Видеокарты

1. Видеокарты

2. Что нужно знать о видеокартах?

Видеокарта
обычно
представляет
собой
дополнительную плату, которая вставляется в слот
материнской платы ПК. Самые дешёвые графические
решения, от которых требуется только 2D или работа
под Windows, часто интегрированы в чипсет
материнской платы. Современные видеокарты могут
похвастаться впечатляющим списком возможностей и
спецификаций, которые год от года всё увеличиваются.

3.

Видеокарта – это устройство,
преобразующее
изображение,
находящееся в памяти компьютера,
в видеосигнал для монитора.

4. Компоненты видеокарты

КОМПОНЕНТЫ ВИДЕОКАРТЫ
• Графический процессор
• Видеоконтроллер
• Видеопамять
• Цифро-аналоговый преобразователь
• Видео-ПЗУ
• Система охлаждения

5. графический процессор (GPU)

ГРАФИЧЕСКИЙ ПРОЦЕССОР (GPU)
GPU
занимается
расчётами
выводимого изображения, освобождая от
этой обязанности центральный процессор, и
производит расчёты для обработки команд
трёхмерной графики.
GPU в современных видеокартах
применяется в качестве ускорителя 3Dграфики, однако его можно использовать в
некоторых случаях и для вычислений.

6. видеоконтроллер

ВИДЕОКОНТРОЛЛЕР
Видеоконтроллер отвечает за вывод
изображения из видеопамяти, регенерацию
ее содержимого, формирование сигналов
развертки для монитора и обработку
запросов центрального процессора.

7. видеопамять

ВИДЕОПАМЯТЬ
Выполняет роль кадрового буфера, в котором
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.

8. цифроаналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC)

ЦИФРОАНАЛОГОВЫЙ
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (ЦАП, RAMDAC)
Служит для преобразования изображения,
формируемого видеоконтроллером, в уровни
интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый
монитор.
Обычно ЦАП совмещен на одном кристалле с
видеоконтроллером.

9. видео-ПЗУ

ВИДЕО-ПЗУ
Постоянное запоминающее устройство, в
которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты,
служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется
видеоконтроллером
напрямую
—
к
нему
обращается
только
центральный
процессор.
Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает
инициализацию и работу видеокарты до загрузки
основной операционной системы, а также содержит
системные данные, которые могут читаться и
интерпретироваться видеодрайвером в процессе
работы

10. система охлаждения

СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ
Предназначена
для
сохранения
температурного режима видеопроцессора и
видеопамяти в допустимых пределах.

11. ХАРАКТЕРИСТИКА

• Ширина шины памяти
• Количество видеопамяти
• Частоты ядра и памяти
• Техпроцесс
• Текстурная и пиксельная скорость заполнения
• Выводы карты

12. ПРОИЗВОДИТЕЛИ

• Основные производители
• AMD Radeon (ATI Technologies)
• NVIDIA Corporation
• Специализированные
• Nvidia Quadro
• Matrox
• 3D Labs
• Другие производители
• 3dfx
• S3 Graphics
• XGI Technology Inc.

13.

После установки видеокарты в ваш ПК на задней
панели корпуса можно будет обнаружить соответствующие
разъёмы. Именно к ним и подключается дисплей. Многие
видеокарты дают несколько (два) выходов, поэтому
одновременно
можно
пользоваться
несколькими
дисплеями. Существуют разные интерфейсы дисплеев, но, в
целом, их подразделяют на цифровые и аналоговые.

14. VGA-выход (D-Sub)

VGA-ВЫХОД (D-SUB)
VGA (Video Graphics Adapter) используется для вывода
аналогового сигнала, разъем для которого соответственно называют VGA
или D-Sub 15 (15-контактный разъем). Также можно встретить и такую
расшифровку аббревиатуры VGA – Video Graphics Array (массив
пикселей). Сам разъем имеет 15 ножек и чаще всего синего цвета.
Впоследствии для ЖК мониторов стал использоваться цифровой
интерфейс DVI (Digital Visual Interface). Но этот выход не теряет своей
популярности, он все еще используется в цифровых проекторах, в
некоторых HDTV-телевизорах и в игровых консолях от Microsoft.

15. DVI-выход

DVI-ВЫХОД
DVI (Digital Visual Interface) – цифровой
интерфейс, который применяется для подключения
видеокарты
к
ЖК-мониторам,
телевизорам,
проекторам а также плазменным панелям.
DVI обеспечивает неискаженный вывод
изображения, за счет того, что видеосигнал не
проходит
двойное
аналогово-цифровое
преобразование, то есть сигнал передается
напрямую. Это заметно на высоких разрешениях.

16.

17.

• DVI-D – интерфейс для вывода только цифрового сигнала;
• DVI-I – комбинированный, который имеет аналоговые
линии (VGA). К DVI-I выходу мониторы, которые имеют
аналоговый разъем, подключаются через специальный
переходник.
Для передачи сигнала используют одноканальный
Single-Link DVI или двухканальный Dual-Link DVI.
Dual-Link DVI – интерфейс позволяющий выводить
изображение высокого разрешения, более 1920 х 1200
(такие как 2560×1600 и 2048×1536), поэтому для ЖКмониторов с большим разрешением (к примеру 30”) нужно
подбирать видоекарту с поддержкой двухканального выхода
DVI Dual-Link.

