Thẻ bộ điều hợp đồ họa. Thẻ video là gì? Bộ điều hợp đồ họa

Thẻ video.

Làm việc với đồ họa là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất mà bạn phải giải quyết máy tính hiện đại. Hình ảnh phức tạp, hàng triệu màu sắc và sắc thái... Vì vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi đối với tác phẩm này, bạn thực sự phải cài đặt một thứ hai bộ vi xử lý mạnh mẽ. Card màn hình chỉ là thiết bị đầu tiên và chính trong số những “đại diện” này, khi lựa chọn loại card này bạn cần phải đặc biệt cẩn thận và chú ý.
Vì tất cả các card màn hình hiện đại đều có khả năng xử lý đồ họa hai chiều nhanh chóng và hiệu quả nên khi chọn card màn hình, trước hết hầu hết người dùng đều chú ý đến khả năng làm việc với đồ họa ba chiều của nó. Ý tưởng rằng đây là ưu điểm quan trọng nhất của card màn hình đã được ba người đánh sâu vào tâm trí người dùng một cách thành công. năm ngoái, vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi ngay cả một người mua không quan tâm đến trò chơi cũng ngày càng lựa chọn một chiếc thẻ thời trang (và đắt tiền) dành cho game thủ cho máy tính của mình.
Tạo một hình ảnh ba chiều, chân thực không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Trên thực tế, card màn hình phải thực hiện một số thao tác phức tạp: xây dựng một “khung” cho từng vật thể ba chiều, phủ lên nó những phần hình ảnh phù hợp - các họa tiết bắt chước tán lá, quần áo, đá, đất, v.v. , sẵn sàng bất cứ lúc nào, tuân theo mong muốn của người chơi , thể hiện điều đó từ bất kỳ góc nhìn nào: từ trên cao, từ bên cạnh và đôi khi thậm chí từ bên dưới! Hơn nữa, điều quan trọng không chỉ là hiển thị đối tượng từ bốn phía mà điều khó khăn nhất là tái tạo cuộc sống thực của nó trên màn hình. mô hình thể tích. Nếu bạn di chuyển một centimet, vật thể ba chiều sẽ trông hơi khác một chút. Trong trường hợp này, card màn hình không chỉ phải tính toán hai tọa độ không gian cho mỗi pixel mà còn phải tính toán tọa độ thứ ba, đặc trưng cho khoảng cách của vật thể với người quan sát. Nhưng việc tạo lại âm lượng không phải là nhiều nhất nhiệm vụ khó khăn. Rốt cuộc, ngay cả hình đồ sộ nhất cũng sẽ trông nhợt nhạt và không màu nếu bạn không áp dụng họa tiết cho nó, tức là chỉ tô màu nó với sự trợ giúp của nhiều vật thể màu. Hãy tưởng tượng rằng bạn có trong tay một loại búp bê mà bạn có thể đặt bất kỳ thiết kế nào lên đó - đây chính xác là quá trình xảy ra trong trò chơi. Để lưu trữ họa tiết, card màn hình cần một lượng lớn vật liệu riêng bộ nhớ truy cập tạm thời(tối thiểu 512 MB).
Ví dụ: khử răng cưa các đường viền hình ảnh, mô phỏng sương mù, ngọn lửa, gợn sóng trên mặt nước, phản chiếu trong gương, bóng tối và nhiều thứ khác. Để hỗ trợ các hiệu ứng đặc biệt khi chơi game, một "bộ chuyển đổi và ánh sáng" đặc biệt (T&L) được tích hợp trong bộ xử lý card màn hình, cho phép bạn có được chất lượng hình ảnh trò chơi tuyệt vời, đồng thời làm tăng giá thành của card lên gấp đôi. vài chục đô la.
Cuối cùng, một loạt nhiệm vụ khác mà card màn hình của bạn được thiết kế để giải quyết là xử lý thông tin đa phương tiện. Nhiều card hiện nay hỗ trợ hiển thị hình ảnh trên màn hình tivi hoặc ngược lại, nhận hình ảnh từ nguồn bên ngoài- máy quay video, VCR hoặc Ăng-ten tivi(các thao tác này lần lượt được thực hiện bởi đầu vào video và bộ dò TV). Ngoài ra, card màn hình hiện đại còn phải xử lý việc giải mã tín hiệu video “nén” đến từ DVD.

Thiết bị.

Một card màn hình hiện đại bao gồm các phần sau:

GPU

Bộ xử lý đồ họa (Bộ xử lý đồ họa (GPU) là đơn vị xử lý đồ họa) có nhiệm vụ tính toán hình ảnh đầu ra, giúp bạn giảm bớt trách nhiệm này CPU, thực hiện các phép tính để xử lý các lệnh đồ họa 3D. Là cơ sở card đồ họa, hiệu suất và khả năng của toàn bộ thiết bị phụ thuộc vào nó. Hiện đại GPU về độ phức tạp, chúng không thua kém nhiều so với bộ xử lý trung tâm của máy tính và thường vượt qua nó cả về số lượng bóng bán dẫn và khả năng tính toán, nhờ vào một số lượng lớn các đơn vị tính toán phổ quát Tuy nhiên, kiến trúc GPU thế hệ trước thường liên quan đến sự hiện diện của một số đơn vị xử lý thông tin, cụ thể là: đơn vị xử lý đồ họa 2D, đơn vị xử lý đồ họa 3D, thường được chia thành hạt nhân hình học (cộng với bộ đệm đỉnh) và đơn vị rasterization. (cộng với bộ đệm kết cấu), v.v.
Tất cả các card màn hình hiện đại đều dựa trên đồ họa Bộ xử lý Nvidia và AMD (ATi)

