enfrdeplesuk
Szukaj, znajdź 4120    tg2 f2 lin2 in2 Ikona X 3 y2  p2 Tik steam2

Ogólne informacje o kartach graficznych

Karta wideo (znany również jako karta graficzna, karta graficzna, karta graficzna) (angielska karta graficzna) - urządzenie, które konwertuje obraz w pamięci komputera na sygnał wideo dla monitora. Zwykle karta wideo jest kartą rozszerzeń i jest wkładana do gniazdo rozszerzeń, uniwersalne (PCI-Express, PCI, ISA, VLB) lub specjalistyczne (AGP), ale może być również wbudowane (zintegrowane) z płytą systemową Nowoczesne karty graficzne nie ograniczają się do prostego wyjścia obrazu, mają zintegrowany mikroprocesor graficzny, który może wykonać dodatkowe przetwarzanie, odciążając centralny procesor komputera od tych zadań . Na przykład wszystkie nowoczesne karty graficzne NVIDIA i AMD (ATi) obsługują aplikacje OpenGL na poziomie sprzętowym.

4

Historia
Jedną z pierwszych kart graficznych dla IBM PC był MDA (Monochrome Display Adapter) z 1981 roku. Działał tylko w trybie tekstowym z rozdzielczością 80x25 znaków (fizycznie 720x350 pikseli) i obsługiwał pięć atrybutów tekstu: normalny, jasny, odwrócony, podkreślony i migający. Nie mógł przesyłać żadnych informacji kolorystycznych ani graficznych, a kolor liter był określany przez model używanego monitora. Zwykle były czarno-białe, bursztynowe lub szmaragdowe. Hercules wypuścił dalszy rozwój adaptera MDA w 1982 roku, HGC (Hercules Graphics Controller - karta graficzna Hercules), który miał rozdzielczość graficzną 720 × 348 pikseli i obsługiwał dwie strony graficzne. Ale nadal nie pozwalał mi pracować z kolorem.

Pierwszą kolorową kartą graficzną był CGA (Color Graphics Adapter), wydany przez IBM i który stał się podstawą dla kolejnych standardów kart graficznych. Może pracować w trybie tekstowym w rozdzielczościach 40x25 i 80x25 (matryca znaków - 8x8) lub w trybie graficznym w rozdzielczościach 320x200 lub 640x200. W trybach tekstowych dostępnych jest 256 atrybutów znaków - 16 kolorów znaków i 16 kolorów tła (lub 8 kolorów tła i atrybut migania), w trybie graficznym 320x200 dostępne były cztery palety po cztery kolory każda, a tryb wysokiej rozdzielczości 640x200 był monochromatyczny . W rozwoju tej karty pojawił się EGA (Enhanced Graphics Adapter) - ulepszona karta graficzna z rozszerzoną paletą do 64 kolorów i buforem pośrednim. Rozdzielczość została poprawiona do 640x350, co skutkuje dodaniem trybu tekstowego 80x43 z matrycą 8x8 znaków. Dla trybu 80×25 zastosowano dużą matrycę – 8×14, można było używać 16 kolorów jednocześnie, paletę kolorów rozszerzono do 64 kolorów. Tryb graficzny pozwalał również na użycie 640 kolorów z palety 350 kolorów w rozdzielczości 16×64. Był kompatybilny z CGA i MDA.

Warto zauważyć, że interfejsy z monitorem wszystkich tego typu adapterów wideo były cyfrowe, MDA i HGC transmitowały tylko kropka świeci lub nie świeci i dodatkowy sygnał jasności dla atrybutu tekstu „jasny”, podobnie CGA transmituje główny sygnał wideo na trzech kanałach (czerwony, zielony, niebieski) i dodatkowo mógł transmitować sygnał luminancji (w sumie 16 kolorów), EGA posiadało dwie linie transmisyjne dla każdego z kolorów podstawowych, czyli każdy kolor podstawowy mógł być wyświetlany w pełnym jasność, 2/3 lub 1/3 pełnej jasności, co dało w sumie maksymalnie 64 kolory.

We wczesnych modelach komputerów IBM PS/2 pojawia się nowa karta graficzna MCGA (Multicolor Graphics Adapter - wielokolorowa karta graficzna). Rozdzielczość tekstu została podniesiona do 640x400, co pozwoliło na użycie trybu 80x50 z matrycą 8x8 oraz 80x25 dla trybu 8x16. Liczba kolorów została zwiększona do 262144 (64 poziomy jasności dla każdego koloru), dla kompatybilności z EGA w trybach tekstowych wprowadzono tabelę kolorów, dzięki której 64-kolorowa przestrzeń EGA została zamieniona na przestrzeń kolorów MCGA. Pojawił się tryb 320x200x256, gdzie każdy piksel na ekranie był zakodowany przez odpowiedni bajt w pamięci wideo, nie było odpowiednio bitplanów, tylko tryby tekstowe pozostały kompatybilne z EGA, kompatybilność z CGA była kompletna. Ze względu na ogromną jasność kolorów podstawowych konieczne stało się użycie już analogowego sygnału koloru, częstotliwość skanowania poziomego wynosiła już 31,5 kHz.

