Ce este un adaptor grafic într-un computer? Controler video compatibil VGA: ce este și cum să remediați problemele cu adaptoarele grafice

Pentru a obține imagini realiste în jocuri, adaptoarele video trebuie să funcționeze cu cele mai recente tehnologii 3D. Vom vorbi despre ce au în mânecă alți producători de plăci video moderne.

Bătălii în ritm rapid, peisaje detaliate, elaborarea perfect clară a trăsăturilor faciale... Așa că un modern joc pe calculator arăta ca un film adevărat, adaptorul video trebuie să dea totul. Veți afla cum face față acestui lucru, precum și cum este proiectată o placă video modernă, în acest articol.

Sarcini pentru plăcile video

Adaptoare grafice Standardul VGA din anii '80 era complet „subordonat” procesorului central al computerului. Erau capabili doar să afișeze grafice primitive de pixeli cu o gamă extrem de restrânsă de culori. Modelele moderne redă cu ușurință videoclipuri înaltă definiție. În acest caz, procesorul oferă acces doar la datele necesare, în timp ce operațiunile de decodare și afișare efectivă a videoclipului, care necesită mult resurse, sunt îngrijite de placa însăși.

De câțiva ani, plăcile video transmit semnale digital. interfata DVI, care a înlocuit VGA analogic. În plus, multe modele moderne echipat cu multifunctional conectori HDMI, prin care pot fi transmise nu numai semnale video, ci și audio. Prin urmare, plăcile video sunt din ce în ce mai mult echipate cu un controler audio suplimentar.

Adaptoarele grafice moderne pot converti cu ușurință videoclipurile, dar specialitatea lor sunt jocurile complexe 3D pe computer. Aceasta este o cantitate complet diferită de muncă. Dacă placa grafică face față redării video din mers, atunci în jocurile tridimensionale trebuie să formeze și să deseneze scene întregi. Pentru a face acest lucru, placa video realizează un studiu detaliat al modelelor tridimensionale și asigură iluminarea corectă lumea jocurilor. Ca urmare, procesorul central este capabil să treacă la alte sarcini, cum ar fi calcularea comportamentului personajelor din joc sau modelarea fenomenelor fizice. Cu toate acestea, plăcile video moderne reduc și sarcina procesorului aici, preluând calculul greșit procese fizice, cum ar fi explozii sau distrugerea clădirilor.

Creare lume virtuala

Pentru ca imaginea jocului 3D să apară pe ecranul monitorului, pe lângă procesor centralși placa video în sine în procesul de formare, trebuie să ia parte și componente software sisteme. Să vorbim despre cele principale.

Biblioteca Microsoft DirectX. Acționează ca o legătură intermediară între jocul pe computer și driverul plăcii video. Funcția principală a DirectX este de a afișa grafică 2D și 3D. Bibliotecă versiuni DirectX 9 este prezent în mod standard în Microsoft Windows XP, în Windows Vista DirectX 10 și în Windows 7 - cea mai nouă versiune 11.

Driver pentru placa video. Traduce comenzile de control DirectX într-o limbă pe care o înțelege placa video. Driverul trimite instrucțiunile traduse în acest fel către procesorul grafic (GPU - Graphics Processing Unit). Fiecare model de adaptor video are nevoie de propriul model pentru a funcționa. driver graficîn sistemul de operare. Producătorii de GPU (ATI și NVIDIA) oferă utilizatorilor să descarce pachete de drivere universale pentru produsele lor de pe site-urile lor web.

Shaders. Ele sunt folosite pentru ca procesorul grafic să execute comenzile date acestuia de către driver. Fiecare shader este un program care rulează în interiorul GPU-ului. Orice placă video modernă acceptă mai multe tipuri de shadere. De exemplu, un vertex shader operează pe locația nodurilor de plasă spațială, care formează scheletul unui model 3D. Prin programarea vertex shaders, puteți schimba locația unui obiect în spațiu și puteți calcula efectele luminii acestuia.

Pixel shaders vă permit să schimbați textura pielii virtuale a unui obiect, oferindu-i textura și culoarea corespunzătoare. Atunci când un obiect se apropie rapid de vizualizator, sunt activate umbritoare de geometrie, care adaugă elementele necesare imaginii. La urma urmei, în timp ce obiectul este departe și dimensiunile sale sunt mici, câteva linii vor fi suficiente pentru a crea contururi. Cu toate acestea, pe măsură ce se apropie și se mărește, desenul este necesar pentru a obține o imagine realistă. cantitati mari Detalii.

După ce shaders-urile și-au făcut treaba, texturile, adică culoarea și textura, sunt aplicate pe suprafața obiectului. Procesorul grafic încarcă texturi în memoria plăcii video chiar la începutul redării scenei jocului - dacă este posibil în întregime, astfel încât să nu fie nevoit să trimită informații în timpul procesului.

Metode de îmbunătățire a imaginii

Există două moduri prin care plăcile video pot îmbunătăți semnificativ calitatea imaginii afișate pe ecran.

Filtrare anisotropic. Pe obiectele oblice, texturile apar neclare și plate. Filtrarea anizotropă îmbunătățește claritatea imaginii.