Bộ điều khiển video

Bộ điều khiển video có nhiệm vụ tạo ra hình ảnh trong bộ nhớ video, đưa ra các lệnh RAMDAC để tạo tín hiệu quét cho màn hình và xử lý các yêu cầu từ bộ xử lý trung tâm. Ngoài ra, thường có bộ điều khiển bus dữ liệu ngoài (ví dụ: PCI hoặc AGP), bộ điều khiển bus dữ liệu bên trong và bộ điều khiển bộ nhớ video. Độ rộng của bus bên trong và bus bộ nhớ video thường lớn hơn bus bên ngoài (64, 128 hoặc 256 bit so với 16 hoặc 32); nhiều bộ điều khiển video cũng được tích hợp RAMDAC. Bộ điều hợp đồ họa hiện đại (ATI, nVidia) thường có ít nhất hai bộ điều khiển video hoạt động độc lập với nhau và đồng thời điều khiển một hoặc nhiều màn hình.

ROM video

ROM video (ROM video) là thiết bị bộ nhớ chỉ đọc (ROM) trong đó BIOS của card màn hình được ghi, phông chữ màn hình, bảng dịch vụ, v.v. ROM không được bộ điều khiển video sử dụng trực tiếp - chỉ bộ xử lý trung tâm mới truy cập được.
BIOS đảm bảo khởi tạo và vận hành card màn hình trước khi tải hệ điều hành chính, đặt tất cả các tham số cấp thấp của card màn hình, bao gồm tần số hoạt động và điện áp cung cấp của bộ xử lý đồ họa và bộ nhớ video, thời gian bộ nhớ. Ngoài ra, VBIOS chứa dữ liệu hệ thống mà trình điều khiển video có thể đọc và giải thích trong quá trình hoạt động (tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng để phân tách trách nhiệm giữa trình điều khiển và BIOS). Trên nhiều bản đồ hiện đại Các ROM có thể lập trình lại bằng điện (EEPROM, Flash ROM) được cài đặt, cho phép người dùng tự viết lại BIOS video bằng cách sử dụng chương trình đặc biệt.

Bộ nhớ video

Bộ nhớ video hoạt động như một bộ đệm khung, lưu trữ hình ảnh được bộ xử lý đồ họa tạo ra và sửa đổi liên tục và hiển thị trên màn hình điều khiển (hoặc một số màn hình). Bộ nhớ video cũng lưu trữ các phần tử hình ảnh trung gian không nhìn thấy được trên màn hình và các dữ liệu khác. Bộ nhớ video có nhiều loại, khác nhau về tốc độ truy cập và tần số hoạt động. Thẻ video hiện đại được trang bị bộ nhớ DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 và GDDR5. Cũng cần lưu ý rằng ngoài bộ nhớ video nằm trên card màn hình, bộ xử lý đồ họa hiện đại thường sử dụng một phần tổng dung lượng bộ nhớ. bộ nhớ hệ thống máy tính, quyền truy cập trực tiếp vào máy tính được cung cấp bởi trình điều khiển bộ điều hợp video thông qua bus AGP hoặc PCIE. Khi sử dụng kiến trúc Truy cập bộ nhớ thống nhất, một phần bộ nhớ hệ thống của máy tính được sử dụng làm bộ nhớ video.

Chuyển đổi công nghệ ky thuật sô

Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC; RAMDAC - Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) được sử dụng để chuyển đổi hình ảnh do bộ điều khiển video tạo ra thành các mức cường độ màu được cung cấp cho màn hình analog. Phạm vi màu có thể có của hình ảnh chỉ được xác định bởi các tham số RAMDAC. Thông thường, RAMDAC có bốn khối chính: ba bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự, mỗi khối một khối. kênh màu(đỏ, lục, lam - RGB) và SRAM để lưu trữ dữ liệu hiệu chỉnh gamma. Hầu hết các DAC có độ phân giải bit là 8 bit trên mỗi kênh - điều này dẫn đến 256 mức độ sáng cho mỗi màu cơ bản, cung cấp tổng cộng 16,7 triệu màu (và do hiệu chỉnh gamma, có thể hiển thị 16,7 triệu màu gốc với nhiều màu sắc khác nhau). hơn không gian màu). Một số RAMDAC có công suất 10 bit cho mỗi kênh (1024 mức độ sáng), cho phép bạn hiển thị ngay lập tức hơn 1 tỷ màu, nhưng tính năng này thực tế không được sử dụng. Để hỗ trợ màn hình thứ hai, DAC thứ hai thường được lắp đặt. Điều đáng chú ý là màn hình và máy chiếu video được kết nối với kỹ thuật số đầu ra DVI card màn hình sử dụng bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự của riêng chúng để chuyển đổi luồng dữ liệu kỹ thuật số và không phụ thuộc vào đặc tính DAC của card màn hình.

Kết nối

Ban đầu, bộ điều hợp video được trang bị đầu nối D-Sub 9 chân (15-). Đôi khi cũng có đầu nối Video tổng hợp đồng trục, cho phép bạn xuất hình ảnh đen trắng tới máy thu truyền hình hoặc màn hình được trang bị đầu vào video tần số thấp.
Hiện nay, các bo mạch được trang bị đầu nối DVI hoặc HDMI hoặc DisplayPort với số lượng từ một đến ba (một số Card màn hình ATi thế hệ mới nhấtđược trang bị sáu đầu nối). cổng DVI và HDMI là những giai đoạn phát triển mang tính cách mạng của chuẩn truyền tín hiệu video, do đó, các bộ điều hợp có thể được sử dụng để kết nối các thiết bị có loại cổng này. Cổng DVI-I cung bao gôm tín hiệu tương tự, cho phép bạn kết nối màn hình qua bộ chuyển đổi với đầu nối D-SUB cũ (DVI-D không cho phép điều này). DisplayPort cho phép bạn kết nối tới bốn thiết bị, bao gồm các thiết bị âm thanh, bộ chia USB và các thiết bị đầu vào/đầu ra khác.

Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát được thiết kế để duy trì chế độ nhiệt độ bộ xử lý video và (thường) bộ nhớ video trong giới hạn chấp nhận được.

Đặc điểm của card màn hình

Độ rộng bus bộ nhớ được đo bằng bit - số bit thông tin được truyền trong mỗi chu kỳ xung nhịp. Thông số quan trọng trong hiệu suất thẻ.(128 - 256)

Dung lượng bộ nhớ video, được đo bằng megabyte, là dung lượng RAM của card màn hình. Dung lượng lớn hơn không phải lúc nào cũng có nghĩa là hiệu suất cao hơn (512 - 2048 MB)

Thẻ video được tích hợp trong bộ logic hệ thống bo mạch chủ hoặc là một phần của CPU, thường không có bộ nhớ video riêng và sử dụng một phần RAM của máy tính (UMA - Unified Memory Access) cho nhu cầu của mình.

Tần số lõi và bộ nhớ được đo bằng megahertz; card màn hình sẽ xử lý thông tin càng nhanh.

Tỷ lệ lấp đầy kết cấu và pixel, được đo bằng triệu pixel mỗi giây, hiển thị lượng thông tin được hiển thị trên một đơn vị thời gian.

Thẻ video.

Làm việc với đồ họa là một trong những nhiệm vụ khó khăn nhất mà máy tính hiện đại phải giải quyết. Hình ảnh phức tạp, hàng triệu màu sắc và sắc thái... Vì vậy, không có gì đáng ngạc nhiên khi đối với công việc này, bạn thực sự phải cài đặt bộ xử lý mạnh mẽ thứ hai trong máy tính của mình. Card màn hình chỉ là thiết bị đầu tiên và chính trong số những “đại diện” này, khi lựa chọn loại card này bạn cần phải đặc biệt cẩn thận và chú ý.
Vì tất cả các card màn hình hiện đại đều có khả năng xử lý đồ họa hai chiều nhanh chóng và hiệu quả nên khi chọn card màn hình, trước hết hầu hết người dùng đều chú ý đến khả năng làm việc với đồ họa ba chiều của nó. Ý tưởng rằng đây là lợi thế quan trọng nhất của card màn hình đã được in sâu vào tâm trí người dùng trong ba năm qua, vì vậy không có gì đáng ngạc nhiên khi ngay cả một người mua không quan tâm đến trò chơi cũng ngày càng lựa chọn một chiếc card thời trang (và đắt tiền) thẻ dành cho game thủ cho máy tính của mình.
Tạo một hình ảnh ba chiều, chân thực không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Trên thực tế, card màn hình phải thực hiện một số thao tác phức tạp: xây dựng một “khung” cho từng vật thể ba chiều, phủ lên nó những phần hình ảnh phù hợp - các họa tiết bắt chước tán lá, quần áo, đá, đất, v.v. , sẵn sàng bất cứ lúc nào, tuân theo mong muốn của người chơi , thể hiện điều đó từ bất kỳ góc nhìn nào: từ trên cao, từ bên cạnh và đôi khi thậm chí từ bên dưới! Hơn nữa, điều quan trọng không chỉ là hiển thị vật thể từ bốn phía mà điều khó khăn nhất là tái tạo mô hình ba chiều thực của nó trên màn hình. Nếu bạn di chuyển một centimet, vật thể ba chiều sẽ trông hơi khác một chút. Trong trường hợp này, card màn hình không chỉ phải tính toán hai tọa độ không gian cho mỗi pixel mà còn phải tính toán tọa độ thứ ba, đặc trưng cho khoảng cách của vật thể với người quan sát. Nhưng việc tạo lại âm lượng không phải là nhiệm vụ khó khăn nhất. Rốt cuộc, ngay cả hình đồ sộ nhất cũng sẽ trông nhợt nhạt và không màu nếu bạn không áp dụng họa tiết cho nó, tức là chỉ tô màu nó với sự trợ giúp của nhiều vật thể màu. Hãy tưởng tượng rằng bạn có trong tay một loại búp bê mà bạn có thể đặt bất kỳ thiết kế nào lên đó - đây chính xác là quá trình xảy ra trong trò chơi. Để lưu trữ họa tiết, card màn hình cần có dung lượng RAM lớn (tối thiểu 512 MB).
Ví dụ: khử răng cưa các đường viền hình ảnh, mô phỏng sương mù, ngọn lửa, gợn sóng trên mặt nước, phản chiếu trong gương, bóng tối và nhiều thứ khác. Để hỗ trợ các hiệu ứng đặc biệt khi chơi game, một "bộ chuyển đổi và ánh sáng" đặc biệt (T&L) được tích hợp trong bộ xử lý card màn hình, cho phép bạn có được chất lượng hình ảnh trò chơi tuyệt vời, đồng thời làm tăng giá thành của card lên gấp đôi. vài chục đô la.
Cuối cùng, một loạt nhiệm vụ khác mà card màn hình của bạn được thiết kế để giải quyết là xử lý thông tin đa phương tiện. Nhiều thẻ ngày nay hỗ trợ hiển thị hình ảnh trên màn hình tivi hoặc ngược lại, nhận hình ảnh từ nguồn bên ngoài - máy quay video, VCR hoặc ăng-ten tivi (các thao tác này lần lượt được thực hiện bởi đầu vào video và bộ dò TV). Ngoài ra, card màn hình hiện đại còn phải giải quyết tín hiệu video “nén” đến từ đĩa DVD.

