Как работает видеокарта? Часть 2. GPU, VRAM, DAC, VGA, DVI и PCI-e. Печать

Как и материнская плата компьютера, видеокарта изготавливается на печатной плате, содержит процессор и оперативную память, есть система ввода-вывода (BIOS микросхема), которая хранит настройки карты и выполняет диагностику памяти при запуске.

Процессор видеокарты, называемый графическим процессором (GPU), подобен центральному процессору компьютера. Однако GPU, специально разработан для того, чтобы выполнять сложные математические и геометрические вычисления, необходимые для графического рендеринга. У некоторых из самых быстрых GPU имеется больше транзисторов, чем у самого ЦП и следовательно большая производительность. Так же в процессе работы GPU выделяет большое количество тепла, поэтому его обычно снабжают теплоотводом или вентилятором.

image003000
Типовое расположение компонентов видеокарты

В дополнение к своей вычислительной мощности GPU использует специальное программное обеспечение, разработанное для того чтобы помочь ему проанализировать и использовать принятые данные более эффективно. Например, корпорации AMD и nVidia производящие основной объем имеющихся GPU на рынке, разработали свои собственные программные улучшения для повышения производительности GPU, так для улучшения качества изображения и использования процессора разработано:

DirectX и Open GL.

DirectX и Open GL – являются прикладными программными интерфейсами, или API.
API помогает аппаратному и программному обеспечению связываться между собой более эффективно, обеспечивая аппаратные средства инструкциями для выполнения сложных задач, таких как 3-D рендеринг.
Разработчики оптимизируют игры под определенные API. Поэтому зачастую новейшие игры требуют обновленную версию DirectX или Open GL.

Сглаживание (FSAA), которое приглаживает края 3D объектов, помогая им выглядеть более реалистично.

Анизотропная фильтрация (AF), заставляет изображения выглядеть более свежими.

Так же каждая компания разработала определенные методы и приемы, чтобы помочь GPU применить цвета, штриховку, текстуры и образцы, к примеру PhisX nVidia или Catalyst AMD.

Поскольку GPU создает изображения, он должен где-нибудь содержать уже завершенные, готовые картинки так сказать буфер хранения. Для этого в видеокарте используется оперативная память (RAM), она хранит данные о каждом пикселе, его цвете и расположении на экране. Часть RAM может также действовать как кадровый буфер, т.е., содержит в памяти завершенные изображения, пока не поступит команда от GPU вывести их на экран. Как правило, видеопамять работает в сверхвысоких скоростях, так как нужно в минимальный промежуток времени передать большой объем данных поэтому при изготовлении видеокарт производители стараются использовать память способную это обеспечить, на сегодняшний день DDR3 (DDR 4 будет поддерживать частоты от 2133 до 4266 МГц и в массовое производство выйдет предположительно в 2013 году).

Оперативная память непосредственно соединяется с цифро-аналоговым преобразователем, названным DAC (что-то подобное мы рассматривали в статьях про звуковые карты). Этот преобразователь, также названный RAMDAC, преобразовывает изображение в аналоговый сигнал, который может использовать монитор и отправляет изображение ему через кабель. У некоторых карт есть преобразователь, который может улучшить производительность и поддерживать больше чем один внешний монитор.

image004
У этой видеокарты Radeon X800XL
есть DVI, VGA и соединения ViVo.

Видеокарты соединяются с компьютером через системную плату. Системная плата подает питание к карте и позволяет ей связываться с центральным процессором компьютера. Более мощные видеокарты часто требуют большего количества питания, чем системная плата может им предоставить, таким образом, их снабжают разъемом дополнительного питания.

Соединения с системной платой обычно выполнено через один из трех интерфейсов, это:

Взаимодействие периферийных компонентов (PCI) – в настоящие время не используется;

Ускоренный графический порт (AGP) – в настоящие время не используется;

PCI Express (PCIe).

PCI Express является самым новым из трех подключений и обеспечивает самые высокие скорости передачи данных и достаточный уровень питания видеокарты.

PCIe также поддерживает использование двух видеокарт на одном компьютере, работу порта PCIe рассмотрим в следующих статьях.

У большинства видеокарт есть два вывода для соединения с монитором. Это разъем DVI, который поддерживается ЖК мониторами и разъем VGA, для мониторов с ЭЛТ. Когда-то корпорация Apple выпустила мониторы, которые использовали собственный соединитель дисплея Apple (ADC). Хотя эти мониторы все еще находятся в использовании, компания Apple уже отказалась от выпуска мониторов с ADC и перешла к использованию соединения DVI.

В дополнение к соединениям карты, как с материнской платой, так и монитором, некоторые видеокарты снабжают и другими портами, вот некоторые из них:

Для телевизора (S-video)

Для аналоговых видеокамер: ViVo

Для цифровых фотоаппаратов: (FireWire или USB)

А некоторые видеокарты также содержат еще и телевизионные тюнеры для просмотра ТВ.

Использование видеокарт в современных компьютерах это так сказать не роскошь, а первая необходимость, а вот как не ошибиться при покупке видеокарты, как приобрести то что нужно и не жалеть о потраченных деньгах я постарался рассказать в статье «Основные 6 ошибок при покупке видеокарты или как выбрать видеокарту».

И в заключение данного материала хотелось бы сказать, что развитие компьютерных технологий способствует улучшению качества выдаваемой видеокартами картинки, и возможно, в скором времени качество графики в играх не будет уступать качеству художественных фильмов.

Обсудить на форуме.

Обновлено 13.10.2016 22:31
 

Комментарии 

 
0 #6 Zabrat 13.10.2016 15:40
Цитирую гость:
глаза заболели читая маленький шрифт попробовал увеличить масштаб последние буквы последних слов в строке скрываются за границей поля мелочь как бы но авторы сайта плиз исправьте)а то читать неудобно

Спасибо за комментарий, не замечал ранее. Исправлено.
Цитировать
 
 
0 #5 гость 07.10.2016 05:05
глаза заболели читая маленький шрифт попробовал увеличить масштаб последние буквы последних слов в строке скрываются за границей поля мелочь как бы но авторы сайта плиз исправьте)а то читать неудобно
Цитировать
 
 
0 #4 NC 16.06.2016 11:27
Забавно почитать мысли о графике человека из 2012-ого. Совсем недавно, в начале 2016-ого вышла разборка спецэффектов из "Дэдпула", и если честно, я вообще не понимаю, нафиг им реальные актёры сдались? Только деньги тратят.
Цитировать
 
 
0 #3 Вовчек 25.05.2014 22:07
:lol: да господь его знает
Цитировать
 
 
0 #2 Kovalexius 01.02.2013 13:38
Расскажите пожалуйста, а GPU современных видеокарт предназначено только для обсчета вершин, треугольников, текстурных координат, то есть только для полигональной модели рендеринга графики? А еще вершину на матрицу трансформации GPU умножает за одну итерацию благодаря своей структуре или там какой то код в видеокарту вшит о том, как перемножить и сложить 16 числе с плавающей точкой (ну или около того)?
Цитировать
 
 
0 #1 Kovalexius 01.02.2013 13:32
Также RAM в видеокарте предназначена для хранения массивов вершин, массивов структур индексов в треугольниках, массивов координат текстур и т.д. Или я не прав?
Цитировать
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить