История
Одним из первых графических адаптеров для IBM PC стал MDA (Monochrome Display Adapter) в 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 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер графическое разрешение 720×348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.
Первой цветной видеокартой стала 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
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 (приобретена AMD в 2006 г.)
Специализированные
Другие производители
- PNY Technologies (партнер NVIDIA)
- 3dfx (приобретена NVidia)
- XGI Technology Inc. (приобретена ATI в 2006 г.)
- Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. - 17 изд. - М.: «Вильямс» , 2007. - С. 889-970 . - ISBN 0-7897-3404-4
Литература
| Стандарты видеоадаптеров и мониторов | |
|---|---|
| Видеоадаптеры | |
| MDA | CGA | PGC | MCGA | | | |
| VGA | XGA | XGA+ | SXGA+ | | |
| Широкоэкранные варианты | |
| WXGA | WSXGA/WXGA+ | WSXGA+ | |
| Компоненты персонального компьютера | |
|---|---|
| Системный блок | |
| Компьютерная память | |
Видеоадаптер - это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения .
Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день - адаптер SVGA (Super Video Graphics Array - супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.
С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов :
Рис. 2.12. Графический акселератор
Графические акселераторы (ускорители) - специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.
Фрейм-грабберы , которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.
TV-тюнеры - видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.
2.13. Клавиатура
Клавиатура компьютера - устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые дополнительные клавиши - управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.
Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора (курсор - светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак).
Наиболее распространена сегодня клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:
Рис.
2.13. Клавиатура компьютера
Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш , расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов. Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1 , а для выхода из программы - клавиша F10 .
Управляющие клавиши имеют следующее назначение:
Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах - ввода чисел и управления курсором . Переключение этих режимов осуществляется клавишей Num Lock .
Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:
последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;
управляет световыми индикаторами клавиатуры;
проводит внутреннюю диагностику неисправностей;
осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.
Клавиатура имеет встроенный буфер - промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом - это означает, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS , а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.
Что такое видеокарта? Видеокарта-это часть компьютерного железа. Именно видеокарта создает изображение на вашем мониторе. Графическая карта отвечает за рендеринг изображения на ваш монитор. Она делает это путем преобразования данных в сигнал, который понятен монитору.
Чем лучше ваша Видеокарта, тем лучше, и более гладким будет изображение на вашем экране. Это, естественно, очень важно для геймеров и видео редакторов.
Что такое видеокарта — существует 2 типа видеокарт
Встроенный-графика . Такая видеокарта изначально встроена в материнскую плату. Она в основном используется в бюджетных моделях ПК и ноутбуков. У них приемлемая цена, и в последствии их можно улучшить.
Дискретная видеокарта. Такая устанавливается на материнской плате в дополнение к интегрированной графике. Идеально подходит для тех, кто хочет ускорить свою систему заменой видеокарты. Многие ноутбуки имеют две видеокарты.
Большинство людей используют современный компьютер для стандартных задач. Например таких как серфинг в интернете, создание документов или просмотр фильмов. Им вполне хватит интегрированной графики. Главное SSD диск поставить в комп чтоб не тупил. А картинка будет достаточно хорошей.
Профессиональные и игровые видеокарты
Для геймеров или профессионалов, например кто занимается видео монтажом, обычно требуется дискретная видеокарта для ускорения обработки изображений. Комп без такой карты просто не потянет нормальные игры. И графику монтировать тоже не выйдет. Все будет жутко тупить, если вообще запустится.
Если вы планируете купить ноутбук — лучше брать его с дискретной видеокартой. Ее потом нельзя заменить. А вот комп- наоборот можно собирать по частям. Например вначале корпус, диск, БП, материнку память и ХОРОШИЙ проц. А затем можно и добавить нормальную видеокарту.
Пара моментов. Мозг видеокарты — это ГПУ. А мозг компьютера — это процессор — ЦПУ.
GPU означает Графический процессор. Это мозг видеокарты и он создает визуальные эффекты, которые вы видите на экране. Насколько мощным будет ваш GPU будет зависеть от выбранной модели.