Thiết bị.

Một card màn hình hiện đại bao gồm các phần sau:

GPU

Bộ xử lý đồ họa (Bộ xử lý đồ họa (GPU) - bộ xử lý đồ họa) tham gia vào việc tính toán hình ảnh đầu ra, giảm bớt trách nhiệm này cho bộ xử lý trung tâm và thực hiện các tính toán để xử lý các lệnh đồ họa 3D. Nó là nền tảng của card đồ họa, hiệu suất và khả năng của toàn bộ thiết bị phụ thuộc vào nó. Bộ xử lý đồ họa hiện đại không thua kém nhiều về độ phức tạp so với bộ xử lý trung tâm của máy tính và thường vượt qua nó cả về số lượng bóng bán dẫn và sức mạnh tính toán nhờ vào số lượng lớn các đơn vị tính toán phổ thông. Tuy nhiên, kiến trúc GPU thế hệ trước thường liên quan đến sự hiện diện của một số đơn vị xử lý thông tin, cụ thể là: đơn vị xử lý đồ họa 2D, đơn vị xử lý đồ họa 3D, thường được chia thành hạt nhân hình học (cộng với bộ đệm đỉnh) và đơn vị rasterization. (cộng với bộ đệm kết cấu), v.v.
Tất cả các card màn hình hiện đại đều dựa trên GPU Nvidia và AMD (ATi)

Bộ điều khiển video

ROM video

ROM video (ROM video) là một thiết bị bộ nhớ chỉ đọc (ROM) trong đó BIOS của card màn hình, phông chữ màn hình, bảng dịch vụ, v.v.. ROM không được bộ điều khiển video sử dụng trực tiếp - chỉ bộ xử lý trung tâm mới truy cập được Nó.
BIOS đảm bảo khởi tạo và vận hành card màn hình trước khi tải hệ điều hành chính, đặt tất cả các tham số cấp thấp của card màn hình, bao gồm tần số hoạt động và điện áp cung cấp của bộ xử lý đồ họa và bộ nhớ video, thời gian bộ nhớ. Ngoài ra, VBIOS chứa dữ liệu hệ thống mà trình điều khiển video có thể đọc và giải thích trong quá trình hoạt động (tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng để phân tách trách nhiệm giữa trình điều khiển và BIOS). Nhiều thẻ hiện đại được trang bị ROM có thể lập trình lại bằng điện (EEPROM, Flash ROM), cho phép người dùng viết lại BIOS video bằng một chương trình đặc biệt.

Bộ nhớ video

Bộ nhớ video hoạt động như một bộ đệm khung, lưu trữ hình ảnh được bộ xử lý đồ họa tạo ra và sửa đổi liên tục và hiển thị trên màn hình điều khiển (hoặc một số màn hình). Bộ nhớ video cũng lưu trữ các phần tử hình ảnh trung gian không nhìn thấy được trên màn hình và các dữ liệu khác. Bộ nhớ video có nhiều loại, khác nhau về tốc độ truy cập và tần số hoạt động. Thẻ video hiện đại được trang bị bộ nhớ DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 và GDDR5. Cũng cần lưu ý rằng ngoài bộ nhớ video nằm trên card màn hình, các bộ xử lý đồ họa hiện đại thường sử dụng một phần bộ nhớ hệ thống chung của máy tính trong công việc của chúng, việc truy cập trực tiếp vào bộ nhớ đó được tổ chức bởi trình điều khiển bộ điều hợp video thông qua bus AGP hoặc PCIE. Khi sử dụng kiến trúc Truy cập bộ nhớ thống nhất, một phần bộ nhớ hệ thống của máy tính được sử dụng làm bộ nhớ video.

Chuyển đổi công nghệ ky thuật sô

Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC; RAMDAC - Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên) được sử dụng để chuyển đổi hình ảnh do bộ điều khiển video tạo ra thành các mức cường độ màu được cung cấp cho màn hình analog. Phạm vi màu có thể có của hình ảnh chỉ được xác định bởi các tham số RAMDAC. Thông thường, RAMDAC có bốn khối chính: ba bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự, một khối cho mỗi kênh màu (đỏ, lục, lam - RGB) và SRAM để lưu trữ dữ liệu hiệu chỉnh gamma. Hầu hết các DAC có độ sâu bit 8 bit trên mỗi kênh - điều này dẫn đến 256 mức độ sáng cho mỗi màu cơ bản, tạo ra tổng cộng 16,7 triệu màu (và do hiệu chỉnh gamma, có thể hiển thị 16,7 triệu màu gốc trong một không gian màu lớn hơn nhiều). Một số RAMDAC có công suất 10 bit cho mỗi kênh (1024 mức độ sáng), cho phép bạn hiển thị ngay lập tức hơn 1 tỷ màu, nhưng tính năng này thực tế không được sử dụng. Để hỗ trợ màn hình thứ hai, DAC thứ hai thường được lắp đặt. Điều đáng chú ý là màn hình và máy chiếu video được kết nối với đầu ra DVI kỹ thuật số của card màn hình sử dụng bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự của riêng chúng để chuyển đổi luồng dữ liệu kỹ thuật số và không phụ thuộc vào đặc tính của DAC của card màn hình.

