Устройство видеокарты

Опубликовано 26.06.2010 Ведущий Филипп Болгов

Все вы слышали о такой составной части компьютера, как видеокарта. Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, или бывает встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ).
Давайте рассмотрим некоторые из них и разберёмся в их устройстве.
Современная видеокарта состоит из следующих частей:
Графический процессор (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство), чаще всего тщательно спрятанный под систему охлаждения - занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Он является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.
Видеоконтроллер, чаще всего встроенный в чип видеокарты, отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter), цифро-аналоговый преобразователь, который служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.
Видеопамять - выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину, к которой подключена видеокарта.
видео-ПЗУ (Video ROM) - постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую - к нему обращается только центральный процессор. На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.
И, конечно же, система охлаждения, активная либо пассивная, которая предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.
Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера - специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты и загружаемого в процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.
Шина данных изменяется со временем и постепенно идёт нарастание её пропускной способности. Так совсем старые видеокарты имели шину ISA, на смену которой пришла PCI, затем специально разработанная для видеоадаптеров AGP и наконец самая быстрая на сегодняшний момент PCI-Express.
Точно также идёт развитие и интерфейсов для подключения устройств отображения, всё больше видеокарт имеет интерфейс DVI, а последние - всё чаше комплектуются HDMI выходом.
Вот мы и познакомили вас с таким устройством, как видеокарта персонального компьютера.