Доклад Видеока́рта

Видеока́рта (также видеоада́птер, графический ада́птер, графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, графи́ческий ускори́тель, 3D-ка́рта) — электронное внутреннее устройство, устанавливается в один из разъемов материнской платы, и служит для обработки информации, поступающей от процессора или из ОЗУ на монитор, а также для выработки управляющих сигналов, т.е. видеокарта предназначена для создания графического и видео изображения и вывода его на экран монитора.

История развития компьютерной графики началось уже в 20 веке и продолжается сегодня. Впервые системы компьютерной графики появились вместе с первыми цифровыми компьютерами.

Изначально, несмотря на развитие технологии, пользователь не имел доступа к монитору, графика развивалась на математическом уровне и выводилась в виде текста, напоминающего на большом расстоянии изображение. Художник прежде всего должен был владеть программированием, так как ему приходилось переносить свои работы в компьютер, что требует освоения соответствующей методики.

1971-1985гг. – появились персональные компьютеры, где у пользователя появился доступ к дисплеям.

В первых персональных компьютерах видеоадаптеров не было. Вместо них в оперативной памяти отводилась небольшая область для хранения видеоданных. Первые мониторы, являвшиеся наследниками осциллографов, были векторными, в них изображение строилось не посредством последовательного облучения электронным пучком экрана строка за строкой, а, так сказать, «от точки до точки». Компьютер управлял отклоняющей системой дисплея напрямую. Однако со временем целесообразнее стало подключить компьютер к телевизору. Роль графики резко возросла, но наблюдалось очень низкое быстродействие компьютера. Программы писались на ассемблере. Появилось цветное изображение, содержащее 256 цветовых оттенков.

Телевизионное изображение – растровое, поэтому возникла необходимость в промежуточных блоках для подготовки графической информации к отображению. Для построения картинки теперь требовались специализированные довольно ресурсоемкие вычисления, поэтому понадобились специальные устройства — видеоадаптеры, ориентированные на работу с растровыми мониторами, которые могли бы хранить в себе видеоинформацию, обрабатывать ее и переводить в аналоговую форму для отображения на дисплее.

MDA

Видеокарты стандарта MDA использовались в IBM PC самыми первыми, они были представлены IBM в 1981 году. MDA-адаптеры были монохромными и работали в текстовом режиме. По сути, задача сводилась к тому, чтобы «распечатать» на мониторе текст, как на принтере. Экран монитора условно был «разбит» на определенное количество строк и столбцов. В каждой позиции мог выводиться только один символ.

Текстовый режим в современных операционных системах используется только на этапе начальной загрузки. Но именно MDA мы обязаны текстовому режиму, который используется и до сих пор. Это соответствовало разрешению 720х350 точек, частота регенерации кадра составляла 50 Гц.

Hercules

В то же время выпускается монохромный адаптер высокого разрешения – Hercules. Это первый графический адаптер, то есть кадр строится в видеопамяти, и адресация осуществляется к каждой точке.  Этот адаптер получил большое распространение при работе с электронными таблицами для построения графиков и диаграмм, но в силу своей монохромности дальше не поддерживался. Однако очень долгое время данный адаптер продолжал использоваться, так как только он позволял подключить два монитора к одному компьютеру.

CGA

На смену MDA в 1982 году пришел стандарт CGA (Color Graphics Adapter) и привел за собой жесткую стандартизацию. Это была первая революция в видеоадаптерах. Видеоадаптеры CGA были цветными и поддерживали как символьный, так и графический вывод. Палитра CGA состояла из 16 цветов. При разработке CGA главной задачей была универсальность, а потому использовалась стандартная частота развертки – 60 Гц.

Камнем преткновения на этом этапе был объем видеопамяти. Дело в том, что модули памяти в то время были очень дорогими, поэтому CGA-адаптеры стандартно комплектовались 16 Кб видеопамяти. И если в текстовом режиме 80х25 символов видеокарта могла выводить все 16 цветов, то в графическом режиме в разрешении 320х200 памяти хватало лишь на то, чтобы одновременно выводить только 4 цвета, причем не любые, а только стандартные палитры. С этого момента все узлы адаптера стали работать на частоте кадровой развертки, так как возникали конфликты с видеопамятью, проявляющиеся в виде «снега» на экране.

EGA

Первой видеокартой, способной воспроизводить нормальное цветное изображение, был EGA-адаптер (Enhanced Graphics Adpter), представленный IBM в 1984 году. EGA поддерживал 16 цветов и разрешение до 640х350 точек. Стандартный объем видеопамяти составлял 64 Кб.

Видеопамять была разделена на четыре цветовых слоя. Процессор мог заполнять их одновременно. В результате скорость заполнения кадра значительно увеличилась.

VGA

Поистине революционным стандартом можно считать стандарт VGA (Video Graphics Array), представленный IBM в 1987 году. Революцией являлось появление цифроаналогового преобразователя в VGA-адаптерах. Это связано с переходом от цифрового управления монитором к аналоговому. Все дело в том, что VGA-видеокарта могла отображать значительно больше оттенков, чем видеоадаптеры всех предыдущих стандартов: теперь для кодирования каждого цвета требовалось не 2 бита, а целых 6, то есть 18 проводов для передачи на монитор цвета, плюс один провод на сигнал синхронизации, это оказалось нецелесообразно. Поэтому в монитор стали передавать аналоговый сигнал, от уровня которого зависел уровень яркости соответствующей RGB-пушки. В связи с этим возникла необходимость установить на видеоадаптер цифро-аналоговый преобразователь. Вместе с VGA появилось несколько более знакомое всем сокращение 

RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter).

VGA-адаптеры комплектовались 256 Кб видеопамяти и поддерживали следующие режимы: 640х480 – 16 цветов, 640х400 – 16 цветов, 320х200 – 16 цветов и 320х200 – 256 цветов. Палитра VGA составляла 262144 оттенков. Начиная с этого адаптера, применяются разрешения с соотношением сторон 4:3.

Цифро-аналоговый преобразователь служит для преобразования потока данных, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на монитор. Все современные мониторы используют аналоговый видеосигнал, имеют разрядность по 8 бит на каждый из трех каналов основных цветов (красный, синий, зеленый – RGB), что в сумме дает 16.7 млн. цветов. Обычно ЦАП совмещен на одном кристалле с видеоконтроллером.

XGA

В конце октября 1990 года фирма IBM объявила о выпуске видеоадаптера XGA Display Adapter

 , это адаптер со своим собственным процессором, который может работать независимо от системной платы.

SVGA

С появлением видеоадаптеров XGA конкуренты IBM решили не копировать эти расширения VGA, а начать выпуск более дешевых видеоадаптеров с разрешением, которое выше разрешения IBM. Эти видеоадаптеры образовали категорию Super VGA (SVGA). Поскольку SVGA-карты не были так же хорошо стандартизированы, как VGA, они отличаются, мягко говоря, большим разнообразием. Чтобы использовать все возможности большинства плат, был необходим драйвер для конкретной видеоплаты. В октябре 1989 года ассоциация VESA(Video Electronic Standards Association

), учитывая все сложности, предложила стандарт для единого программного интерфейса с этими платами.

