Kadi ya video.

Kufanya kazi na michoro ni moja wapo ya kazi ngumu sana unapaswa kutatua kompyuta ya kisasa. Picha ngumu, mamilioni ya rangi na vivuli ... Kwa hiyo, haishangazi kwamba kwa kazi hii kwa kweli unapaswa kufunga pili. processor yenye nguvu. Kadi ya video ni ya kwanza na kuu ya "vicar" hizi, wakati wa kuchagua ambayo unahitaji kuwa makini na makini hasa.
Kwa kuwa kadi zote za kisasa za video zina uwezo wa usindikaji haraka na kwa ufanisi graphics mbili-dimensional, wakati wa kuchagua kadi ya video, watumiaji wengi kwanza kabisa makini na uwezo wake wa kufanya kazi na graphics tatu-dimensional. Wazo kwamba hii ndiyo faida muhimu zaidi ya kadi ya video ilipigwa kwa mafanikio katika akili za watumiaji na tatu mwaka jana, kwa hiyo haipaswi kushangaza kwamba hata mnunuzi ambaye hana nia ya michezo anazidi kuchagua kadi ya mtindo (na ya gharama kubwa) kwa gamers kwa kompyuta yake.
Kuunda picha ya pande tatu, ya kweli sio kazi rahisi. Kwa kweli, kadi ya video inapaswa kufanya shughuli kadhaa ngumu: jenga "sura" ya kila kitu cha pande tatu, uifunike na vipande vinavyofaa vya picha - textures zinazoiga majani, nguo, miamba, ardhi, nk Na muhimu zaidi. , uwe tayari wakati wowote, ukitii matakwa ya mchezaji , uonyeshe kutoka kwa mtazamo wowote: kutoka juu, kutoka upande na wakati mwingine hata kutoka chini! Zaidi ya hayo, ni muhimu sio tu kuonyesha kitu kutoka pande nne, lakini pia, ni nini ngumu zaidi, kurejesha maisha yake halisi kwenye skrini. mfano wa volumetric. Ulihamisha sentimita - na kitu cha pande tatu itaonekana tofauti kidogo. Katika kesi hii, kadi ya video lazima ihesabu si tu kuratibu mbili za anga kwa kila pixel, lakini pia ya tatu, ambayo ni sifa ya umbali wa kitu kutoka kwa mwangalizi. Lakini kurejesha sauti sio kazi ngumu zaidi. Baada ya yote, hata takwimu yenye nguvu zaidi itaonekana ya rangi na isiyo na rangi ikiwa hutumii maandishi ndani yake, yaani, rangi tu kwa msaada wa vitu vingi vya rangi. Fikiria kuwa una mikononi mwako aina ya doll ambayo unaweza kuweka muundo wowote - hii ndiyo hasa mchakato unaotokea katika michezo. Ili kuhifadhi textures, kadi ya video inahitaji kiasi kikubwa cha RAM yake mwenyewe (min. 512 MB).
Kwa mfano, anti-aliasing ya contours picha, kuiga ukungu, moto, ripples juu ya uso wa maji, kutafakari katika kioo, vivuli na wengine wengi. Ili kusaidia athari maalum za michezo ya kubahatisha, "kitengo maalum cha mabadiliko na taa" (T&L) kinajengwa kwenye processor ya kadi ya video, ambayo hukuruhusu kufanya kazi kwa urahisi. ubora wa ajabu picha ya mchezo, na wakati huo huo itaongeza gharama ya kadi kwa makumi kadhaa ya dola.
Hatimaye, aina nyingine ya kazi ambazo kadi yako ya video imeundwa kutatua ni usindikaji wa habari za multimedia. Kadi nyingi leo zinasaidia kuonyesha picha kwenye skrini ya televisheni au, kinyume chake, kupokea picha kutoka kwa chanzo cha nje - kamera ya video, VCR au Antena ya TV(shughuli hizi zinafanywa na ingizo la video na kitafuta TV, mtawalia). Kwa kuongeza, kadi ya kisasa ya video pia inapaswa kukabiliana na kusimbua ishara ya video "iliyoshinikwa" inayotoka DVD.

Kifaa.

Kadi ya kisasa ya video ina sehemu zifuatazo:

GPU

Kichakataji michoro (Kitengo cha usindikaji wa Graphics (GPU) ni kitengo cha usindikaji wa michoro) kina jukumu la kukokotoa picha ya pato, na kukuondolea jukumu hili. CPU, hufanya mahesabu kwa usindikaji amri za michoro za 3D. Ni msingi wa kadi ya picha; utendaji na uwezo wa kifaa kizima hutegemea. Kisasa GPU kwa ugumu wao sio duni sana kwa processor ya kati ya kompyuta, na mara nyingi huizidi kwa idadi ya transistors na ndani. nguvu ya kompyuta, Shukrani kwa idadi kubwa vitengo vya kompyuta zima. Walakini, usanifu wa kizazi kilichopita kawaida hujumuisha uwepo wa vitengo kadhaa vya usindikaji wa habari, ambayo ni: kitengo cha usindikaji wa picha za 2D, kitengo cha usindikaji wa picha za 3D, kwa upande wake, kawaida hugawanywa katika kerneli ya kijiometri (pamoja na kashe ya vertex) na kitengo cha uboreshaji. (pamoja na kashe ya maandishi) na nk.
Kadi zote za kisasa za video zinatokana na michoro Wasindikaji wa Nvidia na AMD (Ati)

Kidhibiti cha video

Kidhibiti cha video kinawajibika kutoa picha kwenye kumbukumbu ya video, na kutoa amri za RAMDAC ili kutoa mawimbi ya kuchanganua kwa kifuatiliaji na kushughulikia maombi kutoka kwa kichakataji cha kati. Kwa kuongeza, kuna kawaida kidhibiti cha basi cha data cha nje (kwa mfano, PCI au AGP), a basi la ndani kidhibiti cha kumbukumbu ya data na video. Upana wa basi la ndani na basi la kumbukumbu ya video kwa kawaida ni kubwa kuliko lile la nje (biti 64, 128 au 256 dhidi ya 16 au 32); vidhibiti vingi vya video pia vina RAMDAC iliyojengewa ndani. Adapta za kisasa za michoro (ATI, nVidia) kwa kawaida huwa na angalau vidhibiti viwili vya video vinavyofanya kazi kivyake na kudhibiti onyesho moja au zaidi kwa wakati mmoja.

ROM ya video

Video ROM (Video ROM) ni kifaa cha kumbukumbu cha kusoma tu (ROM) ambamo BIOS ya kadi ya video, fonti za skrini, meza za huduma n.k.. ROM haitumiwi moja kwa moja na kidhibiti cha video - kichakataji cha kati pekee ndicho hupata. ni.
BIOS inahakikisha kwamba kadi ya video imeanzishwa na kukimbia kabla ya moja kuu kupakiwa. mfumo wa uendeshaji, huweka vigezo vyote vya kiwango cha chini cha kadi ya video, ikiwa ni pamoja na masafa ya uendeshaji na voltages za usambazaji wa GPU na kumbukumbu ya video, muda wa kumbukumbu. Pia, VBIOS ina data ya mfumo ambayo inaweza kusoma na kufasiriwa na dereva wa video wakati wa operesheni (kulingana na njia inayotumiwa kutenganisha majukumu kati ya dereva na BIOS). Kadi nyingi za kisasa hutumia ROM inayoweza kupangwa tena kwa umeme (EEPROM, Flash ROM), kuruhusu BIOS ya video kuandikwa upya na mtumiaji mwenyewe kwa kutumia programu maalum.

Kumbukumbu ya video

Kumbukumbu ya video hufanya kama bafa ya fremu, ambayo huhifadhi picha inayozalishwa na kurekebishwa kila mara na kichakataji cha picha na kuonyeshwa kwenye skrini ya kufuatilia (au vichunguzi kadhaa). Kumbukumbu ya video pia huhifadhi vipengee vya picha vya kati visivyoonekana kwenye skrini na data nyingine. Kumbukumbu ya video inakuja katika aina kadhaa, tofauti katika kasi ya upatikanaji na mzunguko wa uendeshaji. Kadi za kisasa za video huja na kumbukumbu Aina ya DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 na GDDR5. Inapaswa pia kukumbushwa katika akili kwamba pamoja na kumbukumbu ya video iko kwenye kadi ya video, wasindikaji wa kisasa wa graphics kawaida hutumia katika kazi zao sehemu ya kumbukumbu ya mfumo wa jumla wa kompyuta, upatikanaji wa moja kwa moja ambao umeandaliwa na dereva wa adapta ya video kupitia basi la AGP au PCIE. Unapotumia usanifu wa Ufikiaji wa Kumbukumbu Sawa, sehemu ya kumbukumbu ya mfumo wa kompyuta hutumiwa kama kumbukumbu ya video.

