Видеокарты
Видеокарты
Содержание:
Видеопамять ……………………………………………………...…………………
Для чего используется видеопамять? ………………………………………….………...… 5
Ускоренный Графический Порт (AGP) ……………………………………………………. 6
AGP: Графические процессоры и
карты ……………………………………...….………..
Matrox Millennium G400 MAX …………………………………………………….….……. 8
3dfx Voodoo3 2000 …………………………………………………………….…….………
SiS300 ………………………………………………………………………...
ATI RAGE 128 PRO ………………………………………………………...……….……
NVIDIA Riva TNT2 M64 ………………………………………………….….……………. 10
Видеокарты с функцией приема и захвата аналогового видеосигнала (TV-IN) ..…..…. 10
Термины видеоподсистемы ……………………………………
Информационные источники ……………
Видеопамять
Один из компонентов компьютера, от которого требуется наибольшая производительность, это графический контроллер, являющийся сердцем всех мультимедиа систем. Фраза требуется производительность означает, что некоторые вещи происходят настолько быстро, насколько это обеспечивается пропускной способностью. Пропускная способность обычно измеряется в мегабайтах в секунду и показывает скорость, с которой происходит обмен данными между видеопамятью и графическим контроллером.
На производительность графической подсистемы влияют несколько факторов:
- скорость центрального процессора (CPU)
- скорость интерфейсной шины (PCI или AGP)
- скорость видеопамяти
- скорость графического контроллера
Для увеличения производительности графической подсистемы настолько, насколько это возможно, приходится снижать до минимума все препятствия на этом пути. Графический контроллер производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате разгружается центральный процессор системы. Отсюда следует, что графический контроллер должен оперировать своей собственной, можно даже сказать частной, местной памятью. Тип памяти, в которой хранятся графические данные, называется буфер кадра (frame buffer). В системах, ориентированных на обработку 3D-приложений, требуется еще и наличие специальной памяти, называемой z-буфер (z-buffer), в котором хранится информация о глубине изображаемой сцены. Также, в некоторых системах может иметься собственная память текстур (texture memory), т.е. память для хранения элементов, из которых формируются поверхности объекта. Наличие текстурных карт ключевым образом влияет на реалистичность изображения трехмерных сцен.
Появление насыщенных мультимедиа
и видеорядом приложений, так же,
как и увеличение тактовой частоты
современных центральных
Производители улучшили технологии и создали новые архитектуры в ответ на требования более высоких скоростей работы памяти. Широкий выбор новых типов памяти ставит перед производителем видеоадаптеров проблему, для какого сегмента рынка или каких приложений выбрать тот или иной тип.
Под воздействием требований перемен
полупроводниковая индустрия
Существующие типы памяти, доступные производителям видеоадаптеров, перечислены в нижеследующей таблице.
Тип |
Свойства |
Резюме |
3D RAM |
Встроенные вычислительные средства и кэш-память, реализованные на уровне чипа. Высокая оптимизация для использования при выполнении трехмерных операций. |
Технология рабочих станций для обработки 3D графики, которая обеспечивает таким платам, как Diamond Fire GL 4000 дополнительное увеличение производительности. Контроллер RealIMAGE обеспечивает продвижение этой технологии на рынок настольных компьютеров. |
Burst EDO |
Дополнительный пакет |
Долгое время ожидания, если следующий адрес не является соседним в последовательности. |
CDRAM |
Предшественник 3D RAM со встроенным в микросхему кэшем. Работает с внешним контроллером кэш-памяти. |
Идеально приспособлен быть основой для текстурной памяти и может быть органичным дополнением памяти типа 3D RAM с ее высокой пропускной способностью, например, в адаптере Diamond Fire GL 4000. Контроллер RealIMAGE обеспечивает продвижение этой технологии на рынок настольных компьютеров. |
DRAM |
Относится к группе промышленных стандартов. Дальнейшие совершенствования технологии DRAM основываются на низкой стоимости производства, но также произошло существенное увеличение пропускной способности. За два цикла данные считываются в и из памяти. |
На основе этой технологии производятся некоторые из самых распространенных типов памяти. |
EDO DRAM |
Использует стандартный |
В зависимости от графического контроллера может иметь производительность на уровне более дорогой двухпортовой технологии памяти, такой, как VRAM, использующейся в графических контроллерах для систем на базе ОС Windows. |
