Видеокарты — различия между версиями

Материал из Wiki 54
Перейти к: навигация, поиск
Строка 1: Строка 1:
Видеокарта — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера, в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора.
+
=Видеокарты=
  
 +
Видеокарта – это устройство, выводящее на экран все действия и процессы, совершаемые на компьютере. При помощи видеокарты данные, передаваемые компьютером, преобразовываются в видеосигнал и передаются на монитор.
  
'''История создания'''
+
Существуют два основных типа видеокарт: '''интегрированные''' и '''дискретные'''.
 +
[[Файл:diskretnye-videokarty2.jpg|380px|thumb|left|Дскретные]] [[Файл:1457414229_diskretnye-videokarty2.jpg|500px|right|thumb|Интегрированные]]<br clear=all />
  
 
----
 
----
  
 
+
[[Файл:vstroennaya-video.jpg|300px|thumb|right|Виден порт сразу на мат.плате.]]
Одним из первых графических адаптеров для IBM PC стал MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 году. Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов (физически 720×350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были белыми, янтарными или изумрудными на чёрном фоне. Фирма Hercules в 1982 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер HGC (Hercules Graphics Controller — графический адаптер Геркулес), который имел графическое разрешение 720×348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.
+
'''Интегрированные''' (встроенные) — являются неотъемлемой частью центрального процессора или материнской платы, так как встроены в них. Наличие интегрированного видео снижает стоимость и энергопотребление компьютера, однако такие видеокарты обладают ограниченной производительностью. У них зачастую отсутствует собственная видеопамять, поэтому они используют ОЗУ компьютера. Кроме этого, у интегрированной видеокарты нет отдельной системы охлаждения, что позволяет сэкономить пространство внутри системного блока или ноутбука. Такой тип видеокарт в основном используется в офисных и простых домашних компьютерах, где не требуется высокая мощность и производительность. <br clear=all />
 
+
Первой цветной видеокартой стала CGA (Color Graphics Adapter), выпущенная IBM и ставшая основой для последующих стандартов видеокарт. Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40×25 знакомест и 80×25 знакомест (матрица символа — 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 точек или 640×200 точек. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа — 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320×200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. В развитие этой карты появился EGA (Enhanced Graphics Adapter) — улучшенный графический адаптер, с расширенной до 64 цветов палитрой, и промежуточным буфером. Было улучшено разрешение до 640×350, в результате добавился текстовый режим 80×43 при матрице символа 8×8. Для режима 80×25 использовалась большая матрица — 8×14, одновременно можно было использовать 16 цветов, цветовая палитра была расширена до 64 цветов. Графический режим также позволял использовать при разрешении 640×350 16 цветов из палитры в 64 цвета. Был совместим с CGA и MDA.
+
 
+
Стоит заметить, что интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3 или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.
+
 
+
В ранних моделях компьютеров от IBM PS/2 появляется новый графический адаптер MCGA (Multicolor Graphics Adapter — многоцветный графический адаптер). Текстовое разрешение было поднято до 640x400, что позволило использовать режим 80x50 при матрице 8x8, а для режима 80x25 использовать матрицу 8x16. Количество цветов увеличено до 262144 (64 уровня яркости по каждому цвету), для совместимости с EGA в текстовых режимах была введена таблица цветов, через которую выполнялось преобразование 64-цветного пространства EGA в цветовое пространство MCGA. Появился режим 320x200x256, где каждый пиксел на экране кодировался соответствующим байтом в видеопамяти, никаких битовых плоскостей не было, соответственно с EGA осталась совместимость только по текстовым режимам, совместимость с CGA была полная. Из-за огромного количества яркостей основных цветов возникла необходимость использования уже аналогового цветового сигнала, частота строчной развертки составляла уже 31,5 кГц.
+
 
+
Потом IBM пошла ещё дальше и сделала VGA (Video Graphics Array — графический видеомассив), это расширение MCGA, совместимое с EGA и введённое в средних моделях PS/2. Это фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлены: текстовое разрешение 720x400 для эмуляции MDA и графический режим 640x480 с доступом через битовые плоскости. Режим 640x480 замечателен тем, что в нём используется квадратный пиксел, то есть соотношение числа пикселов по горизонтали и вертикали совпадает со стандартным соотношением сторон экрана — 4:3. Дальше появился IBM 8514/a с разрешениями 640x480x256 и 1024x768x256, и IBM XGA с текстовым режимом 132x25 (1056x400) и увеличенной глубиной цвета (640x480x65K).
+
 