Kết nối

Ban đầu, bộ điều hợp video được trang bị đầu nối D-Sub 9 chân (15-). Đôi khi, một đầu nối Video tổng hợp đồng trục cũng có mặt, cho phép xuất hình ảnh đen trắng tới máy thu truyền hình hoặc màn hình được trang bị đầu vào video tần số thấp.
Hiện tại, bo mạch được trang bị từ một đến ba đầu nối DVI hoặc HDMI hoặc DisplayPort (một số card màn hình ATi thế hệ mới nhất được trang bị sáu đầu nối). Cổng DVI và HDMI là những giai đoạn tiến hóa trong quá trình phát triển chuẩn truyền tín hiệu video nên có thể sử dụng bộ chuyển đổi để kết nối các thiết bị có loại cổng này. Cổng DVI-I cũng bao gồm tín hiệu analog, cho phép bạn kết nối màn hình thông qua bộ chuyển đổi với đầu nối D-SUB cũ (DVI-D không cho phép điều này). DisplayPort cho phép bạn kết nối tối đa bốn thiết bị, bao gồm thiết bị âm thanh, bộ chia USB và các thiết bị đầu vào/đầu ra khác.

Hệ thống làm mát

Hệ thống làm mát được thiết kế để duy trì nhiệt độ của bộ xử lý video và (thường) bộ nhớ video trong giới hạn chấp nhận được.

Đặc điểm của card màn hình

Độ rộng bus bộ nhớ được đo bằng bit - số bit thông tin được truyền trong mỗi chu kỳ xung nhịp. Một thông số quan trọng trong hiệu suất thẻ.(128 - 256)

Thẻ video được tích hợp vào bộ logic hệ thống của bo mạch chủ hoặc là một phần của CPU thường không có bộ nhớ video riêng và sử dụng một phần RAM của máy tính (UMA - Truy cập bộ nhớ hợp nhất) cho nhu cầu của chúng.

Tần số lõi và bộ nhớ được đo bằng megahertz; card màn hình sẽ xử lý thông tin càng nhanh.

Tỷ lệ lấp đầy kết cấu và pixel, được đo bằng triệu pixel mỗi giây, hiển thị lượng thông tin được hiển thị trên một đơn vị thời gian.

Hiện nay hầu hết các máy tính đều được trang bị card màn hình rời. Bằng cách sử dụng của thiết bị này một hình ảnh hiển thị trên màn hình điều khiển được tạo ra. Thành phần này không hề đơn giản mà bao gồm nhiều phần tạo thành một hệ thống làm việc. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cố gắng nói chi tiết về tất cả các thành phần card màn hình hiện đại.

Hôm nay chúng ta sẽ xem xét hiện đại card màn hình rời, bởi vì những cái tích hợp có cấu hình hoàn toàn khác và về cơ bản, chúng được tích hợp vào bộ xử lý. Bộ điều hợp đồ họa rời được trình bày dưới dạng bảng mạch in, được cắm vào đầu nối mở rộng tương ứng. Tất cả các thành phần của bộ điều hợp video đều được đặt trên bo mạch theo một thứ tự nhất định. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn tất cả các thành phần.

GPU

Lúc đầu, chúng ta cần nói về phần quan trọng nhất trong card màn hình - GPU (bộ xử lý đồ họa). Từ của thành phần này Hiệu suất và sức mạnh của toàn bộ thiết bị phụ thuộc. Chức năng của nó bao gồm xử lý các lệnh liên quan đến đồ họa. GPU đảm nhận việc thực thi hành động nhất định, từ đó giảm tải cho CPU, giải phóng tài nguyên của nó cho các mục đích khác. Card màn hình càng hiện đại thì sức mạnh của GPU cài đặt trong đó càng lớn, thậm chí có thể vượt qua bộ xử lý trung tâm do có nhiều đơn vị tính toán.

Bộ điều khiển video

Bộ điều khiển video chịu trách nhiệm tạo hình ảnh trong bộ nhớ. Nó gửi lệnh đến bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự và xử lý các lệnh CPU. Thẻ hiện đại có một số thành phần tích hợp: bộ điều khiển bộ nhớ video, bus dữ liệu bên ngoài và bên trong. Mỗi thành phần hoạt động độc lập với nhau, cho phép điều khiển đồng thời các màn hình hiển thị.

Bộ nhớ video

Để lưu trữ hình ảnh, lệnh và các phần tử trung gian không hiển thị trên màn hình, cần có một lượng bộ nhớ nhất định. Do đó, mỗi bộ điều hợp đồ họa có một lượng bộ nhớ không đổi. Nó xảy ra các loại khác nhau, khác nhau về tốc độ và tần số hoạt động của chúng. Bật GDDR5 khoảnh khắc này là phổ biến nhất, được sử dụng trong nhiều thẻ hiện đại.

Tuy nhiên, cũng cần lưu ý rằng ngoài bộ nhớ tích hợp trong card màn hình, các thiết bị mới còn sử dụng RAM lắp trong máy tính. Để truy cập nó sử dụng tài xế đặc biệt thông qua bus PCIE và AGP.

Chuyển đổi công nghệ ky thuật sô

Bộ điều khiển video tạo ra hình ảnh nhưng nó phải được chuyển đổi thành tín hiệu mong muốn với các mức màu nhất định. Quá trình này thực hiện DAC. Nó được xây dựng dưới dạng bốn khối, ba trong số đó chịu trách nhiệm Chuyển đổi RGB(đỏ, xanh lá cây và Màu xanh), MỘT khối cuối cùng lưu trữ thông tin về độ sáng và hiệu chỉnh gamma sắp tới. Một kênh hoạt động ở 256 mức độ sáng cho từng màu riêng lẻ và tổng cộng DAC hiển thị 16,7 triệu màu.

Bộ nhớ chỉ đọc

ROM lưu trữ các thành phần màn hình cần thiết, thông tin từ BIOS và một số bảng hệ thống. Bộ điều khiển video không được sử dụng theo bất kỳ cách nào với thiết bị lưu trữ cố định; nó chỉ được truy cập bởi CPU. Đó là nhờ việc lưu trữ thông tin từ Card màn hình BIOS khởi động và hoạt động ngay cả trước khi hệ điều hành được tải đầy đủ.