Немного терминов
Графический процессор работает как транслятор, он берет данные, поступающие от процессора, и преобразует их в изображения. Более сложные визуальные эффекты, такие как в играх высокой четкости, требуют более сложных и быстрых графических процессоров для обработки потока данных.
Вы можете ускорить ваш ПК с помощью установки видеокарты. На протяжении многих лет графические Слоты расширения значительно изменились от PCI (Периферийный компонент Interconnect), AGP (Ускоренный Графический порт) до последней версии PCI-E (Gen1/2/3) (PCI-Express), которая предлагает лучшую пропускную способность.
Некоторые материнские платы имеют Слоты расширения, позволяющие пользователям добавлять более одной видеокарты. Это называется SLI (NVIDIA) или CrossfireX (AMD). Это позволяет пользователям получать улучшенную производительность от своей системы. Пользователям понадобится материнская плата с поддержкой SLI или CrossFire для использования этих технологий. Суть технологии — связать пару видеокарт вместе чтобы они работали как одна.
SLI также известный как Scalable Link Interface был разработан NVIDIA для связывания нескольких карт в одной системе. SLI работает за счет увеличения доступной вычислительной мощности при использования графики.
CrossfireX, также известный как Crossfire, разработан компанией AMD.
FPS или частота кадров
Современные игры имеют целую кучу ошеломительных спец эффектов. Чтобы их все показать во всей красе нужна достойная видеокарта. И желательно свежая.
Чтобы получить четкое изображение, ваш компьютер должен иметь возможность обрабатывать и выводить эти данные с приемлемой частотой кадров. Вы увидите эту цифру, выраженную в кадрах в секунду или FPS . Если частота кадров вашей видеокарты слишком низкая — бойтесь! Приятное и плавное движение героя, которое вы ожидаете от своей игры за несколько тысяч, превращается в пошаговую рпг. Прямо как на компе 1998 года. Жесть! Лучше сразу в героев поиграть).
Сигналы, подаваемые на монитор, поступают из видеоадаптера, встроенного в систему или подключаемого к компьютеру.
Существует три способа подключения компьютерных систем к электронно-лучевому или жидкокристаллическому монитору:
Отдельные видеоплаты. Этот метод, для реализации которого требуются разъемы расширения AGP или PCI, обеспечивает наиболее высокий уровень эффективности и максимальную эксплуатационную гибкость при выборе объема памяти и необходимых возможностей (рисунок 17);
Набор микросхем графического ядра, встроенный в системную плату. Наиболее низкая стоимость графической конфигурации и довольно низкая эффективность, особенно для трехмерных игр или работы с графическими приложениями. Разрешающая способность и возможности цветопередачи ниже, чем при использовании отдельных видеоадаптеров, а объем памяти изменить практически невозможно;
Рисунок 15 – Внешний вид видеоадаптера
Для работы видеоадаптера необходимы следующие компоненты:
BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода);
BIOS видеоадаптера, подобно системной BIOS, хранится в микросхеме ROM; она содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видео-адаптера и программным обеспечением. Программа, которая обращается к функциям BIOS видеоадаптера, может быть автономным приложением, операционной системой или системной BIOS. Обращение к функциям BIOS позволяет вывести информацию о мониторе во время выполнения процедуры POST и начать загрузку системы до начала загрузки с диска любых других программных драйверов. BIOS самостоятельного видеоадаптера не зависит от BIOS системной платы. При использовании видеоадаптера, встроенного в набор системной логики BIOS материнской платы и видеоадаптера является общим.
Графический процессор - видеоакселератор (accelerator chip) с ограниченным набором функций. Такая архитектура, применяемая во многих видеоадаптерах, представленных на современном компьютерном рынке, предполагает, что электронные схемы видеоадаптера решают алгоритмически простые, но отнимающие много времени задачи. В частности, электронные схемы видеоадаптера выполняют построение графических примитивов - прямых линий, окружностей и т.п., а за центральным процессором компьютера остается конструирование изображения, разложение его на составляющие и пересылка в видеоадаптер инструкций, например: нарисовать прямоугольник определенного размера и цвета.