Kigeuzi cha dijiti-kwa-analogi

Kigeuzi cha dijitali hadi analogi (DAC; RAMDAC - Kigeuzi cha Nasibu cha Kumbukumbu ya Ufikiaji wa Dijiti hadi Analogi) kinatumika kubadilisha picha inayotolewa na kidhibiti cha video hadi viwango vya ukubwa wa rangi vinavyotolewa kwa kifuatiliaji cha analogi. Aina ya rangi inayowezekana ya picha imedhamiriwa tu na vigezo vya RAMDAC. Mara nyingi, RAMDAC ina vizuizi vinne kuu: vibadilishaji vitatu vya dijiti hadi analogi, moja kwa kila moja njia ya rangi(nyekundu, kijani, bluu - RGB), na SRAM ya kuhifadhi data ya kusahihisha gamma. DAC nyingi zina kina kidogo cha biti 8 kwa kila chaneli - hii husababisha viwango 256 vya mwangaza kwa kila rangi ya msingi, ambayo inatoa jumla ya rangi milioni 16.7 (na kwa sababu ya urekebishaji wa gamma, inawezekana kuonyesha rangi asili milioni 16.7 katika a nafasi kubwa ya rangi). Baadhi ya RAMDAC zina uwezo wa biti 10 kwa kila chaneli (viwango vya mwangaza 1024), ambayo hukuruhusu kuonyesha mara moja zaidi ya rangi bilioni 1, lakini kipengele hiki hakitumiki. Ili kusaidia ufuatiliaji wa pili, DAC ya pili mara nyingi imewekwa. Inafaa kumbuka kuwa wachunguzi na viboreshaji vya video vilivyounganishwa na pato la dijiti la DVI la kadi ya video hutumia vibadilishaji vyao vya dijiti-hadi-analogi kubadilisha mkondo wa data ya dijiti na hazitegemei sifa za DAC ya kadi ya video.

Kiunganishi

Hapo awali, adapta za video zilikuwa na kiunganishi cha 9-pin (15-) D-Sub. Mara kwa mara, kiunganishi cha Video ya Mchanganyiko wa Koaxial pia kilikuwepo, kikiruhusu picha nyeusi-na-nyeupe kutolewa kwa kipokezi cha televisheni au kifuatilia kilicho na ingizo la video la masafa ya chini.
Hivi sasa, bodi zina vifaa Viunganishi vya DVI au HDMI, au DisplayPort kwa kiasi cha moja hadi tatu (baadhi Kadi za video za ATI kizazi cha hivi karibuni iliyo na viunga sita). Bandari za DVI na HDMI ni hatua za mageuzi za ukuzaji wa kiwango cha maambukizi ya mawimbi ya video, kwa hivyo adapta zinaweza kutumika kuunganisha vifaa na aina hizi za bandari. Bandari ya DVI-I pia inajumuisha ishara za analog, kukuwezesha kuunganisha kufuatilia kupitia adapta kwa zamani Kiunganishi cha D-SUB(DVI-D hairuhusu hii). DisplayPort hukuruhusu kuunganisha hadi vifaa vinne, ikijumuisha vifaa vya sauti, vitovu vya USB na vifaa vingine vya kuingiza/kutoa.

Mfumo wa baridi

Mfumo wa baridi umeundwa ili kudumisha utawala wa joto kichakataji video na (mara nyingi) kumbukumbu ya video ndani ya mipaka inayokubalika.

Tabia za kadi za video

Upana wa basi ya kumbukumbu hupimwa kwa bits - idadi ya biti za habari zinazohamishwa kwa mzunguko wa saa. Kigezo muhimu katika utendaji wa kadi.(128 - 256)

Kiasi cha kumbukumbu ya video, iliyopimwa kwa megabytes, ni kiasi cha RAM ya kadi ya video. Kiasi kikubwa zaidi haimaanishi utendaji bora kila wakati (512 - 2048 MB)

Kadi za video zimeunganishwa kwenye seti mantiki ya mfumo ubao wa mama au kuwa sehemu ya CPU, kwa kawaida hawana kumbukumbu zao za video na hutumia sehemu ya RAM ya kompyuta (UMA - Ufikiaji wa Kumbukumbu Iliyounganishwa) kwa mahitaji yao.

Masafa ya msingi na kumbukumbu hupimwa kwa megahertz, ndivyo kiwango cha juu zaidi kadi ya video ya haraka itashughulikia taarifa.

Kiwango cha ujazo wa umbile na pikseli, kinachopimwa kwa pikseli milioni kwa sekunde, kinaonyesha kiasi cha taarifa kinachoonyeshwa kwa kila kitengo cha muda.

Kadi ya video.

Kufanya kazi na michoro ni moja ya kazi ngumu zaidi ambayo kompyuta ya kisasa inapaswa kutatua. Picha ngumu, mamilioni ya rangi na vivuli ... Kwa hiyo, haishangazi kwamba kwa kazi hii kwa kweli unapaswa kufunga processor ya pili yenye nguvu kwenye kompyuta yako. Kadi ya video ni ya kwanza na kuu ya "vicar" hizi, wakati wa kuchagua ambayo unahitaji kuwa makini na makini hasa.
Kwa kuwa kadi zote za kisasa za video zina uwezo wa usindikaji haraka na kwa ufanisi graphics mbili-dimensional, wakati wa kuchagua kadi ya video, watumiaji wengi kwanza kabisa makini na uwezo wake wa kufanya kazi na graphics tatu-dimensional. Wazo kwamba hii ndiyo faida muhimu zaidi ya kadi ya video imepigwa kwa mafanikio katika akili za watumiaji kwa miaka mitatu iliyopita, kwa hiyo haishangazi kwamba hata mnunuzi ambaye havutii na michezo anazidi kuchagua mtindo (na. ghali) kadi ya wachezaji wa kompyuta yake.
Kuunda picha ya pande tatu, ya kweli sio kazi rahisi. Kwa kweli, kadi ya video inapaswa kufanya shughuli kadhaa ngumu: jenga "sura" ya kila kitu cha pande tatu, uifunike na vipande vinavyofaa vya picha - textures zinazoiga majani, nguo, miamba, ardhi, nk Na muhimu zaidi. , uwe tayari wakati wowote, ukitii matakwa ya mchezaji , uonyeshe kutoka kwa mtazamo wowote: kutoka juu, kutoka upande na wakati mwingine hata kutoka chini! Zaidi ya hayo, ni muhimu sio tu kuonyesha kitu kutoka pande nne, lakini pia, ni nini ngumu zaidi, kuunda tena mfano wake halisi, wa tatu-dimensional kwenye skrini. Ikiwa unasonga sentimita, kitu cha tatu-dimensional kitaonekana tofauti kidogo. Katika kesi hii, kadi ya video lazima ihesabu si tu kuratibu mbili za anga kwa kila pixel, lakini pia ya tatu, ambayo ni sifa ya umbali wa kitu kutoka kwa mwangalizi. Lakini kurejesha sauti sio kazi ngumu zaidi. Baada ya yote, hata takwimu yenye nguvu zaidi itaonekana ya rangi na isiyo na rangi ikiwa hutumii maandishi ndani yake, yaani, rangi tu kwa msaada wa vitu vingi vya rangi. Fikiria kuwa una mikononi mwako aina ya doll ambayo unaweza kuweka muundo wowote - hii ndiyo hasa mchakato unaotokea katika michezo. Ili kuhifadhi textures, kadi ya video inahitaji kiasi kikubwa cha RAM yake mwenyewe (min. 512 MB).
Kwa mfano, anti-aliasing ya contours picha, kuiga ukungu, moto, ripples juu ya uso wa maji, kutafakari katika kioo, vivuli na wengine wengi. Ili kusaidia athari maalum za michezo ya kubahatisha, "kitengo maalum cha mabadiliko na taa" (T&L) kimejengwa ndani ya processor ya kadi ya video, ambayo hukuruhusu kupata ubora wa ajabu wa picha ya mchezo, na wakati huo huo huongeza gharama ya kadi na. makumi kadhaa ya dola.
Hatimaye, aina nyingine ya kazi ambazo kadi yako ya video imeundwa kutatua ni usindikaji wa habari za multimedia. Kadi nyingi leo zinasaidia kuonyesha picha kwenye skrini ya televisheni au, kinyume chake, kupokea picha kutoka kwa chanzo cha nje - kamera ya video, VCR au antenna ya televisheni (shughuli hizi zinafanywa na pembejeo ya video na tuner ya TV, kwa mtiririko huo). Kwa kuongeza, kadi ya kisasa ya video pia inapaswa kukabiliana na kusimbua ishara ya video "iliyoshinikwa" inayotoka kwenye diski za DVD.