MDRAM |
Высокая пропускная способность, низкие задержки по времени, мелкоячеистость. |
Компания Tseng Labs разработала контроллер, который смог использовать все преимущества архитектуры этой памяти. В среде DOS были достигнуты отличные результаты, в среде Windows всего лишь удовлетворительные. |
RDRAM |
Возможный претендент на широкое распространение и принятие в качестве стандарта на память с высокой производительностью. |
Поддерживается ограниченным числом графических контроллеров, но со временем ситуация может измениться. |
SDRAM |
Производится по стандартам JEDEC, имеет большую производительность, чем DRAM. |
Чаще используется в качестве основной системной памяти, нежили в графических адаптерах. |
SGRAM |
Производится по стандартам JEDEC, разновидность SDRAM, однопортовая. Производительность оптимизирована для графических операций, но при этом имеет характеристики, свойственные для высокоскоростной памяти, позволяющие использовать этот тип памяти для хранения текстур и z-буферизации. |
Снабжена уникальными |
VRAM |
Технология двухпортовой памяти, которая все еще остается лучшим решением для создания буферов кадра с высокой производительностью. |
Не является дешевым решением, но для приложений, которым требуется разрешение 1280х1024 при истинном представлении цвета (True color), особенно с двойной буферизацией, это лучший из доступных выборов. |
WRAM |
Высокоскоростная, двухпортовая технология памяти, используемая только двумя производителями видеоадаптеров - компаниями Matrox и Number Nine. Этот тип памяти изготавливает один производитель -- Samsung. По своему дизайну этот тип памяти аналогичен VRAM и RDRAM. |
Нестандартный тип памяти, требующий использования специальной технологии в контроллерах. Технология изготовления таких контроллеров запатентована, следовательно, не является общедоступной. |
Для чего используется видеопамять?
Скорость, с которой информация поступает на экран, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран - все зависит от трех факторов:
- разрешение вашего монитора
- количество цветов, из которых можно выбирать при создании изображения
- частота, с которой происходит обновление экрана
Разрешение определяется количеством пикселов на линии и количеством самих линий. Поэтому на дисплее с разрешением 1024х768, типичном для систем, использующих ОС Windows, изображение формируется каждый раз при обновлении экрана из 786,432 пикселов информации.
Обычно частота обновления экрана имеет значение не менее 75Hz, или циклов в секунду. Следствием мерцания экрана является зрительное напряжение и усталость глаз при длительном наблюдении за изображением. Для уменьшения усталости глаз и улучшения эргономичности изображения значение частоты обновления экрана должно быть достаточно высоким, не менее 75 Hz.
Число допускающих воспроизведение цветов, или глубина цвета - это десятичный эквивалент двоичного значения количества битов на пиксел. Так, 8 бит на пиксел эквивалентно 28 или 256 цветам, 16-битный цвет, часто называемый просто high-color, отображает более 65,000 цветов, а 24-битный цвет, также известный, как истинный или true color, может представить 16.7 миллионов цветов. 32-битный цвет с целью избежания путаницы обычно означает отображение истинного цвета с дополнительными 8 битами, которые используются для обеспечения 256 степеней прозрачности. Так, в 32-битном представлении каждый из 16.7 миллионов истинных цветов имеет дополнительные 256 степеней доступной прозрачности. Такие возможности представления цвета имеются только в системах высшего класса и графических рабочих станциях.
Ранее настольные компьютеры были оснащены в основном мониторами с диагональю экрана 14 дюймов. VGA разрешение 640х480 пикселов вполне и хорошо покрывало этот размер экрана. Как только размер среднего монитора увеличился до 15 дюймов, разрешение увеличилось до значения 800х600 пикселов. Так как компьютер все больше становится средством визуализации с постоянно улучшающейся графикой, а графический интерфейс пользователя (GUI) становится стандартом, пользователи хотят видеть больше информации на своих мониторах. Мониторы с диагональю 17 дюймов становятся стандартным оборудованием для систем на базе ОС Windows, и разрешение 1024х768 пикселов адекватно заполняет экран с таким размером. Некоторые пользователи используют разрешение 1280х1024 пикселов на 17 дюймовых мониторах.