В современных графических системах применяется также процессор трехмерной графики (3D-графики), используемый практически во всех видеоадаптерах, оптимизированных для компьютерных игр, а также в большинстве наиболее распространенных видеоплат. Процессор трехмерной графики, представляющий собой блок обработки 3D-графики, располагается в наборе микросхем акселератора и используется для формирования изображения многоугольников, создания световых эффектов и прорисовки полутонов.
Видеопамять. При формировании изображения видеоадаптер обращается к памяти. Емкость памяти на видеоадаптере (видеопамяти) может быть разной: от 4 до 512 Мбайт и выше. Дополнительная память не увеличивает быстродействия видеоадаптера, но позволяет повысить разрешение изображения и/или количество воспроизводимых цветов. Встроенные в системную логику видеоадаптеры пользуются частью оперативной памяти строго ограниченной в настройках BIOS.
Объем памяти, необходимый для создания режима с заданным разрешением и количеством цветов, вычисляется следующим образом. Для кодирования каждого пикселя изображения необходим определенный объем памяти, а общее количество пикселей определяется заданным разрешением. Например, при разрешении 1 024×768 на экране отображается 786 432 пикселя.
Если бы это разрешение поддерживало только два цвета, то для отображения каждого пикселя понадобился бы всего один бит памяти, при этом бит со значением 0 определял бы черную точку, а со значением 1 - белую. Отведя на каждый пиксель 24 бит памяти, можно отобразить более 16,7 млн цветов, так как количество возможных комбинаций для 4-разрядного двоичного числа - 16 777 216 (т.е. 2 24). Перемножив количество пикселей, используемых при заданном разрешении экрана, на число битов, требующихся для отображения каждого пикселя, получим объем памяти, необходимый для формирования и хранения изображений в этом формате. Ниже приведен пример подобных вычислений:
1 024 × 768 = 786 432 пикселя × 24 бит/пиксель = 18 874 368 бит = 2 359 296 байт = 2,25 Мбайт
Цифроаналоговый преобразователь видеоадаптера (обычно называемый RAMDAC) преобразует генерируемые компьютером цифровые изображения в аналоговые сигналы, которые может отображать монитор. Быстродействие цифроаналогового преобразователя измеряется в МГц; чем быстрее процесс преобразования, тем выше вертикальная частота регенерации. В современных высокоэффективных видеоадаптерах быстродействие может достигать 300 МГц и выше.
При увеличении быстродействия цифроаналогового преобразователя повышается частота вертикальной регенерации, что позволяет достичь более высокого разрешения экрана при оптимальных частотах обновления (72–85 Гц и более). Как правило, видеоадаптеры с быстродействием от 300 МГц и выше поддерживают разрешения до 1 920×1 200 при частотах обновления более 75 Гц. Разумеется, не забудьте убедиться в том, что необходимое разрешение поддерживается как монитором, так и используемым видеоадаптером.
Разъем. Видеоадаптеры обычно подключаются к разъему AGP на системной плате, реже встречаются графические адаптеры под PCI - это скорее удел старых моделей видеоадаптеров.
С монитором видеоадаптер связывается через специальный интерфейс VGA или DVI (рисунок 18).
Рисунок 16 – разъемы DVI и VGA
VGA
– это интерфейс аналоговой передачи
сигнала, т.е. передаются сигналы управления
тремя основными цветами, но каждый
сигнал имеет 64 уровня яркости. В результате
число возможных комбинаций (цветов)
возрастает до 262 144 (64
).
Для создания реалистичного изображения
средствами компьютерной графики цвет
часто оказывается важнее высокого
разрешения, поскольку человеческий
глаз воспринимает картинку с большим
количеством цветовых оттенков как более
правдоподобную.