Kifaa.

Kadi ya kisasa ya video ina sehemu zifuatazo:

GPU

Kichakataji cha picha (Kitengo cha usindikaji wa Graphics (GPU) - kitengo cha usindikaji wa picha) kinashiriki katika mahesabu ya picha ya pato, kuondoa kichakataji cha kati cha jukumu hili, na hufanya mahesabu kwa usindikaji amri za picha za 3D. Ni msingi wa kadi ya picha; utendaji na uwezo wa kifaa kizima hutegemea. Wasindikaji wa kisasa wa graphics sio duni sana katika utata kwa processor ya kati ya kompyuta, na mara nyingi huizidi kwa idadi ya transistors na katika nguvu ya kompyuta, shukrani kwa idadi kubwa ya vitengo vya kompyuta zima. Walakini, usanifu wa kizazi kilichopita kawaida hujumuisha uwepo wa vitengo kadhaa vya usindikaji wa habari, ambayo ni: kitengo cha usindikaji wa picha za 2D, kitengo cha usindikaji wa picha za 3D, kwa upande wake, kawaida hugawanywa katika kerneli ya kijiometri (pamoja na kashe ya vertex) na kitengo cha uboreshaji. (pamoja na kashe ya maandishi) na nk.
Kadi zote za kisasa za video zinatokana na Nvidia na AMD (ATi) GPUs

Kidhibiti cha video

Kidhibiti cha video kinawajibika kutoa picha kwenye kumbukumbu ya video, na kutoa amri za RAMDAC ili kutoa mawimbi ya kuchanganua kwa kifuatiliaji na kushughulikia maombi kutoka kwa kichakataji cha kati. Kwa kuongeza, kuna kawaida kidhibiti cha basi cha data cha nje (kwa mfano, PCI au AGP), kidhibiti cha basi cha data cha ndani, na kidhibiti cha kumbukumbu ya video. Upana wa basi la ndani na basi la kumbukumbu ya video kwa kawaida ni kubwa kuliko lile la nje (biti 64, 128 au 256 dhidi ya 16 au 32); vidhibiti vingi vya video pia vina RAMDAC iliyojengewa ndani. Adapta za kisasa za michoro (ATI, nVidia) kwa kawaida huwa na angalau vidhibiti viwili vya video vinavyofanya kazi kivyake na kudhibiti onyesho moja au zaidi kwa wakati mmoja.

ROM ya video

Video ROM (Video ROM) ni kifaa cha kumbukumbu cha kusoma tu (ROM) ambamo BIOS ya kadi ya video, fonti za skrini, meza za huduma n.k.. ROM haitumiwi moja kwa moja na kidhibiti cha video - kichakataji cha kati pekee ndicho hupata. ni.
BIOS inahakikisha uanzishaji na uendeshaji wa kadi ya video kabla ya kupakia mfumo mkuu wa uendeshaji, huweka vigezo vyote vya chini vya kadi ya video, ikiwa ni pamoja na masafa ya uendeshaji na voltages za usambazaji wa processor ya graphics na kumbukumbu ya video, muda wa kumbukumbu. Pia, VBIOS ina data ya mfumo ambayo inaweza kusoma na kufasiriwa na dereva wa video wakati wa operesheni (kulingana na njia inayotumiwa kutenganisha majukumu kati ya dereva na BIOS). Kadi nyingi za kisasa zina vifaa vya ROM za reprogrammable umeme (EEPROM, Flash ROM), ambayo inaruhusu BIOS ya video kuandikwa upya na mtumiaji kwa kutumia programu maalum.

Kumbukumbu ya video

Kumbukumbu ya video hufanya kama bafa ya fremu, ambayo huhifadhi picha inayozalishwa na kurekebishwa kila mara na kichakataji cha picha na kuonyeshwa kwenye skrini ya kufuatilia (au vichunguzi kadhaa). Kumbukumbu ya video pia huhifadhi vipengee vya picha vya kati visivyoonekana kwenye skrini na data nyingine. Kumbukumbu ya video inakuja katika aina kadhaa, tofauti katika kasi ya ufikiaji na mzunguko wa uendeshaji. Kadi za kisasa za video zina vifaa vya kumbukumbu ya DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 na GDDR5. Inapaswa pia kukumbushwa katika akili kwamba pamoja na kumbukumbu ya video iko kwenye kadi ya video, wasindikaji wa kisasa wa graphics kawaida hutumia katika kazi zao sehemu ya kumbukumbu ya mfumo wa jumla wa kompyuta, upatikanaji wa moja kwa moja ambao umeandaliwa na dereva wa adapta ya video kupitia basi la AGP au PCIE. Unapotumia usanifu wa Ufikiaji wa Kumbukumbu Sawa, sehemu ya kumbukumbu ya mfumo wa kompyuta hutumiwa kama kumbukumbu ya video.

Kigeuzi cha dijiti-kwa-analogi

Kigeuzi cha dijitali hadi analogi (DAC; RAMDAC - Kigeuzi cha Nasibu cha Kumbukumbu ya Ufikiaji wa Dijiti hadi Analogi) kinatumika kubadilisha picha inayotolewa na kidhibiti cha video hadi viwango vya ukubwa wa rangi vinavyotolewa kwa kifuatiliaji cha analogi. Aina ya rangi inayowezekana ya picha imedhamiriwa tu na vigezo vya RAMDAC. Mara nyingi, RAMDAC ina vizuizi vinne kuu: vibadilishaji vitatu vya dijiti hadi analogi, moja kwa kila chaneli ya rangi (nyekundu, kijani kibichi, bluu - RGB), na SRAM ya kuhifadhi data ya urekebishaji wa gamma. DAC nyingi zina kina kidogo cha biti 8 kwa kila chaneli - hii husababisha viwango 256 vya mwangaza kwa kila rangi ya msingi, ambayo inatoa jumla ya rangi milioni 16.7 (na kwa sababu ya urekebishaji wa gamma, inawezekana kuonyesha rangi asili milioni 16.7 katika a nafasi kubwa ya rangi). Baadhi ya RAMDAC zina uwezo wa biti 10 kwa kila chaneli (viwango vya mwangaza 1024), ambayo hukuruhusu kuonyesha mara moja zaidi ya rangi bilioni 1, lakini kipengele hiki hakitumiki. Ili kusaidia ufuatiliaji wa pili, DAC ya pili mara nyingi imewekwa. Inafaa kumbuka kuwa wachunguzi na viboreshaji vya video vilivyounganishwa na pato la dijiti la DVI la kadi ya video hutumia vibadilishaji vyao vya dijiti-hadi-analogi kubadilisha mkondo wa data ya dijiti na hazitegemei sifa za DAC ya kadi ya video.

Kiunganishi

Hapo awali, adapta za video zilikuwa na kiunganishi cha 9-pin (15-) D-Sub. Mara kwa mara, kiunganishi cha Video ya Mchanganyiko wa Koaxial pia kilikuwepo, kikiruhusu picha nyeusi-na-nyeupe kutolewa kwa kipokezi cha televisheni au kifuatilia kilicho na ingizo la video la masafa ya chini.
Hivi sasa, bodi zina vifaa vya kuunganisha DVI au HDMI, au DisplayPort kwa kiasi cha moja hadi tatu (baadhi ya kadi za video. ATi ya hivi punde vizazi vina vifaa vya kuunganisha sita). Lango la DVI na HDMI ni hatua za mageuzi katika ukuzaji wa kiwango cha utumaji wa mawimbi ya video, kwa hivyo adapta zinaweza kutumika kuunganisha vifaa na aina hizi za bandari. Bandari ya DVI-I pia inajumuisha ishara za analog, kukuwezesha kuunganisha kufuatilia kupitia adapta kwenye kiunganishi cha zamani cha D-SUB (DVI-D hairuhusu hili). DisplayPort hukuruhusu kuunganisha hadi vifaa vinne, ikijumuisha vifaa vya sauti, vitovu vya USB na vifaa vingine vya kuingiza/kutoa.

