Видеокарта. Принцип действия

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» (НИУ «БелГУ»)

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Компьютерные основы инфокоммуникационных технологий»

на тему «Видеокарта. Принцип действия»

БЕЛГОРОД 2016

Введение

Видеокарта - это устройство, выводящее на экран все действия и процессы, совершаемые на компьютере. При помощи видеокарты данные, передаваемые компьютером, преобразовываются в видеосигнал и передаются на монитор. Чтобы подключить к компьютеру монитор, необходим специальный видеоадаптер, именуемый видеокартой. Задача видеокарты -- сформировать сигнал, отображающий на мониторе определенную область памяти, в которой хранятся данные об изображении, а также сигналы синхронизации -- горизонтальную (строчную) и вертикальную (кадровую) развертки. Видеокарты прошли долгий путь совершенствования от первых персональных компьютеров, где в качестве монитора использовались бытовые телевизоры, до современных, превращающих компьютер в мощную графическую станцию. За это время сменилось несколько поколений плат и стандартов. видеокарта интерфейс интегрированный дискретный

1. Виды видеокарт

Существуют два основных типа видеокарт: интегрированные и дискретные.

Интегрированные (встроенные) -- являются неотъемлемой частью центрального процессора или материнской платы, так как встроены в них. Наличие интегрированного видео снижает стоимость и энергопотребление компьютера, однако такие видеокарты обладают ограниченной производительностью. У них зачастую отсутствует собственная видеопамять, поэтому они используют ОЗУ компьютера. Кроме этого, у интегрированной видеокарты нет отдельной системы охлаждения, что позволяет сэкономить пространство внутри системного блока или ноутбука. Такой тип видеокарт в основном используется в офисных и простых домашних компьютерах, где не требуется высокая мощность и производительность.

Дискретная видеокарта -- это отдельная плата, устанавливаемая в специальный слот (PCI Expressx16) и содержащая в себе всё необходимое для полноценной работы. Это позволяет увеличить компьютеру производительность и использовать его для игр с высоким уровнем графики или работы с мощными графическими приложениями. У дискретных видеокарт имеется собственная видеопамять. Их главными недостатками являются дороговизна и потребление большого количества энергии, что играет важную роль для ноутбуков

2. Основные характеристики видеокарт

1.Интерфейс -- служит для передачи данных между 3D-ускорителем и центральным процессором. В настоящее время стандартом де факто является шина PCI Express (PCI-E) разных версий, хотя пока еще можно встретить устаревший интерфейс AGP. Физически реализован в виде слота на материнской плате компьютера, куда устанавливается дискретный видеоадаптер. Видеокарты AGP и PCI-E несовместимы друг с другом, поэтому слоты для их установки расположенные на материнской плате имеют разные физические размеры, исключающие случайную установку «чужой» видеокарты. В свою очередь разные версии интерфейса PCI Express совместимы между собой, но каждая следующая версия интерфейса имеет вдвое большую пропускную способность. Если видеоадаптер имеет интерфейс PCI- E 2.0, а установлен в слот PCI-E 1.0, то работать он будет как PCI-E 1.0. Последняя на данный момент версия PCI-E 3.0, но в будущем ожидается появление PCI-E 4.0.

2.Тактовая частота видеопроцессора -- сильно влияет на производительность видеоадаптера, чем она выше, тем быстрее он работает и тем больше его тепловыделение. Именно поэтому, увеличение рабочей частоты GPU является одним из способов разгона видеокарты. Однако надо иметь в виду, что сравнивать в лоб разные модели видеокарт по данному параметру не совсем правильно, поскольку это будет справедливо только для моделей, построенных на одинаковом чипе, в противном случае в дело вмешивается архитектура чипа. Измеряется частота в мегагерцах.

3.Частота видеопамяти -- измеряется в мегагерцах, и чем она выше, тем быстрее работает подсистема памяти. Так же является одним из способов ускорить работу видеокарты.

