Меню

Принцип работы видеокарты с монитором



Для чего нужна видеокарта, устройство видеокарты компьютера на примере старушки GeForce 9600 GT

Видеокарта является очень важным компонентом в системе, наверное вторым по важности после процессора. Но почему это именно так? Вообще, для чего нужна видеокарта? Приглашаю вас вместе со мной разобраться в этих вопросах, все ответы обязательно будут далее по тексту.

Открою секрет тем, кто еще не знает — абсолютно в каждом компьютере есть видеокарта. Объясняется это тем, что без нее просто немыслима работа за компьютером. Дело в том, что, как вы уже наверное догадались, видеокарта отвечает за формирование изображения на мониторе компьютера. Без нее мы с вами просто-напросто сидели бы и «втыкали» в пустой ничего не показывающий монитор, причем остальная часть устройств компьютера при этом бы стабильно продолжала работать.

Иными словами получается, что если убрать из системы видеокарту, ничего страшного не произойдет, все будет работать и это никак не отразится на работе компьютера в общем. Это с технической точки зрения. Но с точки зрения нас с вами, отсутствие видеокарты на 100% лишает нас возможности вообще хоть как-то работать на таком компьютере. И поэтому видеокарта по важности идет следом за процессором (без процессора комп даже не включится).

Чтобы понять что это за «зверь» такой — видеокарта и где он «живет», предлагаю заглянуть внутрь системного блока компьютера.

Видеокарта (зеленая стрелка) состоит из множества компонентов и представляет собой печатную плату, на которой эти компоненты размещены. Итак, что же это за компоненты такие? У меня на руках старенькая 9600 GT от известной фирмы-производителя. Думаю, можно использовать ее в качестве примера для наглядного описания компонентов, поскольку в конструктивном плане все современные графические карты (видеокарты) идентичны — различаются только некоторые моменты, такие как: расположение отдельных чипов, их количество и т.д. Иными словами, далее по тексту пойдет объяснение базовой структуры (из чего состоит видеокарта), которая есть у всех в том или ином виде.

Графический процессор (зеленая стрелка) — главный компонент (сердце) видеокарты. Именно от него зависят большинство характеристик видеокарты, производительность — в первую очередь. Графический процессор является еще и самым горячим компонентом любой видеокарты. Занимается расчетами выводимого на монитор изображения, разгружая при этом центральный процессор (у которого и своих обязанностей хватает). Участвует в расчетах для построения трехмерной графики. Современные графические процессоры (GPU) по сложности мало чем отличаются от центрального процессора компьютера (CPU). Не секрет, что число транзисторов в процессоре играет далеко не последнюю роль, так вот графический процессор видеокарты в большинстве случаев превосходит центральный процессор, как по количеству транзисторов, так и по вычислительной мощности. Достигается это, как правило благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.

Видеоконтроллер — формирует картинку в памяти видеокарты, а так же отсылает информацию на ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) относительно развертки монитора, занимается обработкой запросов центрального процессора компьютера. Содержит в себе несколько контроллеров: контроллер внешней шины данных (PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер памяти видеокарты. Так как к большинству современных видеокарт можно одновременно подключить сразу несколько мониторов, видеокарты содержат в себе сразу несколько видеоконтроллеров, каждый из которых управляет одним или несколькими дисплеями.

Видеопамять (желтые рамки) — выполняет роль некоего буфера, в который поступает изображение с графического процессора через видеоконтроллер. По своей сути очень схожа с оперативной памятью компьютера. В видеопамяти также хранятся промежуточные кадры, невидимые на мониторе элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по частоте и скорости доступа. Если говорить про современные видеокарты, все они могут оснащаться памятью типа GDDR3, GDDR4, GDDR5. Объем памяти тоже может быть разный, как правило от 1-4 Гб.

Сами чипы видеопамяти находятся вблизи графического процессора и располагаются вокруг него — и это не случайно. Смысл в том, что чем ближе находятся чипы видеопамяти к GPU, тем быстрее он с ними может взаимодействовать, за счет этого повышается его тактовая частота. Следует иметь ввиду, что помимо видеопамяти, современные графические процессоры обычно используют часть системной (ОЗУ) памяти компьютера, доступ к которой организуется драйвером видеокарты через шину AGP (которая уже устарела) или PCI-E.