Mfumo wa baridi

Mfumo wa kupoeza umeundwa ili kudumisha halijoto ya kichakataji video na (mara nyingi) kumbukumbu ya video ndani ya mipaka inayokubalika.

Tabia za kadi za video

Upana wa basi ya kumbukumbu hupimwa kwa bits - idadi ya biti za habari zinazohamishwa kwa mzunguko wa saa. Kigezo muhimu katika utendakazi wa kadi.(128 - 256)

Kiasi cha kumbukumbu ya video, iliyopimwa kwa megabytes, ni kiasi cha RAM ya kadi ya video. Sauti kubwa haimaanishi utendaji bora kila wakati (512 - 2048 MB)

Kadi za video ambazo zimeunganishwa kwenye seti ya mantiki ya mfumo wa ubao mama au ni sehemu ya CPU kwa kawaida hazina kumbukumbu ya video zao na hutumia sehemu ya RAM ya kompyuta (UMA - Ufikiaji wa Kumbukumbu Uliounganishwa) kwa mahitaji yao.

Masafa ya msingi na kumbukumbu hupimwa kwa megahertz; kadri kadi ya video itakavyochakata taarifa kwa kasi zaidi.

Kiwango cha ujazo wa umbile na pikseli, kinachopimwa kwa pikseli milioni kwa sekunde, kinaonyesha kiasi cha taarifa kinachoonyeshwa kwa kila kitengo cha muda.

Siku hizi, karibu kompyuta zote zina vifaa vya kadi ya video tofauti. Kwa kutumia kifaa hiki, picha imeundwa ambayo inaonekana kwenye skrini ya kufuatilia. Sehemu hii ni mbali na rahisi, lakini inajumuisha sehemu nyingi zinazounda mfumo mmoja wa kazi. Katika makala hii tutajaribu kuzungumza kwa undani kuhusu vipengele vyote vya kadi ya kisasa ya video.

Leo tutaangalia kisasa kadi za video za kipekee, kwa sababu zilizounganishwa zina usanidi tofauti kabisa na, kimsingi, zimejengwa kwenye processor. Adapta ya graphics ya discrete imewasilishwa kwa namna ya bodi ya mzunguko iliyochapishwa, ambayo imeingizwa kwenye kiunganishi cha upanuzi sambamba. Vipengele vyote vya adapta ya video ziko kwenye ubao yenyewe kwa utaratibu fulani. Hebu tuangalie kwa karibu vipengele vyote.

GPU

Hapo mwanzo tunahitaji kuzungumza juu ya maelezo muhimu katika kadi ya video - GPU (kitengo cha usindikaji wa graphics). Utendaji na nguvu ya kifaa nzima inategemea sehemu hii. Utendaji wake ni pamoja na usindikaji amri zinazohusiana na michoro. GPU inachukua utekelezaji wa vitendo fulani, na hivyo kupunguza mzigo kwenye CPU, ikitoa rasilimali zake kwa madhumuni mengine. Kadi ya kisasa zaidi ya kadi ya video, nguvu kubwa ya GPU imewekwa ndani yake; inaweza hata kuzidi kichakataji cha kati kwa sababu ya uwepo wa vitengo vingi vya kompyuta.

Kidhibiti cha video

Kidhibiti cha video kinawajibika kutengeneza picha kwenye kumbukumbu. Hutuma amri kwa kigeuzi cha dijitali hadi analogi na kuchakata amri za CPU. Kadi ya kisasa ina vipengele kadhaa vya kujengwa: mtawala wa kumbukumbu ya video, basi ya data ya nje na ya ndani. Kila sehemu hufanya kazi kivyake, ikiruhusu udhibiti wa wakati mmoja wa skrini za kuonyesha.

Kumbukumbu ya video

Ili kuhifadhi picha, amri na vipengele vya kati visivyoonekana kwenye skrini, kiasi fulani cha kumbukumbu kinahitajika. Kwa hiyo, kila adapta ya graphics ina kiasi cha kumbukumbu mara kwa mara. Inatokea aina tofauti, tofauti katika kasi yao ya uendeshaji na mzunguko. Chapa GDDR5 imewashwa wakati huu ni maarufu zaidi, inayotumiwa katika kadi nyingi za kisasa.

Walakini, inafaa kuzingatia kuwa pamoja na kumbukumbu iliyojengwa kwenye kadi ya video, vifaa vipya pia vinatumia RAM iliyowekwa kwenye kompyuta. Ili kuipata, dereva maalum hutumiwa kupitia basi ya PCIE na AGP.

Kigeuzi cha dijiti-kwa-analogi

Mdhibiti wa video hutoa picha, lakini lazima igeuzwe kuwa ishara inayotakiwa na viwango fulani vya rangi. Utaratibu huu hufanya DAC. Imejengwa kwa namna ya vitalu vinne, vitatu ambavyo vinahusika na uongofu wa RGB (nyekundu, kijani na bluu), na block ya mwisho huhifadhi habari kuhusu mwangaza ujao na marekebisho ya gamma. Kituo kimoja hufanya kazi katika viwango vya mwangaza 256 vya rangi ya mtu binafsi, na kwa jumla DAC inaonyesha rangi milioni 16.7.

Kusoma tu Kumbukumbu

ROM huhifadhi vipengele muhimu vya skrini, taarifa kutoka kwa BIOS na baadhi ya meza za mfumo. Kidhibiti cha video hakitumiwi kwa njia yoyote na kifaa cha kudumu cha kuhifadhi; inafikiwa na CPU pekee. Ni shukrani kwa uhifadhi wa habari kutoka Kadi ya video ya BIOS huanza na kufanya kazi hata kabla OS haijapakiwa kikamilifu.

Mfumo wa baridi

Kama inavyojulikana, processor na kadi ya graphics Ni vipengele vya moto zaidi vya kompyuta, hivyo vinahitaji baridi. Ikiwa katika kesi ya CPU baridi imewekwa tofauti, basi kadi nyingi za video zina radiator na mashabiki kadhaa hujengwa ndani yao, ambayo inakuwezesha kuokoa kiasi. joto la chini katika mizigo mizito. Kadi zingine za kisasa zenye nguvu hupata moto sana, kwa hivyo mfumo wa maji wenye nguvu zaidi hutumiwa kuzipunguza.

Adapta ya video((pia inajulikana kama kadi ya picha, kadi ya video) kutoka kwa kadi ya video ya Kiingereza) ni kifaa ambacho hubadilisha picha iliyo kwenye kumbukumbu ya kompyuta kuwa mawimbi ya video ya kifuatiliaji.

Sifa

Tabia kuu za adapta za video:

Upana wa basi ya kumbukumbu hupimwa kwa bits - idadi ya biti za habari zinazohamishwa kwa sekunde. Kigezo muhimu katika utendaji wa kadi.

Kiasi cha kumbukumbu ya video, kipimo katika Megabytes - kujengwa ndani RAM kwenye ubao yenyewe, thamani inaonyesha ni kiasi gani cha habari kadi ya graphics inaweza kuhifadhi.

Masafa ya msingi na kumbukumbu hupimwa katika Megahertz; kadri kadi ya video itakavyochakata taarifa kwa kasi zaidi.

Mchakato wa kiufundi - teknolojia ya uchapishaji, kipimo katika nanometers (nm), kadi za kisasa zinazalishwa kulingana na viwango vya mchakato wa kiufundi 110 nm au 90 nm. Kidogo cha parameter hii, vipengele vingi vinaweza kutoshea kwenye chip.

Kiwango cha ujazo wa umbile na pikseli, kinachopimwa kwa pikseli milioni kwa sekunde, kinaonyesha kiasi cha taarifa kinachoonyeshwa kwa kila kitengo cha muda.