+
С 1991 года появилось понятие SVGA (Super VGA — «сверх» VGA) — расширение VGA с добавлением более высоких режимов и дополнительного сервиса, например, возможности поставить произвольную частоту кадров. Число одновременно отображаемых цветов увеличивается до 65 536 (High Color, 16 бит) и 16 777 216 (True Color, 24 бита), появляются дополнительные текстовые режимы. Из сервисных функций появляется поддержка VBE (VESA BIOS Extention — расширение BIOS стандарта VESA). SVGA воспринимается как фактический стандарт видеоадаптера где-то с середины 1992 года, после принятия ассоциацией VESA стандарта VBE версии 1.0. До того момента практически все видеоадаптеры SVGA были несовместимы между собой.
+
 
+
Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих операционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне. К числу этих функций относятся: перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например, при перемещении окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, поддержка аппаратного курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что графический пользовательский интерфейс, несомненно, удобен, но его использование требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и современный графический ускоритель как раз и призван снять с него львиную долю вычислений по окончательному выводу изображения на экран.
+
 
+
Пример домашнего компьютера не-IBM — ZX Spectrum, имеет свою историю развития видеорежимов.
+
 
+
 
+
'''Программное обеспечение'''
+
  
 
----
 
----
  
На программном уровне видеопроцессор для своей организации вычислений (расчётов трёхмерной графики) использует тот или иной интерфейс прикладного программирования (API).
+
[[Файл:pce 16.jpg|300px|thumb|left]]
 +
'''Дискретная видеокарта''' — это отдельная плата, устанавливаемая в специальный слот (PCI Express x16) и содержащая в себе всё необходимое для полноценной работы. Это позволяет увеличить компьютеру производительность и использовать его для игр с высоким уровнем графики или работы с мощными графическими приложениями. У дискретных видеокарт имеется собственная видеопамять. Их главными недостатками являются дороговизна и потребление большого количества энергии, что играет важную роль для ноутбуков. <br clear=all />
  
Самые первые массовые ускорители использовали Glide — API для трёхмерной графики, разработанный 3dfx Interactive для видеокарт на основе собственных графических процессоров Voodoo Graphics.
+
== Основные характеристики видеокарт ==
  
Затем поколения ускорителей в видеокартах можно считать по версии DirectX, которую они поддерживают. Различают следующие поколения:
+
[[Файл:sostavlaushie videokarty.jpg|400px|front|thumb|Составляющие видеокарты]]
 +
'''Графический чип (GPU)'''. Это главный процессор видеокарты, он выполняет расчёт выводимого изображения, позволяя освободить от этой операции центральный процессор компьютера или ноутбука. Является основным элементом графической платы, поскольку от него зависят производительность и возможности всего устройства. Современные графические чипы по сложности практически не уступают центральному процессору, а иногда даже превосходят его по количеству транзисторов и по вычислительной мощности.
  
DirectX 7 — карта не поддерживает шейдеры, все картинки рисуются наложением текстур;
 
  
DirectX 8 — поддержка пиксельных шейдеров версий 1.0, 1.1 и 1.2, в DX 8.1 ещё и версию 1.4, поддержка вершинных шейдеров версии 1.0;
+
'''Тактовая частота графического чипа'''. Оказывает существенное влияние на производительность видеоадаптера: чем выше частота, тем быстрее он работает и тем большее количество тепла выделяет. Поэтому при помощи увеличения рабочей частоты графического процессора можно выполнить разгон видеокарты.
  
DirectX 9 — поддержка пиксельных шейдеров версий 2.0, 2.0a и 2.0b, 3.0;
 
  
DirectX 10 — поддержка унифицированных шейдеров версии 4.0;
+
'''Частота видеопамяти'''. Чем выше данная величина, тем быстрее работает подсистема памяти.
  