Коннекторы (видеовыходы) — служат для подключения монитора(ов) к компьютеру. На приведенной ниже фотографии их три, значит к видеокарте одновременно можно подключить три монитора. Как вы понимаете, выходов может быть значительно больше — все зависит от стоимости видеокарты.

Сейчас не будем останавливаться на характеристиках каждого из них, это тема отдельной статьи, а просто перечислим их — D-Sub (окрашен в синий цвет), HDMI (слева), DVI, DisplayPort (которого нету на данной видеокарте). Это все были основные выходы, отвечающие за вывод картинки на монитор. Но существуют и другие — коннекторы системы питания и охлаждения видеокарты. Например так выглядит коннектор системы охлаждения видеокарты, при условии, что она представлена в виде вентилятора (активная система охлаждения).

Читайте также:  8320 fx современные видеокарты

Через этот коннектор и далее по проводу подается напряжение на моторчик кулера, заставляя его вращаться. И через него же можно управлять скоростью вращения кулера. И как уже было сказано выше, есть еще один разъем — разъем дополнительного питания видеокарты. Все современные видеокарты им оснащаются в обязательном порядке, ибо потребляемая мощность этих видеокарт весьма и весьма высокая. Если на видеокарте нет такого разъема, как в случает с 9600 GT — мощность потребляется через интерфейс PCI-E x16, который способен «выдавать» до 75 Вт, если мне не изменяет память.

Если взглянуть на обратную сторону видеокарты, можно увидеть отверстия под винты крепления системы охлаждения графического процессора. Больше ничего интересного здесь вы не найдете.

Принцип работы видеокарты

Ну а теперь предлагаю обобщить все вышесказанное в некую последовательность, которая будет объяснять принцип работы видеокарты.

До того, как стать изображением на мониторе, цифровые данные в виде двоичного кода (0 и 1) обрабатываются центральным процессором компьютера, после чего они через шину данных направляются в видеокарту, где еще раз обрабатываются, преобразуются в аналоговый сигнал, который направляется на монитор. Это если кратко. Ну а если поподробней — сначала данные из шины данных попадают в графический процессор, где они обрабатываются. После чего эти обработанные цифровые данные через видеоконтроллер поступают в видеопамять видеокарты, где создается некий образ изображения, которое должно выводиться на мониторе. Следующим этапом — будет передача этих данных в RAMDAC (цифро-аналоговый преобразователь), где они преобразуются в аналоговый вид и уже в таком виде поступают на монитор.

Кстати, по поводу RAMDAC — сейчас все реже и реже на видеокартах встречается аналоговый выход (D-Sub), поэтому прошу тех, кто дочитал до этого момента (Вы молодец) указать в комментариях свое мнение на тот счет, нужен ли RAMDAC видеокартам, которые имеют только цифровые выходы (HDMI, DVI, DP). Ведь если главной функцией RAMDAC является кодирование данных из цифрового сигнала в аналоговый сигнал, то в случае с цифровыми выходами кодировать нечего и соответственно необходимость в RAMDAC отпадает. Прошу поделиться тех кто знает информацией на этот счет. Заранее спасибо.

Источник

Принцип работы видеокарты

Принцип работы видеокарты: описание системы, понятие, устройство

Изображение на экране дисплея состоит из мельчайших точек, называемых пикселями.

При наиболее распространенном разрешении Full HD их количество превышает 2 млн, и ПК должен решить, что делать с каждым из них.

Для этого нужен посредник, который мог бы преобразовать двоичные данные в видимое изображение. Если компьютер не справляется с этой задачей с помощью аппаратного обеспечения материнской платы, ее выполнение берет на себя графическая карта.

Как работает видеокарта?

Компьютер можно представить в виде организации с собственным художественным отделом, в который направляется запрос нарисовать картину. Отдел решает, каким должен быть рисунок, а затем наносит его на бумагу. В конце концов, чья-то идея реализуется в видимое изображение.

