Как работают видеокарты

Изображения, которые вы видите на своем мониторе, состоят из крошечных точек, называемых пикселями. При наиболее распространенных настройках разрешения на экране отображается более миллиона пикселей, и компьютер должен решить, что делать с каждым из них, чтобы создать изображение. Для этого ему нужен транслятор — что-то, что могло бы взять двоичные данные из процессора и превратить их в картинку, которую вы можете увидеть. Если компьютер не имеет графических возможностей, встроенных в материнскую плату, это преобразование выполняется на видеокарте .

Графика работа карты сложна, но ее принципы и компоненты легко понять. В этой статье мы рассмотрим основные части видеокарты и то, что они делают. Мы также рассмотрим факторы, которые работают вместе, чтобы сделать быструю и эффективную видеокарту.

Думайте о компьютере как о компании с собственным художественным отделом. Когда люди в компании хотят произведение искусства, они отправляют запрос в художественный отдел. Художественный отдел решает, как создать изображение, а затем переносит его на бумагу. Конечным результатом является то, что чья-то идея становится реальной, видимой картинкой.

Видеокарта работает по тем же принципам. ЦП, работая совместно с программными приложениями, отправляет информацию об изображении на видеокарту. Видеокарта решает, как использовать пиксели на экране для создания изображения. Затем он отправляет эту информацию на монитор по кабелю.

Создание образа из двоичных данных — сложный процесс. Чтобы сделать трехмерное изображение, графическая карта сначала создает каркас из прямых линий. Затем он растрирует изображение (заполняет оставшиеся пиксели). Он также добавляет освещение, текстуру и цвет. В динамичных играх компьютер должен проходить этот процесс примерно шестьдесят раз в секунду. Без графической карты для выполнения необходимых вычислений рабочая нагрузка была бы слишком большой для компьютера.

Графическая карта выполняет эту задачу, используя четыре основных компоненты:

  • Подключение к материнской плате для передачи данных и питания
  • Процессор для решить, что делать с каждым пикселем на экране.
  • Память для хранения информации о каждом пикселе и временного хранения завершенных изображений
  • Подключение монитора, чтобы вы могли видеть окончательный результат

Далее мы рассмотрим процессор и память более подробно.

Графический процессор

Подобно материнской плате, видеокарта представляет собой печатную плату, на которой размещены процессор и оперативная память. Он также имеет микросхему системы ввода/вывода (BIOS), которая хранит настройки карты и выполняет диагностику памяти, ввода и вывода при запуске.. Процессор графической карты, называемый графическим процессором (GPU), похож на центральный процессор компьютера. Однако графический процессор разработан специально для выполнения сложных математических и геометрических вычислений, необходимых для рендеринга графики. Некоторые из самых быстрых графических процессоров имеют больше транзисторов, чем средний процессор. Графический процессор выделяет много тепла, поэтому он обычно находится под радиатором или вентилятором.

Помимо вычислительной мощности, графический процессор использует специальное программирование, помогающее анализировать и использовать данные. ATI и nVidia производят подавляющее большинство графических процессоров на рынке, и обе компании разработали собственные усовершенствования для повышения производительности графических процессоров. Для улучшения качества изображения в процессорах используются:

  • Полное сглаживание сцены (FSAA), которое сглаживает края трехмерных объектов.
  • Анизотропная фильтрация (AF), что делает изображения более четкими.

Каждая компания также разработала особые методы, помогающие графическому процессору применять цвета, тени, текстуры и узоры.

Поскольку графический процессор создает изображения, ему нужно где-то хранить информацию и готовые изображения. Для этого он использует оперативную память карты, храня данные о каждом пикселе, его цвете и его расположении на экране. Часть ОЗУ также может действовать как буфер кадра , что означает, что он хранит завершенные изображения, пока не придет время их отображать. Обычно видеопамять работает на очень высоких скоростях и имеет два порта , что означает, что система может читать из нее и записывать в нее одновременно.