Отличительной чертой SVGA являлся встроенный графический акселератор, который присутствовал практически на всех SVGA-видеоадаптерах. Его появление связано с развитием графических ОС и, в частности, MS Windows.

2D-ускорители

Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих операционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator-графический акселератор). Поимо элементарных операций, предусмотренных самим стандартом VGA, адаптер способен выполнять и действия более высокого уровня без участия центрального процессора. Например, построение линии по двум точкам, перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например, при перемещении окна), рисование дуг, шрифтов, поддержка аппаратного курсора и т. п.. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что появился графический пользовательский интерфейс. Он очень 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.

2D-акселератор берет на себя прорисовку таких элементов, как рабочий стол, окна приложений, курсор и так далее. На видеоадаптерах устанавливается память, с которой графический процессор работает по локальной шине, не загружая системную шину процессора. Позднее, с развитием компьютерной техники появляются мультимедиа-акселераторы. Они, помимо ускорения обычных графических действий, могут выполнять ряд операций по обработке видеоданных (например, декодирование видео, записанного в MPEG-1,2 и других форматах), требующих больших расчетных мощностей и серьезно загружающих центральный процессор. Сейчас возможность аппаратной цифровой компрессии и декомпрессии видео, наличие композитного видеовыхода и вывод сигнала на телевизор – являются стандартными функциями.

3D-ускорители

Первоначально областью применения подобных устройств было трехмерное моделирование и САПР, поэтому они выпускались небольшими тиражами, стоили очень дорого (от 1 до 15 тыс. долларов) и были практически недоступны массовому пользователю. Но недавно, когда в роли двигателя прогресса выступили компьютерные игры эволюция видеокарт пошла по пути наделения их все более мощными средствами ускорения трехмерной машинной графики. Видеоадаптеры, способные ускорять операции трехмерной графики, получили название 3D-ускорителей или 3D-акселераторов.

Построение трехмерной сцены происходит следующим образом — в компьютере трехмерные объекты представляются с помощью геометрических моделей, состоящих из сотен и тысяч элементарных геометрических фигур, обычно треугольников. Задаются также пространственное положение источников света, отражательные свойства материала поверхности объекта, степень его прозрачности и т. п. При этом некоторые объекты могут частично загораживать друг друга, между ними может переотражаться свет; пространство может быть не абсолютно прозрачным, а затянутым туманом или дымкой. Для большего реализма необходимо учесть и эффект перспективы. Чтобы поверхность смоделированного объекта не выглядела искусственной, на нее наносится текстура — двухмерная картинка небольшого размера, передающая цвет и фактуру поверхности. Все перечисленные трехмерные объекты с учетом примененных к ним эффектов должны в конечном итоге быть преобразованы в плоское изображение. Эта операция называется рендерингом.

При наличии 3D-ускорителя из всего перечисленного центральный процессор обычно занимается только расчетом координат вершин треугольников при перемещении объектов на сцене (трансформацией), все остальное делает акселератор. Однако в том случае, если 3D-акселератор не может выполнить то или иное действие, оно также выполняется центральным процессором, что, как правило, приводит к сильной потере скорости.

Итак, базовая функция видеокарты — генерировать видеосигнал, идущий на монитор, оставаясь нужной и востребованной, постепенно ушла в тень. В первую очередь, сейчас под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач.

Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в разъём расширения, универсальный либо специализированный (AGP, PCI Express). Разъем видеокарты выведен на заднюю стенку. К нему подключается монитор. Также широко распространены и встроенные (интегрированные) в системную плату видеокарты — как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ; в этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой.

На сегодняшний день на рынке видеокарт выделяют две основные линейки, выпускаемые фирмами NVIDIA или AMD. Откуда же возникло это противостояние.

Давным-давно, ещё в прошлом тысячелетии, среди производителей видеокарт наблюдался лютый разброд и шатание. Игры выходили со своим набором драйверов под разнообразные устройства (включая видеокарты). Пока фирма S3не выпустила S3 Trio64 V+, который стал своеобразным стандартом: процессор обсчитывал и отправлял данные в память, а видеокарта передавала картинку на дисплей. В 1994 году в компьютерный мир ворвалася фирма 3dfx Interactive с революционной технологией Voodoo. Voodoo — это был так называемый 3D-ускоритель; дополнительная плата для создания качественной высокопроизводительной графики. Важное отличие от современных решений — данный ускоритель требовал наличие обычной (2D) видеокарты. Для своих видеокарт компания 3dfx разработала API — Glide — удобное средство работы с Voodoo.

Осознав преимущество нового рынка, в борьбу за потребителя включились и другие крупные игроки, 3D RAGE от ATI, RIVA от NVIDIA, а также Millennium от Matrox. Масла в огонь подлили и разработчики программного обеспечения, в благородном стремлении стандартизировать (то есть, избавить программистов от необходимости подстраивать свой код для поддержки видеокарт разных производителей): Microsoft выпускает Direct3D (часть библиотеки DirectX), Silicon Graphics — OpenGL.

Стремясь превзойти конкурентов, 3dfx бросила все силы на разработку нового чипсета. Однако в это время вышел GeForce 256 от NVIDIA, который, фактически, забил последний гвоздь в «крышку противостояния».

Для бывшего лидера 3D-ускорителей всё было закончено. Большую часть активов приобрела NVIDIA, и за этим последовало полное искоренение всего, что было связано с 3dfx, включая узнаваемые названия — Voodoo и Glide API. С этого момента, фактически, осталось лишь два производителя высокоскоростных решений для домашних пользователей: ATI и NVIDIA.

В 2000 году компания ATI выпускает культовый процессор нового поколения — Radeon. Бренд оказался настолько популярным, что используется до сих пор. Данный графический процессор был первым решением, целиком поддерживающим DirectX 7.

В разное время пальма первенства переходила то к одной, то к другой компании.

Итак, 2000 год. ATI выпускает линейку «семитысячников» — Radeon 7000 и 7200, а через год — 7500, использующий для изготовления более «тонкий» техпроцесс. Карты поддерживали DirectX 7.0 и OpenGL 1.3. NVIDIA выкидывает на рынок GeForce 2 и GeForce 3, поддерживающие DirectX 7 и OpenGL 1.2.

Следующее поколение видеокарт от ATI «восьми-» и «девятитысячники» с поддержкой DirectX 8.1 и OpenGL 1.4. NVIDIA выпускает GeForce4 и GeForce 6 видеопроцессоры стали поддерживать DirectX 9.0c и OpenGL 2.0.