Matokeo ya kadi - hapo awali adapta ya video ilikuwa na moja tu Kiunganishi cha VGA, sasa bodi zina vifaa kwa kuongeza Pato la DVI-I au kwa urahisi na DVI-I mbili za kuunganisha wachunguzi wawili wa LCD, pamoja na matokeo ya video ya mchanganyiko na uingizaji wa video (iliyoonyeshwa kama ViVo)

Kubuni

Kadi ya kisasa ya michoro ina sehemu zifuatazo:

kitengo cha usindikaji wa michoro (GPU)- inahusika na mahesabu ya picha ya pato, ikitoa processor ya kati ya jukumu hili, na hufanya mahesabu ya usindikaji amri za graphics za 3D. Ni msingi wa kadi ya picha; utendaji na uwezo wa kifaa kizima hutegemea. Wasindikaji wa kisasa wa graphics sio duni sana katika utata kwa processor ya kati ya kompyuta, na mara nyingi huwazidi kwa idadi ya transistors. Usanifu wa GPU ya kisasa kawaida hujumuisha uwepo wa vitengo kadhaa vya usindikaji wa habari, ambazo ni: kitengo cha usindikaji wa picha za 2D, kitengo cha usindikaji wa picha za 3D, ambacho kwa kawaida hugawanywa katika kernel ya kijiometri (pamoja na cache ya vertex) na kitengo cha rasterization. (pamoja na kashe ya maandishi), nk.

kidhibiti cha video- inawajibika kuunda picha kwenye kumbukumbu ya video, inatoa amri za RAMDAC kutoa ishara za skanning kwa mfuatiliaji na kushughulikia maombi kutoka kwa kichakataji cha kati. Kwa kuongeza, kuna kawaida kidhibiti cha basi cha data cha nje (kwa mfano PCI au AGP), kidhibiti cha basi cha data cha ndani na kidhibiti cha kumbukumbu ya video. Upana wa basi la ndani na basi la kumbukumbu ya video kwa kawaida ni pana kuliko lile la nje (biti 64, 128 au 256 dhidi ya 16 au 32); vidhibiti vingi vya video pia vina RAMDAC iliyojengewa ndani. Adapta za kisasa za michoro (ATI, nVidia) kwa kawaida huwa na angalau vidhibiti viwili vya video vinavyofanya kazi kivyake na kudhibiti onyesho moja au zaidi kwa wakati mmoja.

kumbukumbu ya video- hufanya kazi kama bafa ya fremu ambamo huhifadhiwa ndani muundo wa dijiti picha inayozalishwa na kubadilishwa mara kwa mara na processor ya graphics na kuonyeshwa kwenye kufuatilia (au wachunguzi wengi). Kumbukumbu ya video pia huhifadhi vipengee vya picha vya kati visivyoonekana kwenye skrini na data nyingine. Kumbukumbu ya video inakuja katika aina kadhaa, tofauti katika kasi ya ufikiaji na mzunguko wa uendeshaji. Kadi za kisasa za video zina vifaa vya kumbukumbu ya DDR, DDR2 au GDDR3. Inapaswa pia kukumbushwa katika akili kwamba pamoja na kumbukumbu ya video iko kwenye kadi ya video, wasindikaji wa kisasa wa graphics kawaida hutumia katika kazi zao sehemu ya kumbukumbu ya mfumo wa jumla wa kompyuta, upatikanaji wa moja kwa moja ambao umeandaliwa na dereva wa adapta ya video kupitia basi la AGP au PCIE.

kigeuzi cha dijitali hadi analogi DAC (RAMDAC)- hutumika kubadilisha picha inayotolewa na kidhibiti cha video kuwa viwango vya ukubwa wa rangi vinavyotolewa kwa kifuatiliaji cha analogi. Aina ya rangi inayowezekana ya picha imedhamiriwa tu na vigezo vya RAMDAC. Mara nyingi, RAMDAC ina vizuizi vinne kuu - vibadilishaji vitatu vya dijiti hadi analogi, moja kwa kila chaneli ya rangi (nyekundu, bluu, kijani kibichi, RGB), na SRAM ya kuhifadhi data ya urekebishaji wa gamma. DAC nyingi zina biti 8 kwa kila chaneli - hii inatoa viwango vya mwangaza 256 kwa kila rangi msingi, ambayo inatoa jumla ya rangi milioni 16.7 (na kwa sababu ya urekebishaji wa gamma, inawezekana kuonyesha rangi asili milioni 16.7 kwenye nafasi kubwa zaidi ya rangi) . Baadhi ya RAMDAC zina kina kidogo cha 10bit kwa kila chaneli (viwango vya mwangaza 1024), ambayo hukuruhusu kuonyesha mara moja zaidi ya rangi bilioni 1, lakini kipengele hiki hakitumiki. Ili kusaidia ufuatiliaji wa pili, DAC ya pili mara nyingi imewekwa. Inafaa kumbuka kuwa wachunguzi na viboreshaji vya video vilivyounganishwa na pato la dijiti la DVI la kadi ya video ili kubadilisha mkondo wa data ya dijiti hutumia vibadilishaji vyao vya dijiti hadi analogi na hazitegemei sifa za DAC ya kadi ya video.

ROM ya video (ROM ya video)- kifaa cha uhifadhi wa kudumu ambacho BIOS ya video, fonti za skrini, meza za huduma, nk.. ROM haitumiwi moja kwa moja na mtawala wa video - processor ya kati pekee ndiyo inayoifikia. BIOS ya video iliyohifadhiwa kwenye ROM inahakikisha uanzishaji na uendeshaji wa kadi ya video kabla ya kupakia mfumo mkuu wa uendeshaji, na pia ina data ya mfumo ambayo inaweza kusomwa na kufasiriwa na dereva wa video wakati wa operesheni (kulingana na njia inayotumiwa kutenganisha majukumu kati ya dereva na BIOS). Kadi nyingi za kisasa zina vifaa vya ROM za reprogrammable umeme (EEPROM, Flash ROM), ambayo inaruhusu BIOS ya video kuandikwa upya na mtumiaji kwa kutumia programu maalum.

mfumo wa baridi- iliyoundwa ili kudumisha halijoto ya kichakataji video na kumbukumbu ya video ndani ya maadili yanayokubalika. Uendeshaji sahihi na wa kazi kamili wa adapta ya kisasa ya graphics inahakikishwa kwa kutumia kiendeshi cha video - programu maalum iliyotolewa na mtengenezaji wa chip ya video na kubeba wakati wa mchakato wa kuanzisha mfumo wa uendeshaji. Kiendeshi cha video hufanya kazi kama kiunganishi kati ya mfumo na programu zinazoendesha juu yake na adapta ya video. Kama tu BIOS ya video, kiendesha video hupanga na kudhibiti kiprogramu utendakazi wa sehemu zote za adapta ya video kupitia rejista maalum za udhibiti, ambazo hupatikana kupitia basi inayolingana.

====== **Kumbukumbu ya video** ======

Mbali na basi ya data, kizuizi cha pili cha adapta yoyote ya video ni kipimo data cha kumbukumbu ya adapta ya video yenyewe. Zaidi ya hayo, awali tatizo liliibuka sio sana kwa sababu ya kasi ya usindikaji wa data ya video (hii sasa mara nyingi ni tatizo la njaa ya habari ya mtawala wa video, wakati inashughulikia data kwa kasi zaidi kuliko inaweza kusoma / kuandika kutoka / hadi kumbukumbu ya video), lakini kwa sababu ya hitaji la kuipata kutoka kwa chipu ya nje ya adapta ya video, kichakataji cha kati, na RAMDAC. Ukweli ni kwamba kwa maazimio ya juu na kina kikubwa cha rangi, ili kuonyesha ukurasa wa skrini kwenye kufuatilia, ni muhimu kusoma data hii yote kutoka kwa kumbukumbu ya video na kuibadilisha kuwa. ishara ya analog ambayo itaenda kwa mfuatiliaji. Ili kuelezea kwa uwazi zaidi na kwa urahisi, hebu tuanze na ukweli kwamba picha unayoona kwenye skrini ya kufuatilia haihifadhiwa kwenye kufuatilia, lakini katika kumbukumbu ya adapta ya video. Na inahitaji kusomwa kutoka kwenye kumbukumbu na kuonyeshwa kwenye skrini mara nyingi kwa sekunde kama idadi ya fremu kwa sekunde inavyoonyeshwa na mfuatiliaji. Hebu tuchukue sauti ya ukurasa mmoja wa skrini yenye mwonekano wa saizi 1024×768 na kina cha rangi cha 24bit (Rangi ya Kweli), hii ni 2.25MB. Kwa kiwango cha fremu ya 75Hz, ni muhimu kusoma ukurasa huu kutoka kwa kumbukumbu ya adapta ya video mara 75 kwa sekunde (saizi zilizosomwa huhamishiwa RAMDAC na inabadilisha data ya dijiti kuhusu rangi ya pikseli kuwa mawimbi ya analogi inayofika kwenye kifuatiliaji), na haiwezekani kuchelewesha au kuruka pikseli, kwa hivyo kipimo data cha kumbukumbu ya video kinachohitajika kwa jina. ruhusa hii ni takriban 170MB/sec, na hii haizingatii ukweli kwamba kidhibiti cha video yenyewe kinahitaji kuandika na kusoma data kutoka kwenye kumbukumbu hii. Kwa azimio la 1600x1200x32bit kwa kiwango sawa cha 75Hz, kipimo cha data kinachohitajika tayari ni 550 MB kwa sekunde; kwa kulinganisha, processor ya Pentium2 ilikuwa na kasi ya kumbukumbu ya 528 MB kwa sekunde. Tatizo linaweza kutatuliwa kwa njia mbili - ama kutumia aina maalum za kumbukumbu zinazoruhusu vifaa viwili kusoma kutoka kwa wakati huo huo, au kufunga kumbukumbu ya haraka sana. Tutazungumza juu ya aina za kumbukumbu.