18. HDMI

HDMI (High Definition Multimedia Interface) –
мультимедийный интерфейс, который позволяет передавать
по кабелю до 10м вместе с видеосигналом еще и аудио без
потерь качества. Передача по одному кабелю одновременно
видео и аудио данных уменьшает количество соединительных
проводов. Разработкой и поддержкой этого стандарта
занимаются именитые компании электронной индустрии,
такие как: Hitachi, Panasonic, Philips, Sony, Thomson и Toshiba.
Благодаря этому, стандарт довольно быстро приобрел
популярность, и теперь большинство видеоустройств, для
вывода изображений высокого разрешения, имеет хотя бы
один разъем HDMI.

19.

20. Главным конкурентом HDMI можно назвать разъем DisplayPort.

ГЛАВНЫМ КОНКУРЕНТОМ HDMI МОЖНО
НАЗВАТЬ РАЗЪЕМ DISPLAYPORT.
DisplayPort (DP, Display Port) — интерфейс, являющийся
стандартом принятым VESA (Video Electronics Standard
Association) 3 Мая 2006 года и предназначенный для
передачи аудио, видео, USB и других данных с высокой
скоростью.
Разработан как высокоэффективный интерфейс,
который смог бы полностью вытеснить с рынка
устаревающие VGA и DVI интерфейсы. Совместимость с
данными стандартами всё же сохранена при помощи
специальных адаптеров. DisplayPort имеет все те же функции,
что и HDMI стандарт, но не предназначается для его замены.

21. Главным конкурентом HDMI можно назвать разъем DisplayPort.

ГЛАВНЫМ КОНКУРЕНТОМ HDMI МОЖНО
НАЗВАТЬ РАЗЪЕМ DISPLAYPORT.
Стандарт VESA подразумевает, что не нужно отчислять
дополнительные деньги (роялти) за использование данного
порта. За использование HDMI к примеру, необходимо отчислять
минимум 4 цента и то при условии, что на буклетах и корпусе
устройства есть пометка с надписью HDMI. Если без пометок, то
все 15 центов.

22.

23. S-Video (или S-VHS)

S-VIDEO (ИЛИ S-VHS)
S-Video (или S-VHS) – аналоговый разъем, который
используется для вывода изображения на телевизоры и
видеотехнику. Пока качеству передачи сигнала превосходит
выход типа «тюльпан». Аналоговый интерфейс S-Video подает
сигнал низкого разрешения, где вся информация разделена
на три канала, для каждого базового цвета. Хоть качество от
этого лучше, но все также имеет низкое динамическое
разрешение.

24. Композитный выход RCA (“тюльпан”)

КОМПОЗИТНЫЙ ВЫХОД RCA
(“ТЮЛЬПАН”)
Композитный выход или разъём RCA (Radio
Corporation of America). Обычный выход, который можно
встретить на телевизорах и видеооборудовании. Для
соединения используется коаксиальный кабель. На выходе
образуется сигнал с низким разрешением и качество видео
соответственно низкое.

25.

Компьютер - это цифровая машина, поэтому цифровой
формат для компьютера является "родным", его лучше
использовать и для подключения монитора к видеокарте.
Современные дисплеи прошли долгий путь развития от
первых
электронно-лучевых
трубок
(элт)
до
жидкокристаллических дисплеев (жк). Элт-мониторы по своей
природе аналоговые, поэтому для них цифровой сигнал
превращается в аналоговый с помощью цифро-аналогового
преобразователя (ЦАП), который размещён на видеокарте. С
появлением жидкокристаллических дисплеев потребность в
ЦАП исчезла, но этот компонент всё равно присутствует на
случай подключения аналоговых элт-мониторов. Впрочем, для
цифровых мониторов всё же рекомендуется использовать
цифровые интерфейсы.

26. Интерфейсы видеокарт

Своей интерфейсной частью видеокарта вставляется в
материнскую плату вашего компьютера. По сути, это слот, с
помощью которого компьютер и видеокарта обмениваются
информацией. Так как на материнской плате обычно
присутствует слот какого-либо одного типа, то важно покупать
видеокарту, которая будет ему соответствовать. Например,
видеокарта PCI Express не будет работать в слоте AGP.

27.

Стандартным интерфейсом для подключения видеокарт
на данный момент является шина PCI-Express (PCIe или PCI-E),
которая пришла на смену AGP.
PCI-Express 16x и PCI-Express 2.0 – наиболее
используемые интерфейс для подключения дискретных
видеокарт. Основное различием между этими версиями в том,
что в версии 2.0 была увеличена максимальная пропускная
способность до 8 Гбит/с в каждом направлении, а также
увеличивает возможности энергоподачи до 300 Вт, для этого
на видеокарты устанавливается 1-3 x 4,6,8-штырьковых
разъемов питания.

28.

