Виды графических адаптеров. Устройство современной видеокарты
Видеоадаптер - это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения .
Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день - адаптер SVGA (Super Video Graphics Array - супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.
С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов :
Рис. 2.12. Графический акселератор
Графические акселераторы (ускорители) - специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.
Фрейм-грабберы , которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.
TV-тюнеры - видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.
2.13. Клавиатура
Клавиатура компьютера - устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые дополнительные клавиши - управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.
Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора (курсор - светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак).
Наиболее распространена сегодня клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:
Рис.
2.13. Клавиатура компьютера
Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш , расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов. Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1 , а для выхода из программы - клавиша F10 .
Управляющие клавиши имеют следующее назначение:
Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах - ввода чисел и управления курсором . Переключение этих режимов осуществляется клавишей Num Lock .
Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:
последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;
управляет световыми индикаторами клавиатуры;
проводит внутреннюю диагностику неисправностей;
осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.
Клавиатура имеет встроенный буфер - промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом - это означает, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS , а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.
История
Одним из первых графических адаптеров для IBM PC стал MDA (Monochrome Display Adapter) в году. Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов (физически 720×350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были чёрно-белыми, янтарными или изумрудными. Фирма Hercules в году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер графическое разрешение 720×348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.
Первой цветной видеокартой стала IBM и ставшая основой для последующих стандартов видеокарт. Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40×25 и 80×25 (матрица символа - 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 или 640×200. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа - 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320×200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. В развитие этой карты появился
Стоит заметить, что интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3, или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.
В ранних моделях компьютеров от IBM PS/2 , появляется новый графический адаптер (приобретена AMD в 2006 г.)
Специализированные
Другие производители
- PNY Technologies (партнер NVIDIA)
- 3dfx (приобретена NVidia)
- XGI Technology Inc. (приобретена ATI в 2006 г.)
- Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17 изд. - М.: «Вильямс» , 2007. - С. 889-970 . - ISBN 0-7897-3404-4
Литература
| Стандарты видеоадаптеров и мониторов | |
|---|---|
| Видеоадаптеры | |
| MDA | CGA | PGC | MCGA | | | |
| VGA | XGA | XGA+ | SXGA+ | | |
| Широкоэкранные варианты | |
| WXGA | WSXGA/WXGA+ | WSXGA+ | |
| Компоненты персонального компьютера | |
|---|---|
| Системный блок | |
| Компьютерная память | |
Видеокарта.
Работа с графикой — одна из самых трудных задач, которые приходится решать современному компьютеру. Сложные изображения, миллионы цветов и оттенков... Поэтому нет ничего удивительного, что для этой работы приходится устанавливать в компьютер фактически второй мощный процессор. Видеокарта — как раз первый и главный из таких «наместников», при выборе которого нужно быть особенно осторожным и внимательным.
Так как все современные видеокарты способны быстро и качественно обрабатывать двухмерную графику,то при выборе видеокарты большинство пользователей в пер¬вую очередь обращает внимание на ее способности в работе с трехмерной графикой. Мысль о том, что это и есть самое главное достоинство видеокарты, успехом вдалбливали в сознание пользователей три последних года, так что не стоит удивляться, что даже не интересующийся играми покупатель все чаще выбирает для своего компьютера модную (и дорогую) карту для игроманов.
Создание объемного, реалистичного изображения — задача не простая. Фактически, видеокарте приходится выполнять несколько сложных операций: строить «каркас» каждого трехмерною объекта, обшивать его подходящими кусочками изображения — текстурами, имитирующими листву, одежду, скалы, землю и т. д. А главное — быть готовой в любой момент, повинуясь желанию игрока, показать его с любой точки зрения: сверху, сбоку и иногда даже снизу! Причем важно не просто показать объект с четырех сторон, но и — что самое сложное, воссоздать на экране его реальную, объемную модель. Сдвинулись вы на сантиметр — и трехмерный объект будет выглядеть несколько иначе. При этом видеокарта должна высчитывать не только две пространственные координаты для каждого пиксе¬ля, но и третью, которая характеризует удаленность объекта от наблюдателя. Но воссоздание объема — не самая сложная задача. Ведь даже самая объемная фигура будет выглядеть бледно и бесцветно, если не наложить на нее текстуру, то есть просто раскрасить ее с помощью множества цветных объектов. Пред¬ставьте, что у вас в руках некий болванчик-матрешка, на который вы можете нанести любой рисунок — как раз такой процесс и происходит в играх. Для хранения текстур видеокарте требуется большой объем собственной оперативной памяти (мин 512 Мб).
Например, сглаживание (Anti-Aliasing) контуров изображения, имитация тумана, пламени, рябь на водной глади, отражение в зеркале, тени и множество других. Для поддержки игровых спецэффектов в процессор видеокарты встраивают специальный «блок трансформации и освещения» (T&L), который позволяет получить просто фантастическое качество игрового изображения, а заодно и удорожает карту на несколько десятков долларов.
Наконец, еще один круг задач, которые призвана решать ваша видеокарта — обработка мультимедиа-информации. Многие карты сегодня поддерживают вывод изображения на телеэкран или, наоборот, прием изображения с внешнего источника — видеокамеры, видеомагнитофона или телевизионной антенны (эти операции выполняют соответственно видеовход и TV-тюнер). Кроме того, современной видеокарте при- ходиться заниматься еще и декодированием «сжатого» видео- - сигнала, поступающего с дисков DVD.