Современной графической подсистеме для обеспечения разрешения 1024x768 требуется 1 Мегабайт памяти. Несмотря на то, что только три четверти этого объема памяти необходимо в действительности, графическая подсистема обычно хранит информацию о курсоре и ярлыках в буферной памяти дисплея (off-screen memory) для быстрого доступа. Пропускная способность памяти определяется соотношением того, как много мегабайт данных передаются в память и из нее за секунду времени. Типичное разрешение 1024х768, при 8-битной глубине представления цвета и частоте обновления экрана 75 Hz, требует пропускной способности памяти 1118 мегабайт в секунду. Добавление функций обработки 3D графики требует увеличения размера доступной памяти на борту видеоадаптера. В современных видеоакселераторах для систем на базе Windows типичен размер установленной памяти в 4 Мб. Дополнительная память сверх необходимой для создания изображения на экране используется для z-буфера и хранения текстур.
Ускоренный Графический Порт (AGP)
Шина персонального компьютера (PC) претерпела множество изменений в связи с повышаемыми к ней требованиями. Исходным расширением шины PC была Industry Standard Architecture (ISA), которая, несмотря на свои ограничения, все еще используется для периферийных устройств с преимущественно низкой шириной полосы пропускания, как, например, звуковые карты типа Sound Blaster. Шина Peripherals Connection Interface (PCI), стандарт пришедший на смену спецификации VESA VL bus, стала стандартной системной шиной для таких быстродействующих периферийных устройств, как, например, дисковые контроллеры и графические платы. Тем не менее, внедрение 3D графики угрожает перегрузить шину PCI.
Ускоренный графический порт (AGP) -- это расширение шины PCI, чье назначение -- обработка больших массивов данных 3D графики. Intel разрабатывала AGP для решения двух проблем перед внедрением 3D графики на PCI. Во-первых, 3D графике требуется как можно больше памяти информации текстурных карт (texture maps) и z-буфера (z-buffer). Чем больше текстурных карт доступно для 3D приложений, тем лучше выглядит конечный результат. При нормальных обстоятельствах z-буфер, который содержит информацию, относящуюся к представлению глубины изображения, использует ту же память, что и текстуры. Этот конфликт предоставляет разработчикам 3D множество вариантов для выбора оптимального решения, которое они привязывают к большой значимости памяти для текстур и z-буфера, и результаты напрямую влияют на качество выводимого изображения.
Разработчики PC имели ранее возможность использовать системную память для хранения информации о текстурах и z-буфера, но ограничением в этом подходе была передача такой информации через шину PCI. Производительность графической подсистемы и системной памяти ограничиваются физическими характеристиками шины PCI. Кроме того, ширина полосы пропускания PCI, или ее емкость, не достаточна для обработки графики в режиме реального времени. Чтобы решить эти проблемы, Intel разработала AGP.
Если определить кратко, что такое
AGP, то это - прямое соединение между
графической подсистемой и
Определением AGP, как вида прямого соединения между графической подсистемой и системной памятью, является соединение point-to-point. В действительности, AGP соединяет графическую подсистему с блоком управления системной памятью, разделяя этот доступ к памяти с центральным процессором компьютера (CPU).
Через AGP можно подключить только один тип устройств - это графическая плата. Графические системы, встроенные в материнскую плату и использующие AGP, не могут быть улучшены.
Производительность текстурных карт
Определение Intel, подтверждающее, что после реализации AGP становится стандартом, следует из того, что без такого решения достижение оптимальной производительности 3D графики в PC будет очень трудным. 3D графика в режиме реального времени требует прохождения очень большого потока данных графическую подсистему. Без AGP для решения этой проблемы требуется применение нестандартных устройств памяти, которые являются дорогостоящими. При применении AGP текстурная информация и данные z-буфера могут хранится в системной памяти. При более эффективном использовании системной памяти графические платы на базе AGP не требуют собственной памяти для хранения текстур и могут предлагаться уже по значительно более низким ценам.