DirectX 10.1 — поддержка унифицированных шейдеров версии 4.1;
 
  
DirectX 11 — поддержка унифицированных шейдеров версии 5.0;
+
'''Тип видеопамяти'''. В настоящее время в видеокартах применяется несколько типов оперативной памяти: DDR либо специально разработанная память типа GDDR. Наиболее распространённой является GDDR3.
  
DirectX 11.1 — поддержка унифицированных шейдеров версии 5.1.
 
  
[[Файл:Exdss.jpg|600px |right ]]
+
'''Разрядность шины памяти'''. Оказывает существенное влияние на пропускную способность памяти и общую производительность видеокарты. Характеризуется количеством бит данных, которые передаются за один цикл. Чем больше разрядность шины памяти, тем выше скорость работы. В недорогих видеокартах разрядность обычно составляет 64 или 128 бит, в дорогостоящих — от 256 бит и выше.
  
 
Также поколения ускорителей в видеокартах можно считать по версии OpenGL, которую они поддерживают:
 
 
 
OpenGL 1.0
 
 
OpenGL 1.2
 
 
OpenGL 1.4
 
 
OpenGL 2.0
 
 
OpenGL 2.1
 
 
OpenGL 3.0
 
 
OpenGL 3.1
 
 
OpenGL 3.2
 
 
OpenGL 4.0
 
 
OpenGL 4.1
 
 
OpenGL 4.2
 
 
OpenGL 4.3
 
 
 
'''Основные производители'''
 
 
----
 
----
  
 +
[[Файл:razemy.jpg|400px|left|thumb|Разнообразие разъемов.]]
 +
'''Разъёмы'''. Предназначены для подключения к видеокарте внешних устройств и для вывода на них видеосигнала. Все разъёмы делятся на две основные группы: цифровые и аналоговые. При аналоговом подключении качество изображения сильно зависит от множества факторов. Это часто искажает изображение, поэтому такие разъёмы вытесняются цифровыми интерфейсами.
 +
'''Наиболее распространены следующие типы разъёмов''':
 +
'''DVI''' — может быть аналоговым, цифровым либо комбинированным, обычно используется только на видеокартах для настольных компьютеров;
  
'''Основные производители'''
 
 
 
AMD
 
 
nVidia
 
 
Intel
 
 
 
'''Специализированные:'''
 
 
[[Файл:Exam.jpg|600px |right ]]
 
 
Matrox
 
 
3D Labs
 
 
 
'''Другие производители:'''
 
 
 
3dfx (приобретена NVidia)
 
 
Acer Laboratories Inc.
 
 
Alliance Logic
 
 
Ark Logic
 
 
Artist Graphics
 
 
ATI (приобретена AMD в 2006 г.)
 
 
ASPEED Technology Inc.
 
 
Avance Logic
 
 
Bitboys Oy (приобретена ATI в 2006 г.)
 
 
Chips & Technologies (приобретена Intel в 1997 г.)
 
 
Chromatic Research (приобретена ATI в 1998 г.)
 
 
Cirrus Logic (покинула рынок в 1996 г.)
 
 
Evans & Sutherland (разрабатывала чипы для военных симуляторов)
 
 
Hualon Microelectronics Corporation
 
 
IBM
 
 
Integrated Micro Solutions (позже - iXMicro)
 
 
Macronix
 
 
NEC
 
 
NeoMagic Corporation
 
 
Nember Nine Visual Technologies (приобретена S3 Graphics)
 
 
Oak Technology (покинула рынок в начале 90-х)
 
 
OPTi
 
 
Radius (выпускала видеокарты для Apple Macintosh)
 
 
Real3D (СП Intel и Lockheed Martin, фактический разработчик i740)
 
 
Realtek
 
 
Rendition
 
 
S3 Graphics (графическое подразделение приобретено VIA в 2000 г.)
 
 
SiS
 
 
Trident Microsystems (в 2003 г. графическое отделение приобретено XGI Technology Inc.)
 
  
Tseng Labs (приобретена ATI в 1997 г.)
+
'''HDMI''' — исключительно цифровой интерфейс, используется как на ноутбуках, так и на обычных настольных компьютерах;
  
VIA
 
  
Weitek (покинула рынок в 1996 г.)
+
'''DisplayPort''' — исключительно цифровой интерфейс, используется как на ноутбуках, так и на обычных настольных компьютерах, но менее распространен чем HDMI;
  
Western Digital (покинула рынок в 1989 г.)
 