В 2006 году компания ATI приобретается корпорацией AMD. Однако старый бренд сохраняется и выпускаемая продукция продолжает маркироваться как ATI Radeon. Новые «двухтысячники» — HD2000 — поддерживают DirectX 10.0 и OpenGL 3.3. Уменьшение техпроцесса привело к снижению тепловыделения и позволило безболезненно нарастить количество потоковых процессоров, отвечающих за обработку графики. Наиболее топовые решения получают память GDDR5 (младшие модели используют GDDR3).

А вот компания NVIDIA совершает прорыв в вычислениях, выпустив восьмое поколение своего продукта — GeForce 8. Помимо поддержки DirectX 10 и OpenGL 3.3, поддерживается технология CUDA, с помощью которой можно часть вычислений переложить с основного процессора на процессоры видеокарты. Вместе с данной технологией была представлена ещё одна — PhysX — которая для вычислений могла использовать либо центральный процессор, либо процессор видеокарты с поддержкой CUDA.

Наши дни

В 2012 году обе корпорации представили обновлённые линейки своих продуктов: GeForce 600 от NVIDIA и HD7000 от AMD.

Графические процессоры от NVIDIA получили обновлённую начинку, основанную на архитектуре Kepler, благодаря чему увеличилась производительность и снизилось тепловыделение. 28 нм техпроцесс также пошёл на пользу (в картах начального уровня используется 40 нм). Доступные технологии — DirectX 11.1 и OpenGL 4.3.

Чипсеты AMD получили архитектуру Graphics Core Next, производство ведётся по 28 нм процессу. Доступные технологии — DirectX 11.1 и OpenGL 4.2.

Обе фирмы — AMD и NVIDIA — предлагают решения, способные удовлетворить практически любого пользователя. У обоих корпораций есть решение для 3D — поддержка в играх и фильмах. Видеокарты данных фирм способны выводить изображение на несколько мониторов, вплоть до того, что можно использовать несколько мониторов для одной игры. А ещё, у AMD и NVIDIA есть технологии, позволяющие объединяться несколько видеокарт: CrossFire и SLI соответственно, благодаря чему производительность в некоторых играх, фактически, удваивается (и даже утраивается при установке 3 карт).

Осталось лишь определиться, какие из функций нужны и сколько денег на это готовы потратить.

Однако наверняка у вас назрел вопрос: какая же видеокарта на данный момент является самой быстрой? Пока это двухпроцессорный флагман, AMD Radeon HD 7990, построенной на 2-ух графических процессорах AMD Radeon HD 7970. Но помните: фирмы не стоят на месте и каждый день разрабатывают и выпускают новые линейки видеокарт, передавая пальму первенства

Реферат Видеокарта

скачать

Реферат на тему:

План:

Введение

• 1 История
• 2 Устройство
• 3 Характеристики
• 4 Поколения 3D-ускорителей
• 5 Интерфейс
• 6 Видеопамять

Литература

Введение

Видеокарта семейства GeForce 4, с радиатором и вентилятором

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер, графический ада́птер)  — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера или самого адаптера, в иную форму, предназначенную для дальнейшего вывода на экран монитора. В настоящее время эта функция утратила основное значение и в первую очередь под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ). В этом случае устройство строго говоря не может быть названо видеокартой.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач (см. OpenCL).

1. История

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 чёрно-белыми, янтарными или изумрудными. 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.

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 и 80×25 (матрица символа — 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 или 640×200. 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 640×400, что позволило использовать режим 80×50 при матрице 8×8, а для режима 80×25 использовать матрицу 8×16. 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 видео массив), 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 720×400 для эмуляции MDA и графический режим 640×480 с доступом через битовые плоскости. Режим 640×480 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 132×25 (1056×400) 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.

2. Устройство

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

• графический процессор (Graphics processing unit — графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.
• видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.
• 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. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры UMA в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.
• цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока: три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий — RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.
• видео-ПЗУ (Video ROM) — 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 (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.
• система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

3. Характеристики

• ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.
• объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. Больший объём далеко не всегда означает большую производительность.

Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).

• частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.
• текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.
• выводы карты — видеоадаптеры MDA, Hercules, CGA и EGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъём Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом. Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разъём предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера. В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо Display Port в количестве от одного до трех. Некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью видеовыходами. Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI бывает двух разновидностей. DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на разъём D-SUB. DVI-D не позволяет этого сделать. Display Port позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе акустические системы, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода. На видеокарте также возможно размещение композитных и S-Video видеовыходов и видеовходов (обозначаются, как ViVo)

9-контактный разъём S-Video TV-Out, DVI и D-Sub. (Нажатие на изображение какого-либо разъёма вызовет переход на соответствующую статью.)

4. Поколения 3D-ускорителей

Самые первые ускорители использовали Glide — API для трёхмерной графики, разработанный 3dfx Interactive для видеокарт на основе собственных графических процессоров Voodoo Graphics.

Затем поколения ускорителей в видеокартах можно считать по версии DirectX, которую они поддерживают. Различают следующие поколения:

• 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;
• DirectX 9 — поддержка пиксельных шейдеров версий 2.0, 2.0a и 2.0b, 3.0;
• DirectX 10 — поддержка унифицированных шейдеров версии 4.0;
• DirectX 10.1 — поддержка унифицированных шейдеров версии 4.1;
• DirectX 11 — поддержка унифицированных шейдеров версии 5.0.