PCI-Express
реализован
в
различных
версиях,
отличающихся пропускной способностью: 1x, 2x, 4x, 8x, 16x и
32х. Видеоинтерфейс PCI-E 16x обеспечивает пропускную
способность равную 4 Гб/с в каждом направлении.
Конечно,
чем
выше
пропускная
способность
видеокарты, тем выше производительность и FPS в играх.
Однако, у видеоинтерфейса AGP пропускная способность была
практически такой же, как и в ранних версиях PCI-Express, и
преимущество последнего было в масштабировании, а значит
можно было подключить одновременно до четырех видеокарт.

29.

30.

Стандарт PCI-Express обеспечивает мощность
питания:
• по напряжению 3,3 В до 3 А;
• по 12 В – до 5,5 А.
Таким образом всего до 76 Вт отдаваемой видеокарте
мощности. Но даже этого некоторым видеокартам не
хватает и на них устанавливают один или несколько
дополнительных 6-8-контактных разъема питания.

31.

32.

AGP (Accelerated Graphics Port) – 32-битная
системная шина для видеокарты. Стандарт был
разработан в 1997 году компанией Intel. Хоть стандарт
является устаревшим, в продаже все еще можно
встретить видеокарты с этим видеоинтерфейсом.
Для сравнения с пропускной способностью PCI
Express приведем пример нескольких вариантов шины
AGP:
AGP 1х – 266 Мб/с;
AGP 2х – 533 Мб/с;
AGP 4х -1,07 Гб/с;
AGP 8х – 2,1 Гб/с.

33. Охлаждение

Видеокарты могут потреблять (и, соответственно, выделять)
столько же энергии, сколько 150-Вт лампочка. Подобное количество
тепла, выделяемое с поверхности одного кремниевого чипа, может
легко сжечь кристалл. Поэтому тепло следует своевременно отводить
с помощью стабильных и мощных кулеров. Без систем охлаждения
графический процессор или память могут перегреться, что приведёт к
"повисанию" изображения, изменению цветовой гаммы или
появлению своего рода “артефактов” ,а в худшем случае даже к
выходу видеокарты из строя.
Охлаждение может осуществляться как пассивно с помощью
теплопроводящих материалов и радиаторов, так и активно, если
работает вентилятор. Но в последнем случае придётся
довольствоваться повышенным уровнем шума.

34.

Современные
видеокарты,
как
правило,
оснащаются от 1 до 6 и более Гбайт памяти, причём
используется в основном GDDR5. Чем больше будет
памяти на видеокарте, тем больше графических
данных (как правило, текстур), можно сохранять
локально, то есть за ними не нужно будет
обращаться в память компьютера.

35.

Впрочем, объём - это далеко не всё. Часто дешёвые или
массовые видеокарты оснащают большим количеством
памяти, чтобы они быстрее продавались. Если современные
модели видеокарт используют шину памяти 128,256 и более
бит шириной, то некоторые дешёвые и даже средние по цене
карты оснащены всего лишь 64-битной шиной. Представьте
себе две видеокарты с равными частотами, одна из которых
использует 128-битную шину, а вторая - 64-битную. Первая
будет передавать за единицу времени в два раза больше
данных, чем карта с 64-битной шиной. Современные игры и
профессиональные программы требуют, чтобы рабочие
данные хранились в видеопамяти. И если они не будут
своевременно поступать к графическому процессору (в случае
узкой шины), то он попросту будет простаивать.

36. Crossfire и sli

В чем отличие технологии CrossFire от SLI в плане
возможности соединения двух разных карт?
Технология SLI позволяет использовать вычислительный
потенциал двух видеокарт только в том случае, если они
полностью одинаковые.
CrossFire в этом свете выгодно отличается от технологии
компании NVIDIA: в паре можно использовать видеокарты
разных модификаций, главное, чтобы они были из одной
серии.

37. Шейдеры

ШЕЙДЕРЫ
• Ше́йдер (англ. shader «затеняющий») — компьютерная
программа, предназначенная для исполнения процессорами
видеокарты (GPU). Шейдеры составляются на одном из
специализированных
языков
программирования
и
компилируются в инструкции для графического процессора.
• Программы, работающие с трёхмерной графикой и видео
(игры, GIS, CAD, CAM и др.), используют шейдеры для
определения параметров геометрических объектов или
изображения, для изменения изображения (для создания
эффектов сдвига, отражения, преломления, затемнения с
учётом заданных параметров поглощения и рассеяния света,
для наложения текстур на геометрические объекты и др.).

38. directx

DIRECTX
• DirectX (от англ. direct — прямой, непосредственный) —
это набор API (application programming interface —
интерфейс
программирования
приложений),
разработанных для решения задач, связанных с
программированием под Microsoft Windows. Наиболее
широко используется при написании компьютерных игр.
• Более простыми словами: DirectX – это “прослойка”
между видеокартой и играми, позволяющая полностью
реализовать всю вычислительную мощь компьютера для
отрисовки красивой графики.

39. Opengl (Open Graphics Library)

OpenGL (OPEN GRAPHICS LIBRARY)
• Спецификация, определяющая платформонезависимый
(независимый от языка программирования) программный
интерфейс для написания приложений, использующих
двумерную и трёхмерную компьютерную графику.