Принцип работы видеокарты

Принцип работы видеокарты: описание системы, понятие, устройство

Принцип работы видеокарты: описание системы, понятие, устройство - изображение 1

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

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

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

Как работает видеокарта?

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

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

Как работает видеокарта? - изображение 2

Графический процессор - изображение 3

Работа видеокарты компьютера зависит от следующих основных составных частей:

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

Графический процессор

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

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

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

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

  • полноэкранное сглаживание краев 3D-объектов;
  • анизотропная фильтрация, повышающая четкость видео.

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

Разъем PCI - изображение 4

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

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

ЦАП направляет окончательное изображение по кабелю. 

Разъем PCI

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

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

Принцип работы видеокарты: подключение монитора - фото 5

Быстродействие

Скорость работы видеокарты прямо зависит от аппаратного обеспечения.

На ее быстродействие больше всего влияют следующие технические характеристики:

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

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

Устройство современной видеокарты - изображение 26

Устройство видеокарты - фотография 28

Принцип работы видеокарты: описание системы, понятие, устройство

карта: компоненты и характеристики - изображение 31

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

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

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

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

Как работает видеокарта?

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

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

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

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

Без него нагрузка на ЦПУ была бы слишком велика.

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

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

Графический процессор

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

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

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

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

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

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

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

система может считывать и записывать данные одновременно.

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

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

Разъем PCI

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

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

Принцип работы видеокарты: подключение монитора

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

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

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

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

Другие соединения

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

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

Отдельные видеокарты снабжаются телетюнерами.

Типы видеокарт

Видеокарты делятся на 3 типа:

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

Интегрированные видеокарты

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

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

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

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

Конструктивное исполнение - фотография 37image

Железка или компонент - фото 39image

Дискретные видеокарты

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

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

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

Дискретная видеокарта. Что значит дискретная видеокарта? Для чего используют? - изображение 41

Как выглядит дискретная видеокарта - фотография 42

Почему дискретная видеокарта мощнее интегрированной - фото 43

Кому нужны дискретные видеокарты - фотография 44

Гибридные решения

Этот вариантподразумевает в себе совмещение интегрированной видеокарты и дискретной.

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

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

Важность видеокарты в современных устройствах

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

Принцип работы видеокарты - фото 90

Понравилась статья? Расскажите друзьям:
Оцените статью, для нас это очень важно:
Проголосовавших: 2 чел.
Средний рейтинг: 5 из 5.

Оставить комментарий:

Отправить

Полезные сервисы:

Опрос: Насколько Вам помогла информация на нашем сайте? (Кол-во голосов: 941)
Сразу все понял
Не до конца понял
Пришлось перечитывать несколько раз
Вообще не понял
Как я сюда попал?
Чтобы проголосовать, кликните на нужный вариант ответа. Результаты