Anti-aliasing. Când anti-aliasing este activat, GPU-ul redă întreaga imagine la o rezoluție mai mare și apoi o reduce la rezoluția fizică a monitorului. Pe această operațiune GPU-ul cheltuiește o parte impresionantă din resursele sale de calcul, dar limitele liniilor curbe sunt mai netede, fără „deformații”.

Inovații în plăcile video moderne

ATI a pregătit o nouă generație de plăci video pentru lansarea sistemului de operare Windows 7 - ATI Radeon Seria 5xxx, NVIDIA a răspuns la aceasta prin dezvoltarea GeForce GTX 4xx. Utilizarea noilor tehnologii a permis ambilor producători să obțină o calitate îmbunătățită a imaginii.

Teselație. Această caracteristică importantă a fost introdusă odată cu apariția biblioteci DirectX 11. Poate spori mult nivelul de detaliu. Spațiul dintre punctele modelului cadru este umplut de placa video cu puncte noi calculate de procesorul grafic. Acest lucru vă permite să modelați obiecte cu o structură mai complexă decât a fost specificată inițial. Procesorul central al computerului nu este implicat în această operațiune.

Umbritoare universale. Dacă la începutul seriei plăcile video nuanțe vertex, pixeli și geometrie erau executate separat blocuri funcționale, atunci adaptoarele video moderne conțin sute de unități universale, numite și unități de procesor. Ele pot prelua funcțiile oricărui shader. De exemplu, GPU-ul Radeon HD 5870 are 1600 de nuclee universale, în NVIDIA GeForce GTX 480 numărul lor este 480.

Cantitate mare de memorie pentru stocarea texturilor. Pe lângă imaginea actuală a scenei 3D, memoria plăcilor video stochează temporar destul de multe Informații suplimentare. Texturile ocupă cea mai mare parte a memoriei. Un joc modern pe computer necesită de la 512 MB la 1 GB de memorie video pentru stocarea temporară a texturii. Dacă volumul nu este suficient, GPU-ul trebuie să încarce în mod constant date dintr-un lent (în comparație cu memorie) hard disk. Acest lucru reduce performanța plăcii video cu aproape 10%. Totuși, mai enervantă este intermitența imaginii care apare la accesare hard disk. Pentru a evita acest lucru, noile modele de adaptoare video pot folosi până la 3 GB memorie cu acces aleator PC.

Performanța plăcii video

Adaptoare video cu performanțe diferite (în special, cu diferite frecvența ceasului GPU sau numărul de unități funcționale) și costă diferit. Cu cât placa video este mai avansată din punct de vedere tehnologic, cu atât este mai scumpă. În același timp, plăcile din aceeași familie sunt adesea echipate cu procesoare grafice produse pe aceeași linie de producție, dar în modelele ieftine de plăci video unele dintre blocurile funcționale GPU sunt dezactivate.

Regula principală (deși departe de a fi singura): cu atât mai mult valoare numericaîn numele plăcii video, cu atât mai multă performanță poate oferi.

Până la 1,5 mii de ruble. Această gamă de prețuri include plăci video deja învechite, de exemplu ATI Radeon 3xxx sau NVIDIA GeForce 8400, precum și unele moderne modele bugetare, de exemplu ATI Radeon 4350 sau NVIDIA GeForce GT 210. Astfel de adaptoare sunt potrivite pentru jocuri 2D simple, iar în 3D complex grafic pot produce nu mai mult de 10 FPS. Filtrarea anti-aliasing și anizotropă pentru astfel de hărți este o sarcină imposibilă.

Până la 4 mii de ruble. Pentru această sumă puteți achiziționa un NVIDIA GeForce GT 240, GTS 250 sau ATI Radeon HD 4650, precum și plăci video cu suport DirectX 11 bazate pe procesorul grafic ATI Radeon HD 5670 Aceste modele pot oferi performanțe confortabile în majoritatea aplicațiilor. Cu toate acestea, în jocurile 3D complexe va trebui să renunți la nivelul maxim de detaliu, precum și să reduci calitatea luminii și a umbrelor. Capacitatea de a utiliza filtrarea anti-aliasing și anizotropă este limitată.

Până la 8 mii de ruble. Această clasă include plăci video precum NVIDIA GeForce GTX 240, ATI Radeon HD 4890 și modele cu suport DirectX 11 bazate pe GPU Radeon HD 5770 (preț aproximativ 6 mii de ruble). Plăci video acest nivel performanța este potrivită pentru rezolvarea aproape oricăror sarcini de joc: 40–50 fps la o rezoluție de 1650x1050 pixeli și nivel maxim detaliile nu sunt o problemă pentru ei. La o rezoluție de 1920x1080 pixeli, acestea oferă, de asemenea, 30-35 FPS destul de decent.

Peste 8 mii de ruble. Modele de asta categorie de pretîn orice joc 3D poate garanta performanță mai mult decât suficientă. Deci, chiar și cu o rezoluție de 1920x1080 pixeli, ieșirea va fi de la 60 la 70 fps. Cu toate acestea, astfel de modele ultra-rapide pe procesoarele NVIDIA GeForce GTX 285/295/470/480 sau ATI Radeon HD 5870/5970 costă 16-25 mii de ruble. Este logic să cumpărați doar pentru cei mai pretențioși jucători. Astfel de adaptoare, precum și modelele care costă între 4 și 8 mii de ruble, pot fi combinate într-un singur subsistem video.