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

5. Интерфейс

Первое препятствие к повышению быстродействия видеосистемы — это интерфейс передачи данных, к которому подключён видеоадаптер. Как бы ни был быстр процессор видеоадаптера, большая часть его возможностей останется незадействованной, если не будут обеспечены соответствующие каналы обмена информацией между ним, центральным процессором, оперативной памятью компьютера и дополнительными видеоустройствами. Основным каналом передачи данных является, конечно, интерфейсная шина материнской платы, через которую обеспечивается обмен данными с центральным процессором и оперативной памятью. Самой первой шиной использовавшейся в IBM PC была XT-Bus, она имела разрядность 8 бит данных и 20 бит адреса и работала на частоте 4,77 МГц. Далее появилась шина ISA (Industry Standart Architecture — архитектура промышленного стандарта), соответственно она имела разрядность 16/24 бит и работала на частоте 8 МГц. Пиковая пропускная способность составляла чуть больше 5,5 МиБ/с. Этого более чем хватало для отображения текстовой информации и игр с шестнадцатицветной графикой. Дальнейшим рывком явилось появление шины MCA (Micro Channel Architecture) в новой серии компьютеров PS/2 фирмы IBM. Она уже имела разрядность 32/32 бит и пиковую пропускную способность 40 МиБ/с. Но то обстоятельство, что архитектура MCI являлась закрытой (собственностью IBM), побудило остальных производителей искать иные пути увеличения пропускной способности основного канала доступа к видеоадаптеру. И вот, с появлением процессоров серии 486, было предложено использовать для подключения периферийных устройств локальную шину самого процессора, в результате родилась VLB (VESA Local Bus — локальная шина стандарта VESA). Работая на внешней тактовой частоте процессора, которая составляла от 25 МГц до 50 МГц и имея разрядность 32 бит, шина VLB обеспечивала пиковую пропускную способность около 130 МиБ/с. Этого уже было более чем достаточно для всех существовавших приложений, помимо этого возможность использования её не только для видеоадаптеров, наличие трёх слотов подключения и обеспечение обратной совместимости с ISA (VLB представляет собой просто ещё один 116 контактный разъём за слотом ISA) гарантировали ей достаточно долгую жизнь и поддержку многими производителями чипсетов для материнских плат и периферийных устройств, даже несмотря на то, что при частотах 40 МГц и 50 МГц обеспечить работу даже двух устройств подключенных к ней представлялось проблематичным из-за чрезмерно высокой нагрузки на каскады центрального процессора (ведь большинство управляющих цепей шло с VLB на процессор напрямую, безо всякой буферизации). И всё-таки, с учётом того, что не только видеоадаптер стал требовать высокую скорость обмена информацией, и явной невозможности подключения к VLB всех устройств (и необходимостью наличия межплатформенного решения, не ограничивающегося только PC), была разработана шина PCI (Periferal Component Interconnect — объединение внешних компонентов) появившаяся, в первую очередь, на материнских платах для процессоров Pentium. С точки зрения производительности на платформе PC всё осталось по-прежнему — при тактовой частоте шины 33 МГц и разрядности 32/32 бит она обеспечивала пиковую пропускную способность 133 МиБ/с — столько же, сколько и VLB. Однако она была удобнее и, в конце концов, вытеснила шину VLB и на материнских платах для процессоров класса 486.

С появлением процессоров Intel Pentium II и серьёзной заявкой PC на принадлежность к рынку высокопроизводительных рабочих станций, а также с появлением 3D-игр со сложной графикой стало ясно, что пропускной способности PCI в том виде, в каком она существовала на платформе PC (обычно частота 33 МГц и разрядность 32 бит), скоро не хватит на удовлетворение запросов системы. Поэтому фирма Intel решила сделать отдельную шину для графической подсистемы, несколько модернизировала шину PCI, обеспечила новой получившейся шине отдельный доступ к памяти с поддержкой некоторых специфических запросов видеоадаптеров и назвала это AGP (Accelerated Graphics Port — ускоренный графический порт). Разрядность шины AGP составляет 32 бит, рабочая частота 66 МГц. Первая версия разъёма поддерживала режимы передачи данных 1x и 2x, вторая — 4x, третья — 8x. В этих режимах за один такт передаются соответственно одно, два, четыре или восемь 32-разрядных слов. Версии AGP не всегда были совместимы между собой в связи с использованием различных напряжений питания в разных версиях. Для предотвращения повреждения оборудования использовался ключ в разъёме. Пиковая пропускная способность в режиме 1x — 266 МиБ/с. Выпуск видеоадаптеров на базе шинах PCI и AGP на настоящий момент ничтожно мал, так как шина AGP перестала удовлетворять современным требованиям для мощности новых ПК, и, кроме того, не может обеспечить необходимую мощность питания. Для решения этих проблем создано расширение шины PCIE — PCI Express версий 1.0, 1.1 и 2.0. Это последовательный, в отличие от AGP, интерфейс, его пропускная способность может достигать нескольких десятков ГБ/с. На данный момент произошёл практически полный отказ от шины AGP в пользу PCI Express. Однако стоит отметить, что некоторые производители до сих предлагают достаточно современные по своей конструкции видеоплаты с интерфейсами PCI и AGP — во многих случаях это достаточно простой путь резко повысить производительность морально устаревшего ПК в некоторых графических задачах.

6. Видеопамять

Кроме шины данных второе узкое место любого видеоадаптера — это пропускная способность (англ. bandwidth) памяти самого видеоадаптера. Причём, изначально проблема возникла даже не столько из-за скорости обработки видеоданных (это сейчас часто стоит проблема информационного «голода» видеоконтроллера, когда он данные обрабатывает быстрее, чем успевает их читать/писать из/в видеопамять), сколько из-за необходимости доступа к ним со стороны видеопроцессора, центрального процессора и RAMDAC’а. Дело в том, что при высоких разрешениях и большой глубине цвета для отображения страницы экрана на мониторе необходимо прочитать все эти данные из видеопамяти и преобразовать в аналоговый сигнал, который и пойдёт на монитор, столько раз в секунду, сколько кадров в секунду показывает монитор. Возьмём объём одной страницы экрана при разрешении 1024×768 точек и глубине цвета 24 бит (True Color), это составляет 2,25 МБ. При частоте кадров 75 Гц необходимо считывать эту страницу из памяти видеоадаптера 75 раз в секунду (считываемые пикселы передаются в RAMDAC, и он преобразовывает цифровые данные о цвете пиксела в аналоговый сигнал, поступающий на монитор), причём, ни задержаться, ни пропустить пиксел нельзя, следовательно, номинально потребная пропускная способность видеопамяти для данного разрешения составляет приблизительно 170 МБ/с, и это без учёта того, что необходимо и самому видеоконтроллеру писать и читать данные из этой памяти. Для разрешения 1600x1200x32 бит при той же частоте кадров 75 Гц, номинально потребная пропускная составляет уже 550 МБ/с. Для сравнения, процессор Pentium-2 имел пиковую скорость работы с памятью 528 МБ/с. Проблему можно было решать двояко — либо использовать специальные типы памяти, которые позволяют одновременно двум устройствам читать из неё, либо ставить очень быструю память. О типах памяти и пойдёт речь ниже.

FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM — динамическое ОЗУ с быстрым страничным доступом) — основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах. Использует асинхронный доступ, при котором управляющие сигналы не привязаны жёстко к тактовой частоте системы. Активно применялся примерно до 1996 г.

VRAM (Video RAM — видео ОЗУ) — так называемая двухпортовая DRAM. Этот тип памяти обеспечивает доступ к данным со стороны сразу двух устройств, т. е. есть возможность одновременно писать данные в какую-либо ячейку памяти, и одновременно с этим читать данные из какой-нибудь соседней ячейки. За счёт этого позволяет совмещать во времени вывод изображения на экран и его обработку в видеопамяти, что сокращает задержки при доступе и увеличивает скорость работы. То есть RAMDAC может свободно выводить на экран монитора раз за разом экранный буфер, ничуть не мешая видеопроцессору осуществлять какие-либо манипуляции с данными. Но это всё та же DRAM и скорость у неё не слишком высокая.

