация уровняла вершинные и пиксельные шейдеры, а так же добавила новый тип шейдеров -- геометрические. Производители видеокарт, следуя привязке к Direct3D, унифицировали блоки исполнения шейдеров, и обновили архитектуры GPU. Однако, API Direct3D 10 MS сделала доступным только для ОС Windows Vista и выше, что было связано с особенностями программной реализации нового API.

22 июля 2008-го года MS представила новый стандарт Direct3D 11, а 22 октября 2009-го года вышла ОС Windows 7 с нативной поддержкой DirectX 11 (для Windows Vista DirectX 11 так же стал доступен посредством Windows Update). Direct3D 11, помимо расширения возможностей шейдеров и упрощения работы с интерфейсами, привнес несколько значительных новшеств в 3D API: "почти честный" многопоточный рендеринг, тесселяцию и вычислительные шейдеры (GPGPU).

DirectX 12 был представлен 29 июля 2015-го года. Его релиз преследовал две ключевые цели: асинхронность и уменьшение избыточности со стороны драйвера.

Асинхронность в лице второй версии многопточного рендеринга ни что иное, как попытка угнаться за развитием CPU: DirectX разрабатывался в те времена, когда не существовало понятия многоядерности, в его архитектуру было заложена работа с графическим конвейером из одного, основного потока приложения. С приходом многоядерности такой подход перестал удовлетворять, ведь пока одно ядро было полностью занято обработкой сцены, второе простаивало без дела. Конечно, разработчики шли на ухищрения, перекладывая неграфическую работу на простаивающие ядра, но наличие дополнительных ядер практически не ускоряло реальную работу конвейера. Первый сдвиг был предпринят с релизом DirectX 11, где стало возможным составлять списки команд отрисовки из дополнительных потоков, что частично решило проблему "бутылочного горлышка". Однако, исполнение списков команд все еще происходило в главном потоке. Честную асинхронность привнес релиз DirectX 12, где исполнительный конвейер перестал быть привязанным к одному, основному потоку. Таким образом, приложения на DirectX 12 получили возможность эффективно задействовать все ядра многоядерного процессора для отрисовки сцены.

Уменьшение избыточности со стороны драйвера не менее важный шаг в сторону оптимизации работы API, и, как следствие, ускорения конечных приложений. Фактически, DirectX 12 предложил перенести часть работы с данными из драйвера в юзер-код (код, использующий API), а так же убрать избыточные проверки целостности данных, которые привносили дополнительные временные затраты при работе конвейера. Что это дало на практике: юзер-код стал сложнее, ведь теперь управление данными стало его частью, но с другой стороны, такой подход позволил разгрузить центральный процессор, выполнявший ранее избыточную работу, а так же, лучше оптимизировать код под конкретное оборудование.

Последние, менее заметное, но важное изменение в DirectX 12 связано с совместной работой двух и более GPU. Начиная с 12-й версии стало возможно объединять в тандемы GPU разных производителей, делая гибридные связки из видеокарт AMD (ATi) и nVidia, а так же встроенных GPU, включая Intel Graphics.

DirectX 12 стал первым API от MS, способным работать на существующем оборудовании. Однако, не все функции нового API могут работать на старом оборудовании. Разделение поддержки представлено несколькими уровнями "Feature Level". Впервые уровни поддержки "Feature Level" (далее FL) были введены в DirectX 11 с целью упростить запуск новых приложений на старом оборудовании. Если до DirectX 11 создание виртуального устройства Direct3D требовало оборудования с поддержкой соответствующей версии API, то начиная с DirectX 11 стало возможным создавать устройство на оборудовании, поддерживающем только 10-ю, или даже 9-ю версию D3D API. Естественно, чем меньше FL, тем меньше функций способно выполнить оборудование. Так, запущенное D3D 11-приложение на видеокарте класса D3D 9 не сможет задействовать специфичные для D3D 11 функции как, например, вычислительный шейдер. Возвращаясь к DirectX 12, новая версия API привнесла следующие ключевые уровни:

FL 11_0 - самый низкий уровень, поддерживаемый новым API. Ему соответствуют GPU nVidia на базе архитектур Fermi и Kepler
FL 11_1 - этот уровень соответствует GPU AMD (ATi) на архитектуре GCN 1.0, а так же GPU Intel поколений Haswell и Broadwell
FL 12_0 - базовый уровень D3D12. Ему соответствуют GPU nVidia первого поколения Maxwell, GPU AMD (ATi) на архитектуре GCN 1.1 и выше, Intel поколения Skylake
FL 12_1 - наиболее полный уровень поддержки. На данный момент ему соответствуют GPU nVidia второго поколения Maxwell и GPU на базе архитектуры Pascal

Ту надо сделать оговорку, что конечная поддержка DirectX 12 зависит от оборудования и драйверов. Так, даже если у GPU FL равен 11_0, это не гарантирует поддержки DirectX 12.