ОЗУ подключается напрямую к цифро-аналоговому преобразователю , который называется ЦАП. Этот преобразователь, также называемый RAMDAC, преобразует изображение в аналоговый сигнал, который может использовать монитор. Некоторые карты имеют несколько RAMDAC, что может повысить производительность и поддерживать более одного монитора. Вы можете узнать больше об этом процессе в разделе «Как работает аналоговая и цифровая запись».

RAMDAC отправляет окончательное изображение на монитор через кабель. Мы рассмотрим это соединение и другие интерфейсы в следующем разделе.

Соединение PCI

Видеокарты подключаются к компьютеру через материнскую плату. Материнская плата обеспечивает питание карты и позволяет ей взаимодействовать с процессором. Более новым видеокартам часто требуется больше энергии, чем может обеспечить материнская плата, поэтому они также имеют прямое подключение к источнику питания компьютера..

Подключение к материнской плате обычно осуществляется через один из трех интерфейсов:

  • Соединение периферийных компонентов (PCI)
  • Порт расширенной графики (AGP)
  • PCI Express (PCIe)

PCI Express является новейшим из трех и обеспечивает самая высокая скорость передачи данных между видеокартой и материнской платой. PCIe также поддерживает использование двух видеокарт на одном компьютере.

Большинство видеокарт имеют два подключения монитора. Часто один из них представляет собой разъем DVI, который поддерживает ЖК-экраны, а другой — разъем VGA, который поддерживает экраны ЭЛТ. Некоторые видеокарты вместо этого имеют два разъема DVI. Но это не исключает использования ЭЛТ-экрана; ЭЛТ-экраны могут подключаться к портам DVI через переходник. Одно время Apple производила мониторы, в которых использовался фирменный разъем Apple Display Connector (ADC). Хотя эти мониторы все еще используются, новые мониторы Apple используют подключение DVI.

Большинство людей используют только одно из двух подключений монитора. Люди, которым необходимо использовать два монитора, могут приобрести графическую карту с функцией двойной головки , которая разделяет изображение между двумя экранами. Компьютер с двумя двойными головками и видеокартами с поддержкой PCIe теоретически может поддерживать четыре монитора.

В дополнение к разъемам для материнской платы и монитора, некоторые видеокарты есть соединения для:

  • ТВ-дисплей: TV-out или S-video
  • Аналоговые видеокамеры: ViVo или видеовход/видеовыход
  • Цифровые камеры: FireWire или USB

Некоторые карты также содержат ТВ-тюнеры. Далее мы посмотрим, как выбрать хорошую видеокарту.

Выбор хорошей видеокарты

Лучшую видеокарту легко обнаружить. У него много памяти и быстрый процессор. Часто это также более привлекательно визуально, чем все остальное, что должно быть внутри корпуса компьютера. Многие высокопроизводительные видеокарты проиллюстрированы или имеют декоративные вентиляторы или радиаторы.

Но высокопроизводительная карта обеспечивает большую мощность, чем действительно нужно большинству людей. . Люди, которые используют свои компьютеры в основном для электронной почты, обработки текстов или веб-серфинга, могут найти всю необходимую поддержку графики на материнской плате со встроенной графикой. Карты среднего уровня достаточно для большинства обычных игроков. К людям, которым нужна мощность высокопроизводительной видеокарты, относятся энтузиасты игр и люди, которые много работают с трехмерной графикой.

Хорошим общим показателем производительности карты является ее частота кадров , измеряемая в кадрах в секунду (FPS). Частота кадров описывает, сколько полных изображений карта может отображать в секунду.. Человеческий глаз может обрабатывать около 25 кадров каждую секунду, но в играх с быстрым действием требуется частота кадров не менее 60 кадров в секунду для обеспечения плавной анимации и прокрутки. Компоненты частоты кадров:

  • Треугольников или вершин в секунду : Трехмерные изображения состоят из треугольников или многоугольников. Это измерение описывает, насколько быстро графический процессор может вычислить весь многоугольник или вершины, которые его определяют. В общем, он описывает, как быстро карта создает каркасное изображение.
  • Скорость заполнения пикселей : это измерение описывает, сколько пикселей GPU может обработать за секунду. , который означает, насколько быстро он может растрировать изображение.