  
XGI Technology Inc. [1] (приобретена ATI в 2006 г.)
+
'''D-Sub или VGA''' — аналоговый интерфейс, используется на ноутбуках и настольных компьютерах, в последнее время теряет свою популярность;

Версия 00:53, 21 марта 2017

Видеокарты

Видеокарта – это устройство, выводящее на экран все действия и процессы, совершаемые на компьютере. При помощи видеокарты данные, передаваемые компьютером, преобразовываются в видеосигнал и передаются на монитор.

Существуют два основных типа видеокарт: интегрированные и дискретные.

Дскретные
Интегрированные


Виден порт сразу на мат.плате.

Интегрированные (встроенные) — являются неотъемлемой частью центрального процессора или материнской платы, так как встроены в них. Наличие интегрированного видео снижает стоимость и энергопотребление компьютера, однако такие видеокарты обладают ограниченной производительностью. У них зачастую отсутствует собственная видеопамять, поэтому они используют ОЗУ компьютера. Кроме этого, у интегрированной видеокарты нет отдельной системы охлаждения, что позволяет сэкономить пространство внутри системного блока или ноутбука. Такой тип видеокарт в основном используется в офисных и простых домашних компьютерах, где не требуется высокая мощность и производительность.


Pce 16.jpg

Дискретная видеокарта — это отдельная плата, устанавливаемая в специальный слот (PCI Express x16) и содержащая в себе всё необходимое для полноценной работы. Это позволяет увеличить компьютеру производительность и использовать его для игр с высоким уровнем графики или работы с мощными графическими приложениями. У дискретных видеокарт имеется собственная видеопамять. Их главными недостатками являются дороговизна и потребление большого количества энергии, что играет важную роль для ноутбуков.

Основные характеристики видеокарт

Составляющие видеокарты

Графический чип (GPU). Это главный процессор видеокарты, он выполняет расчёт выводимого изображения, позволяя освободить от этой операции центральный процессор компьютера или ноутбука. Является основным элементом графической платы, поскольку от него зависят производительность и возможности всего устройства. Современные графические чипы по сложности практически не уступают центральному процессору, а иногда даже превосходят его по количеству транзисторов и по вычислительной мощности.


Тактовая частота графического чипа. Оказывает существенное влияние на производительность видеоадаптера: чем выше частота, тем быстрее он работает и тем большее количество тепла выделяет. Поэтому при помощи увеличения рабочей частоты графического процессора можно выполнить разгон видеокарты.


Частота видеопамяти. Чем выше данная величина, тем быстрее работает подсистема памяти.


Тип видеопамяти. В настоящее время в видеокартах применяется несколько типов оперативной памяти: DDR либо специально разработанная память типа GDDR. Наиболее распространённой является GDDR3.


Разрядность шины памяти. Оказывает существенное влияние на пропускную способность памяти и общую производительность видеокарты. Характеризуется количеством бит данных, которые передаются за один цикл. Чем больше разрядность шины памяти, тем выше скорость работы. В недорогих видеокартах разрядность обычно составляет 64 или 128 бит, в дорогостоящих — от 256 бит и выше.


Разнообразие разъемов.

Разъёмы. Предназначены для подключения к видеокарте внешних устройств и для вывода на них видеосигнала. Все разъёмы делятся на две основные группы: цифровые и аналоговые. При аналоговом подключении качество изображения сильно зависит от множества факторов. Это часто искажает изображение, поэтому такие разъёмы вытесняются цифровыми интерфейсами. Наиболее распространены следующие типы разъёмов: DVI — может быть аналоговым, цифровым либо комбинированным, обычно используется только на видеокартах для настольных компьютеров;


HDMI — исключительно цифровой интерфейс, используется как на ноутбуках, так и на обычных настольных компьютерах;


DisplayPort — исключительно цифровой интерфейс, используется как на ноутбуках, так и на обычных настольных компьютерах, но менее распространен чем HDMI;


D-Sub или VGA — аналоговый интерфейс, используется на ноутбуках и настольных компьютерах, в последнее время теряет свою популярность;