Устройство видеокарты

Размещено на http://www.allbest.ru/

Видеокарта, видеоадаптер, видеоконтроллер, или адаптер дисплея, является устройством, непосредственно формирующим изображение на мониторе. Как и любой другой контроллер устройства, видеокарта может быть выполнена как внешнее или внутреннее (интегрированное, встроенное) на материнскую плату оборудование. Тип видеоконтроллера и его возможности определяют в конечном виде аппаратно достижимые и поддерживаемые режимы работы всей графической системы, скорость и качество формируемого на экране мониторов изображения.

Видеокарта, выполненная как внешнее устройство, требует подключения к материнской плате в определенный слот.

Интегрированная на материнскую плату видеокарта не требует подключения вообще, но может быть отключена в случае необходимости подключения внешней. видеокарта монитор адаптер графика

Все видеокарты содержат видеобуфер, физические адреса которого находятся на плате адаптера, но входят в общее адресное пространство оперативной памяти компьютера. В нем хранится текстовая или графическая информация, выводимая на экран. Тип микросхем видеопамяти значительно влияет на производительность всей видеосистемы в целом. Так, обычные чипы динамической памяти DRAM не позволяют делать одновременно операции чтения и записи в область видеопамяти, а микросхемы VRAM (Video Random Access Memory) позволяют, что значительно ускоряет работу устройства. Основная функция видеокарты заключается в преобразовании цифровых данных видеобуфера в те сигналы, которые управляют монитором и формируют видимое пользователем изображение на экране.(…)

Графические режимы допускают отрисовку на экране монитора объектов произвольной формы и сложности. Общим принципом графических режимов является кодирование изображения как набора элементарных точек -- пикселов, определяющих максимальное разрешение экрана. Выпускаются видеокарты с самыми различными графическими режимами (320x200,640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1200).

В зависимости от числа бит на пиксел различают монохромные и цветные графические режимы с числом цветов 10 (4 бита на пиксел), 256 (8 бит на пиксел), 32 000 (12 бит на пиксел), 64 000 (16 бит на пиксел), 16 млн (32 бита на пиксел) -- режим True color. В зависимости от используемого графического режима и типа адаптера дисплея, цвета пикселов могут кодироваться разным количеством бит, что в конечном итоге определяет число одновременно отображаемых на экране цветов -- цветовую палитру -- и объем видеопамяти, необходимый для хранения картинки изображения.

Скорость работы видеоадаптера -- скорость отрасировки пикселов на экране -- весьма разнообразна и зависит от его типа, видеорежима, используемой в адаптере видеопамяти и скорости работы и типа всей системы в целом.

Современные видеоадаптеры в своем составе имеют, как правило, контроллер и процессор -- графический сопроцессор системы. Разрядность контроллера и шипы данных между контроллером и видеопамятью может составлять 32 и 64 бита, что в первую очередь влияет на производительность устройства. Однако разрядность -- признак, характеризующий четыре компонента видеосистемы -- процессор, контроллер, микросхему памяти и соединяющую их шину данных. Теоретически, наивысшая производительность достигается при 64-раз-рядности всех четырех компонент. Однако использование таких видеорежимов сказывается на производительности всей системы и, следовательно, они забирают часть ресурсов компьютера, если у него не хватает видеопамяти. Для того чтобы видеокарта не забирала под свою работу системные ресурсы, нужно, чтобы у видеокарты имелось в наличии не менее 8 МБ видеопамяти.

На производительность графической подсистемы влияют несколько факторов:

скорость центрального процессора (CPU)

скорость интерфейсной шины (PCI или AGP)

скорость видеопамяти

скорость графического контроллера.

Для чего используется видеопамять? Скорость, с которой информация поступает на экран, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран - все зависит от трех факторов:

- разрешение вашего монитора

- количество цветов, из которых можно выбирать при создании изображения

- частота, с которой происходит обновление экрана

Разрешение определяется количеством пикселов на линии и количеством самих линий. Поэтому на дисплее с разрешением 1024х768, типичном для систем, использующих ОС Windows, изображение формируется каждый раз при обновлении экрана из 786,432 пикселов информации. Обычно частота обновления экрана имеет значение не менее 75Hz, или циклов в секунду.

Устройство и принцип работы

Современная видеокарта включает в себя следующие основные компоненты:

RAMDAC - цифроаналоговый преобразователь с собственной памятью с произвольным доступом.