Оборудование видеокарты напрямую влияет на ее скорость. Вот характеристики оборудования, которые больше всего влияют на скорость карты и единицы измерения:

  • GPU тактовая частота (МГц)
  • Размер шины памяти (биты)
  • Объем доступной памяти (МБ)
  • Тактовая частота памяти (МГц)
  • Пропускная способность памяти (ГБ/с)
  • Скорость RAMDAC (МГц)

ЦП и материнская плата компьютера также играют роль, поскольку очень быстрая видеокарта не может компенсировать неспособность материнской платы быстро передавать данные. Точно так же подключение карты к материнской плате и скорость, с которой она может получать инструкции от ЦП, влияют на ее производительность.

Для получения дополнительной информации о видеокартах и связанные темы, проверьте ссылки на следующей странице.

Дополнительная информация

Связанные с HowStuffWorks Статьи

  • Как работают ПК
  • Как работает AGP
  • Как работает PCI
  • Как работает PCI Express
  • Как работает RAM
  • Как работает BIOS
  • Как работают мониторы
  • Как работают материнские платы
  • Как работает трехмерная графика
  • Как работают биты и байты
  • Как работают микропроцессоры

Еще отличные ссылки

  • Как добавить видеокарту
  • Microsoft: видеокарта 101
  • PC World
  • Руководство покупателя Vunet: видеокарты

Источники

  • IT Reviews: Руководство для покупателя по видеокартам http://www.itreviews.co.uk/guide/hguide6.htm
  • Оборудование Тома: Руководство для покупателя видеокарт http://www20.graphics.tomshardware .com/graphic/20041110/index.html
  • Аппаратное обеспечение Тома: сколько графической мощности действительно нужно ПК? http://graphics.tomshardware.com/graphic/20050302/index.html
  • Open GL http://www.opengl.org/about/overview.html
  • Мир ПК: как купить графическую плату http://www.pcworld.com/howto/bguide/0,guid,21,00.asp
  • Microsoft DirectX http://www .microsoft. com/windows/directx/default.aspx
  • Аппаратные секреты разгона видеокарты http://www.hardwaresecrets.com/article/141
  • Оборудование Тома: «ATI’s Под вопросом оптимизированная фильтрация текстур «http://graphics.tomshardware.com/graphic/20040603/index.html
  • Часто задаваемые вопросы по Multi-Monitor http://www.realtimesoft.com/multimon/faq .asp


Видеокарта

Большая часть обработки, выполняемой на компьютере, выполняется через центральный процессор компьютера или ЦП. Таким образом, чтобы дать ЦП передохнуть и помочь ему работать более эффективно, видеокарта может использоваться для обработки графической части нагрузки обработки. Поскольку большинство современных программ ориентировано на графику, видеокарта может помочь почти любой программе работать более эффективно. Однако разница в производительности особенно заметна в приложениях для редактирования изображений и 3D-играх.

Видеокарты, также называемые графическими ускорителями, могут ускорить рендеринг как 2D-, так и 3D-графики. Такие программы, как фоторедакторы и веб-браузеры, могут выиграть от 2D-ускорения, в то время как программы проектирования САПР и видеоигры, скорее всего, выиграют от 3D-ускорения карты. Некоторые программы настолько сильно зависят от видеокарты, что не будут работать, если поддерживаемая видеокарта не установлена.

Большинство видеокарт поддерживают библиотеки OpenGL и DirectX. Эти библиотеки включают команды для управления графикой, которые программисты могут включать в свой код. Некоторые из этих команд могут включать в себя перемещение или поворот объекта, морфинг полигонов или излучение света и создание теней. Использование стандартных функций OpenGL или DirectX облегчает разработчикам создание программ с графической ориентацией. Конечно, это также требует, чтобы компьютер включал поддерживаемую видеокарту, чтобы программа могла работать.

Видеокарты обычно устанавливаются в слот PCI или AGP на задней панели компьютер. Большинство компьютеров поставляются с видеокартой, установленной в один из этих слотов, что означает, что ее можно обновить позже.

Оцените статью
clickpad.ru
Добавить комментарий