Констатируя вышесказанное, подведем итоги: DirectX 12 поддерживают nVidia GeForce GTX 500-Series+, AMD (ATi) Radeon HD 7xxx-Series+ и Intel Haswell+

Таблица поддержки DirectX 12 различными GPU


Сравнение DirectX 11 vs DirectX 12 (ВИДЕО):
AMD (ATi) Radeon R9 Fury X
Microsoft DirectX 12 vs. DirectX 11 benchmark | Ashes of the Singularity

nVidia GeForce GTX 980
Hitman – DX11 vs. DX12 @ GTX 980 Benchmark & Graphics Comparison


На что еще обращать внимание?

Как не ошибиться в выборе? Как купить подходящую к системному блоку видеокарту? Сейчас ассортимент видеокарт огромен, и покрывает все сегменты рынка, от самых бюджетных "офисных" решений до решений top-класса, ценой с тремя нулями. Многие производители, стремясь выделиться, идут на различные уловки, вроде неоправданного увеличения памяти, или установки красивых, но малоэффективных СО.

Несколько начальных советов:
1. Определитесь, для чего именно вам нужна видеокарта
2. Сколько денег вы готовы на неё потратить
3. Соответствует ли ваша система выбранной видеокарте(ам):
3.1 Достаточно ли мощный ЦП?
3.2 Достаточно ли мощный БП?
3.3 Разъем видео AGP или PIC-Ex?
3.4 Достаточно ли свободного места в системном блоке?
4. Не покупайтесь на большой объем памяти у бюджетных видеокарт, и обращайте внимание на разрядность шины памяти, а так же на тип памяти.
Смотрите раздел ЧаВо для более детальной информации.


Линейка современных видеокарт по производительности:
(на основе вышеприведенных обзоров, данного раздела и личного опыта)
МИНИМУМ Radeon R7 360 < Radeon R7 370 < Radeon RX 460 < GeForce GTX 950/GeForce GTX 1050 < GeForce GTX 960/GeForce GTX 1050 Ti < Radeon R9 380 < GeForce GTX 1060 3GB/Radeon R9 380X/Radeon RX 470 < GeForce GTX 970/GeForce GTX 1060 6GB/Radeon R9 390/Radeon RX 480 < Radeon R9 390X < GeForce GTX 980 < Radeon R9 Nano < Radeon R9 Fury < GeForce GTX 980 Ti/GeForce GTX 1070 < Radeon R9 Fury X < GeForce GTX Titan X < GeForce GTX 1080 < GeForce GTX 1080 Ti < TITAN X Pascal МАКСИМУМ

Другие сравнительные таблицы производительности видеокарт:
Desktop GPU Performance Hierarchy Table на THG

*требует обновления

• Low-End:
Видеокарты этой категории обычно берутся для офисных компьютеров или HTPC-систем. Большинство моделей не способно показывать сколь-нибудь приемлемую производительность в современных 3D-играх, и годятся только для ускорения интерфейса Aero да воспроизведения HD-видео посредством DXVA (DirectX Video Acceleration).

Видеокарты стоимостью около 50 у.е.
Идеальный выбор для HTPC. Кроме чрезвычайно низкой цены, отличаются малым TDP, тихостью (большинство комплектуется пассивной СО), компактностью и неприхотливостью.
nVidia GeForce:
ATi Radeon:

Видеокарты стоимостью от 50 до 100 у.е.
Карты так же отличаются малым TDP, но уже снабжаются активной СО, которая может занимать до двух слотов. Некоторые видеокарты так же требуют дополнительное питание 6-pin PCI-Ex. На таких видеокартах можно кое-как поиграть на минимальных/средних настройках в современные 3D-игры
nVidia GeForce:
ATi Radeon:

• Middle-End:
Минимальный выбор для геймера.

