Во времена, когда видеоадаптер предназначался лишь для передачи сигнала монитору, все было просто и понятно: есть адаптер, а к нему драйвер — как говорится, включил и работай. Пользователь мог лишь варьировать рабочее разрешение экрана с целью подбора оптимального. Но все изменилось, когда пришли — ускорители трехмерной графики. В современном компьютере, даже в самом дешевом, архитектура видеосистемы предполагает наличие специального блока, осуществляющего значительное количество математических расчетов и таким образом обеспечивающего высокое качество графики. Большинству пользователей нравятся зрелищные трехмерные игры, и сейчас уже мало кто помнит, что совсем недавно и качество графики, и скорость отображения обеспечивались лишь силами центрального процессора.

В настоящее время благодаря открытой архитектуре IBM PC, компьютер имеет модульное строение и обладает весьма мощным центральным процессором. Между тем остальные подсистемы компьютера за годы существования тоже прошли значительный путь в своем развитии, но если бы сегодня вдруг пришлось переложить все их функции на ЦП, это вряд ли пришлось бы по вкусу пользователю, поскольку работать за таким компьютером не очень комфортно. Обработка звука и графики, скоростные коммуникации — все это требует значительных ресурсов, и именно поэтому современный компьютер оснащен значительным количеством специализированных процессоров и контроллеров, повышающих быстродействие системы.

Видеокарты способны выводить сигнал более чем на один монитор, поддерживают ввод и вывод видеосигналов всех распространенных стандартов. А сложная архитектура графического процессора, отвечающего за ускорение трехмерной графики, позволяет выбирать разумное, с точки зрения пользователя, сочетание производительности и качества картинки.

1. Принцип работы видеосистемы компьютера

Видеосистема – обязательный компонент компьютера. Она предназначена для отображения на экране монитора видеоданных и состоит из платы видеоадаптера (видеокарты, графической платы) и дисплея (монитора).

Изображение на экране монитора состоит из отдельных точек. Точки формируются электронным лучом и располагаются в виде строк. Монитор делает две независимых вещи: развертку луча и высвечивание отдельных точек, из которых строится изображение на экране. Управление монитором заключается в том, чтобы задать число точек в строке (разрешение по горизонтали), число строк на экране (разрешение по вертикали) и интенсивность каждого из трех основных цветов в каждой точке. Функцию управления монитором осуществляет видеоадаптер. Видеоадаптер передает в монитор три сигнала: видео сигнал, строчную синхронизацию, кадровую синхронизацию.

По сигналу горизонтальной (строчной) синхронизации происходит возврат луча с конца каждой строки к началу следующей, а сигнал вертикальной (кадровой) синхронизации определяет момент возврата луча из правого нижнего угла экрана в верхний левый. Частоты генерации этих двух сигналов (измеряемые числом импульсов в секунду) необходимо знать для правильной установки и настройки X сервера. Частота вертикальной синхронизации обычно указывается в герцах и находится в пределах 50 - 180 Гц. Частота горизонтальной синхронизации задается в килогерцах и принимает значения в диапазоне от 31 до 64 Гц. Современные мониторы обычно являются многочастотными, то есть допускают выбор частот вертикальной и горизонтальной синхронизации из определенного диапазона допустимых значений. Некоторые мониторы (особенно дешевые) могут иметь несколько фиксированных значений допустимых частот.

Изображение для вывода на экран формируется в видеопамяти, которая физически расположена на плате видеоадаптера, но входит в общее адресное пространство оперативной памяти компьютера. Изображение хранится в памяти в цифровом виде, и преобразование его в аналоговый сигнал RGB является одной из основных задач видеоадаптера, для чего на плате видеоадаптера обычно ставится цифро-аналоговый преобразователь - ЦАП. Количество возможных цветов для каждой точки, очевидно, ограничено тем, сколько различных уровней сигнала для каждого луча может сформировать видеоадаптер, а также объемом видеопамяти. Но обычно выходные сигналы видеоадаптера обеспечивают число уровней, достаточное для отображения картинки, записанной в видеопамять, так что определяющим параметром становится именно ее объем.

Формула, определяющая ограничения на разрешение экрана и количество воспроизводимых цветов,:

Например, если разрешение экрана 1024 х 768 и имеет 16 миллионов цветов для каждой точки (4 байта на точку), то надо иметь 1024х768х4=3145728 байт памяти. Если же всего 2 Мбайта памяти, то придется либо выбрать меньшее разрешение, либо меньшее количество цветов.

2. Современная видеокарта

Видеокарта (известна также как графическая плата, графический ускоритель, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ).

Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день — адаптер SVGA (Super Video Graphics Array — супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.

Рисунок 1 – Видеокарта

Видеокарта состоит из следующих частей:

· графический процессор (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики;

· видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Современные графические адаптеры обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый;

· 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;

· цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) — служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор;

· 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.

· система охлаждения — 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. 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.

С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов:

Фрейм-грабберы, которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.

Видеосистемы (стр. 1 из 4)

Введение

1. Принцип работы видеосистемы компьютера

2. Современная видеокарта