Hệ thống làm mát

Như đã biết, bộ xử lý và card đồ họa Chúng là những thành phần nóng nhất của máy tính nên cần được làm mát. Nếu trong trường hợp CPU, bộ làm mát được lắp riêng thì hầu hết các card màn hình đều có bộ tản nhiệt và một số quạt được tích hợp bên trong, điều này cho phép bạn tiết kiệm tương đối. nhiệt độ thấp Tại tải nặng. Một số card hiện đại mạnh mẽ rất nóng nên hệ thống nước mạnh hơn sẽ được sử dụng để làm mát chúng.

Thẻ video

Card màn hình (còn gọi là card đồ họa, card đồ họa, bộ điều hợp video) (eng. videocard)- thiết bị chuyển đổi hình ảnh được lưu trong bộ nhớ của máy tính thành tín hiệu video cho màn hình.

Thông thường card màn hình là một card mở rộng và được lắp vào kết nối phần mở rộng, phổ quát (ISA, VLB,PCI,PCI-Express) hoặc chuyên dụng ( AGP), nhưng nó cũng có thể được tích hợp sẵn (tích hợp).

Card màn hình hiện đại không bị giới hạn kết luận đơn giản hình ảnh, chúng có đồ họa tích hợp bộ vi xử lý, có thể tạo ra xử lý bổ sung, giải tỏa trung tâm CPU máy tính. Ví dụ, tất cả hiện đại Card màn hình NVIDIA và AMD( ATI) hỗ trợ các ứng dụng OpenGL trong phần cứng.

Card màn hình có theo tiêu chuẩn

Trên máy tính PS/2, hầu hết mạch điều hợp video được đặt trên bo mạch hệ thống. Bộ điều hợp video này chứa mọi thứ mạch điện, cần thiết để hỗ trợ thông số kỹ thuật VGA, trên một bo mạch có kích thước đầy đủ với giao diện 8 bit.

BIOS VGA là một chương trình được thiết kế để quản lý các mạch VGA. Bởi vì chương trình BIOS có thể bắt đầu một số quy trình và chức năng VGA mà không cần truy cập bộ chuyển đổi.

Tất cả các thiết bị VGA đều cung cấp khả năng hiển thị lên tới 256 sắc thái trên màn hình từ bảng màu 262.144 màu (256 KB). Một màn hình analog được sử dụng cho việc này.

Nếu có vấn đề phát sinh khi khởi động hệ thống, nó sẽ khởi động vào chế độ an toàn, mặc định là ở đâu Bộ chuyển đổi VGAở chế độ 640x480, 16 màu.

SuperVGA Mảng đồ họa siêu video. Cung cấp độ phân giải cao hơn so với tiêu chuẩn VGA. Hỗ trợ các chế độ hoạt động với độ phân giải 800:600, 1024:768, 1280:1024 pixel (hoặc hơn) với khả năng hiển thị đồng thời 2 in 4, 8, 16, 32 độ màu.

Với bộ điều hợp SVGA mô hình khác nhau từ nhà sản xuất khác nhau bạn có thể giao tiếp thông qua một giao diện phần mềm VESA

Tiêu chuẩn hiện có VESA trên bảng SVGA cung cấp việc sử dụng hầu hết các định dạng hình ảnh phổ biến và các tùy chọn mã hóa màu sắc, độ phân giải lên tới 1280x1024 pixel với 16.777.216 sắc thái (mã màu 24 bit).

Một card màn hình hiện đại bao gồm các phần sau:

Bios (Hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản - hệ thống cơ bản vào/ra). BIOS bộ điều hợp video chứa lệnh cơ bản, cung cấp giao diện giữa phần cứng và phần mềm bộ điều hợp video. BIOS có thể được sửa đổi bằng cách sử dụng phần mềm, gọi điện flash BIOS.

Bộ xử lý đồ họa (Graphics Treatment Unit)- xử lý các tính toán của hình ảnh đầu ra, giảm bớt trách nhiệm này cho bộ xử lý trung tâm và thực hiện các tính toán để xử lý các lệnh đồ họa ba chiều. Nó là nền tảng của card đồ họa, hiệu suất và khả năng của toàn bộ thiết bị phụ thuộc vào nó. Bộ xử lý đồ họa hiện đại không thua kém nhiều về độ phức tạp so với bộ xử lý trung tâm của máy tính và thường vượt qua nó cả về số lượng bóng bán dẫn và sức mạnh tính toán nhờ vào số lượng lớn các đơn vị tính toán phổ thông. Tuy nhiên, kiến trúc GPU Thế hệ trước thường liên quan đến sự hiện diện của một số đơn vị xử lý thông tin, cụ thể là: đơn vị xử lý đồ họa 2D, đơn vị xử lý đồ họa 3D, thường được chia thành hạt nhân hình học (cộng với bộ đệm đỉnh) và đơn vị rasterization (cộng với kết cấu). bộ đệm), v.v.

Bộ điều khiển video- chịu trách nhiệm tạo hình ảnh trong bộ nhớ video, đưa ra lệnh RAMDACđể tạo tín hiệu quét cho màn hình và xử lý các yêu cầu từ bộ xử lý trung tâm. Ngoài ra, thường có bộ điều khiển bus dữ liệu ngoài (ví dụ: PCI hoặc AGP), bộ điều khiển bus dữ liệu nội bộ và bộ điều khiển bộ nhớ video. Độ rộng của bus bên trong và bus bộ nhớ video thường lớn hơn bus bên ngoài (64, 128 hoặc 256 bit so với 16 hoặc 32); nhiều bộ điều khiển video cũng được tích hợp sẵn RAMDAC. Bộ điều hợp đồ họa hiện đại ( ATI, nVidia) thường có ít nhất hai bộ điều khiển video hoạt động độc lập với nhau và đồng thời điều khiển một hoặc nhiều màn hình.