Принцип работы видеокарты такой же. Процессор и программное обеспечение передают информацию на графическую карту, которая решает, какими должны быть пиксели на экране, чтобы получилось требуемое изображение. Затем эти данные направляются по кабелю на монитор.

Работа видеокарты компьютера зависит от следующих основных составных частей:

  • соединения с материнской платой, через которое поступают питание и данные;
  • процессора, который занимается обработкой каждого экранного пикселя;
  • графической памяти, хранящей данные о каждом пикселе и завершенных изображениях;
  • системы вывода на дисплей конечного результата.

Графический процессор

Принцип работы видеокарт основан на получении данных из ГПУ и преобразовании их в изображения.

Подобно материнской плате, графическая карта – это печатная плата с процессором и ОЗУ. Она также оборудуется микросхемой системы ввода-вывода (БИОС), в которой хранятся настройки и которая при запуске диагностирует работу памяти, системы ввода и вывода.

Графическое процессорное устройство похоже на ЦПУ компьютера. Однако ГПУ специально спроектировано для проведения сложных геометрических и математических вычислений, которые нужны для рендеринга изображения. В некоторых наиболее быстрых процессорах транзисторов больше, чем в среднем ЦПУ. ГПУ выделяет много тепла, поэтому обычно охлаждается радиатором или кулером с вентилятором.

Помимо огромной вычислительной мощности, графические процессоры для анализа и использования данных взаимодействуют со специальным программным обеспечением. Компании nVidia и ATI выпускают подавляющее большинство чипов для видеокарт. Они разрабатывают собственные средства повышения производительности. Чтобы достичь более высокого качества изображения, в графических процессорах используются:

  • полноэкранное сглаживание краев 3D-объектов;
  • анизотропная фильтрация, повышающая четкость видео.
Читайте также:  Отвал чипа на видеокарте asus

При сохранении общего принципа работы видеокарт каждый производитель разрабатывает собственные техники окрашивания, наложения оттенков, текстур и шаблонов.

Поскольку ГПУ создает изображения, оно должно их где-то хранить. Для этого служит оперативное запоминающее устройство. Оно хранит информацию о всех пикселях, их цвете и местоположении. Часть ОЗУ также может выполнять функцию буфера кадров с завершенными изображениями, пока не придет время их отобразить. Как правило, память работает с очень высокой скоростью и является двунаправленной, т. е. система может считывать и записывать данные одновременно.

Графическое ОЗУ непосредственно подключено к цифро-аналоговому преобразователю ЦАП, который преобразует изображение в сигнал, используемый дисплеем. В некоторых видеокартах есть несколько таких модулей, что повышает производительность и позволяет поддерживать больше одного монитора.

ЦАП направляет окончательное изображение по кабелю.

Разъем PCI

Графические карты соединяются с компьютером через разъем на материнской плате. По нему подается питание и происходит обмен данными с процессором. Мощные видеокарты часто используют больше энергии, чем позволяет системная плата, поэтому они снабжаются разъемом для прямого соединения с блоком питания.

Подключение обычно производится через интерфейсы PCI, AGP и PCI Express (PCIe). Последний является наиболее современным и обеспечивает наибольшую скорость передачи данных между картой и материнской платой. PCIe поддерживает использование нескольких ускорителей графики одновременно.

Быстродействие

Скорость работы видеокарты прямо зависит от аппаратного обеспечения.

На ее быстродействие больше всего влияют следующие технические характеристики:

  • тактовая частота;
  • ширина шины памяти;
  • пропускная способность ОЗУ;
  • объем оперативной памяти и ее частота;
  • частота ЦАП.

ЦПУ и материнская плата ПК также играют определенную роль, поскольку даже очень быстрая видеокарта не способна компенсировать плохую работу системы.

Принцип работы видеокарты: описание системы, понятие, устройство

Изображение на экране дисплея состоит из мельчайших точек, называемых пикселями. При наиболее распространенном разрешении Full HD их количество превышает 2 млн, и ПК должен решить, что делать с каждым из них.