SLI și CrossFireX

Tehnologiile NVIDIA SLI (Scalable Link Interface) și ATI CrossFireX vă permit să vă organizați lucrand impreuna două sau mai multe plăci video, care vor crește semnificativ performanța. Da, unul este normal placa video NVIDIA GeForce GTX 260 la rezoluție foarte mare oferă 44 fps. După conectarea unei a doua plăci video în modul SLI, performanța va crește la 61 fps, adică cu aproape 40%.

Pentru jucătorul obișnuit, nu are rost să cumpere SLI sau CrossFireX, deoarece capacitatea de a utiliza aceste tehnologii este asociată cu costuri ridicate.

Poveste

Unul dintre primele adaptoare grafice pentru PC-ul IBM a fost MDA (Monochrome Display Adapter) în 2010. A funcționat doar în modul text cu o rezoluție de 80x25 de caractere (fizic 720x350 pixeli) și a acceptat cinci atribute de text: normal, luminos, invers, subliniat și intermitent. Fără culoare sau informatii grafice nu putea transmite, iar ce culoare ar fi literele era determinată de modelul monitorului folosit. De obicei erau alb-negru, chihlimbar sau smarald. Compania Hercules a lansat dezvoltare ulterioară Adaptor MDA, adaptor video rezolutie grafica 720×348 pixeli și acceptă doi pagini grafice. Dar tot nu mi-a permis să lucrez cu culoarea.

Prima placă video color a fost realizată de IBM și a devenit baza pentru standardele ulterioare ale plăcilor video. Ar putea funcționa fie în modul text cu rezoluții de 40x25 și 80x25 (matricea de caractere este 8x8), fie în modul grafic cu rezoluții de 320x200 sau 640x200. ÎN moduri text Sunt disponibile 256 de atribute de simbol - 16 culori de simbol și 16 culori de fundal (sau 8 culori de fundal și un atribut de clipire), în modul grafic 320×200 erau disponibile patru palete de patru culori fiecare, modul Rezoluție înaltă 640x200 era monocrom. În dezvoltarea acestei hărți a apărut

Este de remarcat faptul că interfețele cu monitorul tuturor acestor tipuri de adaptoare video erau digitale, MDA și HGC se transmiteau doar indiferent dacă punctul era aprins sau nu și semnal suplimentar luminozitate pentru atributul text „luminos”, în mod similar, CGA a transmis semnalul video principal prin trei canale (roșu, verde, albastru) și putea transmite suplimentar un semnal de luminozitate (16 culori în total), EGA avea două linii de transmisie pentru fiecare dintre culorile primare, apoi fiecare culoare primară ar putea fi afișată la luminozitate maximă, 2/3 sau 1/3 din luminozitatea completă, oferind un total de maximum 64 de culori.

La primele modele de computere de la IBM PS/2, apare un nou adaptor grafic (achizitionat de AMD în 2006)

De specialitate

Alti producatori

PNY Technologies (partener NVIDIA)
3dfx (achizitionat de NVidia)
XGI Technology Inc. (achizitionat de ATI in 2006)

Literatură

Scott Mueller Upgrading and Repairing PCs = Upgrading and Repairing PCs. - ediția a XVII-a - M.: „Williams”, 2007. - S. 889-970 . - ISBN 0-7897-3404-4

Adaptorul video și standardele de monitor
Adaptoare video
MDA \| CGA \| PGC \| MCGA \| \|
VGA \| XGA \| XGA+ \| SXGA+ \|
Opțiuni pentru ecran lat
WXGA \| WSXGA/WXGA+ \| WSXGA+ \|

Componentele computerului personal
Unitate de sistem
Memoria computerului

Placa video.