Видеокарты стоимостью от 100 до 135 у.е.
"Почти Middle-end". На таких видеокартах уже можно комформтно играть на средних в большинство современных 3D-игр, а в некоторые игры даже на максимальных. Однако, карты этого уровня не отличаются тихим нравом и могут занимать достаточно много места в системном блоке.
nVidia GeForce:
ATi Radeon:

Видеокарты стоимостью от 135 до 190 у.е.
Ценовая категория Mainstream. Видеокарты обеспечивают разумную производительность за разумные деньги.
nVidia GeForce:
ATi Radeon:

Видеокарты стоимостью от 190 до 250 у.е.
Это уже почти Hi-End (точнее, является несколько урезанным/ограниченным вариантом Hi-End'а), со всеми вытекающими. С видеокартами этой категории можно поиграть на максимальных настройках в большинство современных 3D-игр.
nVidia GeForce:
ATi Radeon:

• Hi-End:
Бескомпромиссная производительность. Эта категория для геймеров-энтузиастов

Видеокарты стоимостью от 250 до 350 у.е.
Максимальные настройки в 95% современных 3D-игр, с комформным FPS. Видеокарты отличаются высоким TDP, шумной СО и большими габаритами.
nVidia GeForce:
ATi Radeon:

Видеокарты стоимостью от 350 у.е. и выше
Максимальные настройки в 99% современных 3D-игр. Лучшие показатели только у тандемов CrossFire/SLI из Hi-End карт
nVidia GeForce:
ATi Radeon:

Q: Какие параметры видеокарты определяют её производительность?
A: Прежде всего, это количество потоковых процессоров (ALU, другие названия: AMD(ATi) Stream Processors/nVidia CUDA Cores). Потоковые процессоры определяют количество параллельных вычислений, которые может выполнить графический чип за один такт. Подобные вычисления используются для исполнения шейдерных программ графического конвейера, а так же, для вычислений общего назначения.
Второй важный параметр, это битность (ширина) шины памяти. Этот параметр определяет скорость обмена информацией между GPU и VRAM, что значительно влияет на производительность видеосистемы в целом.
Третий важный параметр -- частоты графического чипа и памяти. Чем выше частоты, тем больше операций может выполнять графический чип за такт, тем выше конечная производительность, и вместе с тем, выше потребляемая мощность.
Среди прочих параметров:

• поколение памяти (GDDR3/GDDR4/GDDR5)

• количество TMU (блоков текстурирования)

• количество ROP (блоков растеризации)

• объем VRAM (видеопамяти)

• система охлаждения

Важно помнить, что сравнение по этим параметрам имеет смысл только в пределах одной серии видеокарт от одного производителя. Архитектурные отличия разных серий могут при одинаковом количестве функциональных блоков выдавать различную производительность.

Q: Говорят, что чем больше видеопамяти у видеокарты, тем она быстрее. Правда ли это?
A: Это правда только отчасти. В большинстве случаев, игры и 3D приложения ограничиваются определенным, не превышающим объемы среднеценовых решений порогом занимаемой видеопамяти. Объем занимаемой памяти может меняться с разрешением, таким образом, больший объем оправдан для ультра-высоких разрешений и многомониторных конфигураций. Но следует учитывать, что с ростом разрешения увеличивается и нагрузка на графический чип, следовательно, эффективно задействовать больший объем видеопамяти могут только наиболее производительные графические чипы.

Q: Какие интерфейсы применяются в современных видеокартах? Могу ли я к одной видеокарте подключить два и более мониторов?
A: Внутренние интерфейсы:
К материнским платам видеокарты подключаются через слот PCI-Ex 4-16х. Последняя цифра обозначения слота указывает на спецификацию пропускной способности, где 4x сооответствует 16 ГБит/с в обе стороны, а 16x -- 64 ГБит/c для стандарта PCI-Ex 1.1. Новые стандарты PCI-Ex удваивают пропускную способность всех спецификаций, в всязи с этим имеет смысл отдавать предпочтение видеокартам, поддерживающим наиболее новый стандарт PCI-Ex (на 2013-й год -- PCI-Ex 3.0). Производительные видеокарты так же комплектуются разъемами питания PCI-Ex 6-Pin и PCI-Ex 8-Pin на 75 и 150 Ватт соответственно. Будьте внимательны при выборе видеокарты, требующей дополнительного питания. Ваш БП должен иметь соответствующие коннекторы. Есть возможность подключения через переходники типа Molex-PCIEx.

Внешние интерфейсы:
Большинство современных видеокарт комплектуется выходами DVI-I (цифровой и аналоговый сигналы) и HDMI. Может присутствовать так же DisplayPort. Видеокарты бюджетного класса дополнительно комплектуются аналоговым выходом D-Sub (известный, как VGA). Выбор интерфейса зависит от того, какие интерфейсы поддерживает устройство вывода. Большинство современных мониторов комплектуется входом/кабелем D-Sub, нарастает популярность цифровых интерфейсов DVI и HDMI. Телевизоры, как правило, оснащаются входом HDMI, реже DisplayPort. Если монитор поддерживает несколько типов интерфейсов, стоит отдавать предпочтение цифровым DVI-I/DVI-D и HDMI. Цифровые интерфейсы не требуют промежуточных цифро-аналоговых преобразований и более устойчивы к электромагнитным помехам.

