Как работает видеокарта? Часть 1. Компоненты и взаимодействие.

image002

Графические карты берут данные от центрального процессора и преобразуют их в изображения.

Изображения, которые вы видите на своем мониторе, сделаны из крошечных точек, названых пикселями. В большинстве имеющихся на сегодняшний день мониторах настройки разрешения экрана позволяют показывать более чем миллион пикселей, и компьютер должен решать, что же делать со всеми ими, чтобы создать изображение. Для выполнения этой задачи и были разработаны видеокарты, так сказать переводчики – которые берут двоичные данные от центрального процессора и превращают их в картинку, которую мы и видим на экранах своих мониторов. Почти все современные материнские платы оснащены встроенным видеоконтроллером, который хоть и способен преобразовывать графические данные, все же не сможет обеспечивать хорошую производительность в видеоиграх и 3D приложениях. Поэтому чтобы обеспечить качественную и количественную частоту кадров в секунду – высокое разрешение и скорость используют графические карты, подключаемые к материнской плате отдельно.

Работа графической карты сложна, но её принцип, и компонентный состав легко понять. В этой статье рассмотрим основные части видеокарты и их функции в процессе работы.

Давайте представим, что компьютер это компания, в штате которой состоит собственный художественный отдел. Когда люди в компании хотят получить иллюстрации или художественные работы, они посылают запрос художественному отделу. Художественный отдел решает, как создать изображение  затем рисует его на бумаге, т.е. идея становится фактической, видимой картиной.

Развитие Видеокарт.

Видеокарты проделали длинный путь.
IBM в 1981 представили первый графический адаптер названный Адаптером Монохромного дисплея (MDA), карта обеспечивала дисплеи только для текста зеленого или белого на черном фоне экране.
Теперь, минимальный стандарт для новых видеокарт - Видеографическая матрица (VGA), позволяет воспроизводить 256 цветов.
С высокоэффективными стандартами как Расширенная графическая матрица Quantum (QXGA) видеокарты могут вывести на экран миллионы цветов в разрешениях до 2040 x 1536 pixels.

Графическая карта работает подобно тем же принципам, что и наша компания. Центральный процессор, работающий в связке с программным обеспечением, посылает информацию об изображении на видеокарту. Видеокарта решает, как расположить пиксели на экране, чтобы создать правильное изображение. После чего она посылает подготовленную информацию на монитор через соединительный кабель.

Создание изображения из двоичных данных является достаточно требовательным процессом. Например, чтобы сделать 3-х мерное изображение, графическая карта в первую очередь создает структуру изображения из прямых линий, затем проводит растрирование (заполнение пикселями), изображения, добавляет освещение, структуру и цвет. Для быстро изменяющихся видеоигр компьютер должен пройти этот процесс приблизительно шестьдесят раз в секунду. Без графической карты, чтобы выполнить необходимые вычисления, нагрузка на процессор была бы слишком большой, что бы приводило к зависанию картинки на мониторе, или другим системным сбоям.

Для выполнения своей функции графическая карта, использует четыре основных составляющих её компонента:

agp_vs_pcie
  • Порт соединения с материнской платой (AGP, PCI-E) для передачи данных и управления.
  • Процессор (GPU), чтобы решить, что сделать с каждым пикселем на экране.
  • Память (VRAM), чтобы держать информацию о каждом пикселе и временно хранить сформированные изображения.
  • Вывод на монитор (VGA, DVI), чтобы видеть окончательный результат обработки.

В следующей статье рассмотрим работу графического процессора и памяти видеокарты более подробно.

СТАТЬИ

МАНУАЛЫ

СХЕМЫ