FPM DRAM- FPM DRAM (Modi ya Ukurasa wa Haraka ya RAM - RAM yenye nguvu na ufikiaji wa haraka wa ukurasa) ni aina ya msingi ya kumbukumbu ya video, sawa na ile inayotumika kwenye vibao vya mama. Hutumia ufikiaji usiolingana, ambapo mawimbi ya udhibiti hayafungwi kabisa na mzunguko wa saa ya mfumo. Imetumika kikamilifu hadi takriban 1996.

VRAM(Video RAM - video RAM) - kinachojulikana kama bandari mbili DRAM. Aina hii ya kumbukumbu hutoa upatikanaji wa data kutoka kwa vifaa viwili mara moja, yaani, inawezekana wakati huo huo kuandika data kwa kiini chochote cha kumbukumbu, na wakati huo huo kusoma data kutoka kwa seli fulani ya jirani. Kutokana na hili, inakuwezesha kuchanganya maonyesho ya wakati wa picha kwenye skrini na usindikaji wake katika kumbukumbu ya video, ambayo inapunguza ucheleweshaji wa upatikanaji na kuongeza kasi ya uendeshaji. Hiyo ni, RAMDAC inaweza kuonyesha kwa uhuru bafa ya skrini kwenye skrini ya kufuatilia tena na tena bila kuingilia chip ya video kwa njia yoyote ili kudhibiti data. Lakini hata hivyo, hii bado ni DRAM sawa na kasi yake sio juu sana.

WRAM(RAM ya Dirisha) - toleo la VRAM, iliyo na kipimo data kilichoongezeka kwa ~ 25% na usaidizi kwa baadhi ya vipengele vinavyotumiwa mara kwa mara, kama vile fonti za kuchora, vizuizi vya picha zinazosonga, n.k. Inatumika karibu tu kwenye vichapuzi vya Matrox na Number Tine, kwani inahitaji mbinu maalum za kupata na usindikaji wa data, kuwepo kwa mtengenezaji mmoja tu wa aina hii ya kumbukumbu (Samsung) imepunguza sana uwezekano wa matumizi yake. Adapta za video zilizoundwa kwa kutumia aina hii ya kumbukumbu hazielekei kushuka katika utendakazi wakati wa kuweka maazimio ya juu na viwango vya kuonyesha upya skrini; kwenye kumbukumbu ya lango moja, katika hali kama hizi, RAMDAC. muda mrefu zaidi inachukua basi ya ufikiaji wa kumbukumbu ya video na utendakazi wa adapta ya video unaweza kushuka sana.

EDO DRAM(Data Iliyoongezwa nje ya DRAM - RAM inayobadilika iliyo na muda ulioongezwa wa kuhifadhi data ya towe) - aina ya kumbukumbu iliyo na vipengele vya bomba ambavyo hukuruhusu kuharakisha ubadilishanaji wa vizuizi vya data na kumbukumbu ya video kwa takriban 25%.

SDRAM(RAM ya Dynamic Synchronous - RAM inayobadilika ya synchronous) ilibadilisha EDO DRAM na aina zingine za kumbukumbu za bandari moja zisizolingana. Baada ya kusoma kwa mara ya kwanza kutoka kwa kumbukumbu, au kuandika kwa kumbukumbu ya kwanza, shughuli zinazofuata za kusoma au kuandika hutokea kwa ucheleweshaji wa sifuri. Hii inafanikisha kasi ya juu zaidi ya kusoma na kuandika data.

DDR DRAM(Double Data Rate) - toleo la SDRAM na uhamisho wa data kwenye kingo mbili za ishara, na kusababisha kasi ya uendeshaji mara mbili. Uendelezaji zaidi kwa sasa unafanyika katika mfumo wa mshikamano mwingine wa idadi ya pakiti katika mzunguko mmoja wa basi (DDR2, QDDR, n.k.) SGRAM (RAM ya Michoro ya Synchronous) ni lahaja ya DRAM yenye ufikiaji sawia. Kimsingi, utendakazi wa SGRAM ni sawa kabisa na SDRAM, lakini pia inasaidia baadhi ya kazi maalum, kama vile kuzuia na kurekodi mask. Tofauti na VRAM na WRAM, SGRAM ni bandari moja, lakini inaweza kufungua kurasa mbili za kumbukumbu kama moja, ikiiga asili ya bandari mbili ya aina nyingine za kumbukumbu ya video.

MDRAM(Multibank DRAM - RAM ya benki nyingi) - toleo la DRAM iliyotengenezwa na MoSys, iliyoandaliwa kwa namna ya benki nyingi za kujitegemea za 32 KB kila moja, zinazofanya kazi katika hali ya bomba.

RDRAM Kumbukumbu ya (RAMBus DRAM) inayotumia chaneli maalum ya kusambaza data (Rambus Channel), ambayo ni basi la data kwa baiti moja. Kupitia chaneli hii inawezekana kusambaza habari kwa mtiririko mkubwa sana, kasi ya juu uhamishaji wa data wa kituo kimoja kwa sasa ni 1600MB/sec (masafa 800MHz, data hupitishwa kwa vipande vyote viwili vya mpigo). Chipu kadhaa za kumbukumbu zinaweza kuunganishwa kwenye chaneli moja kama hiyo. Mdhibiti wa kumbukumbu hii hufanya kazi na chaneli moja ya Rambus; vidhibiti vinne kama hivyo vinaweza kuwekwa kwenye chip moja ya mantiki, ambayo inamaanisha kinadharia inawezekana kuunga mkono hadi chaneli 4 kama hizo, kutoa kiwango cha juu. matokeo kwa 6.4GB/sec. Upande wa chini wa kumbukumbu hii ni kwamba unahitaji kusoma habari katika vitalu vikubwa, vinginevyo utendaji wake unashuka kwa kasi.

Viongeza kasi

Wacha tuanze jadi na historia. Kadi za kwanza za video hazikuwa hata vichapuzi vya 3D, hazikuwa vichapuzi hata kidogo. Walitumikia tu kama DAC (kibadilishaji cha dijiti hadi analogi) - walibadilisha data iliyohesabiwa na kichakataji cha kati (ambacho ni nambari ya dijiti) kwenye mawimbi ya analogi inayopatikana ili kuonyeshwa kwenye kichungi. Lakini ugumu wa picha ulikua, na hii haikuweza kuendelea. Mwelekeo kuelekea picha ngumu zaidi umesababisha kuibuka kwa kiongeza kasi cha 2D - kadi ya video ambayo ina yake, ingawa. processor rahisi zaidi, ambayo ilichukua baadhi ya kazi, kupakua kichakataji cha kati. Lakini hitaji lilipoibuka la kujenga picha za 3D, hali ikawa ngumu zaidi.