Многомониторные конфигурации:
Существует две конкурирующие технологии для многомониторных конфигураций. У AMD/ATi эта технология называется Eyefinity. Её поддерживают видеокарты, начиная с семейства HD 5000. В зависимости от модели видеокарты, технология позволяет подключить в единой конфигурации от трех до шести мониторов. У nVidia аналогичная технология носит название 3D Vision Surround, но в отличие от Eyefinity, до видеокарт 600-й серии, технология работала для трех и более мониторов только в SLI-конфигурациях. Тем не менее, двухмониторные конфигурации не требуют наличия данных технологий и будут работать на большинстве видеокарт.

Q: Какой дискретной видеокарты будет достаточно для офисного компьютера?
A: Для офисных задач подойдет любая современная дискретная видеокарта. Если в задачи не входит работа с 3D графикой, лучше всего брать бюджетные решения с пассивной системой охлаждения. Обычно, подобные видеокарты располагаются в ценовом диапазоне до 100$.

Q: На какой видеокарте можно собрать HTPC-систему?
A: Основной задачей HTPC-систем является воспроизведение мультимедийного контента, так что подойдет любая современная видеокарта низкопрофильного форм-фактора.

Q: Я хочу смотреть HD/FullHD-видео, какую видеокарту мне выбрать?
A: Все современные видеокарты комплектуются аппаратным декодером видео: у AMD он носит название Unified Video Decoder, у nVidia -- PureVideo Decoder. Это означает, что приложения, использующие специализированные API (DXVA/XvBA), полностью разгружают ЦП и используют аппаратный блок видеокарты для декодирования видеопотока. Качество декодирования одинаково на всех моделях видеокарт, и зависит только от версии самого аппаратного модуля, и от программного обеспечения на ПК. На данный момент, среди видео-проигрывателей, использующих аппаратный декодер, наиболее распространен Media Player HC.

Q: Как правильно выбрать блок питания для моей видеокарты?
A: Мощность:
Для того, что бы видеокарта могла стабильно работать в нагрузке, мощность блока питания должна быть не менее пикового значения для видеокарты (обычно соответствует заявленному TDP) + TDP остальных системных устройств, как процессор, мат. плата, жесткие диски, дополнительные кулеры и другие ресурсоемкие комплектующие. Как правило, производители видеокарт заранее вычисляют "среднюю температуру по больнице", и в описании видеокарт рекомендуют БП с конкретным минимальным показателем мощности. Но следует учесть два фактора: 1. выходная мощность БП определяется его КПД. Дешевые БП имеют КПД ниже 80%, что практически означает заметно более низкий порог по мощности для системного блока -- часть мощности рассеивается в виде тепла; 2. Системный блок с множеством ресурсоемких компонентов может не уложиться в рекомендуемые производителем рамки, надежнее всего рассчитать приблизительную мощность системы, воспользовавшись документацией по комплектующим и калькулятором, добавив к получившемуся значению процентов 20-30, в зависимости от ваших планов на апгрейд

Интерфейсы:
При покупке БП для дискретной карты, требующей дополнительного питания, обращайте внимание на наличие соответствующих коннекторов типа PCIex 6-pin/PCIex 8-pin в комплекте. Либо будьте готовы освободить несколько 4-pin Molex для подключения переходников. Переходники Molex-PCIex, как правило, поставляются вместе с видеокартами

Q: Что такое CrossFire/SLI?
A: CrossFire, как и SLI -- программно-аппаратные технологии, позволяющие объединять в тандем (конфигурацию из нескольких GPU) видеокарты одного типа. Это означает, что на материнских платах, поддерживающих установку нескольких видеокарт по указанным технологиям, вы можете выстроить тандем, где каждая видеоката будет динамически выполнять часть вычислений над рендером общей сцены, что в конечном итоге даст значительный прирост производительности по отношению к однопроцессорной конфигурации. Аппаратно, кроме поддержки со стороны материнской платы, для подключения видеокарт в тандем требуется специальный контактный мостик, который подключается ко всем видеокартам с внешней стороны и обеспечивает дополнительную производительность за счет расширения канала синхронизации PCI-Express. CrossFire -- название технологии ATi/AMD для видеокарт Radeon, SLI (сокр. от Scalable Link Interface), соответственно, относится к nVidia и их видеокартам GeForce.

