Відеоадаптери
курсова робота з інформатики
ЗМІСТ
1. Аналіз, передумови
Що таке відеоадаптер і для чого він потрібен? Оскільки максимум інформації про зовнішній світ більшість з нас отримує візуально, ніхто не ризикне заперечувати, що відеопідсистема – один з найважливіших компонентів персонального комп'ютера. Відеопідсистема, в свою чергу, складається з двох основних частин: монітора й відеоадаптера. Створенням зображення на моніторі управляє звичайно аналоговий відеосигнал, формований відеоадаптером.
А як виходить відеосигнал? Комп'ютер формує цифрові дані про зображення, які з оперативної пам'яті поступають в спеціалізований процесор відеоплати, де обробляються і зберігаються у відеопам'яті Паралельно з накопиченням у відеопам'яті повного цифрового «зліпка» зображення на екрані дані прочитуються цифро-аналоговим перетворювачем (Digital Analog Converter, DAC). Оскільки DAC звичайно (хоч і не завжди) включає власну пам'ять довільного доступу (Random Access Memory, RAM) для зберігання палітри кольорів в 8-розрядних режимах, його ще називають RAMDAC. На останньому етапі DAC перетворює цифрові дані в аналогові і посилає їх на монітор. Ця операція виконується DAC декілька десятків разів за одну секунду; дана характеристика називається частотою оновлення (або регенерації) екрану.
Згідно сучасним ергономічним стандартам, частота оновлення екрану повинна складати не менше 85 Гц, інакше людське око помічає мерехтіння, що негативно впливає на зір. Навіть подібна спрощена схема, що описує механізм роботи універсального відеоадаптера, дозволяє зрозуміти, чим керуються розробники графічних прискорювачів і плат, коли приймають ті чи інші технологічні рішення. Очевидно, що тут, як і в будь-якій обчислювальній системі, є вузькі місця, що обмежують загальну продуктивність. Де вони і як їх намагаються усунути?
По-перше, продуктивність тракту передачі даних між пам'яттю на системній плат і графічним прискорювачем. Ця характеристика залежить в основному від розрядності, тактової частоти і організації роботи шини даних, що використовується для обміну між центральним процесором, розташованим на системній платі комп'ютера, і графічним прискорювачем, встановленим на платі відеоадаптера (втім, іноді графічний процесор інтегрується в системну плату). В даний час шина (а точніше, порт, оскільки до нього можна підключити тільки один пристрій) AGP забезпечує цілком достатню і навіть надмірну для більшості додатків продуктивність.
По-друге, обробка даних, що надходять, графічним прискорювачем. Підвищити швидкість цієї операції можна, вдосконалюючи архітектуру графічного процесора, наприклад, упровадивши конвеєрну обробку, коли нова команда починає виконуватися ще до завершення виконання попередньої. Виробники збільшують розрядність процесорів і розширюють перелік функцій, підтримуваних на апаратному рівні; підвищують тактові частоти. Всі ці вдосконалення дозволяють значно прискорити заповнення відеопам'яті графічними даними, готовими для відображення на екрані.
І, по-третє, обмін даними в підсистемі «графічний процесор – відеопам'ять – RAMDAC». Тут також існує декілька шляхів розвитку.
Один з них – використання спеціальної двохпортової пам'яті, VRAM, до якої можна одночасно звертатися з двох пристроїв: записувати дані з графічного процесора і читати з RAMDAC. Пам'ять VRAM досить складна у виготовленні і, отже, дорожча за інші типи. (Є ще один варіант двохпортової пам'яті, вперше застосований компанією Matrox – Window RAM, WRAM, – що забезпечує дещо більш високу продуктивність при собівартості на 20% нижче.) Оскільки використання двохпортової пам'яті дає відчутний приріст продуктивності лише в режимах з високими дозволами (1600Ч1200 і вище), цей шлях можна вважати перспективним лише для відеоприскорювачів вищого класу.
Ще один спосіб – збільшити розрядність шини даних. У більшості виробників розрядність шини даних досягла 128 біт, тобто за один раз по такій шині можна передати 16 байт даних. Ще одне, досить очевидне рішення, – підвищити частоту звернення до відеопам'яті. Стандартна для сучасних відеоадаптерів пам'ять SGRAM працює на тактовій частоті 100 Мгц, а у деяких виробників вже використовуються частоти 125 і навіть 133 Мгц. Для чого все це потрібно? Чим швидше підготовлені графічним процесором дані поступають в RAMDAC і перетворяться в аналоговий сигнал, тим більший їх об'єм за одиницю часу буде «конвертований» в зображення, що дозволяє підвищити його реалістичність і деталізацію.
Продуктивність відеоадаптера характеризується багатьма показниками, серед яких можна виділити декілька груп:
DOS реrformance – продуктивність виведення символів або пікселів. Використання локальних шин VLB, PCI і AGP, застосування спеціальної відеопам'яті великої розрядності, тіньової відеопам'яті і BIOS при високопродуктивному CPU забезпечують істотне підвищення продуктивності відеосистеми.
GUI (Graphic User Interface) реrformance (2D або Windows реrformance) – продуктивність при виведенні примітивів Windows GUI. Окрім вищенаведених чинників, залежить і від ефективності акселератора (Video chipset).
3D реrfomance – продуктивність тривимірних побудов (швидкість обробки полігонів, з яких збираються тривимірні поверхні).
Video Display реrformance – продуктивність виведення «живого» відео, підвищується застосуванням апаратних кодеків (MPEG та ін.). Підвищення продуктивності виражається в підвищенні якості декодування, зменшенні числа пропущених кадрів і зниженні завантаження процесора (актуально для багатозадачних ОС).
Продуктивність конкретного адаптера залежить від вибраного дозволу, кількості кольорів, частоти і режиму розгортки. Вплив параметрів розгортки на продуктивність може й не очевидний, але пригадаємо, що відеопам'ять сильно завантажена постійним зчитуванням даних для регенерації зображення. Доступ до неї для побудови зображень відбувається у вільний від регенерації час, і чим вище частота сканування, тим менше у відеопам'яті цього вільного часу і тим нижча продуктивність. Сучасні графічні чіпсети в поєднанні із застосуванням спеціалізованої відеопам'яті дозволяють зменшити цей вплив на продуктивність комп'ютера.
2. Будова, принцип організації, функціонування
Між центральним процесором персонального комп'ютера і монітором розташований чіп (чіпсет), який перетворює машинні команди з даними про те, що повинно бути відображене на екрані, в три роздільні сигнали, несучі інформацію