WRAM (Window RAM) — вариант VRAM, с увеличенной на ~25 % пропускной способностью и поддержкой некоторых часто применяемых функций, таких как отрисовка шрифтов, перемещение блоков изображения и т. п. Применяется практически только на акселераторах фирмы Matrox и Number Nine, поскольку требует специальных методов доступа и обработки данных. Наличие всего одного производителя данного типа памяти (Samsung) сильно сократило возможности её использования. Видеоадаптеры, построенные с использованием данного типа памяти, не имеют тенденции к падению производительности при установке больших разрешений и частот обновления экрана, на однопортовой же памяти в таких случаях RAMDAC всё большее время занимает шину доступа к видеопамяти и производительность видеоадаптера может сильно упасть.

EDO DRAM (Extended Data Out DRAM — динамическое ОЗУ с расширенным временем удержания данных на выходе) — тип памяти с элементами конвейеризации, позволяющий несколько ускорить обмен блоками данных с видеопамятью приблизительно на 25 %.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM — синхронное динамическое ОЗУ) пришёл на замену EDO DRAM и других асинхронных однопортовых типов памяти. После того, как произведено первое чтение из памяти или первая запись в память, последующие операции чтения или записи происходят с нулевыми задержками. Этим достигается максимально возможная скорость чтения и записи данных.

DDR SDRAM (Double Data Rate) — вариант SDRAM с передачей данных по двум срезам сигнала, получаем в результате удвоение скорости работы. Дальнейшее развитие пока происходит в виде очередного уплотнения числа пакетов в одном такте шины — DDR2 SDRAM (GDDR2), DDR3 SDRAM (GDDR3) и т. д.

SGRAM (Synchronous Graphics RAM — синхронное графическое ОЗУ) вариант DRAM с синхронным доступом. В принципе, работа SGRAM полностью аналогична SDRAM, но дополнительно поддерживаются ещё некоторые специфические функции, типа блоковой и масочной записи. В отличие от VRAM и WRAM, SGRAM является однопортовой, однако может открывать две страницы памяти как одну, эмулируя двухпортовость других типов видеопамяти.

MDRAM (Multibank DRAM — многобанковое ОЗУ) — вариант DRAM, разработанный фирмой MoSys, организованный в виде множества независимых банков объёмом по 32 КиБ каждый, работающих в конвейерном режиме.

RDRAM (RAMBus DRAM) — память, использующая специальный канал передачи данных (Rambus Channel), представляющий собой шину данных шириной в один байт. По этому каналу удаётся передавать информацию очень большими потоками, наивысшая скорость передачи данных для одного канала на сегодняшний момент составляет 1600 МиБ/с (частота 800 МГц, данные передаются по обоим срезам импульса). На один такой канал можно подключить несколько чипов памяти. Контроллер этой памяти работает с одним каналом Rambus, на одной микросхеме логики можно разместить четыре таких контроллера, значит теоретически можно поддерживать до 4 таких каналов, обеспечивая максимальную пропускную способность в 6,4 ГБ/с. Минус этой памяти — нужно читать информацию большими блоками, иначе её производительность резко падает.

Основные производители видеочипов

Специализированные:

Другие производители:

• Number Nine Visual Technologies(приобретена S3 Graphics)
• 3dfx (приобретена NVidia)
• Alliance Logic
• Ark Logic
• ATI (приобретена AMD в 2006 г.)
• ASPEED Technology Inc.
• Bitboys Oy (приобретена ATI в 2006 г.)
• Chips & Technologies (приобретена Intel в 1997 г.)
• Cirrus Logic (покинула рынок в 1996 г.)
• Hualon Microelectronics Corporation
• Macronix
• NEC
• NeoMagic Corporation
• Oak Technology (покинула рынок в начале 90-х годов ХХ-го века)
• 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.)
• VIA
• Western Digital (покинула рынок в 1989 г.)
• XGI Technology Inc. (приобретена ATI в 2006 г.)

Литература

• Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд. — М.: «Вильямс», 2007. — С. 889-970. — ISBN 0-7897-3404-4

Реферат — Видеокарта — Информатика

Современная карта (видеоадаптер)- это, по сути, второй самостоятельный компьютер внутри ПК. Когда человек играет в любимую 3D-игру, процессор видеокарты (GPU) фактически выполняет большую часть работы. Если работать с офисными пакетами программ, то по скорости работы существенной разницы между видеокартами нет. Но всё меняется, когда запускается компьютерная игра или программа графического моделирования.

Стандартная видеокарта представляет собой набор жёсткой логики и видеопамяти. Всё, что записывается процессором в видеопамять, по строго определённым алгоритмам преобразуется в аналоговый видеосигнал, который подаётся на монитор. То есть, центральный процессор должен сам рассчитать параметры всех точек, которые должны быть в данный момент отражены на экране, и загрузить все данные в видеопамять. Любое изменение на экране, даже если это след мыши, это результат работы процессора видеокарты.

Соответственно, чем больше используемое разрешение и количество цветов, тем больше процессор должен затрачивать времени на расчёт всех точек формируемого растра. Так как персональный компьютер с течением времени стал неразрывно связываться с графическим интерфейсом Windows и различными двух- и трёхмерными играми, то разработчики «железа» предприняли ряд шагов по совершенствованию стандартной видеокарты, чтобы избавить центральный процессор от лишней работы по прорисовке элементарных изображений. Подобные устройства получили название ускорителей или акселераторов. Ныне чип на видеокарте самостоятельно рассчитывает новые параметры точек на экране по командам CPU.

Видеокарта позволяет работать с двумерной (2D Graphics) и трёхмерной (3D Graphics) графикой. Двумерная графика позволяет рисовать в одной плоскости. Трёхмерная – создавать визуальное изображение трёхмерного объекта на плоскости экрана, при этом видеопроцессор создаёт (математически рассчитывает) в видеопамяти трёхмерный объект.

Высокие требования к созданию трёхмерной графики привели к тому, что вместо простенького контроллера на видеокарте появился мощный специализированный процессор со своей особой системой команд. Кроме того, поскольку расчёт трёхмерных изображений – это множество математических расчётов с плавающей запятой, то наиболее совершенные видеопроцессоры обзавелись и математическим сопроцессором. На современной видеокарте устанавливается процессор, мало уступающий по производительности современному Pentium.

Видеоплаты лучше всего брать у таких производителей как Gigabyte, Matrox, ASUS, ATI на чипах Nvidia, ATI, Matrox. Объем современной видеокарты должен быть как минимум 128 Мб, хотя для хорошей производительности компьютера и в свете выхода новой версии Windows Vista лучше приобретать 256 Мб видеокарты и выше.

Видеокарта

Содержание 

1 Введение

2 История развития

3 Устройство

3 Характеристики

4 Поколения 3D-ускорителей

5 Интерфейс

6 Шейдер

7 Заключение

8 Литература 

Введение

      Видеока́рта (известна также как видеоада́птер графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, графи́ческий ускори́тель) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно  видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ).