Lucrul cu grafica este una dintre cele mai dificile sarcini pe care trebuie să le rezolvi calculator modern. Imagini complexe, milioane de culori și nuanțe... Prin urmare, nu este de mirare că pentru această lucrare trebuie să instalați de fapt un al doilea procesor puternic. Placa video este doar prima și principala dintre acești „vicari”, atunci când alegi pe care trebuie să fii deosebit de atent și atent.
Deoarece toate plăcile video moderne sunt capabile să proceseze rapid și eficient grafica bidimensională, atunci când aleg o placă video, majoritatea utilizatorilor acordă atenție, în primul rând, capacității acesteia de a lucra cu grafică tridimensională. Ideea că acesta este cel mai important avantaj al unei plăci video a fost introdusă cu succes în mintea utilizatorilor de trei anul trecut, așa că nu ar trebui să fie surprinzător că chiar și un cumpărător care nu este interesat de jocuri alege din ce în ce mai mult o carte la modă (și scumpă) pentru jucători pentru computerul său.
Crearea unei imagini tridimensionale, realiste nu este o sarcină ușoară. De fapt, placa video trebuie să efectueze mai multe operațiuni complexe: construiți un „cadru” pentru fiecare obiect tridimensional, acoperiți-l cu bucăți adecvate ale imaginii - texturi care imită frunzișul, îmbrăcămintea, pietrele, pământul etc. Și cel mai important , fii gata in orice moment, supunand dorintelor jucatorului , arata-l din orice punct de vedere: de sus, din lateral si uneori chiar de jos! Mai mult, este important nu numai să arăți obiectul din patru părți, ci și, ceea ce este cel mai dificil, să-i recreezi viața reală pe ecran. modelul volumetric. Dacă mișcați un centimetru, obiectul tridimensional va arăta ușor diferit. În acest caz, placa video trebuie să calculeze nu numai două coordonate spațiale pentru fiecare pixel, ci și un al treilea, care caracterizează distanța obiectului față de observator. Dar recrearea volumului nu este cea mai mare sarcină dificilă. La urma urmei, chiar și cea mai voluminoasă siluetă va arăta palida și incoloră dacă nu îi aplicați o textură, adică pur și simplu o colorați cu ajutorul multor obiecte colorate. Imaginează-ți că ai în mâini un fel de păpușă pe care poți pune orice design - exact acesta este procesul care se întâmplă în jocuri. Pentru a stoca texturi, placa video necesită o cantitate mare de memorie RAM proprie (min. 512 MB).
De exemplu, anti-aliasing-ul contururilor imaginii, imitația de ceață, flăcări, ondulații pe suprafața apei, reflectare într-o oglindă, umbre și multe altele. Pentru a susține efectele speciale ale jocurilor, o „unitate de transformare și iluminare” (T&L) specială este încorporată în procesorul plăcii video, care vă permite să obțineți o calitate pur și simplu fantastică a imaginii jocului și, în același timp, crește costul cardului cu câteva zeci de dolari.
În cele din urmă, o altă gamă de sarcini pe care placa video este proiectată să le rezolve este procesarea informațiilor multimedia. Multe carduri acceptă astăzi afișarea imaginilor pe un ecran de televizor sau, dimpotrivă, primirea imaginilor de la sursă externă- camera video, VCR sau antena TV(aceste operațiuni sunt efectuate de intrarea video și respectiv de tuner TV). În plus, o placă video modernă trebuie să se ocupe și de decodarea semnalului video „comprimat” provenit de la DVD-uri.

Dispozitiv.

O placă video modernă constă din următoarele părți:

GPU

Procesorul grafic (Unitate de procesare grafică (GPU) - unitate de procesare grafică) este angajat în calculele imaginii de ieșire, scutind procesorul central de această responsabilitate și face calcule pentru procesarea comenzilor grafice 3D. Este baza placă grafică, de ea depind performanța și capacitățile întregului dispozitiv. Modern GPU-uriîn complexitate, ele nu sunt cu mult inferioare procesorului central al unui computer și îl depășesc adesea atât în numărul de tranzistori, cât și în putere de calcul, mulțumită un numar mare unități de calcul universale. Cu toate acestea, arhitectura GPU din generația anterioară implică de obicei prezența mai multor unități de procesare a informațiilor și anume: o unitate de procesare grafică 2D, o unitate de procesare grafică 3D, la rândul său, de obicei împărțită într-un nucleu geometric (plus un cache de vârf) și o unitate de rasterizare. (plus un cache de textură) și etc.
Toate plăcile video moderne sunt bazate pe grafică procesoare Nvidiași AMD (ATi)

Controler video

Controlerul video este responsabil de generarea imaginilor în memoria video, dând comenzi RAMDAC pentru a genera semnale de scanare pentru monitor și de procesare a solicitărilor de la procesorul central. În plus, există de obicei un controler de magistrală de date extern (de exemplu, PCI sau AGP), un controler de magistrală de date intern și un controler de memorie video. Lățimea magistralei interne și a magistralei de memorie video este de obicei mai mare decât cea externă (64, 128 sau 256 de biți față de 16 sau 32 de biți), multe controlere video au și RAMDAC încorporat. Adaptoarele grafice moderne (ATI, nVidia) au de obicei cel puțin două controlere video care funcționează independent unul de celălalt și controlează simultan unul sau mai multe afișaje fiecare.

ROM video

Video ROM este un dispozitiv de memorie doar pentru citire (ROM) în care este înregistrat BIOS-ul plăcii video, fonturi de ecran, tabele de service etc. ROM-ul nu este utilizat direct de controlerul video - doar procesorul central îl accesează.
BIOS-ul asigură că placa video este inițializată și rulează înainte ca cea principală să fie încărcată. sistem de operare, setează toți parametrii de nivel scăzut ai plăcii video, inclusiv frecvențele de operare și tensiunile de alimentare ale GPU-ului și memoriei video, timpii de memorie. De asemenea, VBIOS conține date de sistem care pot fi citite și interpretate de driverul video în timpul funcționării (în funcție de metoda utilizată pentru a separa responsabilitățile dintre driver și BIOS). Pe multe hărți moderne sunt instalate ROM-uri reprogramabile electric (EEPROM, Flash ROM), permițând ca BIOS-ul video să fie rescris de către utilizator însuși folosind program special.

Memorie video

Memoria video acționează ca un frame buffer, care stochează imaginea generată și modificată constant de procesorul grafic și afișată pe ecranul monitorului (sau mai multe monitoare). Memoria video stochează, de asemenea, elemente intermediare ale imaginii invizibile pe ecran și alte date. Memoria video este disponibilă în mai multe tipuri, care diferă în ceea ce privește viteza de acces și frecvența de operare. Placi video moderne echipat cu tipuri de memorie DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 și GDDR5. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că, pe lângă memoria video situată pe placa video, procesoarele grafice moderne folosesc de obicei o parte din totalul memorie de sistem computer, la care acces direct este oferit de driverul adaptorului video prin magistrala AGP sau PCIE. Când utilizați arhitectura Uniform Memory Access, o parte din memoria sistemului computerului este utilizată ca memorie video.