Bộ nhớ video- hoạt động như một bộ đệm khung trong đó hình ảnh được bộ xử lý đồ họa lưu trữ, tạo ra và thay đổi liên tục và hiển thị trên màn hình điều khiển (hoặc một số màn hình). Bộ nhớ video cũng lưu trữ các phần tử hình ảnh trung gian không nhìn thấy được trên màn hình và các dữ liệu khác. Bộ nhớ video có nhiều loại, khác nhau về tốc độ truy cập và tần số hoạt động. Card màn hình hiện đại được trang bị loại bộ nhớ DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 và GDDR5. Cũng cần lưu ý rằng ngoài bộ nhớ video nằm trên card màn hình, các bộ xử lý đồ họa hiện đại thường sử dụng một phần bộ nhớ hệ thống chung của máy tính trong công việc của chúng, quyền truy cập trực tiếp vào bộ nhớ đó được tổ chức bởi trình điều khiển bộ điều hợp video qua bus. AGP hoặc PCIE.

Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự (DAC, RAMDAC - Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên)- dùng để chuyển đổi hình ảnh do bộ điều khiển video tạo ra thành các mức cường độ màu được cung cấp cho màn hình analog.

ROM video- một thiết bị lưu trữ cố định trong đó ghi BIOS video, phông chữ màn hình, bảng dịch vụ, v.v. ROM không được bộ điều khiển video sử dụng trực tiếp - chỉ bộ xử lý trung tâm mới truy cập được. BIOS video, được lưu trữ trong ROM, đảm bảo khởi tạo và vận hành card màn hình trước khi tải hệ điều hành chính, đồng thời chứa dữ liệu hệ thống mà trình điều khiển video có thể đọc và giải thích trong quá trình hoạt động (tùy thuộc vào phương pháp được sử dụng chia sẻ trách nhiệm giữa trình điều khiển và BIOS). Nhiều thẻ hiện đại sử dụng ROM có thể lập trình lại bằng điện ( EEPROM, ROM flash), cho phép người dùng tự viết lại BIOS video bằng một chương trình đặc biệt.

Hệ thống làm mát-được thiết kế để duy trì nhiệt độ của bộ xử lý video và bộ nhớ video trong giới hạn chấp nhận được.

Các tín hiệu cung cấp cho màn hình đến từ bộ điều hợp video được tích hợp trong hệ thống hoặc được kết nối với máy tính.

Có ba cách để kết nối hệ thống máy tính với màn hình CRT hoặc LCD:

Card màn hình riêng biệt. Phương pháp này yêu cầu các khe cắm mở rộng AGP hoặc PCI, mang lại mức hiệu quả cao nhất và tính linh hoạt vận hành tối đa trong việc lựa chọn dung lượng bộ nhớ và khả năng cần thiết (Hình 17);

Một chipset đồ họa được tích hợp trong bo mạch chủ. Cấu hình đồ họa có chi phí thấp nhất và hiệu suất khá thấp, đặc biệt đối với các game 3D hoặc ứng dụng đồ họa. Độ phân giải và khả năng hiển thị màu sắc thấp hơn so với khi sử dụng các bộ điều hợp video riêng biệt và dung lượng bộ nhớ gần như không thể thay đổi;

Hình 15 – Vẻ bề ngoài bộ chuyển đổi video

Cần có các thành phần sau để bộ điều hợp video hoạt động:

BIOS (Hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản - hệ thống đầu vào/đầu ra cơ bản);

BIOS bộ điều hợp video, giống như BIOS hệ thống, được lưu trữ trong chip ROM; nó chứa các lệnh cơ bản cung cấp giao diện giữa phần cứng bộ điều hợp video và phần mềm. Chương trình truy cập các chức năng BIOS của bộ điều hợp video có thể là một ứng dụng độc lập, hệ điều hành hoặc BIOS hệ thống. Việc truy cập các chức năng BIOS cho phép bạn hiển thị thông tin màn hình trong quá trình POST và bắt đầu khởi động hệ thống trước khi tải bất kỳ phần mềm trình điều khiển nào khác từ đĩa. BIOS của bộ điều hợp video độc lập không phụ thuộc vào BIOS bo mạch chủ. Khi sử dụng bộ điều hợp video được tích hợp trong bộ logic hệ thống, BIOS của bo mạch chủ và bộ điều hợp video là chung.

Bộ xử lý đồ họa - chip tăng tốc video với bộ giới hạn chức năng. Kiến trúc này, được sử dụng trong nhiều bộ điều hợp video có mặt trên thị trường máy tính hiện đại, giả định rằng các mạch điện tử của bộ điều hợp video giải quyết các nhiệm vụ đơn giản nhưng tốn thời gian về mặt thuật toán. Đặc biệt, các mạch điện tử của bộ điều hợp video xây dựng các nguyên hàm đồ họa - đường thẳng, hình tròn, v.v., trong khi bộ xử lý trung tâm của máy tính được để xây dựng hình ảnh, phân tách nó thành các thành phần và gửi hướng dẫn đến bộ điều hợp video, ví dụ: vẽ một hình chữ nhật có kích thước và màu sắc nhất định.