Современные видеокарты не ограничиваются простым  выводом изображения, они имеют  встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные способности графического процессора для решения неграфических задач

История развития

    Первая видеокарта для компьютеров архитектуры IBM PC была представлена миру в 1981 году и получила название MDA (Monochrome Display Adapter). Это чудо инженерной мысли вообще не поддерживало графический режим и работало только с текстовыми данными. Видеоадаптер выводил на дисплей до 25 строк, каждая из которых вмещала 80 символов. При этом тексту можно было назначить один из пяти атрибутов: обычный, подчеркнутый, яркий, мигающий или инверсный. Задавать шрифт было нельзя, цвет букв также не поддавался изменению — эти параметры зависели исключительно от модели монитора.

Монохромная палитра, текстовый режим… примитив? Только не для 1981 года.

Следующим этапом в развитии графических плат стало появление IBM CGA (Color Graphics Adapter). Видеоадаптер поддерживал четыре палитры  по четыре цвета. Кроме того, он умел работать в графическом режиме, то есть на монитор отныне выводился не только текст, но и пиксельные картинки. При работе с графикой максимальное поддерживаемое разрешение составляло 320х200 точек, а для монохромной палитры это значение возрастало до 640х200. В графическом режиме использовалось не более 4 цветов одновременно. Следом за CGA последовала его усовершенствованная версия — EGA (Enhanced Graphics Adapter). Этот адаптер поддерживал 64-цветную палитру и мог обеспечить одновременно 16 цветов при разрешении 640×350.

Примечательно, что видеокарты, совместимые с описанными выше стандартами, использовали для взаимодействия с монитором цифровой интерфейс. Последующие видеоадаптеры поддерживали более высокие разрешения и большее количество цветов. При этом из-за возросшего количества информации цифровая передача данных уступила место аналоговой.

На смену EGA пришел адаптер VGA (Video Graphics Array), обеспечивающий 16 цветов при разрешении 640х480 или 256 цветов в режиме 320х200. Ну, а в 1987 году настала эпоха SVGA. Примечательно, что  термином SVGA обозначались все режимы, превышающие VGA. У производителей попросту не было четкого стандарта, которому бы соответствовала их продукция. Путаница была устранена только через три года, когда организация VESA (Video Enhanced Standards Association) ввела документ, описывающий режимы SVGA. Он несколько раз дополнялся, а в конечной его версии, датированной 1995 годом, описаны основные режимы работы, вплоть до разрешения 1600х1200 пикселей и цветопередачи True Color (16,7

млн цветов).

3dfx Voodoo 2 — 3D-ускоритель, ставший в свое время

настоящей иконой для ценителей трехмерных игр.  

   Важно осознавать то, что все ранние графические карты служили одной лишь цели — они преобразовывали информацию, получаемую от процессора, в доступный для монитора вид. Никаких расчетов эти видеокарты не производили. Цвет пикселей каждого кадра определял центральный процессор — по тем временам это было серьезным испытанием для ЦП. С появлением первых 3D-движков ситуация только ухудшилась — пресловутые игры стали отнимать огромное количество ресурсов. Разумеется, существовали серьезные видеоадаптеры, которые использовались в профессиональном ПО, вроде САПР. Но к компьютерам простых пользователей они имели очень отдаленное отношение.

    Все это привело к появлению графических ускорителей — видеокарт, способных обрабатывать некоторые графические функции на аппаратном уровне. К примеру, подобные устройства могли самостоятельно рассчитывать цвета отображаемых пикселей при рисовании линий или курсора, при перетаскивании окон и заливке отдельных участков изображения. Отныне видеокарта занималась не только преобразованием сигнала — она принимала непосредственное участие в процессе построения изображения.

     На рубеже 1994-95 годов разработчики стали активно задумываться о том, как ускорить игровые 3D-движки. В результате на сцену вышли так называемые 3D-ускорители. Эти устройства могли работать только в тандеме с видеоадаптером, уже установленным в ПК. При запуске трехмерных приложений 3D-ускорители обрабатывали объемные моделей, преобразуя их в двумерный вид. Результаты отправлялись видеокарте, которая при необходимости дополняла кадр различными объектами (например, интерфейсом) и передавала его на монитор. Со временем видеоадаптеры и 3D-ускорители слились воедино, и вот тогда-то видеокарты наконец обрели свой нынешний вид. 
 

Устройство 

Современная видеокарта состоит из следующих  частей:

— графический процессор (Graphics processing unit — графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

— видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

— 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. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры UMA в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.

— цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.

— видео-ПЗУ (Video ROM) — 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 (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

— система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

     

     Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину. 

Характеристики

— ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

— объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты. 

    Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access). 

Доклад — Современные видеокарты — Информатика

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский государственный аэрокосмический университет

имени академика М.Ф. Решетнева»

Кафедра информатики вычислительной техники

РЕФЕРАТ по вычислительным системам, сетям и коммуникациям

Современные видеокарты

Выполнила: студентка гр. ИЭ-91

Белоусова П.П.

Проверил: Кагиров Р.Р.

Красноярск 2010

Содержание

Введение……………………………………………….. 4

1.Видеокарты

1.1.Устройство…………………….… … … … … … ….……….. .5

1.2.Характеристики…………………………………………. .9

1.3.Виды современных видеокарт…..……………………………. 10

Заключение………………………………………………. 24

Список использованной литературы……………………………. .27

Введение

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ).

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные способности графического процессора для решения неграфических задач

1.1.Устройство

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

1.графический процессор (Graphics processing unit — графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.

2. видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Современные графические адаптеры (ATI, NVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

3.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. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE

4.цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов.

5.видео-ПЗУ (Video ROM) — 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 видео-драйвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

6.система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Современные графические процессоры отличаются не только высокой производительностью, но и значительным энергопотреблением и, соответственно, большим тепловыделением. Применяемые для борьбы с этим системы охлаждения, как правило, достаточно громоздки и сильно шумят. Впрочем, приятным исключением являются видеокарты GigaByte – у них достаточно эффективное пассивное охлаждение на термотрубках. Главный минус – оно весьма некомпактно.

Самой «горячей» видеокартой оказалась XFX GF 8600GT 620M – при длительной нагрузке графический процессор нагрелся до 83 градусов Цельсия. И это при наличии активной системы охлаждения.

Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

1.2.Характеристики

1.ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

2.объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты.

Видеокарты, интегрированные в набор системной логики материнской платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти и используют для своих нужд часть оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).

3.частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.

4.текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.