Convertor digital-analogic

Un convertor digital-analogic (DAC; RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) este utilizat pentru a converti imaginea generată de controlerul video în niveluri de intensitate a culorii furnizate către monitor analogic. Gama posibilă de culori a imaginii este determinată numai de parametrii RAMDAC. Cel mai adesea, un RAMDAC are patru blocuri principale: trei convertoare digital-analogice, câte unul pentru fiecare canal de culoare(roșu, verde, albastru - RGB) și SRAM pentru stocarea datelor de corecție gamma. Majoritatea DAC-urilor au o adâncime de biți de 8 biți pe canal - acest lucru are ca rezultat 256 de niveluri de luminozitate pentru fiecare culoare primară, ceea ce oferă un total de 16,7 milioane de culori (și datorită corecției gama, este posibil să afișați cele 16,7 milioane de culori originale în mult Mai mult spațiu de culoare). Unele RAMDAC-uri au o capacitate de 10 biți pentru fiecare canal (1024 de niveluri de luminozitate), ceea ce vă permite să afișați imediat mai mult de 1 miliard de culori, dar această caracteristică practic nu este utilizată. Pentru a susține un al doilea monitor, este adesea instalat un al doilea DAC. Este de remarcat faptul că monitoarele și videoproiectoarele conectate la digital Ieșire DVI plăcile video folosesc propriile convertoare digital-analogic pentru a converti fluxul de date digitale și nu depind de caracteristicile DAC-ului plăcii video.

Conector

Inițial, adaptoarele video erau echipate cu un conector D-Sub cu 9 pini (15). Ocazional, exista și un conector video compozit coaxial, permițându-vă să ieșiți imagine alb-negru la un receptor de televiziune sau un monitor echipat cu o intrare video de joasă frecvență.
În prezent, plăcile sunt echipate cu conectori DVI sau HDMI sau DisplayPort în cantitate de la unu până la trei (unele plăci video ATi ultima generatie echipat cu șase conectori). porturi DVIși HDMI sunt etape evolutive ale dezvoltării standardului de transmisie a semnalului video, astfel încât adaptoarele pot fi folosite pentru a conecta dispozitive cu aceste tipuri de porturi. Port DVI-I include si semnale analogice, permițându-vă să conectați un monitor printr-un adaptor la vechiul conector D-SUB (DVI-D nu permite acest lucru). DisplayPort vă permite să vă conectați la patru dispozitive, inclusiv dispozitive audio, hub-uri USB și alte dispozitive de intrare/ieșire.

Sistem de răcire

Sistemul de răcire este conceput pentru a menține regim de temperatură procesor video și (adesea) memorie video în limite acceptabile.

Caracteristicile plăcilor video

Lățimea magistralei de memorie este măsurată în biți - numărul de biți de informații transferați pe ciclu de ceas. Parametru importantîn performanța cardului.(128 - 256)

Cantitatea de memorie video măsurată în megaocteți este cantitatea de memorie RAM proprie a plăcii video. Volum mai mare nu înseamnă întotdeauna performanță mai mare (512 - 2048 MB)

Placi video integrate in set logica sistemului placa de baza sau fac parte din CPU, de obicei nu au propria memorie video și folosesc o parte din RAM-ul computerului (UMA - Unified Memory Access) pentru nevoile lor.

Frecvențele de bază și de memorie sunt măsurate în megaherți, cu atât mai rapid va procesa informațiile placa video.

Rata de umplere a texturii și a pixelilor, măsurată în milioane de pixeli pe secundă, arată cantitatea de informații afișate pe unitatea de timp.

Semnalele furnizate monitorului provin de la adaptorul video încorporat în sistem sau conectat la computer.

Există trei moduri de a conecta sistemele computerizate la un monitor CRT sau LCD:

Placi video separate. Această metodă, care necesită sloturi de expansiune AGP sau PCI, oferă cel mai înalt nivel de eficiență și flexibilitate operațională maximă în alegerea cantității de memorie și a capabilităților necesare (Figura 17);

Un chipset grafic încorporat în placa de bază. Configurația grafică cu cel mai mic cost și eficiență destul de scăzută, în special pentru jocuri 3D sau aplicații grafice. Rezoluția și capacitatea de redare a culorilor sunt mai mici decât atunci când utilizați adaptoare video separate, iar cantitatea de memorie este aproape imposibil de schimbat;

Figura 15 – Aspect adaptor video

Următoarele componente sunt necesare pentru ca adaptorul video să funcționeze:

BIOS (sistem de bază de intrare/ieșire - sistem de bază intrare ieșire);

BIOS-ul adaptorului video, ca și BIOS-ul sistemului, este stocat într-un cip ROM; contine comenzi de bază, care oferă o interfață între hardware-ul și software-ul adaptorului video. Programul care accesează funcțiile BIOS ale adaptorului video poate fi o aplicație autonomă, un sistem de operare sau BIOS-ul sistemului. Accesarea funcțiilor BIOS vă permite să afișați informațiile monitorului în timpul POST și să începeți să porniți sistemul înainte de a încărca orice alt driver software de pe disc. BIOS-ul unui adaptor video autonom nu depinde de BIOS-ul plăcii de bază. Când utilizați un adaptor video încorporat în setul logic al sistemului, BIOS-ul plăcii de bază și adaptorul video sunt comune.