Các hệ thống đồ họa hiện đại cũng sử dụng bộ xử lý đồ họa ba chiều (đồ họa 3D), được sử dụng trong hầu hết các bộ điều hợp video được tối ưu hóa cho trò chơi máy tính, cũng như trong hầu hết các card màn hình phổ biến nhất. Bộ xử lý đồ họa 3D, là đơn vị xử lý đồ họa 3D, được đặt trong chipset tăng tốc và được sử dụng để tạo hình ảnh đa giác, tạo hiệu ứng ánh sáng và vẽ bán sắc.

Bộ nhớ video. Khi tạo một hình ảnh, bộ điều hợp video sẽ truy cập vào bộ nhớ. Dung lượng bộ nhớ trên bộ điều hợp video (bộ nhớ video) có thể thay đổi: từ 4 đến 512 MB trở lên. Bộ nhớ bổ sung không làm tăng tốc độ của bộ điều hợp video nhưng nó cho phép bạn tăng độ phân giải hình ảnh và/hoặc số lượng màu được tái tạo. Bộ điều hợp video được tích hợp trong logic hệ thống sử dụng một phần RAM bị giới hạn nghiêm ngặt trong cài đặt BIOS.

Dung lượng bộ nhớ cần thiết để tạo một chế độ với độ phân giải nhất định và số lượng màu được tính như sau. Mỗi pixel trong hình ảnh cần một lượng bộ nhớ nhất định để mã hóa và tổng số pixel được xác định bởi độ phân giải nhất định. Ví dụ: ở độ phân giải 1.024x768, màn hình hiển thị 786.432 pixel.

Nếu độ phân giải này chỉ hỗ trợ hai màu thì chỉ cần một bit bộ nhớ để hiển thị từng pixel, với một bit có giá trị 0 xác định điểm đen và một bit có giá trị 1 xác định điểm trắng. Bằng cách phân bổ 24 bit bộ nhớ cho mỗi pixel, hơn 16,7 triệu màu có thể được hiển thị, vì số lượng kết hợp có thể có cho số nhị phân 4 bit là 16.777.216 (tức là 2 24). Bằng cách nhân số pixel được sử dụng ở độ phân giải màn hình nhất định với số bit cần thiết để hiển thị mỗi pixel, chúng tôi sẽ thu được lượng bộ nhớ cần thiết để tạo và lưu trữ hình ảnh ở định dạng này. Dưới đây là một ví dụ về các tính toán như vậy:

1.024 × 768 = 786.432 pixel × 24 bit/pixel = 18.874.368 bit = 2.359.296 byte = 2,25 MB

Bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang tương tự của bộ điều hợp video (thường được gọi là RAMDAC) chuyển đổi hình ảnh kỹ thuật số do máy tính tạo ra thành tín hiệu tương tự mà màn hình có thể hiển thị. Tốc độ của bộ chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự được đo bằng MHz; Quá trình chuyển đổi càng nhanh thì tần suất tái tạo theo chiều dọc càng cao. Trong các bộ điều hợp video hiệu suất cao hiện đại, hiệu suất có thể đạt tới 300 MHz trở lên.

Khi tốc độ của bộ chuyển đổi kỹ thuật số sang analog tăng lên, tốc độ làm mới dọc cũng tăng lên, cho phép bạn đạt được nhiều hơn độ phân giải cao màn hình ở tốc độ làm mới tối ưu (72–85 Hz trở lên). Theo quy định, bộ điều hợp video có tốc độ 300 MHz trở lên hỗ trợ độ phân giải lên tới 1.920x1.200 ở tốc độ làm mới trên 75 Hz. Tất nhiên, đừng quên đảm bảo rằng độ phân giải yêu cầu được hỗ trợ bởi cả màn hình và bộ điều hợp video bạn đang sử dụng.

Kết nối Bộ điều hợp video thường được kết nối với đầu nối AGP trên bo mạch chủ; bộ điều hợp đồ họa cho PCI ít phổ biến hơn - đây là lĩnh vực của các mẫu bộ điều hợp video cũ hơn.

Bộ điều hợp video giao tiếp với màn hình thông qua giao diện VGA hoặc DVI đặc biệt (Hình 18).

Hình 16 – Đầu nối DVI và VGA

VGA là một giao diện truyền tín hiệu tương tự, tức là Tín hiệu điều khiển cho ba màu cơ bản được truyền đi nhưng mỗi tín hiệu có 64 mức độ sáng. Kết quả là số lượng kết hợp (màu sắc) có thể tăng lên 262.144 (64 ). Để tạo một hình ảnh thực tế bằng cách sử dụng đô họa may tinh Màu sắc thường quan trọng hơn độ phân giải cao, vì mắt người cảm nhận được hình ảnh có nhiều sắc thái màu hơn thì đáng tin cậy hơn.

DVI là chế độ truyền tín hiệu số, tức là tín hiệu được chuyển đổi sang analog không phải khi rời khỏi bộ điều hợp video mà trong chính màn hình. Đây là ưu điểm của DVI so với VGA. Tín hiệu số chỉ có hai giá trị riêng biệt: 1 và 0, tức là mỗi khi bạn chuyển một đơn vị bằng kỹ thuật số, bạn sẽ nhận được chính xác một đơn vị. Bất kể dao động điện áp hoặc bất kỳ nhiễu nào xảy ra trong quá trình truyền tải. Trong hệ thống tương tự, do truyền một đơn vị, bạn không thể nhận được đơn vị nữa mà là 0,935 hoặc 1,062. Do đó, không nhất thiết bạn phải nhìn thấy trên màn hình chính xác những gì card màn hình tạo ra.

Các đặc điểm chính của bộ điều hợp video là: tần số bộ nhớ, tần số bộ xử lý, loại khe cắm và đầu nối để kết nối với màn hình.