Następnie IBM poszedł o krok dalej i stworzył VGA (Video Graphics Array), rozszerzenie MCGA kompatybilne z EGA, wprowadzone do modeli PS/2 klasy średniej. Jest to de facto standard kart wideo od późnych lat 80-tych. Dodano rozdzielczość tekstu 720x400 dla emulacji MDA i trybu graficznego 640x480, dostęp za pośrednictwem bitplanów. Tryb 640x480 wyróżnia się tym, że wykorzystuje kwadratowy piksel, czyli stosunek liczby pikseli w poziomie iw pionie pokrywa się ze standardowymi proporcjami ekranu - 4:3. Potem przyszedł IBM 8514/a z rozdzielczościami 640x480x256 i 1024x768x256 oraz IBM XGA z trybem tekstowym 132x25 (1056x400) i zwiększoną głębią kolorów (640x480x65K).

Od 1991 roku pojawiła się koncepcja SVGA (Super VGA - „nad” VGA) - rozszerzenie VGA z dodatkiem wyższych trybów i dodatkowych usług, takich jak możliwość ustawienia dowolnej liczby klatek na sekundę. Liczba wyświetlanych jednocześnie kolorów wzrasta do 65'536 (High Color, 16 bit) i 16'777'216 (True Color, 24 bit), pojawiają się dodatkowe tryby tekstowe. Z funkcji serwisowych pojawia się obsługa VBE (VESA BIOS Extension - rozszerzenie standardu VESA BIOS). SVGA jest postrzegany jako de facto standard kart wideo od połowy 1992 roku, po przyjęciu standardu VBE w wersji 1.0 przez stowarzyszenie Video Electronics Standard Association (VESA). Do tego momentu prawie wszystkie karty wideo SVGA były ze sobą niezgodne.

Graficzny interfejs użytkownika, który pojawił się w wielu systemach operacyjnych, pobudził nowy etap w rozwoju kart wideo. Pojawia się pojęcie „akceleratora grafiki” (akceleratora grafiki). Są to karty wideo, które wykonują niektóre funkcje graficzne na poziomie sprzętowym. Funkcje te obejmują przenoszenie dużych bloków obrazu z jednego obszaru ekranu do drugiego (na przykład podczas przesuwania okna), wypełnianie obszarów obrazu, rysowanie linii, łuków, czcionek, wspieranie kursora sprzętowego itp. Bezpośredni impuls do rozwoju takiego specjalistycznym urządzeniem był fakt, że graficzny interfejs użytkownika jest niewątpliwie wygodny, ale jego użycie wymaga znacznych zasobów obliczeniowych od centralnego procesora, a nowoczesny akcelerator graficzny ma właśnie za zadanie usunąć lwią część obliczeń do ostatecznego wyświetlenia obrazu na ekran.