Procesor grafic - cip accelerator video cu set limitat funcții. Această arhitectură, utilizată în multe adaptoare video prezentate pe piața computerelor moderne, presupune că circuitele electronice ale adaptorului video rezolvă sarcini simple din punct de vedere algoritmic, dar consumatoare de timp. În special, circuitele electronice ale adaptorului video construiesc primitive grafice - linii drepte, cercuri etc., în timp ce procesorul central al computerului este lăsat să construiască imaginea, să o descompună în componente și să trimită instrucțiuni adaptorului video, de exemplu: desenați un dreptunghi de o anumită dimensiune și culoare.

Sistemele grafice moderne folosesc și un procesor grafic tridimensional (grafică 3D), care este folosit în aproape toate adaptoarele video optimizate pentru jocuri pe calculator, precum și în majoritatea celor mai comune plăci video. Procesorul grafic 3D, care este o unitate de procesare grafică 3D, se află în chipset-ul accelerator și este folosit pentru a genera imagini poligonale, a crea efecte de lumină și a desena semitonuri.

Memorie video. Când se formează o imagine, adaptorul video accesează memorie. Capacitatea de memorie a adaptorului video (memoria video) poate fi diferită: de la 4 la 512 MB și mai mult. Memoria suplimentară nu mărește viteza adaptorului video, dar vă permite să creșteți rezoluția imaginii și/sau numărul de culori reproduse. Adaptoarele video încorporate în logica sistemului utilizează o porțiune din RAM care este strict limitată în setările BIOS.

Cantitatea de memorie necesară pentru a crea un mod cu rezoluție dată iar numărul de culori se calculează după cum urmează. Fiecare pixel dintr-o imagine necesită o anumită cantitate de memorie pentru a fi codificat, iar numărul total de pixeli este determinat de rezoluția dată. De exemplu, la o rezoluție de 1.024x768, ecranul afișează 786.432 pixeli.

Dacă această rezoluție ar accepta doar două culori, atunci ar fi nevoie de un singur bit de memorie pentru a afișa fiecare pixel, un bit cu valoarea 0 definind un punct negru și un bit cu valoarea 1 definind un punct alb. Prin alocarea a 24 de biți de memorie fiecărui pixel, pot fi afișate mai mult de 16,7 milioane de culori, deoarece numărul de combinații posibile pentru un număr binar de 4 biți este 16.777.216 (adică 2 24). Înmulțind numărul de pixeli utilizați la o anumită rezoluție a ecranului cu numărul de biți necesari pentru afișarea fiecărui pixel, obținem cantitatea de memorie necesară pentru a genera și stoca imagini în acest format. Mai jos este un exemplu de astfel de calcule:

1.024 × 768 = 786.432 pixeli × 24 bps = 18.874.368 biți = 2.359.296 octeți = 2,25 MB

Convertorul digital-analogic al adaptorului video (denumit în mod obișnuit RAMDAC) convertește imaginile digitale generate de computer în semnale analogice pe care le poate afișa un monitor. Viteza unui convertor digital-analogic este măsurată în MHz; Cu cât procesul de conversie este mai rapid, cu atât frecvența de regenerare verticală este mai mare. În adaptoarele video moderne de înaltă performanță, performanța poate ajunge la 300 MHz și mai mult.

Creșterea vitezei convertorului digital-analogic crește rata de reîmprospătare verticală, ceea ce vă permite să obțineți rezoluții mai mari ale ecranului la rate optime de reîmprospătare (72–85 Hz sau mai mult). De regulă, adaptoarele video cu viteze de 300 MHz și mai mari acceptă rezoluții de până la 1.920 x 1.200 la rate de reîmprospătare de peste 75 Hz. Desigur, nu uitați să vă asigurați că rezoluția necesară este acceptată atât de monitor, cât și de adaptorul video pe care îl utilizați.

Conector Adaptoarele video sunt de obicei conectate la conectorul AGP pornit placa de sistem, adaptoarele grafice pentru PCI sunt mai puțin obișnuite - aceasta este mai probabil la mulțimea modelelor mai vechi de adaptoare video.

Adaptorul video comunică cu monitorul printr-o interfață specială VGA sau DVI (Figura 18).

Figura 16 – Conectori DVI și VGA

VGA este o interfață de transmisie a semnalului analogic, adică Semnale de control pentru trei culori primare sunt transmise, dar fiecare semnal are 64 de niveluri de luminozitate. Ca urmare, numărul de combinații posibile (culori) crește la 262.144 (64 ). Pentru a crea o imagine realistă folosind grafica pe computer culoarea este adesea mai importantă decât rezoluția înaltă, deoarece ochiul uman percepe o imagine cu mai multe nuanțe de culoare ca fiind mai credibilă.

