Placa video

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune de pe periferice nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .
Imagine a unei plăci video NVIDIA GeForce GTX 1070. Rețineți radiatorul mare cu ventilator și capac metalic pentru a răci GPU prin canalizarea aerului.

În tehnologia informației și electronică, o placă video [1] este o componentă hardware a computerului , sub forma unei plăci electronice care are scopul de a procesa semnalul video sau de a genera, pornind de la un semnal electric de intrare de la procesor , un semnal electric specific la ieșire care poate fi apoi trimis ca intrare la video ( afișaj sau monitor ) pentru a fi tradus de acesta din urmă într-un semnal vizual optic și arătat utilizatorului.

În funcție de tipul de computer, acest dispozitiv poate fi mai mult sau mai puțin puternic: primele modele de plăci video ar putea afișa doar text; mai târziu, s-au răspândit și plăcile video capabile să prezinte ieșiri grafice ( imagini non-textuale) și, recent, și modele texturate tridimensionale în mișcare și în timp real. Ultimele tipuri de carduri procesează și modifică imaginea din memoria lor internă, în timp ce cardurile 2D pot afișa imagini 3D numai cu ajutorul procesorului care trebuie să efectueze toate calculele necesare de unul singur.

Tipul și arhitectura plăcilor video

Fără surse!
Această intrare sau secțiune de pe periferice nu menționează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Comentariu : îi lipsesc complet sursele și explicația despre modul în care funcționează pare complet imaginativă
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .
Schema unei plăci video AGP.

O placă video tipică conține o grafică integrată (sau mai multe) care gestionează o anumită cantitate de memorie RAM dedicată stocării datelor grafice care trebuie afișate și care se află fizic pe placa în sine. Plăcile video construite pentru computerele IBM și compatibile conțin, de asemenea, un ROM cu un driver foarte simplu (numit firmware care poate fi actualizat în plăcile video moderne), utilizat de BIOS pentru bootstrap .

Funcționarea unei plăci grafice este, în principiu, foarte simplă: fiecare locație a plăcii grafice RAM conține culoarea unui pixel pe ecran sau a unui caracter dacă placa afișează doar text; cipul grafic citeste pur si simplu locatiile necesare in ordine (daca functioneaza in modul text, fiecare locatie este procesata de un generator de caractere ) si actioneaza un convertor digital-analogic , numit RAMDAC , care genereaza semnalul video care va fi afisat de monitor. Rezoluția maximă realizabilă și numărul de culori vizibile în același timp depind de cantitatea de grafică RAM echipată pe card și de viteza maximă (frecvența) RAMDAC-ului său.

Toate plăcile video pot afișa, de asemenea , grafică tridimensională (chiar și cele cu modul text numai, dacă acceptați o reprezentare artistică ASCII ), dar fără funcții speciale de accelerație. Întreaga lucrare de calcul trebuie efectuată, pixel cu pixel, de către CPU-ul principal al computerului , care este adesea complet absorbit de această sarcină: o placă grafică non-tridimensională se limitează practic la afișarea unei serii de imagini bidimensionale care îi sunt trimise de sistem.

Mod text

Card Nvidia GeForce 6200TC.

Toate plăcile video au cel puțin modul de funcționare numit modul text sau caracter : în acest mod ecranul computerului este organizat ca o grilă de cutii dreptunghiulare în fiecare dintre care este scris un tip de caractere, cu un stil setat de un generator de caractere în interiorul cardului ( în general o secțiune a cipului video care citește descrierea diferitelor caractere cerute de ROM sau de o parte a RAM video). De exemplu, pe computerele IBM originale, modul text era de 80 de coloane pe 25 de linii. O parte din memoria RAM a cardului este apoi utilizată pentru a stoca codul (de obicei în cod ASCII) al unui tip de caractere.

În acest mod, pentru ca cuvântul „placă video” să apară pe ecran, computerul scrie pur și simplu cele douăsprezece coduri ASCII ale literelor componente (115, 99, 104, 101, 100, 97, 32, 118, 105, 100, 101, 111) în douăsprezece locații ale memoriei RAM a plăcii video: generatorul de caractere al cipului grafic va traduce apoi codurile într-o serie de pixeli și va face orice altceva.

Mod grafic

Aproape toate plăcile video moderne (cu foarte puține excepții) pot funcționa apoi și în modul grafic , adică fără a utiliza generatorul de caractere intern, dar specificând imaginea pixel cu pixel. În acest mod, culoarea fiecărui pixel este specificată individual, utilizând de obicei una sau mai multe locații de memorie video. Acest mod are nevoie de mult mai multă memorie RAM decât modul text: un ecran în modul text ocupă în general 2 până la 6 KB de memorie RAM video , în timp ce în modul grafic, în funcție de rezoluția în pixeli și de cantitatea de culori folosită în același timp 10 de 10.000 de ori. Modul de reprezentare a pixelului unic în memoria video variază foarte mult în funcție de tipul de abordare utilizat de producător și de modul grafic particular: totuși, se adoptă în general o corespondență de tip bitmap , adică o hartă de biți .