5.Объем видеопамяти -- сколько памяти установлено на плате и доступно для хранения данных. В настоящее время измеряется в мегабайтах или гигабайтах и чем ее больше, тем лучше. Однако на самом деле не все так просто, поскольку есть определенный предел, после которого дальнейшее наращивание объема памяти не приводит к увеличению скорости работы. Объясняется это довольно просто, всегда есть определенный объем данных, требуемый для работы. Он разный в каждый момент времени и зависит от используемых программ и настроек. Когда объем памяти установленный в 3D-ускорителе превышает объем данных требуемых для работы, то дальнейшее увеличения объема видеопамяти не приводит к ускорению работы.

6.Тип видеопамяти -- сейчас используется несколько типов оперативной памяти применяющиеся в видеокартах. В современных видеокартах может применяться как DDR так и специально разработанная для использования в видеокартах память типа GDDR. Мы не будем вдаваться в технические моменты, отметим только, что чем более современный тип памяти, тем выше скорость ее работы. Самая быстрая на сегодняшний день это GDDR5, но она и самая дорогая, поэтому применяется в видеокартах верхнего ценового сегмента. Наиболее массовой является GDDR3.

7.Ширина шины памяти -- имеет большое влияние на пропускную способность памяти и следовательно на общую производительность видеокарты. Определяется числом бит данных передаваемых за один цикл. Чем ширина шины памяти больше, тем выше скорость работы. В очень дешевых видеокартах ширина шины обычно 64 или 128 бит, а в топовых 256 бит и выше.

8.Версия DirectX -- интерфейс программирования приложений, обеспечивающий взаимодействие программ с железом компьютера и активно используется при создании компьютерных игр. В зависимости от версии DirectX поддерживаемой видеокартой, будут доступны различные режимы

3. Принцип работы видеокарты

Центральный процессор, работающий в связке с программным обеспечением, посылает информацию об изображении на видеокарту. Видеокарта решает, как расположить пиксели на экране, чтобы создать правильное изображение. После чего она посылает подготовленную информацию на монитор через соединительный кабель.

Создание изображения из двоичных данных является достаточно требовательным процессом. Например, чтобы сделать 3-х мерное изображение, графическая карта в первую очередь создает структуру изображения из прямых линий, затем проводит растрирование (заполнение пикселями), изображения, добавляет освещение, структуру и цвет. Для быстро изменяющихся видеоигр компьютер должен пройти этот процесс приблизительно шестьдесят раз в секунду. Без графической карты, чтобы выполнить необходимые вычисления, нагрузка на процессор была бы слишком большой, что бы приводило к зависанию картинки на мониторе, или другим системным сбоям.

Для выполнения своей функции графическая карта, использует четыре основных составляющих её компонента:

1.Порт соединения с материнской платой (AGP, PCI-E) для передачи данных и управления.

2.Процессор (GPU), чтобы решить, что сделать с каждым пикселем на экране.

3.Память (VRAM), чтобы держать информацию о каждом пикселе и временно хранить сформированные изображения.

4.Вывод на монитор (VGA, DVI), чтобы видеть окончательный результат.

Заключение

Видеосистема не всегда была неотъемлемой частью компьютеров. Последние существовали уже тогда, когда еще не было телевидения в его сегодняшнем понимании. Первые процессоры в качестве выходных устройств использовали принтеры, которые позволяли получить твердую копию выходного результата, что тоже очень важно в нашем переменчивом мире.

Стандартными средствами для отображения текста являются дисплеи, работающие с картами символов. Специальная область памяти зарезервирована для хранения символа, который предстоит изобразить на экране. И программы пишут текст на экран, заполняя символами эту область памяти. Экран чаще всего представляется матрицей 80 на 25 символов.

Образ каждого символа, который появляется на экране, хранится в специальной микросхеме ПЗУ. Эта память относится к видеоцепям компьютера.

Каждый символ на экране формируется множеством точек. Несколько видеостандартов, используемых IBM и другими фирмами, отличаются количеством точек, используемых при формировании символов.

Программы, заносящие информацию на экран, должны знать, какую память они должны использовать для этого. Нужную информацию можно получить, прочтя информацию из специального байта памяти - флага видеорежима. Он предназначается для указания: какого вида адаптер дисплея установлен внутри компьютера и используется в настоящее время. Он позволяет компьютеру знать, с каким дисплеем - монохромным или цветным он имеет дело.

Размещено на Allbest.ru