Для этого нужен посредник, который мог бы преобразовать двоичные данные в видимое изображение.

Если компьютер не справляется с этой задачей с помощью аппаратного обеспечения материнской платы, ее выполнение берет на себя графическая карта.

Производимые вычисления сложны, но устройство и принцип работы видеокарты понять легко. В данной статье рассмотрены ее основные компоненты, их функции, а также факторы, сочетание которых обеспечивает высокую производительность и эффективность ПК.

Как работает видеокарта?

Компьютер можно представить в виде организации с собственным художественным отделом, в который направляется запрос нарисовать картину. Отдел решает, каким должен быть рисунок, а затем наносит его на бумагу. В конце концов, чья-то идея реализуется в видимое изображение.

Принцип работы видеокарты такой же. Процессор и программное обеспечение передают информацию на графическую карту, которая решает, какими должны быть пиксели на экране, чтобы получилось требуемое изображение. Затем эти данные направляются по кабелю на монитор.

Создавать изображение из двоичных чисел сложно. Чтобы вывести на экран трехмерную картинку, графическая карта сначала должна рассчитать каркас из прямых линий. Затем она заполняет его пикселями.

После этого добавляются цвет, освещение и текстура. В высокоскоростных компьютерных играх графический процессор должен выполнять все эти расчеты не менее 60 раз в секунду.

Без него нагрузка на ЦПУ была бы слишком велика.

Работа видеокарты компьютера, в принципе, зависит от следующих 4-х основных составных частей:

  • соединения с материнской платой, через которое поступают питание и данные;
  • процессора, который занимается обработкой каждого экранного пикселя;
  • графической памяти, хранящей данные о каждом пикселе и завершенных изображениях;
  • системы вывода на дисплей конечного результата.

Графический процессор

Принцип работы видеокарт основан на получении данных из ГПУ и преобразовании их в изображения.

Подобно материнской плате, графическая карта – это печатная плата с процессором и ОЗУ. Она также оборудуется микросхемой системы ввода-вывода (БИОС), в которой хранятся настройки и которая при запуске диагностирует работу памяти, системы ввода и вывода.

Графическое процессорное устройство похоже на ЦПУ компьютера. Однако ГПУ специально спроектировано для проведения сложных геометрических и математических вычислений, которые нужны для рендеринга изображения. В некоторых наиболее быстрых процессорах транзисторов больше, чем в среднем ЦПУ. ГПУ выделяет много тепла, поэтому обычно охлаждается радиатором или кулером с вентилятором.

Помимо огромной вычислительной мощности, графические процессоры для анализа и использования данных взаимодействуют со специальным программным обеспечением. Компании nVidia и ATI выпускают подавляющее большинство чипов для видеокарт. Они разрабатывают собственные средства повышения производительности. Чтобы достичь более высокого качества изображения, в графических процессорах используются:

Читайте также:  Samsung np305u1a драйвер видеокарты

При сохранении общего принципа работы видеокарт каждый производитель разрабатывает собственные техники окрашивания, наложения оттенков, текстур и шаблонов.

Поскольку ГПУ создает изображения, оно должно их где-то хранить. Для этого служит оперативное запоминающее устройство. Оно хранит информацию о всех пикселях, их цвете и местоположении.

Часть ОЗУ также может выполнять функцию буфера кадров с завершенными изображениями, пока не придет время их отобразить. Как правило, память работает с очень высокой скоростью и является двунаправленной, т. е.

система может считывать и записывать данные одновременно.

Графическое ОЗУ непосредственно подключено к цифро-аналоговому преобразователю ЦАП, который преобразует изображение в сигнал, используемый дисплеем. В некоторых видеокартах есть несколько таких модулей, что повышает производительность и позволяет поддерживать больше одного монитора.

ЦАП направляет окончательное изображение по кабелю. Подробно принцип работы видеокарты с интерфейсами описан ниже.

Разъем PCI

Графические карты соединяются с компьютером через разъем на материнской плате. По нему подается питание и происходит обмен данными с процессором. Мощные видеокарты часто используют больше энергии, чем позволяет системная плата, поэтому они снабжаются разъемом для прямого соединения с блоком питания.