Устройство.
Современная видеокарта состоит из следующих частей:
Графический процессор
Графический процессор (Graphics processing unit (GPU) — графическое процессорное устройство) занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.
Все современные видеокарты изготовлены на основе графических процессоров Nvidia и AMD (ATi)
Видеоконтроллер
Видеоконтроллер отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.
Видео-ПЗУ
Видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в которое записаны BIOS видеокарты, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор.
BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, задаёт все низкоуровневые параметры видеокарты, в том числе рабочие частоты и питающие напряжения графического процессора и видеопамяти, тайминги памяти. Также, VBIOS содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.
Видеопамять
Видеопамять выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры Uniform Memory Access в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.
Цифро-аналоговый преобразователь
Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП; RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока: три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий - RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.
Коннектор
Изначально видеоадаптеры оснащались 9-контактным(15-) разъёмом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъём Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом.
В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPort в количестве от одного до трёх (некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью коннекторами). Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на старый разъём D-SUB (DVI-D не позволяет этого сделать). DisplayPort позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе аудиоустройства, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода.
Система охлаждения
Система охлаждения предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и (зачастую) видеопамяти в допустимых пределах.
Характеристики видеокарт
Ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.(128 - 256)
Объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность(512 - 2048 мб)
Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).
Частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.
Текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.
Что такое видеокарта? Видеокарта-это часть компьютерного железа. Именно видеокарта создает изображение на вашем мониторе. Графическая карта отвечает за рендеринг изображения на ваш монитор. Она делает это путем преобразования данных в сигнал, который понятен монитору.
Чем лучше ваша Видеокарта, тем лучше, и более гладким будет изображение на вашем экране. Это, естественно, очень важно для геймеров и видео редакторов.
Что такое видеокарта — существует 2 типа видеокарт
Встроенный-графика . Такая видеокарта изначально встроена в материнскую плату. Она в основном используется в бюджетных моделях ПК и ноутбуков. У них приемлемая цена, и в последствии их можно улучшить.
Дискретная видеокарта. Такая устанавливается на материнской плате в дополнение к интегрированной графике. Идеально подходит для тех, кто хочет ускорить свою систему заменой видеокарты. Многие ноутбуки имеют две видеокарты.
Большинство людей используют современный компьютер для стандартных задач. Например таких как серфинг в интернете, создание документов или просмотр фильмов. Им вполне хватит интегрированной графики. Главное SSD диск поставить в комп чтоб не тупил. А картинка будет достаточно хорошей.
Профессиональные и игровые видеокарты
Для геймеров или профессионалов, например кто занимается видео монтажом, обычно требуется дискретная видеокарта для ускорения обработки изображений. Комп без такой карты просто не потянет нормальные игры. И графику монтировать тоже не выйдет. Все будет жутко тупить, если вообще запустится.
Если вы планируете купить ноутбук — лучше брать его с дискретной видеокартой. Ее потом нельзя заменить. А вот комп- наоборот можно собирать по частям. Например вначале корпус, диск, БП, материнку память и ХОРОШИЙ проц. А затем можно и добавить нормальную видеокарту.
Пара моментов. Мозг видеокарты — это ГПУ. А мозг компьютера — это процессор — ЦПУ.
GPU означает Графический процессор. Это мозг видеокарты и он создает визуальные эффекты, которые вы видите на экране. Насколько мощным будет ваш GPU будет зависеть от выбранной модели.
Немного терминов
Графический процессор работает как транслятор, он берет данные, поступающие от процессора, и преобразует их в изображения. Более сложные визуальные эффекты, такие как в играх высокой четкости, требуют более сложных и быстрых графических процессоров для обработки потока данных.
Вы можете ускорить ваш ПК с помощью установки видеокарты. На протяжении многих лет графические Слоты расширения значительно изменились от PCI (Периферийный компонент Interconnect), AGP (Ускоренный Графический порт) до последней версии PCI-E (Gen1/2/3) (PCI-Express), которая предлагает лучшую пропускную способность.
Некоторые материнские платы имеют Слоты расширения, позволяющие пользователям добавлять более одной видеокарты. Это называется SLI (NVIDIA) или CrossfireX (AMD). Это позволяет пользователям получать улучшенную производительность от своей системы. Пользователям понадобится материнская плата с поддержкой SLI или CrossFire для использования этих технологий. Суть технологии — связать пару видеокарт вместе чтобы они работали как одна.
SLI также известный как Scalable Link Interface был разработан NVIDIA для связывания нескольких карт в одной системе. SLI работает за счет увеличения доступной вычислительной мощности при использования графики.
CrossfireX, также известный как Crossfire, разработан компанией AMD.
FPS или частота кадров
Современные игры имеют целую кучу ошеломительных спец эффектов. Чтобы их все показать во всей красе нужна достойная видеокарта. И желательно свежая.
Чтобы получить четкое изображение, ваш компьютер должен иметь возможность обрабатывать и выводить эти данные с приемлемой частотой кадров. Вы увидите эту цифру, выраженную в кадрах в секунду или FPS . Если частота кадров вашей видеокарты слишком низкая — бойтесь! Приятное и плавное движение героя, которое вы ожидаете от своей игры за несколько тысяч, превращается в пошаговую рпг. Прямо как на компе 1998 года. Жесть! Лучше сразу в героев поиграть).