DVI – это режим передачи цифрового сигнала, т.е. сигнал преобразуется в аналоговый не при выходе из видеоадаптера, а в самом мониторе. В этом и заключается преимущество DVI над VGA. Сигнал цифровой имеет только два дискретных значения: 1 и 0, т.е. каждый раз, когда вы передаете единицу цифровым способом, вы получаете именно единицу. В независимости от колебаний напряжения или от любых помех, происходящих при передаче. В аналоговой же системе, в результате передачи единицы, можно получить уже не единицу, а 0,935 или 1,062. Поэтому необязательно, что вы увидите на экране именно то, что формирует видеокарта.
Основными характеристиками видеоадаптера являются: частота памяти, частота процессора, вид слота и разъем для подключения к монитору.
Сейчас практически все компьютеры оснащены дискретной видеокартой. С помощью данного устройства создается видимое на экране монитора изображение. Комплектующее это далеко не простое, а состоит из многих деталей, формирующих единую рабочую систему. В этой статье мы постараемся подробно рассказать обо всех компонентах современной видеокарты.
Сегодня мы рассмотрим именно современные дискретные видеокарты, ведь интегрированные имеют совсем другую комплектацию и, в основном, они встроены в процессор. Дискретный графический адаптер представлен в виде печатной платы, которая вставляется в соответствующий разъем расширения. Все компоненты видеоадаптера расположены на самой плате в определенном порядке. Давайте подробнее разберем все составные части.
Графический процессор
В самом начале нужно поговорить о самой важной детали в видеокарте – GPU (графический процессор). От данного компонента зависит быстродействие и мощность всего устройства. В его функциональность входит обработка команд, связанных с графикой. Графический процессор берет на себя выполнение определенных действий, за счет чего снижается нагрузка на ЦП, освобождая его ресурсы для других целей. Чем современнее видеокарта, тем мощность установленного в ней GPU больше, она может превосходить даже центральный процессор благодаря наличию множества вычислительных блоков.
Видеоконтроллер
За генерацию картинки в памяти отвечает видеоконтроллер. Он посылает команды на цифро-аналоговый преобразователь и проводит обработку команд ЦП. В современной карточке встроенно несколько компонентов: контроллер видеопамяти, внешней и внутренней шины данных. Каждый компонент функционирует независимо друг от друга, позволяя осуществлять одновременное управление экранами дисплеев.
Видеопамять
Для хранения изображений, команд и промежуточных не видимых на экране элементов необходимо определенное количество памяти. Поэтому в каждом графическом адаптере присутствует постоянный объем памяти. Она бывает разных типов, отличающихся по своей скорости работы и частоте. Тип GDDR5 на данный момент является самым популярным, используется во многих современных карточках.
Однако еще стоит учитывать, что помимо встроенной в видеокарту памяти новые устройства задействуют и ОЗУ, установленную в компьютере. Для доступа к ней используется специальный драйвер через шину PCIE и AGP.
Цифро-аналоговый преобразователь
Видеоконтроллер формирует изображение, однако его нужно преобразовать в необходимый сигнал с определенными уровнями цвета. Данный процесс выполняет ЦАП. Он построен в виде четырех блоков, три из которых отвечают за преобразование RGB (красный, зеленый и синий цвет), а последний блок хранит в себе информацию о предстоящей коррекции яркости и гаммы. Один канал работает на 256 уровнях яркости для отдельных цветов, а в сумме ЦАП отображает 16,7 миллионов цветов.
Постоянное запоминающее устройство
ПЗУ хранит в себе необходимые экранные элементы, информацию с BIOS и некоторые системные таблицы. Видеоконтроллер никак не задействуется вместе с постоянным запоминающим устройством, обращение к нему происходит только со стороны ЦП. Именно благодаря хранению информации с BIOS видеокарта запускается и функционирует еще до полной загрузи ОС.
Система охлаждения
Как известно, процессор и графическая карта являются самыми горячими комплектующими компьютера, поэтому для них необходимо охлаждение. Если в случае с ЦП кулер устанавливается отдельно, то в большинство видеокарт вмонтирован радиатор и несколько вентиляторов, что позволяет сохранить относительно низкую температуру при сильных нагрузках. Некоторые мощные современные карточки очень сильно греются, поэтому для их охлаждения используется более мощная водяная система.