Q: Как разогнать видеокарту?
A: Прежде, чем приступить к разгону, убедитесь, что ваше устройство может быть разогнано. В практике разгона существую критерии, позволяющие определить разгонный потенциал устройства. Среди основных критериев можно выделить стабильность работы и напряжение (как следствие, нагрев). Модули памяти имеют характеристику задержки, которая указывается в наносекундах и позволяет получить максимальную рабочую частоту по формуле (1000/задержка) * 2 = (МГц). Это может быть полезно, в случае когда установленные модули памяти работают не на максимальной частоте. Такой запас дает некоторый задел для разгона без риска потери стабильности. Разгон всегда сопряжен с риском перегрева, поэтому необходимо убедиться, что у разгоняемых чипов предусмотрен достаточный теплоотвод. Частотные пределы не фиксированы, и могут варьироваться в пределах одного чипа на десятки, а то и сони мегагерц -- этот показатель напрямую зависит от качества самого чипа. Для выявления рабочего диапазона следует вооружиться рядом графических тестов, и обязательно следить за показаниями температуры. Так же, для разгона потребуется некоторый инструментарий. Наиболее популярное ПО для разгона и мониторинга:

Разгон/датчики:
MSI Afterburner
Gigabyte OC Guru
ASUS GPU Tweak
EVGA PRECISION X
SAPPHIRE TriXX

Информация:
TechPowerUp GPU-Z

Стресс-тесты:
FurMark
Unigine Valley Benchmark
3dmark 13

Повышать рабочие частоты следует плавно, шагом в один-несколько десятков мегагерц. При появлении признаков нестабильной работы можно несколько поднять уровень напряжения (применить т.н. вольтмод). Желательно ограничиваться 10-15% от установленного производителем значения (диапазон напряжений для памяти можно найти в её спецификации), во избежание выхода устройства из строя.

Q: Какими тестами можно определить производительность видеокарты?
A: ответ будет позже

In general:
If you need lots of memory than you need Tesla or Quadro. Consumer cards ATM have max 1.5 Gb (GTX 480) while Teslas and Quadros up to 6 Gb.

GF10x series cards have their double precision (FP64) performance capped at 1/8-th of the single precision (FP32) performance, while the architecture is capable of 1/2. Yet another market segmentation trick, quite popular nowadays among hardware manufacturers. Crippling the GeForce line is meant to give the Tesla line an advantage in HPC; GTX 480 is in fact faster than Tesla 20x0 - 1.34TFlops vs 1.03 TFlops, 177.4 Gb vs 144 Gb/sec (peak).

Tesla and Quadro are (supposed to be) more thoroughly tested and therefore less prone to produce errors that are pretty much irrelevant in gaming, but when it comes to scientific computing, just a single bit flip can trash the results. NVIDIA claims that Tesla cards are QC-d for 24/7 use.

A recent paper (Haque and Pande, Hard Data on Soft Errors: A Large-Scale Assessment of Real-World Error Rates in GPGPU) suggests that Tesla is indeed less error prone.

My experience is that GeForce cards tend to be less reliable, especially at constant hight load. Proper cooling is very important, as well as avoiding overclocked cards including factory overclokced models.

So as a rule of thumb:
for development: GeForce (unless you absolutely need >1.5 Gb memory)
for production HPC/scientific computing:

Tesla: if you need lots of memory or FP64 (+reliability?)
Quadro if need FP64 and/or also need advanced rendering features (the new "Fermi" Teslas have similar rendering capabilities as a GeForce)

If you want to use FP64 intensively, forget about GeForce, otherwise

*non factory-overclocked GeForce*: saves money
Back to the specifics of your question:
The two cards you mention are from entirely different league and therefor not directly comparable. If you need the Quadro's rendering features get a Quadro. Otherwise, Quadro is not really worth it especially not the 4000 which is even slower than a GTX 460 while it costs ~3.5x more. I think you're better off with a GTX 470 or 480, just make sure that you buy the ones with standard frequencies.

Note that the crippled GeForce double precision performance is not an issue in this comparison, but let me elaborate. As the Quadro 4000 is a low-end model with AFAIR only 450 MHz shaders (I can't find the reference ATM, but it should be definitely lower than the 5000 which is clocked at 513 MHz) which gives it around 115 GFlops FP64. At the same time, the capped GTX 480 is around 168 GFlops FP64 and even a GTX 460 is around 113 GFlops (peak).
Both the FP32 performance and memory bandwidth is much lower on the Quadro 4000 comapred to the GTX 480 (86.9 vs 177.4 GB/s)!

Note, that from the point of view of theoretical peak performance the GTX 480 (data sheet) is considerably faster than both Tesla C2050/2070 and Quadro 6000 which is reflected in most applications.