Теоретически PCI могла бы выполнять те же функции, что и AGP, но производительность была бы недостаточной для большинства приложений. Intel разрабатывала AGP для функционирования на частоте 133 MHz и для управления памятью по совершенно другому принципу, чем это осуществляет PCI. В случае с PCI, любая информация, находящаяся в системной памяти, не является физически непрерывной. Это означает, что существует задержка при исполнении, пока информация считывается по своему физическому адресу в системной памяти и передается по нужному пути в графическую подсистему. В случае с AGP Intel создала механизм, в результате действия которого, физический адрес, по которому информация хранится в системной памяти, совершенно не важен для графической подсистемы. Это ключевое решение, когда приложение использует системную память, чтобы получать и хранить необходимую информацию. В системе на основе AGP не имеет значения, как и где хранятся данные о текстурах, графическая подсистема имеет полный и беспроблемный доступ к требуемой информации.
Intel ожидает, что AGP будет внедрен почти в 90% всех систем к концу столетия. Индустрия компьютерной графики как сообщество разработчиков аппаратных и программных средств поддержала и приняла спецификацию AGP. В отличие от PCI, где существует много соперничающих между собой различных устройств для управления шиной, в случае с AGP единственным устройством является графическая подсистема.
AGP: Графические процессоры и карты.
Как известно, вскоре после анонсирования компанией Intel спецификации ускоренного графического порта (AGP), для дальнейшего продвижения и реализации этой идеи был создан так называемый AGP Forum, в который вошли крупнейшие производители процессоров, материнских плат, чипсетов, графических процессоров и плат. Следующим шагом компаний-разработчиков, поддержавших добрые начинания Intel, стал выпуск и предоставление на суд широкой аудитории своих продуктов, основанных на этой современной технологии.
3D-графика, которая за
Что касается 3D-графики, то, справедливости
ради, надо отметить, что качество и
уровень исполнения некоторых игровых
видеокарт последнего поколения
таковы, что они могут даже соперничать
с супердорогими
Таким образом, мы имеем широкую гамму видеокарт всевозможных категорий. В данном разделе будут рассмотрены только те карты, которые имеют массовый спрос, а значит, относятся к разряду массовых.
Краткие характеристики некоторых видеокарт:
Matrox Millennium G400 MAX
Карта имеет AGP-интерфейс 2x/4x и 32 мегабайта 5 ns SGRAM памяти, микросхемы которой расположены по обеим сторонам печатной платы. Плата обладает уникальной возможностью вывода изображения сразу на два приемника: монитор и телевизор или на 2 монитора. Как можно увидеть из фотографии, для этих целей смонтированы два разъема.
Плата работает на частотах 150/200 МГц (первое значение - частота чипсета, второе - частота памяти). Поэтому, в отличие от регулярных версий Matrox G400, в данном случае на чипсете установлен активный кулер. Частота встроенного в чипсет RAMDAC составляет 360 МГц - это самое высокое значение для видеокарт игрового класса. Поэтому, мы можем наблюдать просто великолепное качество изображения даже на самых высоких разрешениях (лишь бы монитор позволял). К сожалению, на Matrox Millennium G400 MAX продавцы слишком завышают цену, пользуясь некоторым дефицитом этих плат, поэтому карта пока не является широко распространенной. В 3D-графике карта поддерживает большие текстуры и AGP-текстурирование. Чипсет аппаратно поддерживает уникальную пока методику рельефного текстурирования - Environment Mapped Bump Mapping, которая позволяет в 3D-играх достаточно натурально воспроизводить рельефные поверхности. К сожалению, данная методика пока мало распространена. Из поддерживаемых API это Direct3D и OpenGL.
3dfx Voodoo3 2000
На этом чипсете
выпускается одноименная
Да, конечно отсутствие 32-битного цвета, когда все эти махинации по улучшению 16-битного цвета просто не нужны, является минусом данного чипсета (да и всего семейства 3dfx Voodoo3 в целом), однако, пока на рынке нет большого количества игр, где бы 32-битный цвет явно выделяется. Поэтому, видеокарты этого семейства вполне конкурентоспособны. Еще один недостаток Voodoo3 - это отсутствие поддержки текстур, больших чем 256х256. Все текстуры, превосходящие этот размер, приводятся к этой величине, при этом неизбежна потеря качества воспроизведения этих текстур. Тем не менее, относительная дешевизна 3dfx Voodoo3 2000, беспроблемная установка драйверов и качественная поддержка со стороны 3dfx дают много плюсов этой карте.
