Видеокарты

Основная задача видеокарты – реализовать вывод цифровой информации на монитор (а это аналоговое устройство). Однако в современных видеокартах реализован и аналоговый вход, к которому можно подключать телевизор, видеомагнитофон, видеокамеру. Поэтому правильнее отнести видеокарту к устройствам обмена информацией.

От качества видеокарты зависит:

· скорость обработки информации;

· четкость изображения и размеры;

· количество воспроизводимых цветов.

За последние годы в совершенствовании видеокарт наблюдается внушительный прогресс. И главная причина этого прогресса – компьютерные игры. С одной стороны, картинка на экране становится все богаче и реалистичнее, а с другой – растет скорость, с которой в играх меняется обстановка. Это огромные потоки информации, предъявляющие все более высокие требования к видеокартам. Сейчас считается, что для выполнения любых задач достаточно имеющихся сейчас видеокарт со средними параметрами, и только для любителей игр необходимы самые мощные модели, здесь верхнего предела не существует.

Видеокарта выполнена в виде отдельной платы, которая вставляется в один из слотов материнской платы. По составу это самостоятельный компьютер, со всеми атрибутами: есть собственные BIOS, процессор, оперативная память, чипсет и так далее. Есть и уникальное устройства: RAMDAC, графический ускоритель, тюнер и др. Рассмотрим подробнее функции основных узлов видеокарты.

Графический процессор – занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности.

Видеоконтроллер – отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Современные видеокарты обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять – в ней хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные.

ЦифроHYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE-%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C"-HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A6%D0%B8%D1%84%D1%80%D0%BE-%D0%B0%D0%BD%D0%B0%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%B5%D0%BE%D0%B1%D1%80%D0%B0%D0%B7%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C"аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter). Преобразует вырабатываемый картой цифровой сигнал в аналоговый сигнал, поступающий в монитор. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал(256 уровней яркости), что в сумме дает 16,7 млн цветов. Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность используется очень редко.

Видео ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видеоHYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/Video_BIOS" HYPERLINK "http://ru.wikipedia.org/wiki/Video_BIOS"BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п.

Телевизионный тюнер для вывода сигнала на телевизор и ввода телевизионного сигнала в компьютер.

Видеовход, дающий возможность захвата видеокадров, снабженный акселератором для проигрывания фильмов в форматах MPEG-2 и MPEG-4.

Графическая информация, необходимая монитору, в сущности, однообразна: это набор пикселей со своими координатами и цветом. Ее удобно создавать аппаратным путем – преобразованием данных в специализированных микросхемах видеопроцессора. За счет оптимизации именно на эту работу, видеопроцессор ее делает намного эффективнее центрального процессора при одинаковой тактовой частоте и других параметрах.

Кроме аппаратной части видеокарте требуется также программный интерфейс для соответствующей обработки данных, поступающих из центрального процессора. Он называется API (Application Programming Interface). Наибольшее распространение получили два интерфейса.

· DirectX, созданный Microsoft для Windows. Это целое семейство интерфейсов: Direct2D – для двумерной графики, Direct3D – для трехмерной графики, DirectVideo – для анимации, DirectSound – для звука, и еще несколько других. Очевидно, последний интерфейс ставится в звуковую карту.

· Open GL – кроссплатформенный 3D-акселератор, создан компанией Silicon Grafics до DirectX. Он является конкурентом только для Direct3D, но в Windows свободно функционирует, также как в Mac OS, Linux и других платформах.

К другому виду ПО графического процессора относятся шейдеры – это небольшие программы для видеопроцессора, которые пишутся на различных языках программирования. DirectX и Open GL имеют фиксированный набор функций, вызываемых по мере необходимости. Шейдеры пишет широкий круг программистов и пользователей, в результате чего в графический процессор можно постоянно загружать новые программы.

Это дает как минимум два преимущества. Во-первых, значительно сокращается расходование ресурсов центраьного процессора на подготовку данных для загрузки в видеопроцессор. Во-вторых, набор функций видеопроцессора становится на порядок разнообразнее благодаря тому, что разработчик фактически способен им полностью управлять.

Допустим, графический процессор прошлого поколения предусматривает аппаратную реализацию какого-либо эффекта, а процессор нового поколения имеет шейдер для достижения того же эффекта. Но через год кто-нибудь придумает новую реализацию этого эффекта, делающую его более интересным. Владельцу старого видеопроцессора понадобится новая видеокарта, обладателю же графического процессора следующего поколения будет достаточно загрузить свежий шейдер.