14.18.09 Як працюють відеокарти | |
 Автори: Джеф Тайсон та Трейсі Вілсон (Jeff Tyson and Tracy V. Wilson) Зображення на екрані будь-якого комп’ютерного монітора складається з крихітних крапок, що називаються пікселями. Типова для сьогоднішніх моніторів роздільна здатність передбачає відображення більше мільйона пікселів на екрані, тож комп’ютер має вирішити, що і як робити з кожним із них, щоб сформувати загальне зображення. Для цього йому потрібен перекладач – щось, що може одержати двійкові дані від центрального процесора (ЦП) і перетворити їх на картинку, яку ви бачите. Таке перетворення здебільшого відбувається у відеокарті (інші назви – графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач), за винятком тих випадків, коли можливість обробки графіки вбудована у материнську плату (найчастіше при цьому використовується графічне ядро ЦП). Робота відеокарти є складною, але її принципи та компоненти легко зрозуміти. У цій статті ми розглянемо основні складові частини відеокарти та їхні функції. Ми також зупинимось на кількох чинниках, поєднання яких дозволяє одержати швидку та ефективну відеокарту. Уявіть комп’ютер як велику компанію з власним художнім відділом. Коли працівникам компанії потрібен витвір мистецтва, приміром, картина, вони надсилають запит з описом того, як вона має виглядати, до художнього відділу. Художній відділ вирішує, як створити таке зображення, і згодом переносить його на папір. Так чиясь ідея перетворюється на реальну, зриму картину. Відеокарта працює так само. ЦП, що працює спільно з прикладними програмами, надсилає інформацію про зображення відеокарті. Відеокарта вирішує, як використати екранні пікселі, щоб сформувати зображення. Потім вона відправляє оброблену інформацію по кабелю на монітор. Перетворення двійкових даних на зображення – це вимогливий процес. Щоб сформувати тривимірне зображення, відеокарта спершу створює каркасну модель з прямих ліній. Далі вона растеризує цю картинку, тобто заповнює прогалини в ній рештою пікселів. Потім до зображення додаються освітлення, текстура та колір. У швидкісних іграх комп’ютер мусить повторювати цей процес мінімум шістдесят разів за секунду. Тож без відеокарти, що здійснює необхідні обчислення, він може просто не впоратися з навантаженням. Основними складовими відеокарти є: • З’єднання з материнською платою для обміну даними та одержання живлення;
Графічний процесорВідеокарта схожа на материнську плату, оскільки вона також є друкованою платою, на якій знаходяться процесор і пам’ять. Крім того, вона містить мікросхему системи введення/виведення (BIOS), що зберігає налаштування карти і здійснює перевірку пам’яті, вузлів введення і виведення інформації в момент запуску. Процесор графічної карти, що називається графічним процесором (ГП), схожий на ЦП комп’ютера. Однак ГП призначений для виконання складних математичних і геометричних розрахунків, необхідних для вимальовування (рендерингу) графіки. Деякі моделі найшвидших графічних процесорів мають більше транзисторів, ніж у середнього ЦП. ГП виробляє багато тепла, тому його зазвичай розміщують під радіатором або вентилятором. На додачу до своєї обчислювальної потужності ГП використовує спеціальне програмне забезпечення для аналізу і використання даних. Компанії ATI і NVIDIA виробляють переважну більшість графічних процесорів на ринку. Кожна з компаній розробила та впроваджує власні методи підвищення продуктивності ГП і способи, які допомагають ГП накладати на зображення кольори, тіні, текстури та моделі. Для поліпшення якості зображення процесори використовують: • Повноекранне згладжування (Full scene anti aliasing, FSAA), яке робить межі кривих ліній тривимірних об’єктів більш гладкими; Під час створення зображень ГП потребує сховища для проміжної інформації та завершених картинок. Для цього він використовує оперативну пам’ять відеокарти або відеопам’ять (ВП), в якій зберігаються дані про кожен піксель, його колір та його розташування на екрані. Частина ВП може діяти як буфер кадрів, тобто зберігати готові зображення, доки не настане час їх показати. Зазвичай ВП працює на дуже високих швидкостях і є двопортовою, тобто дозволяє системі одночасно зчитувати дані з однієї ділянки пам’яті і записувати дані в іншу ділянку. Відеопам’ять напряму з’єднана з цифро-аналоговим перетворювачем (ЦАП). Цей пристрій, що також відомий під назвою RAMDAC, перетворює цифрове (піксельне) зображення в аналоговий сигнал, придатний для монітора. Деякі відеокарти мають кілька RAMDAC’ів, що покращує продуктивність і дозволяє використовувати кілька моніторів одночасно. Після перетворення, RAMDAC надсилає готову картинку на монітор через кабель.