SiS300
Этот чипсет является сравнительно новым и видеокарт на нем практически нет. Для примера рассмотрим видеокарту Leadtek WinFast VR300, имеющую AGP-интерфейс и 16 мегабайт 7 ns SGRAM памяти.
Особенностью данной видеокарты является
возможность подключения
SiS300 работает на частоте 125
МГц. К сожалению, память, установленная
на карте, несмотря на 7 ns, работает
тоже на 125 МГц. Многим известно,
что прошлые чипсеты от SiS отличались
не только своей
ATI RAGE 128 PRO
На этом чипсете основывается видеокарта ATI RAGE FURY PRO, произведенная канадской фирмой ATI Technologies. Плата базируется на AGP-интерфейсе, имеет 16 мегабайт 7 ns SGRAM памяти. Если посмотреть на обратную сторону печатной платы, то можно увидеть пустые места еще под 16 Мбайт. Поэтому обе модели (с 32 и 16 Мбайтами памяти) имеют унифицированную PCB. Чипсет ATI RAGE 128 PRO закрыт массивным игольчатым радиатором (непонятно, почему ATI отказалась от использования вентиляторов). Существует много видеокарт подобного класса, внешне ничем не отличающихся, но тактуемых по-разному. Частота работы памяти - 140 МГц.
Затрагивая вопросы по качеству в 3D, тут я должен сказать, что по сравнению с тем, как обстояли дела с этим вопросом в конце 1999 года, ситуация значительно улучшилась. Нареканий практически нет, если не считать ошибки в реализации наложения карт освещенности в OpenGL, когда на освещенных участках видна полосатость. Тем не менее, хочу отметить, что в целом на меня эта карта произвела приятное впечатление. Если учесть прекрасные возможности, которые может дать эта плата при воспроизведении DVD-Video, а именно, освобождение львиной доли вычислительных ресурсов при MPEG-декодировании, то эту видеокарту я тоже могу рассматривать как потенциального лидера.
NVIDIA Riva TNT2 M64
Этот чипсет стал еще одним объектом пристального внимания подавляющего большинства фирм-производителей видеокарт благодаря своей низкой цене. Рассмотрим видеокарту Creative 3D Blaster Riva TNT2 Value. Эта карта базируется на AGP-интерфейсе, имеет 16 мегабайт 7 ns SDRAM памяти. Чипсет закрыт ребристым серебристым радиатором. На плате есть пустые места под монтаж TV-out. Видеокарта тактуется по умолчанию на 125 МГц по чипу и 150 МГц по памяти.
3dfx не стала менять чипсет, урезая в нем шину обмена с памятью, как это сделала NVIDIA в своем Riva TNT2 M64. Она просто заблокировала второй модуль TMU (и то, как выяснилось, только для Glide/OpenGL приложений). Мотивация проста: раз карта не для игр, а для серьезных приложений, то надо уменьшить играбельность у видеокарты.
Как говорится, мал да удал. Вот, самая дешевая из рассматриваемых нами видеокарт показала просто прекрасные показатели по скорости. По сути, все, что было сказано в отношении 3dfx Voodoo3 2000, уместно и здесь. За гораздо меньшую цену мы получаем ту же скорость. Однако, чипсету этой карты присущи и все недостатки, что есть у всего семейства 3dfx Voodoo3: это и только 16-битный цвет в 3D, и отсутствие поддержки больших текстур, и присущая чипам от 3dfx некоторая размазанность изображения.
Видеокарты с функцией приема и
захвата аналогового
В настоящее время больший
Есть, конечно, и видеокарты с интегрированным и ТВ-тюнером, которые сами по себе построены на мощных чипсетам (ATI All-In-Wonder Pro, например, умеет и принимать TV, и выводить на телевизор, кроме того, эта плата построена на чипсете 3D Rage Pro, который дает большую производительность в 2D и 3D графике). Но все же подавляющее количество карт имеет только возможность приема аналогового сигнала без тюнера (либо еще с функцией вывода видеосигнала на телевизор).