Ili kujenga, sema, kipande rahisi cha ukuta, processor ililazimika kufanya shughuli zifuatazo: kwanza ni muhimu kuchagua kingo za kitu hiki, kisha uomba maandishi, ongeza taa ... na wakati kuna mamia ya vitu kama hivyo. , umbo lao ni ngumu, husogea na kuingiliana, vivuli vya kutupwa, nk. kazi inakuwa ngumu sana. Ili kusaidia processor kutatua tatizo hili, accelerators za 3D ziliundwa, uendeshaji ambao utajadiliwa katika makala hii.

Kwa hiyo, kila hatua ya ujenzi wa picha ni rasilimali nyingi sana na inahitaji mahesabu mengi. Inaonekana ni jambo la busara kuziondoa kwenye CPU na kuzihamisha kwa kichakataji maalum cha kadi ya video. Hasa kwa kuzingatia kwamba data ya picha inatiririka kwa asili, na hitaji la hesabu ni kubwa zaidi kuliko ile ya kimantiki. Kila mzunguko mpya wa ukuzaji wa kasi huwakilisha kizazi fulani, kwa hivyo kwanza tutaanzisha viwango vya vizazi (vizazi vinaweza kueleweka kwa njia tofauti - nitatoa chaguo moja tu):

1. Kizazi cha kwanza, ambacho kilikuwa kimeenea zaidi au kidogo, kilikuwa vichapuzi kwa kutumia Direct3D 5 na API za Glide. Mwakilishi wa zamani alikuwa NVIDIA Riva128, na mwisho - 3Dfx Voodoo. Kadi za kizazi hiki zilichukua sehemu ya mwisho tu ya ujenzi wa eneo - maandishi na kivuli. Hatua zote za awali zilifanywa na CPU.

2. Kizazi cha pili kilitumia Direct3D 6 API, na kwa wakati huu uamsho wa haraka wa API iliyotengenezwa na SGI - OpenGL ilianza. Wawakilishi wa kadi wakati huo walikuwa NVIDIA RivaTNT na ATI Rage. Hii ilikuwa maendeleo ya mageuzi ya kadi za kizazi kilichopita.

3. Kizazi cha tatu - Direct3D 7. Wakati huo kadi zilionekana zikiwa na kizuizi cha TCL, ambacho kiliondoa sehemu kubwa ya mzigo kutoka kwa CPU. Kizuizi hiki kiliwajibika kwa mabadiliko, taa na upunguzaji. (TCL - Transformaton-Clipping-Lighting) Sasa kadi ya video ilijenga eneo yenyewe - kutoka mwanzo hadi mwisho. Wawakilishi wa kizazi hiki walikuwa NVIDIA GeForce 256 na ATI Radeon.

4. Kizazi cha nne ni mapinduzi mengine. Mbali na vipengele vingine vipya vya API ya Direct3D 8 (na 8.1), kadi hizi zilileta kipengele muhimu zaidi - vivuli vya vifaa. Tutaelezea sababu ya kuonekana kwao baadaye kidogo. Kizazi hiki kinawakilishwa na NVIDIA GeForce 3.4 na ATI Radeon 8500, 9000, 9100, 9200.

5. Kizazi cha tano ni hasa maendeleo ya teknolojia za shader (toleo la 2.0), na jaribio la kuanzisha AA na AF katika idadi ya kazi za lazima. Kizazi hiki, kinaauni matoleo ya Direct3D API hadi 9.0b zikijumlishwa, kinawakilishwa na ATI RADEON 9500, 9600, 9700, 9800, X800, pamoja na NVIDIA GeForce FX 5200, 5500, 5600, 5800, 5800, 5800, 5800, 5700.

6. Kizazi cha sita ni kizazi cha DirectX9.0c. Kwa sasa inajumuisha moja tu mfululizo wa NVIDIA GeForce 6 na GeForce 6800Ultra/6800GT/6800 bodi kulingana na chip NV40. Kadi hizi zinaauni toleo la 3.0 la vivuli, na hutoa vipengele vingine. Sasa, baada ya kuamua kifaa cha kawaida bomba na vizazi vya kadi za video, tutaangalia kwa karibu wasindikaji wa vertex na vipande, na pia kuamua tofauti kati ya matoleo ya vivuli vinavyolingana.

Sababu ya kuonekana kwa vivuli ilikuwa ukosefu wa kubadilika yoyote katika block fasta TCL. Ilionekana wazi kuwa kungojea wakati watengenezaji wataongeza sehemu inayofuata ya kazi kwenye kizuizi cha TCL cha kadi za video sio. njia bora ya kutoka. Mbinu hii haikufaa mtu yeyote. Watengenezaji hawakupenda wazo kwamba ili kuanzisha, kwa mfano, mchezo athari mpya wanahitaji kusubiri mwaka kwa ajili ya kutolewa kwa kiongeza kasi mpya. Watengenezaji pia hawakuwa katika nafasi nzuri - wangelazimika kuongeza kila chips wenyewe na madereva kwao. Hii ilikuwa sababu ya kuibuka kwa vivuli - programu ambazo zinaweza kusanidi kichochezi kama inavyotakiwa na eneo linalofuata. Shader ni programu inayopakiwa kwenye kichapuzi na kusanidi nodi zake ili kusindika vipengele vinavyolingana. Sasa hakuna kizuizi kwa seti iliyoainishwa ya njia za usindikaji wa athari. Sasa inawezekana kutunga maagizo ya kawaida mipango yoyote (iliyopunguzwa na maelezo ya toleo la shader kutumika) ambayo huweka madhara muhimu. Shaders imegawanywa kulingana na kazi zao katika vertex na fragment (pixel): kazi ya kwanza na wima na pembetatu, kuchukua nafasi ya utendaji wa block TCL (sasa ina kivitendo kutoweka - ikiwa ni lazima, ni kuigwa na vertex shader maalum). Vivuli vya vipande hutumiwa kuunda programu za usindikaji wa vipande vya saizi 2x2 za saizi - quads. Ni muhimu kutekeleza athari fulani za maandishi. Vivuli pia vina sifa ya nambari ya toleo - kila moja inayofuata inaongeza vipengele vipya zaidi na zaidi kwa vilivyotangulia. Vipimo vya hivi karibuni vya violezo vya vipande na vipeo leo ni toleo la 3.0, linaloungwa mkono kupitia DirectX 9c API, na watengenezaji wa vichapuzi na watengenezaji wa michezo mipya watazingatia hilo. Watumiaji ambao wanataka kununua kadi ya kisasa ya video ya michezo ya kubahatisha wanapaswa pia kuzingatia usaidizi wao wa maunzi. Wacha tuangalie tofauti kuu kati ya vivuli 3.0 na matoleo ya awali(isipokuwa 2.0a) - hii ni DFC - Udhibiti wa Mtiririko wa Nguvu - udhibiti wa nguvu mtiririko. Kwa upande mmoja, hii ni fursa nzuri ambayo hukuruhusu kuongeza kasi ya ujenzi wa eneo; kwa upande mwingine, kuna transistors za ziada, na kama matokeo ya athari, joto kupita kiasi na chini. masafa ya juu. Hebu tueleze kipengele hiki kwa undani zaidi. Wacha tufikirie hali ambayo kwa vertex (au kipande) shader inahitaji kutekelezwa sio yote, lakini ni 12% tu. Ikiwa DFC itatumika, tutakamilisha tu 12% inayohitajika kulingana na vigezo vya kitu. Bila DFC, tunalazimika kutekeleza shader nzima. Ni rahisi kuona kwamba kwa DFC tutapata faida ya karibu mara 10, huku tukilipa na utendaji uliopunguzwa kwenye wima ambayo tunahitaji kutekeleza 100% ya shader. Ndio maana mijadala kwenye mtandao bado inaendelea kama hii ni nzuri au la. Sitafanya kulinganisha - hapa kila mtu anafanya chaguo lake mwenyewe, lakini nitakumbuka tu kwamba mimi binafsi ni msaidizi wa mfano wa tatu wa shader. Vivuli vya kwanza vilikuwa na amri chache tu na vilikuwa rahisi kuandika katika lugha ya kiwango cha chini cha mkusanyiko. Ingawa ugumu wa utatuzi wa msimbo wa mkusanyiko hapo awali uliwaogopa watengenezaji wengi kutoka kwa vivuli ... Lakini pamoja na kuongezeka kwa utata wa athari za shader, wakati mwingine kuhesabu makumi na mamia ya amri, hitaji liliibuka la urahisi zaidi, lugha ya hali ya juu kuandika vivuli. Wawili kati yao walionekana mara moja: NVIDIA Cg (C kwa graphics) na Microsoft HLSL (Lugha ya Shading ya Kiwango cha Juu) - mwisho ni sehemu ya kiwango cha DirectX 9. Faida na hasara za lugha hizi, na nuances nyingine itakuwa ya riba tu. kwa waandaaji wa programu, kwa hivyo tutakaa juu yao kwa undani zaidi hatutafanya hivyo. Tunakumbuka tu kuwa Cg haitumiki sana kwa sababu ya kuibuka kwa GLSL mpya, ya hali ya juu zaidi - analog ya HLSL ya API ya OpenGL.