Компонент отвечает за формирование окончательного изображения на мониторе, то есть преобразует результирующий цифровой поток данных, поступающих от других элементов видеоадаптера, в уровни интенсивности, подаваемые на соответствующую электронную пушку (красную, зеленую, синюю) электронно-лучевой трубки монитора.

Один из первых RAMDAC был разработан фирмой IBM в 1985 году и обеспечивал вывод изображения с разрешением 320х200 точек при цветовом охвате 8 бит. В дальнейшем схемо техника RAMDAC быстро развивалась и сегодня стандартом считается RAMDAC, обеспечивающий разрешение 1600х1200 точек при 32-битном цвете на частоте 75-85 Гц. Обязательным стало требование поддержки режима Direct Color, то есть прямого доступа к элементам DAC. Это позволяет создавать независимые таблицы для каждого из трех основных цветов и, тем самым, компенсировать цветовые искажения, вносимые электронной частью монитора.

Разрядность RAMDAC говорит о том, какое цветовое пространство способен охватывать видеоадаптер. Большинство микросхем этого типа поддерживает представление 8 бит на каждый канал цвета, что обеспечивает отображение около 16,7 млн. цветов. За счет гамма-коррекции исходное цветовое пространство расширяется еще больше. В последнее время появились RAMDAC с разрядностью 10 бит по каждому каналу цвета, охватывающие более миллиарда цветов.

Трехмерная графика

Пространственная компьютерная графика часто называется трехмерной, или 3D-графикой. В обыденной жизни мы практически каждый день сталкиваемся с объектами, созданными либо средствами компьютерной 3D-графики, либо на основе трехмерных виртуальных моделей: телевизионные заставки и реклама, спецэффекты, персонажи и предметы в кинематографии и т.д.

Конечно же, чаще всего с объемной графикой сталкиваются пользователи мультимедийных компьютеров. Чаще всего это компьютерные игры и мультимедийные приложения.

Создание объемного, реалистичного изображения - задача непростая. Фактически, видеокарте приходится выполнять несколько сложных операций. 3D-ускоритель должен построить каркас каждого трехмерного объекта и быть готовым в любой момент показать его с любой точки зрения (сверху, сбоку, под углом). Причем набором нескольких основных видов тут не обойтись - важно не просто показать объект с четырех сторон, но и, что самое главное, воссоздать на экране его реальный объем.

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 используя множество цветных объектов, как бы завернуть в фантик. Причем в реальном времени и весьма динамично.

И, наконец, третья область, в которой незаменим 3D-ускоритель - игровые спецэффекты. Туман, пламя, взрывы, отражение в воде или зеркале, тени и множество других.

Для работы с трехмерной графикой обычно используют специализированные прикладные программные библиотеки. Они очень важны потому, что производительность и качество работы видеокарты во многом зависит от поддерживаемых ей библиотек.

Форм-фактор

На сегодняшний день существует два формата видеокарт - PCI и AGP.

PCI - достаточно старый и устаревший стандарт видеокарт для компьютеров, выпущенных до эпохи Pentium II. Видеокарты, исполненные в формате PCI, уже не выпускаются, однако их еще можно встретить на многих компьютерах.

Шина Peripherals Connection Interface (PCI), стандарт пришедший на смену спецификации VESA VL bus, стала стандартной системной шиной для таких быстродействующих периферийных устройств, как, например, дисковые контроллеры и графические платы. Тем не менее, внедрение 3D графики угрожает перегрузить шину PCI.

Интерфейс AGP значительно быстрее, чем старый PCI, а главное дает возможность видеоадаптеру задействовать основную оперативную память компьютера для размещения текстур в трехмерных играх. Видеокарты, выполненные именно в формате AGP, должны быть установлены на домашнем компьютере по стандарту PC 2001. AGP-слот имеется на любой материнской плате для процессоров Pentium II и старше.

Ускоренный графический порт (AGP) -- это расширение шины PCI, чье назначение - обработка больших массивов данных 3D графики. Intel разрабатывала AGP для решения двух проблем перед внедрением 3D графики на PCI. Во-первых, 3D графике требуется как можно больше памяти информации текстурных карт (texture maps) и z-буфера (z-buffer). Чем больше текстурных карт доступно для 3D приложений, тем лучше выглядит конечный результат. Если определить кратко, что такое AGP, то это - прямое соединение между графической подсистемой и системной памятью. Это решение позволяет обеспечить значительно лучшие показатели передачи данных, чем при передаче через шину PCI, и явно разрабатывалось, чтобы удовлетворить требованиям вывода 3D графики в режиме реального времени.

Размещено на Allbest.ru