1.3.Виды современных видеокарт

На данный момент есть только два производителя графических процессоров, которые заслуживают внимания. Это Nvidia и ATI (AMD). У каждого, соответственно, имеется свой модельный ряд. Последние модели каждого производителя:

1. Видеокарта AMD Radeon HD5870

Видеокарта AMD ATI Radeon HD5870 имеет одно из самых высоких значений производительности однопроцессорного решения на базе последних графических процессоров AMD. Примененная в данной модели система охлаждения, по сравнению с системой, установленной на рефересных видеокартах предыдущей серии Radeon HD4870/HD4890, претерпела существенные изменения. Длина печатной платы и вместе с ней системы охлаждения увеличилась, при этом вес видеокарты уменьшился. В верхней части платы на привычном месте расположены два 6-контактных разъема питания. На этой же части платы, но ближе к интерфейсам находятся разъемы Crossfire для связки двух видеокарт. Система охлаждения построена на основе 4-контактного управляемого вентилятора, выполненного в виде турбины. Воздух от вентилятора охлаждает алюминиевый радиатор, который накрывает собой графический процессор и микросхемы памяти. При этом радиатор имеет медное окончание, которое и соприкасается с графическим чипом.

В этой модели используются микросхемы памяти GDDR5 производства компании Samsung, которые имеют маркировку K4G10325FE-HC04. Время выборки этих микросхем равно 0,4 нс, а номинальная частота составляет 1,25 ГГц (5 ГГц QDR). Соответственно, поскольку микросхемы памяти в видеокарте работают на частоте 1,2 (4,8 ГГц QDR) ГГц, у нее есть запас по небольшому разгону. Задняя часть видеокарты, на которой расположены интерфейсы, имеет два разъема DVI, а также HDMI и Display-Port.

Отметим, что по сравнению с предыдущими референсными системами охлаждения от AMD новая система охлаждения стала работать гораздо тише. Температура при максимальной нагрузке и режиме простоя тоже снизилась по сравнению с референсными видеокартами Radeon HD4870 и HD4890.

2. Видеокарта MSI Radeon HD5870 Lightning

Видеокарта MSI Radeon HD5870 Lightning представляет собой разогнанную и модифицированную версию референсного графического адаптера Radeon HD5870. Кроме изменения частоты графического ядра, в этой видеокарте используется нештатная система охлаждения под названием Twin Frozr II. Данная видеокарта — одна из самых высокопроизводительных графических карт, построенных на одном графическом ядре. Для обеспечения надежного питания при работе на повышенных частотах, а также возможности дополнительного разгона характеристик видеокарты эта модель снабжена уникальной 15-фазной системой питания. При этом 13 фаз приходится на питание графического ядра и две фазы — на модули памяти. По сравнению с 7-фазной (5 и 2) схемой питания, которая применяется на большинстве видеокарт на базе графических адаптеров Radeon HD 5870, сила тока в новой модели может достигать 30,5 А, что позволяет передать карте до 375 Вт мощности. В референсных видеокартах сила тока не может превышать 20,5 А. Для подачи питания на видеокарту в этой модели используются два внешних 8-контактных разъема и шина PCI Express (к примеру, в референсной видеокарте HD5870 применяются два 6-контактных разъема питания). Нельзя не отметить, что конструкция печатной платы выполнена по уникальной технологии под названием Lightning Power Layer (LPL), которая позволяет снизить электрические шумы и повысить стабильность электропитания.

В комплекте с видеокартой идут специальные драйверы, а также эксклюзивное программное обеспечение Afterburner для разгона, которое создано на основе утилиты Rivatuner. Эта утилита может не только разгонять частоту ядра и видеопамяти, но и изменять напряжение питания графического процессора и микросхем памяти.

Новая модель поддерживает API DirectX 11. Изначально тактовая частота графического ядра немного завышена и составляет 900 МГц вместо стандартных 850 МГц. Память работает с частотой 4,8 ГГц. Объем GDDR5 составляет 1 Гбайт.

Видеокарта XFX Radeon HD5830

Видеокарта XFX Radeon HD5830 отличается от стандартной референсной модели, представленной компанией AMD, прежде всего тем, что в ней используется нестандартная система охлаждения. Остальные характеристики этой модели совпадают с референсной видеокартой AMD Radeon HD5830. Первоначально данная модель анонсировалась как видеокарта с укороченным размером по отношению к референсной модели, но в конечном счете размер текстолита не был изменен. Используемая система охлаждения построена на основе алюминиевого радиатора с двумя тепловыми трубками. Охлаждение радиатора производится с помощью неуправляемого 60-миллиметрового вентилятора. При этом кулером охлаждается лишь графический процессор — микросхемы памяти остаются без дополнительного охлаждения, что исключает экстремальный разгон данной модели. Чипы памяти GDDR5 представлены восемью микросхемами K4G10325FE-HC04 производства компании Samsung.

Видеокарты Sapphire Radeon HD5770 Vapor-X и Radeon HD5750 Vapor-X

Компания Sapphire хорошо известна российским пользователям как один из ведущих поставщиков видеокарт на базе графических процессоров AMD. В нашем тестировании приняли участие две модели видеокарт, которые относятся к среднему ценовому сегменту рынка, сочетая в себе высокую производительность и достойное качество изображения при относительно низкой цене. Обе модели — Sapphire Radeon HD5770 Vapor-X и Radeon HD5750 Vapor-X — отличаются от референсных моделей, представленных AMD, системой охлаждения.

В видеокарте Sapphire Radeon HD5770 Vapor-X используется полноценная версия системы охлаждения, в которой применяется фирменная двухслотовая система охлаждения Vapor-X с технологией испарительной камеры Vapor Chamber Technology. В обеих видеокартах используется восемь микросхем памяти Hynix H5GQ1h34AFA T2C, которые не имеют дополнительного охлаждения, что исключает их экстремальный разгон.

Бюджетные видеокарты

Видеокарта MSI Radeon HD5670

Видеокарта MSI Radeon HD5670 имеет нештатную систему охлаждения, отличающуюся от референсной. Технические характеристики этой видеокарты такие же, как у референсной модели, представленной компанией AMD.Относясь в большей степени к бюджетному классу, данная видеокарта не имеет разъема для дополнительного питания, поскольку в ней установлен достаточно слабый графический процессор.

Система охлаждения представляет собой алюминиевый радиатор, охлаждаемый двухконтактным вентилятором диаметром 50 мм. Увы, по высоте видеокарта за счет кулера занимает два слота, что ограничивает использование данной модели в небольших медиацентрах. Этот кулер охлаждет только сам графический процессор. Чипы памяти GDDR5, представленные микросхемами K4G10325FE-HC05 производства компании Samsung, не имеют дополнительного охлаждения. При максимальной нагрузке на графическое ядро его температура не превышала 69 °С.

Видеокарта AMD Radeon HD5570

Данная модель относится к бюджетному классу. Видеокарта AMD Radeon HD5570 имеет штатную систему охлаждения и представлена в низкопрофильном варианте. При этом стоит отметить, что медный кулер в этой модели охлаждает не только сам графический чип, но и память GDDR3, которая представлена восемью микросхемами Samsung K4W1G1646E-HC11. Поскольку радиатор в данной модели полностью сделан из меди, эта видеокарта довольно тяжелая.В целом это отличный вариант для построения домашних медацентров.

