Устройство видеокарты, основные функции, определение

Содержание

  1. Определение
  2. Основные функции видеокарты
  3. Принцип действия видеокарты
  4. Принцип действия видеокарты
  5. Режимы работы видеокарты
  6. Основные функции видеокарты
  7. Устройство видеокарты

Определение:

Видеокарта (видеоадаптер)  — является компонентом видеосистемы ПК, выполняющим преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри ПК, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. По существу видеокарта выполняет роль интерфейса между ПК и устройством отображения информации (монитором).

Основные функции видеокарты

  • ускорение 2D- и 3D-графики;
  • обработка видеосигналов;
  • приём телевизионных сигналов;
  • формирование сигналов горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемых при формировании растра на экране монитора;
  • и многое другое.
Видеокарта Rtx 2080 от компании производителя Nvidia
Видеокарта Rtx 2080 от компании производителя Nvidia

Видеокарта определяет следующие характеристики видеосистемы ПК:

  • максимальное разрешение и максимальное количество отображаемых оттенков цветов;
  • скорости обработки и передачи видеоинформации, определяющие производительность видеосистемы и ПК в целом.
  • формирование сигналов горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемых при формировании растра на экране монитора.

Принцип действия видеокарты

состоит в следующем.

  1. Процессор формирует цифровое изображение в виде матрицы NхM n-разрядных чисел и записывает его в видеопамять. Участок видеопамяти, отведённый для хранения цифрового образа текущего изображения (кадра), называется кадровым буфером или фрейм-буфером.
  2.  Видеокарта последовательно считывает (сканирует) содержимое ячеек кадрового буфера и формирует на выходе видеосигнал, уровень которого в каждый момент времени пропорционален значению, хранящемуся в отдельной ячейке. Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением электронного луча по экрану монитора. В результате яркость каждого пикселя на экране монитора пропорциональна содержимому соответствующей ячейки памяти видеокарты.
  3. По окончанию просмотра ячеек, соответствующих одной строке растра, видеокарта формирует импульсы строчной синхронизации, инициирующие обратный ход луча по горизонтали, а по окончании сканирования кадрового буфера формирует сигналы, вызывающие движение луча снизу вверх.

Таким образом, частоты строчной и кадровой развёртки монитора определяются скорость сканирования содержимого видеопамяти, т.е. видеокарта.

Режимы работы видеокарты

(видеорежимы) представляют собой совокупность параметров, обеспечиваемых видеокартой: разрешение, цветовая палитра, частоты строчной и кадровой развёртки, способ адресации участков экрана и др.

Все видеорежимы делятся на 2 основные группы: графические и текстовые, причём в различных режимах используются разные механизмы формирования видеосигнала, а монитор в обоих случаях работает одинаково.

Графический режим является основным режимом работы видеосистемы современного ПК. В этом режиме на экран монитора можно вывести текст, рисунок, фотографию, анимацию или видеосюжет. В графическом режиме в каждой ячейке кадрового буфера содержится код цвета соответствующего пикселя экрана. Разрешение экрана при этом также равно NхM. Адресуемым элементом экрана является минимальный элемент изображения – пиксел. Поэтому графический режим называют также режимом АРА (All Point Addressable – все точки адресуемы). Иногда число n называют глубиной цвета. При этом количество одновременно отображаемых цветов равно 2n, а размер кадрового буфера, необходимого для хранения цветного изображения с разрешением NхM и глубиной цвета n, составляет NхM  бит.

В текстовом (символьном) режиме, как и в графическом, изображение на экране монитора представляет собой множество пикселей и характеризуется разрешением NхM.  Однако все пиксели разбиты на группы, называемые знакоместами, или символьными позициями (Character boxes – символьные ячейки) размером pхq. В каждом из знакомест может быть отображён один из 256 символов. Таким образом, на экране умещается М/q = Мt символьных строк по N/p =  Nt символов в каждой. Типичным текстовым режимом является режим 80х25 символов.

Устройство видеокарты

Современная видеокарта (видеадаптер) включает следующие основные элементы:

  • графический процессор;
  • модули оперативной памяти;
  • RAMDAC – цифроаналоговый преобразователь, выполняющий преобразование цифровых сигналов ПК в сигналы, формирующие изображение на мониторе;
  • ТV-тюнеры – для приёма телевизионных сигналов и вывода их на монитор; встроенные ТV-тюнеры не отличаются высоким качеством изображения, которое может воспроизводиться в небольшом окне Windows. ТV-тюнеры, устанавливаемые в отдельный слот ПК, обеспечивают полноэкранный режим и высокое качество изображения, обеспечивая при этом выполнение дополнительных сервисных функций (телефонные переговоры через Интернет, прослушивание радио, приём спутникового телевидения при наличии спутниковой антенны). Внешние ТV-тюнеры, подключаемые через порт USB, обеспечивают воспроизведение телепередач в «оконном» режиме на экране монитора;
  • специальный блок «трансформации и освещения» (Т&T) – для поддержки спецэффектов в игровых приложениях, обеспечивает высокое качество изображения.

Основные характеристики видеокарты:

  • частота смены кадров (frame per secondfps); качество современного видеокарты можно считать удовлетворительным, если при разрешении 1600х1200 он обеспечивает 60-70 fps; сфера применения этого показателя – компьютерные игры, причём в каждой трёхмерной игре этот показатель будет различным;
  • максимальное число обрабатываемых элементарных простых объектов (многоугольников, треугольников) в секунду; для отдельных видеокарт эти значения составляют 800-1200 млн/с;
  • объём оперативной памяти; в недорогих моделях используется память SDRAM или её более быстрая графическая модификация SGRAM со временем доступа 7-8 нс; более совершенные модели оснащены памятью DDR SDRAM со временем доступа 5-6 нс; для современных видеокарт объём оперативной памяти достигает 128 Мбайт и намного более;
  • частота работы графического чипа и памяти видеокарты; она может быть одинаковой или разной; например, базовая частота чипа самых популярных видеокарт в 2000 г. составляла 166-250 МГц, а частота памяти – 140-180 МГц;
  • частота RAMDAC определяет качество видеокарты; большинство современных видеокарт имеют частоту RAMDAC в диапазоне 250-400 МГц;
  • тип интерфейса с шиной ввода/вывода, который оказывает существенное влияние на быстродействие всей видеокарты; для эффективной работы с трёхмерной графикой современные видеокарты комплектуются интерфейсом AGP. AGP4x – суперскоростной режим, обеспечивающий скорость обмена 1,06 Гбайт/с.

Производители видеокарт:

  • фирма АТI – предпочтительно для мультимедийных комплексов;
  • фирма Маtrox – для двухмерной графики;
  • фирма Nvidia — для игровых приложений



Помогая проекту BEST-EXAM, вы делаете образование более доступным для каждого человека, внесите и вы свой вклад -
поделитесь этой статьей в социальных сетях!