Видеокарты

Видеокарта (видеоадаптер, графический адаптер) – устройство, входящее в состав компьютера, которое предназначено для формирования, обработки изображения и выдачи соответствующих сигналов на устройство графического вывода – монитор. Устанавливается на материнской плате в свободный разъем AGP или PCI. Основными компонентами современной видеокарты являются: SVGA-ядро, ядро 2D-ускорителя, ядро 3D-ускорителя, видеоядро, видео- BIOS (базовая система ввода-вывода), контроллер памяти, видеопамять, интерфейс главной шины, интерфейс внешнего порта ввода-вывода, RAMDAC. Аппаратно часть этих компонентов, как правило, реализуется на одном кристалле видеоконтроллера.

2D-ускоритель – устройство, осуществляющее обработку графики в двух координатах на одной плоскости.

3D-ускоритель – устройство, осуществляющее построение и обработку трехмерных (3D) изображений. В процессе формирования 3D-изображения аппаратный 3D-ускоритель взаимодействует с программным обеспечением. Сам же процесс имеет несколько этапов: определение состояния объектов; определение соответствующих текущему состоянию геометрических трехмерных моделей; разбиение этих моделей на простые элементы – графические примитивы, в качестве которых чаще используют треугольники (именно на этом этапе подключается аппаратный 3D-ускоритель); привязка текстур и освещения; геометрические преобразования координат вершин примитивов относительно виртуальной точки наблюдения; игнорирование невидимых примитивов; преобразование параметров примитивов в целочисленные значения, с которыми работают аппаратные компоненты; закраска примитивов и финальная обработка.
Основные аппаратные элементы 3D-ускорителя: геометрический процессор, механизм установки и механизм закраски примитивов. Характеристиками ускорителей являются максимальная пропускная способность (треугольников в секунду, triangle throughput), максимальная производительность закраски (точек в секунду, fill rate), скорость (кадров в секунду, frames per second, fps).

OpenGL, Direct3D, Glide – специализированные прикладные программные библиотеки для работы с трехмерной графикой.
Библиотека OpenGL, благодаря играм, пришла в несколько упрощенном виде из сферы графических станций. Многие современные программы оптимизированы под OpenGL.
Библиотека Direct3D поддерживается практически всеми ускорителями и, начиная с версии 6, является конкурентом OpenGL.
Библиотека Glide разработана компанией 3Dfx и поддерживается только ускорителями 3Dfx Voodoo.

RAMDAC – цифро-аналоговый преобразователь памяти с произвольным доступом. Это устройство отвечает за формирование окончательного изображения на мониторе. RAMDAC преобразует результирующий цифровой поток данных, поступающих от других компонентов видеокарты, в уровни интенсивности, подаваемые на соответствующую электронную пушку трубки монитора – красную, зеленую или синюю. Поскольку современные мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, являются аналоговыми, то выходное устройство видеокарты, т. е. RAMDAC, должно осуществлять цифро-аналоговые преобразования сигналов, поступающих на видеотракт монитора. Помимо цифро-аналоговых преобразователей для каждого цветового канала (красного, зеленого, синего), RAMDAC имеет встроенную память для хранения данных о цветовой палитре и т. д. Такие характеристики RAMDAC, как его частота и разрядность, определяют качество изображения.
Частота говорит о том, какое максимальное разрешение и при какой частоте кадровой развертки монитора сможет поддерживать видеокарта. RAMDAC современных видеоадаптеров имеют частоты не ниже 170 MHz.
Разрядность определяет, сколько цветов может поддерживать видеокарта. Наиболее распространенное 8-битное представление на каждый канал цвета монитора обеспечивает отображение около 16.7 миллиона цветов, а 10-битное – более 1 миллиарда.

AGP (Accelerated Graphics Port) – специальная графическая шина, предназначенная для передачи потока видеоданных. Особенности шины AGP состоят в том, что, во-первых, она работает с частотой системной шины до 133 MHz, что вчетверо больше, чем у PCI, а во-вторых, теперь графический акселератор через эту шину напрямую обменивается информацией с системной памятью.
В режиме AGP 2x за один 66 MHz такт шина способна передавать два блока данных, в результате чего пропускная способность шины имеет величину 532 Мb в секунду.
В режиме AGP 4x (версия AGP 2.0) по шине за один 66 MHz такт передается 4 блока данных, что дает пиковую пропускную способность до 1066 Мb в секунду.
Стандарт AGP вытеснил такие устаревшие интерфейсы, использовавшиеся видеокартами, как ISA, VLB, PCI. Разъем AGP на материнской плате предназначен исключительно для подключения видеоадаптера.

1, 2, 4, 8, 12, 16, 32 Mb – объем локальной видеопамяти графического адаптера (в мегабайтах). Объем видеопамяти во многом определяет производительность видеокарты. Минимальным размером в настоящее время принято считать 8 Mb для карты на шине PCI или 4 Mb на шине AGP.

DRAM, SDRAM, SGRAM, VRAM, WRAM, 3D RAM, CDRAM, MDRAM, Direct RAMBus DRAM – типы видеопамяти.
DRAM (Dynamic RAM) – динамическое оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) – тип памяти с динамической выборкой. Для считывания (записи) данных требуется два цикла вычислений.
SDRAM (Synchronous DRAM) – тип памяти с синхронной динамической выборкой. Отличается большей производительностью по сравнению с DRAM.
SGRAM (Synchronous Graphics RAM) – синхронное графическое ОЗУ. Разновидность SDRAM. Поддерживает специальные функции масочной и блоковой записи. Производительность оптимизирована для графических операций. Имеет уникальные свойства, обеспечивающие высокую скорость обработки графики.
VRAM (Video RAM) – видео ОЗУ. В отличие от DRAM осуществляет считывание и запись данных за один цикл и тем самым повышает производительность. Используется в видеоконтроллерах, рассчитанных на очень высокое разрешение и минимум 24-битное представление цвета.
WRAM (Windows RAM) – оконное ОЗУ. Отличается лучшей, чем у VRAM, пропускной способностью и встроенной поддержкой некоторых функций. Применяется только двумя производителями – Matrox и Number Nine.
3D RAM – трехмерное ОЗУ. Этот тип памяти оптимизирован для выполнения трехмерных операций. Имеет собственные встроенные в кристалл вычислительный блок и "быструю" кэш-память. 3D RAM объединяет в себе лучшие свойства архитектур VRAM, WRAM и DRAM, но в силу высокой стоимости область применения ограничена видеоускорителями графических станций.
CDRAM (Cached DRAM) – кэшированная память. Включает обычный блок (4 или 16Mb) памяти типа DRAM и 16 Kb кэш-памяти. Как правило, CDRAM используют в профессиональных видеокартах.
MDRAM (Multibank DRAM) – многобанковое ОЗУ. Используется только в видеоадаптерах компании Tseng Labs.
Direct RAMBus DRAM – этот тип памяти отличается наличием собственной внутренней шины (RAMBus Channel) с высокой пропускной способностью. Является возможным претендентом на широкое применение в будущем.

TV-in, Video-in – подразумевается наличие разъема для подключения телевизионной антенны (в случае, если на плате установлен TV-Tuner) или линейного видеовхода для подключения видеомагнитофона или видеокамеры. С помощью такой видеокарты возможен просмотр теле/видеопередач на экране монитора. При наличии видеокамеры эту особенность видеоадаптера можно использовать для проведения телеконференций в сети Internet.

TV-out, Video-out – подразумевается возможность подключения телевизора через специальный разъем и вывода изображения на его экран. Этот режим может быть использован для просмотра видеофильмов с CD-Video или DVD-дисков.