Видеокарта AMD Radeon HD5450

Данная видеокарта имеет низкопрофильную конструкцию и однослотовую систему охлаждения. Маленький алюминиевый кулер охлаждает только графический процессор. Другая референсная модель этой видеокарты и вовсе оснащена пассивной системой охлаждения. В данной модели используются такие же чипы памяти, как и в видеокарте AMD Radeon HD5570. Данная видеокарта относится к классу сверхбюджетных видеокарт и является идеальным вариантом для построения HTPC.

Заключение

Конечно, если вы покупаете компьютер для офиса или только для работы в текстовых редакторах, то мощность видеокарты для вас не так уж и существенна, однако, большинство пользователей играют в игры и работают в сложных графических приложениях, для которых нужна хорошая видеокарта. Мощь видеокарты нужна в основном для игр с хорошей графикой, а для программ, просмотра фильмов, и простеньких игр подойдет и слабая. Видеокарта, по-другому ее называют графический процессор, формирует изображение и выводит его на монитор. Она так же должна подходить материнской плате. Если вы думаете при слабой видеокарте качество изображения на мониторе будет плохое, то вы ошибаетесь. Сейчас все, даже самые дешевые видеокарты обеспечивают хорошее изображение. Ну а дорогие и мощные видеокарты нужны для того чтобы можно было играть в новые игры с 3D графикой. Может быть для кого-то это будет новостью, но современный графический процессор в несколько раз сложнее современного же центрального процессора, поэтому очень часто хорошая видеокарта может стоить половину от стоимости всего компьютера.

Список использованных источников

1 wikipedia.org

2 www.computerbild.ru

3 www.compress.ru

4 www.itzoom.ucoz.ne

5 helpcompu.arvixe.ru

Представить современный компьютер без такого комплектующего как видеокарта просто невозможно. Что это такое, знает любой пользователь. Любители компьютерных игр и вовсе готовы отдать целое состояние за эту плату. Однако мало кто знает, с чего начиналась история развития видеокарт.

А началось все в далеком 1981 году. Именно тогда был разработан первый видеоадаптер для компьютеров IBM, который был выполнен в виде отдельной платы. Назывался он MDA (Monochrome Display Adapter). Его основной задачей являлся вывод на экран текстовой информации. Графическими возможностями адаптер не обладал. Можно было лишь выбрать режим отображения символов: мигающий, обычный, подчеркнутый, инверсный и яркий.

Для научной работы этого вполне хватало, так как разрешение 720 на 350 пикселей давало четкий текст (80 на 25 символов). В том же году был выпущен адаптер CGA (Color Graphics Adapter). Он позволял работать уже с цветным изображением, так как символы могли быть представлены одним из шестнадцати оттенков (4 бита).

Дальнейшее развитие и совершенствование видеоадаптеров происходило за счет возрастания количества передаваемых цветов и увеличения разрешения. Переломным моментом в производстве стал 1987 год. В это время появляется видеоадаптер, положивший начало стандартам работы с графикой – VGA.

Адаптеры этого поколения имели разрешение 640*480 пикселей и могли поддерживать 256 цветов. Видеокарта 8514/А позволяла работать с разрешением 1024 на 768 точек и восьмибитовым цветом. Дальнейшим развитием стало появление стандарта SVGA, поддерживающего уже 65 536 цветов при разрешении 800 на 600 точек.
Период с 1996 по 2001 год знаменателен борьбой за лидерство трех больших компаний в сфере производства видеокарт.

Первой была 3Dfx со своим Voodoo Graphics. Этот адаптер позволял получить разрешение 640*480 точек и цвет 16 бит, осуществлял поддержку DirectX и OpenGL, Однако значительной скоростью работы в этих режимах он не отличался.

Компанией ATI в середине 1996 года был выпущен адаптер 3D Rage II, который позволял использовать технологию Direct3D и поддержку DVD формата MPEG-2. Однако в режиме 3D данная модель не показывала выдающихся результатов.

Третьей компанией, занимающей лидирующие позиции до сегодняшнего дня, является nVIDIA. Первый её адаптер NV1 стал не самым удачным решением. А вот последовавший за ним NVIDIA Riva 128 был очень хорошим вариантом.

Начиная с 1999 года, обостряется конкуренция между ведущими компаниями. Появляются новые технологические решения. Так, в 2001 году свет увидел чип NV20 от nVIDIA, прекрасно поддерживающий шейдерную технологию стандарта DirectX 8.0. Компания ATI в ответ производит адаптер Radeon R200. У него была реализована поддержка нового формата шейдеров версии 1.4, а также способность чипа самостоятельно создавать сложные модели объектов.

Одной из последних значимых разработок в сфере производства видеокарт является GeForce GTX 680. Он позволяет выводить картинку на 4 монитора.

История создания видеокарт — Реферат

Минисерство образования Ставропольского края

Государственное профессиональное образовательное учереждение

«Ставропольский многопрофельный колледж»

Кафедра Программного обеспеченья и информационных технологий

Индивидуальный проект

По информатике

Тема: «История создания видеокарт»

Выполнил: Ибиев Руслан

Студент 1 курса группы НК-11

06.12.18 Наладчик компьютерных

Сетей        

Научный руководитель:

Машенцева Г.В.

«___»______________________________2018г.

Оценка____________________________

Подпись руководителя___________________

Ставрополь 2018г.

---

СОДЕРЖАНИЕ

---

ВВЕДЕНИЕ

Видеокарта (известна также как графиическая плата, графиическая каарта, видеоадааптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные способности графического процессора для решения неграфических задач.

Актуальность темы исследования обусловлена тем, что сейчас видеокарта это необходимая часть в Персонального Компьютера.

Цель исследования изучить процесс создания, эволюции, перспективы развития видеокарты как одной из основных комплектующих ПК

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

— охарактеризовать техническое устройство видеокарты;

— определить основные функциональные характеристики видеокарты;

— проанализировать основные виды современных видеокарт

Гипотеза исследования заключается в утверждение, что в процессе эволюции видеокарта как техническое устройство претерпела значительные изменения, связанные с развитием технологий.

Объектом исследование является информационные технологии.

Предмет исследования –видеокарты.

Методологическую базу исследования составили такие методы, как исторический анализ, описание, структурный анализ.

Теоретическая значимость работы заключается в том, что ее результаты играют важную роль в развитии информационных технологий.

Практическая значимость работы состоит в том, что ее материалы могут применяться при подготовке учебных занятий по информатике и профессиональным дисциплинам.

Структура работы включает в себя введение, основную часть, заключение, список литературы и источников.

---

История

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 чёрно-белыми, янтарными или изумрудными. 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.

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 и 80×25 (матрица символа — 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 или 640×200. 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.