З’єднання PCI
Відеокарти під’єднуються до комп’ютера через материнську плату. Материнська плата постачає живлення карті та сполучає її з ЦП. Сучасні відеокарти часто вимагають більше живлення, ніж може надати материнська плата, тому вони також мають рознім для прямого з’єднання з комп’ютерним блоком живлення. З’єднання з материнською платою здійснюється за допомогою трьох інтерфейсів: • Peripheral component interconnect, PCI (дослівно: "взаємозв’язок периферійних компонентів”) PCI Express є найновішим серед цих трьох і забезпечує найвищу швидкість пересилання даних між відеокартою і материнською платою. PCIe також підтримує використання кількох карт у одному комп’ютері. Більшість відеокарт мають два з’єднання для монітора. Зазвичай одне з них є рознімом DVI (Digital Visual Interface – "цифровий відео інтерфейс”), що підтримує рідкокристалічні (РК) монітори, а інше – рознімом VGA (Video Graphics Array – "відео-графічний масив”) для підтримки моніторів з електронно-променевими трубками (ЕПТ). Деякі відеокарти мають лише два розніми DVI, проте це не заважає використовувати монітори з ЕПТ, адже їх можна під’єднати до портів DVI через перехідники. Колись фірма Apple виробляла монітори, що використовували власний рознім Apple Display Connector (ADC). І хоча ці монітори досі є у вжитку, нові моделі від Apple (після 2004 р.) використовують з’єднання DVI та Mini DisplayPort. Більшість людей послуговуються лише одним з двох рознімів для монітора. Ті, хто прагне використовувати два монітори, можуть придбати відеокарту з підтримкою двох відео-потоків, яка може ділити зображення дисплея між двома екранами. Комп’ютер з двома встановленими в розніми PCIe двопотоковими відеокартами може підтримувати до чотирьох моніторів. Окрім з’єднань для материнської плати та моніторів на деяких відеокартах є додаткові з’єднання для • Аналогових телевізорів: TV-out чи S-video; На фото нижче зображена відеокарта з такими виходами: рознім VGA для передавання аналогового відеосигналу (переважно використовується для моніторів з ЕПТ, але й у багатьох РК-моніторів та проекторів цей рознім досі присутній), рознім DVI для передавання цифрового відеосигналу (стандарт для сучасних РК-моніторів) та рознім ViVo – двонапрямний відеопорт для роботи з різними аналоговими пристроями (камери, телевізори, програвачі, ігрові консолі та ін.).
Також окремі відеокарти мають вбудовані ТБ-тюнери (телевізійні приймачі). Наприклад, відеокарти від ATI модельного ряду All-in-Wonder (на фото).
Як вибрати гарну відеокарту
Найновішу відеокарту легко розпізнати. Вона має багато пам’яті і швидкий процесор. Часто саме вона виглядає найпривабливіше з усього, що встановлюється всередину комп’ютера. Багато високопродуктивних відеокарт розмальовані чи мають оздоблений візерунками вентилятор або радіатор. Але відеокарти високого класу є надто потужними для більшості користувачів. Людям, що використовують свої комп’ютери переважно для роботи з електронною поштою, обробки текстів та перегляду сайтів, цілком вистачатиме можливостей вбудованої у материнську плату графічної підсистеми (вбудованої відеокарти). Карта середнього класу вдовольнить більшість невибагливих гравців. А от завзятим прихильникам ігор (ігроманам) та спеціалістам з обробки двовимірної та тривимірної графіки (дизайнерам, відеоінженерам) знадобляться саме потужні висококласні відеокарти. Гарним узагальнювальним показником продуктивності відеокарти є її кадрова частота (frame rate) – швидкість зміни картинок на екрані, що вимірюється в кадрах за секунду (frames per second, FPS). Кадрова частота визначає, скільки повних (повністю сформованих, готових) зображень може відтворити карта на екрані ПК за секунду. Людське око щосекунди може обробляти близько 25 кадрів, але ігри в стилі "екшн” (зі швидкозмінною графікою) вимагають частоти мінімум у 60 FPS, щоб забезпечити плавну анімацію та прокручування елементів. Складові кадрової частоти: • Швидкість побудови трикутників чи вершин (в одиницях за секунду). Тривимірні зображення будуються з трикутників або багатокутників. Цей показник описує швидкість, з якою ГП може розраховувати весь багатокутник чи вершини, що його задають. Якщо узагальнити, він характеризує швидкість побудови відеокартою каркасної моделі зображення. Швидкодія відеокарти напряму залежить від її апаратної частини. Ось список технічних характеристик, які найбільше впливають на швидкість карти, та одиниці, в яких вони вимірюються: • Тактова частота графічного процесора (МГц) Параметри центрального процесора і материнської плати комп’ютера також позначаються на швидкодії графічної системи, оскільки навіть найшвидша відеокарта не зможе компенсувати нездатність материнської плати швидко передавати дані. Аналогічно впливають на продуктивність відеокарти спосіб її з’єднання з материнською платою (тип і версія інтерфейсу) і швидкість, з якою карта може отримувати інструкції від ЦП (частота системної шини материнської плати).
Джерело статті: http://computer.howstuffworks.com/graphics-card.htm Переклад українською: Infoserfer, 28.08.2014 | |
|
| |
| Всього коментарів: 0 | |