5

Urządzenie
Nowoczesna karta graficzna składa się z następujących części:
GPU (Jednostka przetwarzania grafiki – jednostka przetwarzania grafiki) – zajmuje się obliczeniami wyświetlanego obrazu, zwalniając z tej odpowiedzialności procesor centralny, wykonuje obliczenia do przetwarzania poleceń grafiki 2D. To podstawa karty graficznej, to od niej zależy szybkość i możliwości całego urządzenia. Współczesne procesory graficzne nie są dużo gorsze pod względem złożoności od centralnej jednostki obliczeniowej komputera, a często przewyższają ją zarówno pod względem liczby tranzystorów, jak i mocy obliczeniowej, dzięki dużej liczbie uniwersalnych jednostek obliczeniowych. Jednak architektura GPU poprzedniej generacji zwykle zakłada obecność kilku jednostek przetwarzania informacji, a mianowicie: jednostki przetwarzania grafiki 3D, jednostki przetwarzania grafiki XNUMXD, z kolei zwykle podzielonej na rdzeń geometryczny (plus pamięć podręczną wierzchołków) i jednostkę rasteryzacji (plus pamięć podręczna tekstur) itp.
Kontroler wideo - odpowiada za tworzenie obrazu w pamięci wideo, wydaje polecenia RAMDAC do generowania sygnałów skanowania dla monitora oraz przetwarza żądania z centralnego procesora. Ponadto zwykle występuje kontroler zewnętrznej magistrali danych (na przykład PCI lub AGP), kontroler wewnętrznej magistrali danych i kontroler pamięci wideo. Szerokość szyny wewnętrznej i szyny pamięci wideo jest zwykle większa niż szyny zewnętrznej (64, 128 lub 256 bitów w porównaniu z 16 lub 32), RAMDAC jest również wbudowany w wiele kontrolerów wideo. Nowoczesne karty graficzne (ATI, nVidia) zazwyczaj mają co najmniej dwa kontrolery wideo, które działają niezależnie od siebie i sterują jednym lub większą liczbą wyświetlaczy jednocześnie.
Pamięć wideo - pełni rolę bufora ramki, w którym przechowywany jest obraz generowany i stale modyfikowany przez procesor graficzny i wyświetlany na monitorze (lub wielu monitorach). Pamięć wideo przechowuje również pośrednie elementy obrazu, które są niewidoczne na ekranie oraz inne dane. Istnieje kilka typów pamięci wideo, różniących się szybkością dostępu i częstotliwością działania. Nowoczesne karty graficzne są wyposażone w typy pamięci DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 i GDDR5. Należy również pamiętać, że współczesne procesory graficzne oprócz pamięci wideo znajdującej się na karcie graficznej wykorzystują zwykle w swojej pracy część całkowitej pamięci systemowej komputera, do której bezpośredni dostęp organizowany jest przez sterownik karty wideo za pośrednictwem Magistrala AGP lub PCIE.
Przetwornik C/A (DAC, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) - służy do konwersji obrazu generowanego przez kontroler wideo na poziomy intensywności kolorów dostarczane do monitora analogowego. Możliwy zakres kolorów obrazu jest określony tylko przez parametry RAMDAC. Najczęściej RAMDAC ma cztery główne bloki - trzy konwertery cyfrowo-analogowe, po jednym dla każdego kanału koloru (czerwony, zielony, niebieski, RGB) oraz SRAM do przechowywania danych korekcji gamma. Większość przetworników cyfrowo-analogowych ma głębię bitową 8 bitów na kanał - dla każdego koloru podstawowego okazuje się 256 poziomów jasności, co daje w sumie 16,7 miliona kolorów (a dzięki korekcji gamma możliwe jest wyświetlenie oryginalnych 16,7 miliona kolorów w jednym znacznie większa przestrzeń barw). Niektóre RAMDAC mają 10 bitów na kanał (1024 poziomy jasności), co pozwala natychmiast wyświetlić ponad 1 miliard kolorów, ale ta funkcja praktycznie nie jest używana. Aby obsługiwać drugi monitor, często instalowany jest drugi przetwornik cyfrowo-analogowy. Należy zauważyć, że monitory i projektory wideo podłączone do wyjścia cyfrowego DVI karty graficznej wykorzystują własne konwertery cyfrowo-analogowe do konwersji strumienia danych cyfrowych i nie zależą od charakterystyki przetwornika cyfrowo-analogowego karty graficznej.
Video ROM (Video ROM) to urządzenie pamięci tylko do odczytu, które zawiera BIOS wideo, czcionki ekranowe, tabele usług itp. Pamięć ROM nie jest używana bezpośrednio przez kontroler wideo — uzyskuje do niej dostęp tylko procesor centralny. BIOS wideo przechowywany w pamięci ROM zapewnia inicjalizację i działanie karty wideo przed załadowaniem głównego systemu operacyjnego, a także zawiera dane systemowe, które mogą być odczytywane i interpretowane przez sterownik wideo podczas pracy (w zależności od metody podziału odpowiedzialności między sterownika i BIOS). Na wielu nowoczesnych kartach instalowane są elektrycznie reprogramowalne pamięci ROM (EEPROM, Flash ROM), które umożliwiają użytkownikowi nadpisanie BIOS-u wideo za pomocą specjalnego programu.
Układ chłodzenia - zaprojektowane tak, aby utrzymać temperaturę procesora wideo i pamięci wideo w dopuszczalnych granicach.

Prawidłowe i w pełni funkcjonalne działanie nowoczesnej karty graficznej zapewnione jest za pomocą sterownik wideo - specjalne oprogramowanie dostarczane przez producenta karty graficznej i ładowane podczas uruchamiania systemu operacyjnego. Sterownik wideo działa jako interfejs między systemem, na którym działają aplikacje, a kartą wideo. Podobnie jak BIOS wideo, sterownik wideo organizuje i programowo steruje działaniem wszystkich części karty wideo za pomocą specjalnych rejestrów kontrolnych, do których dostęp uzyskuje się przez odpowiednią magistralę.

br/br/