DVI este un mod de transmisie a semnalului digital, adică semnalul este convertit în analog nu la părăsirea adaptorului video, ci în monitorul însuși. Acesta este avantajul DVI față de VGA. Un semnal digital are doar două valori discrete: 1 și 0, adică. de fiecare dată când transferați o unitate digital, primiți exact o unitate. Indiferent de fluctuațiile de tensiune sau de orice interferență care apare în timpul transmisiei. Într-un sistem analog, ca urmare a transmiterii unei unități, nu mai puteți obține o unitate, ci 0,935 sau 1,062. Prin urmare, nu este necesar să vedeți pe ecran exact ce generează placa video.

Principalele caracteristici ale adaptorului video sunt: frecventa memoriei, frecventa procesorului, tipul de slot si conector pentru conectarea la monitor.

Placa video.

Lucrul cu grafica este una dintre cele mai dificile sarcini pe care trebuie să le rezolve un computer modern. Imagini complexe, milioane de culori și nuanțe... Prin urmare, nu este de mirare că pentru această lucrare trebuie de fapt să instalați un al doilea procesor puternic în computer. Placa video este doar prima și principala dintre acești „vicari”, atunci când alegi pe care trebuie să fii deosebit de atent și atent.
Deoarece toate plăcile video moderne sunt capabile să proceseze rapid și eficient grafica bidimensională, atunci când aleg o placă video, majoritatea utilizatorilor acordă atenție, în primul rând, capacității acesteia de a lucra cu grafică tridimensională. Ideea că acesta este cel mai important avantaj al unei plăci video a fost introdusă cu succes în mintea utilizatorilor în ultimii trei ani, așa că nu este de mirare că chiar și un cumpărător care nu este interesat de jocuri alege din ce în ce mai mult un cumpărător la modă (și scump) card pentru jucători pentru computerul său.
Crearea unei imagini tridimensionale, realiste nu este o sarcină ușoară. De fapt, placa video trebuie să efectueze mai multe operațiuni complexe: construiți un „cadru” pentru fiecare obiect tridimensional, acoperiți-l cu bucăți adecvate ale imaginii - texturi care imită frunzișul, îmbrăcămintea, pietrele, pământul etc. Și cel mai important , fii gata in orice moment, supunand dorintelor jucatorului , arata-l din orice punct de vedere: de sus, din lateral si uneori chiar de jos! Mai mult, este important nu numai să arăți obiectul din patru părți, ci și, ceea ce este cel mai dificil, să-i recreezi modelul real, tridimensional, pe ecran. Dacă mișcați un centimetru, obiectul tridimensional va arăta ușor diferit. În acest caz, placa video trebuie să calculeze nu numai două coordonate spațiale pentru fiecare pixel, ci și un al treilea, care caracterizează distanța obiectului față de observator. Dar recrearea volumului nu este cea mai dificilă sarcină. La urma urmei, chiar și cea mai voluminoasă siluetă va arăta palida și incoloră dacă nu îi aplicați o textură, adică pur și simplu o colorați cu ajutorul multor obiecte colorate. Imaginează-ți că ai în mâini un fel de păpușă pe care poți pune orice design - exact acesta este procesul care se întâmplă în jocuri. Pentru a stoca texturi, placa video necesită o cantitate mare de memorie RAM proprie (min. 512 MB).
De exemplu, anti-aliasing-ul contururilor imaginii, imitația de ceață, flăcări, ondulații pe suprafața apei, reflectare într-o oglindă, umbre și multe altele. Pentru a susține efectele speciale ale jocurilor, o „unitate de transformare și iluminare” (T&L) specială este încorporată în procesorul plăcii video, care vă permite să obțineți o calitate pur și simplu fantastică a imaginii jocului și, în același timp, crește costul cardului cu câteva zeci de dolari.
În cele din urmă, o altă gamă de sarcini pe care placa video este proiectată să le rezolve este procesarea informațiilor multimedia. Multe carduri suportă astăzi afișarea imaginilor pe un ecran de televizor sau, dimpotrivă, primirea imaginilor de la o sursă externă - o cameră video, VCR sau antenă de televiziune (aceste operații sunt efectuate de intrarea video și, respectiv, tunerul TV). În plus, o placă video modernă trebuie să se ocupe și de decodarea semnalului video „comprimat” provenit de pe discurile DVD.

Dispozitiv.

O placă video modernă constă din următoarele părți:

GPU

Procesorul grafic (Unitate de procesare grafică (GPU) - unitate de procesare grafică) este angajat în calculele imaginii de ieșire, scutind procesorul central de această responsabilitate și face calcule pentru procesarea comenzilor grafice 3D. Este baza plăcii grafice, de ea depind performanța și capacitățile întregului dispozitiv. Procesoarele grafice moderne nu sunt cu mult inferioare ca complexitate față de procesorul central al unui computer și îl depășesc adesea atât ca număr de tranzistori, cât și ca putere de calcul, datorită numărului mare de unități de calcul universale. Cu toate acestea, arhitectura GPU din generația anterioară implică de obicei prezența mai multor unități de procesare a informațiilor și anume: o unitate de procesare grafică 2D, o unitate de procesare grafică 3D, la rândul său, de obicei împărțită într-un nucleu geometric (plus un cache de vârf) și o unitate de rasterizare. (plus un cache de textură) și etc.
Toate plăcile video moderne sunt bazate pe GPU-uri Nvidia și AMD (ATi).

