SYSTEM ADMINISTRATOR

Итак, давайте разберемся, из каких физических компонентов состоит видеокарта. Практически все современные видеокарты состоят из следующих основных компонент:

• Видеопамять.
• набор микросхем, (видеочипсет).
• Интерфейс ввода-вывода.
• Video BIOS.
• Тактовые генераторы.

Основное назначение видеопамяти - временное хранение выводимой на экран монитора картинки, также видеопамять может использоваться и в других целях, об этом мы поговорим позже. Ту часть видеопамяти, которая используется для хранения выводимой картинки, принято называть кадровым буфером (фрейм- буфером). Как Вы знаете, каждая картинка имеет определенный объём, который измеряется в байтах, это также относится и к изображению, которое мы с Вами видим на экране. Для получения какого-либо изображения нам надо разместить картинку в видеопамяти. Следовательно, чем больше объем этой памяти, тем большее разрешение и глубину цвета можно отобразить на мониторе. Рассмотрим несколько примеров:

Например, Ваша видеокарта оборудована 2 Мбайт памяти. Тогда, какую глубину цвета она покажет в каких разрешениях? Считаем: в 800х600 на экране 480 000 точек. Если на каждую по 16 бит, то всего нужно чуть менее 1 Мбайт памяти, т.е. 800х600х16 видеокарта с двумя Мбайт памяти поддерживает. Если цвет 32-битный, то нужно чуть менее 2 Мбайт памяти, т.е. и 800х600х32 поддержит такая видеокарта. А если разрешение 1024х768 точек? Тогда на экране 786 432 точек. Если на каждую 2 байта, то понадобиться примерно 1.5 Мбайт видеопамяти, А если использовать 32-битный цвет, то всего нужно 3 Мбайт памяти. Т.е., видеокарта с 2 Мбайт видеопамяти не поддерживает 32-битный цвет при разрешении 1024х768 из-за недостатка объема видеопамяти.

В качестве самой видеопамяти может использоваться либо собственная память видеокарты, либо часть основной памяти компьютера, в случае, если видеоадаптер встроен в чипсет.

Какие типы видеопамяти используют в современных видеокартах? В качестве видеопамяти нередко использовали те же технологии, что и в оперативной памяти. Использовали память типа FPM и EDO, затем применяли SDRAM (и применяют сейчас), в настоящее время все больше применяют DDR SDRAM. По сути, сегодня SDRAM и DDR SDRAM - единственные применяемые типы видеопамяти. Однако еще во времена господства памяти типа EDO, возникали проблемы с производительностью видеопамяти, и были разработаны специальные типы памяти, которые были оптимизированы для обращений не центрального процессора, а видеопроцессора, например, SGRAM.

"SGRAM (Synchronous Graphics RAM - синхронная графическая память) - имеет много общего с памятью SDRAM. Она может работать на частотах от 66МГц и выше."

Каждый из этих типов памяти был предназначен ускорить обмен видеопроцессор - видеопамять различными способами и применение такого типа памяти на видеокарте тех времен было признаком высокого качества платы и заслуживало всяческого уважения. С другой стороны с выходом SDRAM эти типы памяти отошли на второй план и сейчас совершенно не применяются.

Производительность видеопамяти, как мы уже говорили, весьма важная характеристика платы, от нее зависит, как быстро видеопроцессор будет получать данные для обработки. Большинство современных видеокарт сегодня имеют настолько быстрые видеопроцессоры, что применение с ними видеопамяти SDRAM (!), а не DDR SDRAM может не позволить видеочипу раскрыть все свои скоростные возможности. С другой стороны, все это имеет значение, только при построении трехмерных сцен, о принципах их построения можно узнать из материала, который Вам выдаст преподаватель.

Параметром видеоадаптера является установленный на нем объем видеопамяти. Производитель обычно выпускает целую линейку карт, различающихся объемом видеопамяти и рассчитанных на различные сегменты рынка. Сейчас наиболее популярны видеокарты с объемами видеопамяти 32 и 64 Мбайт, также появляются видеокарты со 128 Мбайт видеопамяти. Но, тем не менее, нужно помнить - несмотря на то, что объем видеопамяти очень важный параметр, оценивать видеокарту ТОЛЬКО по объему ее видеопамяти сродни оценки автомобиля по комфортабельности салона, не говоря при этом, какой у Вас автомобиль. Безусловно, есть связь между комфортабельностью салона и маркой машины :), самую плохую машину не станут слишком "наворачивать", как и на видеокарту с плохим чипом не станут ставить много видеопамяти, но тем не менее, в первую очередь следует интересоваться, какой видеочип используется на видеокарте, а затем уже сколько видеопамяти установлено.

Следующий компонент видеоадаптера - видеочипсет, набор микросхем видеосистемы. Раньше этот набор состоял из нескольких микросхем, в настоящее время эти микросхемы объединены в одну - видеопроцессор.

Одна из важных частей видеопроцессора - RAMDAC (цифро-аналоговый преобразователь данных, хранящихся в памяти). Он выводит на экран содержимое кадрового буфера.