Kadi ya video

Kadi ya video (pia inajulikana kama kadi ya michoro, kadi ya michoro, adapta ya video) (eng. kadi ya video)- kifaa ambacho kinabadilisha picha iliyohifadhiwa kwenye kumbukumbu ya kompyuta kwenye ishara ya video ya kufuatilia.

Kawaida kadi ya video ni kadi ya upanuzi na imeingizwa ndani kiunganishi upanuzi, zima (ISA, VLB,PCI,PCI-Express) au maalumu ( AGP), lakini pia inaweza kujengwa ndani (kuunganishwa).

Kadi za kisasa za video hazizuiliwi na matokeo rahisi ya picha; zina michoro iliyojengwa ndani microprocessor, ambayo inaweza kuzalisha usindikaji wa ziada, kupunguza katikati CPU kompyuta. Kwa mfano, yote ya kisasa Kadi za video za NVIDIA na AMD ( ATi) msaada Programu za OpenGL katika ngazi ya vifaa.

Kadi za video zina kufuata viwango

Kwenye kompyuta za PS/2, sakiti nyingi za adapta ya video ziko bodi ya mfumo. Adapta hii ya video ina kila kitu nyaya za elektroniki, muhimu ili kuunga mkono vipimo vya VGA, kwenye ubao mmoja wa ukubwa kamili na kiolesura cha 8-bit.

BIOS VGA ni programu iliyoundwa kusimamia Mizunguko ya VGA. Kupitia Programu za BIOS inaweza kuanzisha baadhi ya taratibu na utendaji wa VGA bila kufikia adapta.

Vifaa vyote vya VGA hutoa maonyesho ya hadi vivuli 256 kwenye skrini kutoka kwa palette ya rangi 262,144 (256 KB). Mfuatiliaji wa analog hutumiwa kwa hili.

Ikiwa matatizo yanatokea wakati wa kuanzisha mfumo, huingia hali salama, ambapo chaguo-msingi ni Adapta ya VGA katika hali ya 640x480, rangi 16.

SuperVGA Safu Bora ya Picha za Video. Hutoa zaidi azimio la juu kuliko kiwango cha VGA. Inaauni hali za uendeshaji zenye maazimio ya 800:600, 1024:768, 1280:1024 pikseli (au zaidi) na onyesho la wakati mmoja la 2 katika digrii 4, 8, 16, 32 za rangi.

Na adapta SVGA mifano mbalimbali kutoka wazalishaji tofauti unaweza kuwasiliana kupitia moja kiolesura cha programu VESA

Kiwango kilichopo VESA kwenye mbao SVGA hutoa matumizi ya karibu miundo yote ya kawaida ya picha na chaguzi za usimbaji rangi, hadi azimio la saizi 1280x1024 na vivuli 16,777,216 (coding ya rangi 24-bit).

Kadi ya kisasa ya video ina sehemu zifuatazo:

Bios (Mfumo wa Msingi wa Kuingiza/Kutoa - mfumo wa msingi I/O). BIOS ya adapta ya video ina maagizo ya kimsingi ambayo hutoa kiolesura kati ya maunzi ya adapta ya video na programu. BIOS ambayo inaweza kubadilishwa kwa kutumia programu inaitwa flash BIOS.

Kitengo cha usindikaji wa picha (kitengo cha usindikaji wa picha)- inahusika na mahesabu ya picha ya pato, ikitoa processor ya kati ya jukumu hili, na hufanya mahesabu ya usindikaji amri za graphics tatu-dimensional. Ni msingi wa kadi ya picha; utendaji na uwezo wa kifaa kizima hutegemea. Wasindikaji wa kisasa wa graphics sio duni sana katika utata kwa processor ya kati ya kompyuta, na mara nyingi huizidi kwa idadi ya transistors na katika nguvu ya kompyuta, shukrani kwa idadi kubwa ya vitengo vya kompyuta zima. Hata hivyo, usanifu GPU Kizazi kilichopita kawaida hujumuisha uwepo wa vitengo kadhaa vya usindikaji wa habari, ambazo ni: kitengo cha usindikaji wa picha za 2D, kitengo cha usindikaji wa picha za 3D, kwa upande wake, kawaida hugawanywa katika kernel ya kijiometri (pamoja na kashe ya vertex) na kitengo cha rasterization (pamoja na texture. kache), nk.

Kidhibiti cha video- kuwajibika kwa kuunda picha katika kumbukumbu ya video, inatoa amri RAMDAC kutoa mawimbi ya kuchanganua kwa kifuatiliaji na kuchakata maombi kutoka kwa kichakataji cha kati. Kwa kuongeza, kuna kawaida kidhibiti cha basi cha data cha nje (kwa mfano, PCI au AGP), kidhibiti basi cha data cha ndani na kidhibiti kumbukumbu ya video. Upana wa basi la ndani na basi la kumbukumbu ya video kawaida huwa kubwa kuliko lile la nje (biti 64, 128 au 256 dhidi ya 16 au 32); vidhibiti vingi vya video pia vimejengewa ndani. RAMDAC. Adapta za kisasa za michoro ( ATI, nVidia) kwa kawaida huwa na angalau vidhibiti viwili vya video vinavyofanya kazi kivyake na kudhibiti onyesho moja au zaidi kwa wakati mmoja.

Kumbukumbu ya video- hufanya kama buffer ya fremu ambayo picha huhifadhiwa, hutolewa na kubadilishwa kila mara na kichakataji cha picha na kuonyeshwa kwenye skrini ya mfuatiliaji (au wachunguzi kadhaa). Kumbukumbu ya video pia huhifadhi vipengee vya picha vya kati visivyoonekana kwenye skrini na data nyingine. Kumbukumbu ya video inakuja katika aina kadhaa, tofauti katika kasi ya ufikiaji na mzunguko wa uendeshaji. Kadi za kisasa za video zina vifaa vya aina ya kumbukumbu DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 na GDDR5. Inapaswa pia kukumbushwa katika akili kwamba pamoja na kumbukumbu ya video iko kwenye kadi ya video, wasindikaji wa kisasa wa graphics kawaida hutumia sehemu ya kumbukumbu ya mfumo wa jumla wa kompyuta katika kazi zao, upatikanaji wa moja kwa moja ambao hupangwa na dereva wa adapta ya video kupitia basi. AGP au PCIE.

Kigeuzi cha Dijiti-kwa-analogi (DAC, RAMDAC - Kigeuzi cha Kumbukumbu ya Ufikiaji Nasibu Dijiti hadi Analogi)- hutumika kubadilisha picha inayotolewa na kidhibiti cha video kuwa viwango vya ukubwa wa rangi vinavyotolewa kwa kifuatiliaji cha analogi.

ROM ya video- kifaa cha uhifadhi wa kudumu ambacho BIOS ya video, fonti za skrini, meza za huduma, nk.. ROM haitumiwi moja kwa moja na mtawala wa video - processor ya kati pekee ndiyo inayoifikia. BIOS ya video, iliyohifadhiwa kwenye ROM, inahakikisha uanzishaji na uendeshaji wa kadi ya video kabla ya kupakia mfumo mkuu wa uendeshaji, na pia ina data ya mfumo ambayo inaweza kusoma na kufasiriwa na dereva wa video wakati wa operesheni (kulingana na njia iliyotumiwa. kugawana majukumu kati ya dereva na BIOS). Kadi nyingi za kisasa hutumia ROM zinazoweza kupangwa tena kwa umeme ( EEPROM, Flash ROM), kuruhusu BIOS ya video kuandikwa tena na mtumiaji mwenyewe kwa kutumia programu maalum.

Mfumo wa baridi-iliyoundwa ili kudumisha halijoto ya kichakataji video na kumbukumbu ya video ndani ya mipaka inayokubalika.