Controler video

ROM video

Video ROM (Video ROM) este un dispozitiv de memorie read-only (ROM) în care sunt scrise BIOS-ul plăcii video, fonturile ecranului, tabelele de service etc. ROM-ul nu este utilizat direct de controlerul video - accesează doar procesorul central aceasta.
BIOS asigură inițializarea și funcționarea plăcii video înainte de încărcarea sistemului de operare principal, setează toți parametrii de nivel scăzut ai plăcii video, inclusiv frecvențele de funcționare și tensiunile de alimentare ale procesorului grafic și memoriei video, timpii de memorie. De asemenea, VBIOS conține date de sistem care pot fi citite și interpretate de driverul video în timpul funcționării (în funcție de metoda utilizată pentru a separa responsabilitățile dintre driver și BIOS). Multe carduri moderne sunt echipate cu ROM-uri reprogramabile electric (EEPROM, Flash ROM), care permit ca BIOS-ul video să fie rescris de către utilizator folosind un program special.

Memorie video

Memoria video acționează ca un frame buffer, care stochează imaginea generată și modificată constant de procesorul grafic și afișată pe ecranul monitorului (sau mai multe monitoare). Memoria video stochează, de asemenea, elemente intermediare ale imaginii invizibile pe ecran și alte date. Memoria video este disponibilă în mai multe tipuri, care diferă în ceea ce privește viteza de acces și frecvența de operare. Plăcile video moderne sunt echipate cu memorie DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 și GDDR5. De asemenea, trebuie avut în vedere faptul că, pe lângă memoria video situată pe placa video, procesoarele grafice moderne folosesc de obicei o parte din memoria generală a sistemului computerului în munca lor, acces direct la care este organizat de driverul adaptorului video prin intermediul AGP. sau magistrala PCIE. Când utilizați arhitectura Uniform Memory Access, o parte din memoria sistemului computerului este utilizată ca memorie video.

Convertor digital-analogic

Un convertor digital-analogic (DAC; RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) este utilizat pentru a converti imaginea generată de controlerul video în niveluri de intensitate a culorii furnizate unui monitor analog. Gama posibilă de culori a imaginii este determinată numai de parametrii RAMDAC. Cel mai adesea, RAMDAC are patru blocuri principale: trei convertoare digital-analogic, câte unul pentru fiecare canal de culoare (roșu, verde, albastru - RGB) și SRAM pentru stocarea datelor de corecție gamma. Majoritatea DAC-urilor au o adâncime de biți de 8 biți pe canal - acest lucru are ca rezultat 256 de niveluri de luminozitate pentru fiecare culoare primară, ceea ce oferă un total de 16,7 milioane de culori (și datorită corecției gama, este posibil să afișați cele 16,7 milioane de culori originale într-un spațiu de culoare mult mai mare). Unele RAMDAC-uri au o capacitate de 10 biți pentru fiecare canal (1024 de niveluri de luminozitate), ceea ce vă permite să afișați imediat mai mult de 1 miliard de culori, dar această caracteristică practic nu este utilizată. Pentru a susține un al doilea monitor, este adesea instalat un al doilea DAC. Este de remarcat faptul că monitoarele și proiectoarele video conectate la ieșirea digitală DVI a unei plăci video folosesc propriile convertoare digital-analogice pentru a converti fluxul de date digitale și nu depind de caracteristicile DAC-ului plăcii video.

Conector

Inițial, adaptoarele video erau echipate cu un conector D-Sub cu 9 pini (15). Ocazional, era prezent și un conector video compozit coaxial, permițând transmiterea unei imagini alb-negru către un receptor de televiziune sau un monitor echipat cu o intrare video de joasă frecvență.
În prezent, plăcile sunt echipate cu unul până la trei conectori DVI sau HDMI sau DisplayPort (unele plăci video ATi de ultimă generație sunt echipate cu șase conectori). Porturile DVI și HDMI sunt etape evolutive în dezvoltarea standardului de transmisie a semnalului video, astfel încât adaptoarele pot fi folosite pentru a conecta dispozitive cu aceste tipuri de porturi. Portul DVI-I include și semnale analogice, permițându-vă să conectați un monitor printr-un adaptor la vechiul conector D-SUB (DVI-D nu permite acest lucru). DisplayPort vă permite să conectați până la patru dispozitive, inclusiv dispozitive audio, hub-uri USB și alte dispozitive de intrare/ieșire.

Sistem de răcire

Sistemul de răcire este conceput pentru a menține temperatura procesorului video și (adesea) a memoriei video în limite acceptabile.

Caracteristicile plăcilor video

Lățimea magistralei de memorie este măsurată în biți - numărul de biți de informații transferați pe ciclu de ceas. Un parametru important în performanța cardului.(128 - 256)

Cantitatea de memorie video măsurată în megaocteți este cantitatea de memorie RAM proprie a plăcii video. Volum mai mare nu înseamnă întotdeauna performanță mai mare (512 - 2048 MB)

Plăcile video care sunt integrate în setul logic de sistem al plăcii de bază sau care fac parte din procesor, de obicei, nu au propria memorie video și folosesc o parte din memoria RAM a computerului (UMA - Unified Memory Access) pentru nevoile lor.

Frecvențele de bază și de memorie sunt măsurate în megaherți, cu atât mai rapid va procesa informațiile placa video.

Rata de umplere a texturii și a pixelilor, măsurată în milioane de pixeli pe secundă, arată cantitatea de informații afișate pe unitatea de timp.