Подключение обычно производится через интерфейсы PCI, AGP и PCI Express (PCIe). Последний является наиболее современным и обеспечивает наибольшую скорость передачи данных между картой и материнской платой. PCIe поддерживает использование нескольких ускорителей графики одновременно.

Принцип работы видеокарты: подключение монитора

Большинство графических карт позволяют вывести изображение на 2 дисплея. Соединение производится через порты DVI, HDMI, DisplayPort, поддерживающие ЖК-мониторы, и VGA, к которому подключаются экраны ЭЛТ-типа. На некоторых картах есть 2 DVI-порта.

Но это не исключает возможность использование электронно-лучевых трубок, поскольку они могут подключаться через адаптер.

Компания Apple ранее производила мониторы с фирменным разъемом ADC, который был заменен портом DVI, а затем – Thunderbolt на основе USB-C, обратно совместимый с HDMI и DisplayPort.

Большинство пользуется только одним дисплеем. Тем, кому необходимо 2 монитора, могут приобрести графическую карту с возможностью вывода изображения два экрана. Такие ПК могут поддерживать 4 и более дисплеев.

Другие соединения

В дополнение к материнской плате и монитору некоторые графические карты позволяют подключиться к:

  • телевизионному дисплею (через выход TV-out либо S-video);
  • аналоговым видеокамерам (посредством ViVo и видеовхода);
  • цифровым камерам (через USB или FireWire).

Отдельные видеокарты снабжаются телетюнерами.

Типы видеокарт

Видеокарты делятся на 3 типа:

  • Интегрированные видеокарты(т.е Встроенная графика или IGP )
  • Дискретные видеокарты(т.е Внешняя видеокарта)
  • Гибридные решения

Интегрированные видеокарты

Это видеочипы, интегрированные в ядро процессора (CPU), (пребывают на кристалле процессора ) или, реже, вшиты в материнскую плату( как правило, находятся сами по себе, но вообще могут находиться под чипом именуемым “северным мостом“. Интегрированные видеокарты дают слабые показатели для тех, кто хочет хорошую графическую производительность.

Ведь интегрированные решения для этого не рассчитаны и используются в, например, офисных компьютерах(или ноутбуках), где предполагается, что не будет сильных нагрузок на видеочип.

Проблема интегрированных видеокарт в том, что они не имеют собственную оперативную память (ОЗУ), и используют вместе с процессором одну оперативную память компьютера, при том передача сигнала идет по одной системной шине — и то, и другое, на самом деле, сильно тормозит работу.

Интегрированная видеокарта идет вместо со всеми остальными компонентами на плате, так как, очевидно, она на этой плате располагается

Дискретные видеокарты

Это как раз вариант для тех, кому как раз -таки нужна хорошая графическая производительность.

Дискретные видеокарты отличаются своими вычислительными мощностями в сравнении с интегрированными видеоадаптерами, так как имею свою собственную память — следовательно нет необходимости лезть и на пару с процессором брать оперативную память компьютера, хотя дискретная видеокарта и это тоже умеет

Дискретная карта не интегрирована в материнскую плату, а располагается отдельно, являясь независимой.

Гибридные решения

Этот вариантподразумевает в себе совмещение интегрированной видеокарты и дискретной.

Если вы не планируете сильно грузить свой комьютер( или ноутбук), например — вам нужно просто сидеть в интернете, запускать легкие игры, иногда программировать, с использованием редакторов, а может даже и IDE, редактировать таблицы — то можно взять компьютер(или ноутбук) с интегрированной видеокартой — они стоят дешевле дискретных.

Если же вы хотите получить от компьютера больших мощностей, к примеру, поиграть в нововышедшие игры, смотреть видео в лучшем качестве, то стоит сделать выбор в пользу дискретной видеокарты.

Важность видеокарты в современных устройствах

Видеокарта является неотъемлемой частью современного ноутбука, компьютера и других периферийных устройств. Без нее невозможно вывести на экран монитора изображения, просматривать видео или играть в компьютерные игры.

Источник