Принцип работы видеоадаптера выглядит так:

Центральный процессор компьютера формирует изображение (кадр) в виде массива данных и записывает его в видеопамять, а конкретно - в кадровый буфер. После этого часть видеочипа которая называется графическим контроллером, последовательно, бит за битом, строка за строкой, считывает содержимое кадрового буфера и передает его RAMDAC. Он в свою очередь формирует аналоговый RGB-сигнал, который вместе с сигналами синхронизации передаётся на монитор. Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением луча по экрану монитора. Ход электронного луча по экрану изображен на рисунке.

Количество отображённых строк в секунду называется строчной частотой развертки. А частота, с которой меняются кадры изображения, называется кадровой частотой развёртки. Последняя не должна быть ниже 60 Гц, иначе изображение будет мерцать. Частота RAMDAC говорит о том, какое максимальное разрешение при какой частоте кадровой развёртки может поддерживать видеоадаптер. От возможностей RAMDAC (частота, разрядность и т.д.) зависит качество получаемого изображения.

Производительность видеокарты во многом зависит от производительности видеопроцессора (в дальнейшем мы будем говорить: видеочипа) и от производительности видеопамяти: сколь бы ни был быстр процессор, если ему медленно поставляют данные, его эффективная производительность падает.

Как и любой микропроцессор, графический чип имеет следующие параметры:

Внутренняя частота.

В настоящее время составляет 120-300 МГц. Как и центральный процессор, видеочип можно разгонять.

Технология изготовления.

Большинство видеочипов сделано по технологии 0,25 либо 0,18 мкм, но уже начали появляться чипы с технологией 0,13 мкм. Уменьшение техпроцесса, как мы знаем, позволяет увеличить частоту и уменьшить тепловыделение.

Шина видеопамяти.

Чип связан с локальной видеопамятью внутренней шиной. Ее ширина является важным скоростным параметром и, разумеется, совпадает с шириной интерфейса чипа и памяти. В настоящее время у большинства чипов составляет 128 бит, у дешевых изделий - 64 бита, у последних изделий - 256 бит. Этот параметр часто включается в название чипа (Riva128 - 128 бит; GeForce256 - 256 бит). Кроме того, видеопамять характеризуется типом и частотой. Как мы уже говорили, сегодня применяют только SDRAM и DDR SDRAM, частота видеопамяти обычно не меньше частоты чипа и составляет в настоящее время 125-300 МГц. Видеопамять, как и оперативную память системы, также можно разгонять.

Наконец, на видеокарте присутствует видео BIOS: постоянная память, в которую записаны экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. Этот BIOS не используется видеоконтроллером напрямую - к нему обращается только центральный процессор, и в результате выполнения им подпрограмм хранящихся BIOS, происходит обращение к видеоконтроллеру и видеопамяти. BIOS необходим только для первоначального запуска адаптера и работы в режиме MS DOS. Операционные системы с графическим интерфейсом (Windows или OS/2) не используют BIOS для управления адаптером - они управляют им при помощи драйверов.

Кроме того, на видеокарте обычно размещаются один или несколько разъемов для внутренних соединений. Один из них носит название Feature Connector и служит для предоставления внешним устройствам доступа к видеопамяти и изображению. К этому разъему может подключаться телеприемник, аппаратный декодер MPEG, устройство ввода изображения и т.п. Hа некоторых платах предусмотрены отдельные разъемы для подобных устройств.

Ко всему этому, одним из важных параметров является интерфейс подключения, т.е. к какой шине подключается видеоадаптер. Первые видеоадаптеры подключались к шине XT-bus, позже они стали подключатся к ISA. Вы наверняка помните их характеристики (16 бит, 8МГц). Определённое время такая производительность удовлетворяла большинство пользователей, но с появлением более производительных видеочипов потребовалась ещё большая производительность. Сначала фирма IBM попыталась монополизировать рынок высокопроизводительных видеосистем, разработав шину MCA (Microchannel architecture - микроканальная архитектура). Её производительность была намного выше - до 40 Мб/с(32 бит и 10 МГц). Но эта шина не получила распространения по нескольким причинам, во-первых несовместимость с существующими шинами, во-вторых маркетинговая политика самой фирмы IBM - они никому не продавали лицензию на выпуск продукции для этой шины.

Позже видеоадаптеры подключались к шине VESA Local Bus, и настоящий прорыв производительности удалось осуществить только при появлении шины PCI. Однако её возможностей все равно не хватало, и фирма Intel разработала шину AGP (Accelerated Graphics Port), которая, по сути, является отдельным каналом между видеоадаптером и памятью компьютера. В первых версиях этой шины поддерживались режимы 1х и 2х, во второй версии появился режим 4х, а во втором квартале 2002 года готовится к выпуску следующий, 3-й стандарт AGP - 8х. Также фирмой Intel продвигается стандарт AGP Pro. Этот стандарт предполагает возможность управления питанием, специально для карт с большим энергопотреблением. Предполагается наличие двух типов карт - High Power (50:110Вт) и Low Power (25:50Вт), эти карты требуют различное охлаждение, и их конструкция не позволяет устанавливать другие платы расширения в соседние с AGP слоты PCI