Таким образом, пользователь имеет
возможность в окне на своем "рабочем
столе" видеть сигнал либо от видеомагнитофона,
либо от видеокамеры. В последнее
время очень большую популярнос
Термины видеоподсистемы
ALU (Arithmetic Logic Unit)
Блок арифметической логики. Управляет арифметическими вычислениями, являющимися существенной частью при обработке данных. Важнейшая часть каждого процессора.
applications
Приложение. Компьютерная программа, созданная для специфичного применения, например, текстовый процессор или верстка.
bandwidth
Пропускная способность (ширина полосы пропускания). Максимальная частота приема видеосигнала монитором без потерь. Измеряется в миллионах циклов в секунду, или мегагерцах (MHz). Пропускная способность является важной составляющей при определении суммарной разрешающей способности монитора. Другое название - видео пропускная способность (video bandwidth).
binary
Двоичность (бинарность). Имеет два состояния. В компьютерной технике, двоичность -- это ноль и единица (0 и 1). Используется для кодирования данных, чтобы выполнить вычисления над ними.
bus
Шина (шина данных). Линия связи, содержащая параллельные пути следования данных внутри компьютера для обмена информацией между компонентами системы. Важным параметром при описании шины является ширина доступных параллельных линий. Типичная шина компьютера имеет ширину 8, 16 или 32 бит.
CAD
Автоматизированное
cache
Кэш. Очень быстрая память, используемая
в качестве буфера при передаче информации.
Обычно в видеоконтроллерах
chip
Чип. Интегральная схема (ИС).
Chipset
Чипсет. Может объединять в себе графический процессор, контроллер памяти и другие компоненты.
flicker
Мерцание. Происходит, если электронная пушка испускает электроны для засвечивания люминофора слишком медленно, и фосфор успевает потерять яркость. В результате происходит пульсация свечения, т.е. чередование светлого и темного. Мерцание может вызвать головную боль и усталость глаз, даже если оно слабо заметно. Чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, в особенности периферийным (боковым) зрением, так как площадь изображения увеличивается.
GUI
Графический интерфейс пользователя (graphical user interface). Интерфейс между пользователем и программой, определяющий способ взаимодействия пользователя и программы.
hertz (Hz)
Герц (Гц). Единица измерения частоты,
эквивалентная одному циклу в
секунду. В герцах, например, измеряют
частоту вертикальной развертки
или частоту регенерации
horizontal resolution
Горизонтальное разрешение. Количество пикселов на одной строке развертки дисплея, или количество пикселов в системе отображения по оси Х. Например, изображение 1024х768 имеет горизонтальное разрешение 1024 пикселов. Значение горизонтального разрешения напрямую связано с пропускной способностью видеоподсистемы.
JEDEC
Joint Electronic Development Engineering Council (Объединенный совет разработчиков электронных компонентов) разрабатывает и определяет стандарты на способы монтажа кристаллов памяти в корпус и стандартизирует архитектуры памяти.
refresh rate
Частота регенерации (обновления). Другое название - частота смены кадров, скорость вертикальной развертки, или частота вертикальной синхронизации. Значение частоты регенерации показывает, как быстро электронная пушка выводит изображение на экране монитора, начиная с верхней части и до нижней части экрана. Частота регенерации измеряется в герцах (Гц). Значение частоты регенерации 75 Гц означает, что изображение обновляется 75 раз в секунду. Если частота смены кадров низкая, то может появиться заметное для глаз мерцание изображения. [6]

- Видеокарты Ati radeon
- Видеокоммуникационные системы
- Видеокомпьютерная коррекция зрения
- Видеоконтроллеры и мониторы
- Видеоконференции
- Видеоконференции и системы групповой работы
- Видеоконференции. Направления применения видеоконференцсвязи. Цели внедрения. Основные категории и классы. Организация каналов связи. Си
- Видеокарта
- Видеокарта
- Видеокарта
- Видеокарта, GPU, построение 3D - изображения
- Видеокарта, звуковая карта
- Видеокарта и звуковая карта
- Видеокарта, история развития, интерфейс