Plăci video accelerate 2D

De ceva timp, cipul grafic a reușit să îndeplinească unele funcții grafice în mod autonom, fără ca procesorul principal să intervină: plăcile grafice cu aceste cipuri sunt numite accelerate 2D , deoarece pot face o parte din muncă singure. depinde de procesor. Cele mai frecvente operațiuni de implementat în hardware sunt urmărirea liniilor, a arcurilor și a formelor geometrice simple (dreptunghiuri, poligoane, cercuri, elipse) și bliturile de biți , adică mișcarea dintr-o parte a imaginii blocurilor de pixeli. În general, există și un generator de caractere avansat, capabil să funcționeze chiar și în modul grafic și să afișeze simultan caractere de mai multe fonturi și dimensiuni diferite.

Plăci video accelerate 3D

Card ATI Radeon HD 4550.

Plăcile video cu capacități grafice tridimensionale (sau 3D accelerate ) au aceleași capacități bidimensionale ca și cele precedente și, în plus, au una complet nouă, modul 3D, în care sunt afișați pixelii imaginii care urmează să fie afișată calculat de GPU ( Graphics Processing Unit ), cadru cu cadru, pornind de la o serie de date geometrice furnizate de CPU.

În acest mod, memoria video conține o serie de sub-imagini, texturile . Fiecare dintre acestea este asociată cu o anumită suprafață bidimensională a unui model tridimensional din care constituie „pielea”: dacă se dorește, diferitele texturi pot fi considerate ca imagini de fundal electronice. Pentru ca fiecare cadru ( cadru ) să fie afișat în modul 3D, placa video primește de la procesor o serie de puncte geometrice (vârfuri) care specifică suprafețe într-un spațiu tridimensional cu o indicație a texturilor care trebuie aplicate diferitelor suprafețe: GPU are grijă să calculeze, pornind de la datele primite, dacă suprafața este vizibilă sau nu și, dacă este vizibilă, forma acesteia în două dimensiuni (coordonatele ecranului); apoi se ocupă de aplicarea texturii (sau a) indicată. Valoarea fiecărui pixel este apoi calculată pornind de la care și câte texte (pixelii texturilor) sunt conținute în acesta.

Pentru a face toate acestea, plăcile video 3D accelerate sunt echipate cu o cantitate mare de memorie RAM și utilizează masiv calculul paralel: principalul integrat este un procesor real și se numește GPU (de asemenea, programabil după bunul plac, începând cu seria Nvidia 6800GT) , compus intern dintr-o serie de unități identice care funcționează în paralel, fiecare pe o serie diferită de pixeli la un moment dat; deoarece în grafică principiul localității nu este valid, nu este posibil să se utilizeze o memorie cache ca în CPU-ul principal, iar comunicarea cu memoria grafică trebuie să fie extrem de rapidă: acest lucru face necesară adoptarea atât a unei frecvențe de lucru a RAM grafică mult mai mare decât cea a memoriei principale și adoptarea magistralelor RAM-GPU foarte mari (128, 256 biți sau chiar 512 biți). Din același motiv, rularea GPU la frecvențe mult mai mari decât memoria grafică, folosind un multiplicator de frecvență ca la CPU-ul principal, nu ar aduce beneficii de performanță.

Funcțiile de accelerație suplimentare, utile pentru creșterea nivelului de realism al imaginilor calculate, sunt calculul hardware al luminilor incidente (Transformare și iluminare sau T&L), umbrele pixelilor , umbrele vertexului și redarea ( rasterizarea ), filtrul anizotrop și filtrul anti-aliasing .

Cu această nouă arhitectură, plăcile video 3D accelerate scot procesorul de toate calculele necesare vizualizării, lăsându-i doar sarcina de a actualiza geometria imaginii (calculul muchiilor și vârfurilor, rotații, intersecții, animații etc.).

Primele plăci video 3D accelerate pentru publicul larg (înainte erau foarte scumpe și rezervate pentru profesioniști) au fost celebrul Voodoo de la 3dfx , prima industrie care a produs plăci video cu capacități 3D la prețuri populare, absorbite în 2001 de concurentul Nvidia .

Ieșiri video

Cele mai frecvente conexiuni între placa video și monitor (sau televizor) sunt:

  • Video Graphics Array (VGA): standard analogic introdus în 1987 și conceput pentru monitoare CRT , dar utilizat, pentru compatibilitate, și de diferite monitoare LCD , împreună cu interfața DVI ; are mai multe probleme, cum ar fi zgomotul electric, distorsiunea imaginii și unele erori în evaluarea pixelilor.
  • Interfață digitală vizuală (DVI): introdusă în monitoarele LCD , este utilizată și de televizoarele cu plasmă și proiectoarele video . Rezolvă problemele SVGA prin potrivirea fiecărui pixel al ieșirii cu un pixel de pe ecran, deoarece își recunoaște rezoluția nativă.
  • S-Video : Utilizat pentru conectarea la televizoare, DVD playere , proiectoare și VCR-uri .
  • Interfață multimedia de înaltă definiție (HDMI): lansat în 2003 , acest standard, care acceptă rezoluții de înaltă definiție , este destinat să înlocuiască toate celelalte standarde.
  • DisplayPort : lansat în 2006 , se prezintă ca un concurent al HDMI. Este utilizat atât pentru conexiunile de monitorizare, cât și pentru sistemele home theater.

Alte ieșiri video (acum învechite) sunt:

Interfață de conectare cu placa de bază

Autobuz Amplitudine (biți) Frecvența ceasului
(MHz)		 Lățime de bandă
(MByte / s)		 Transfer
ISA XT 8 4,77 8 paralel
ISA AT 16 8.33 16 paralel
MCA 32 10 20 paralel
EISA 32 8.33 32 paralel
VESA 32 40 160 paralel
PCI 32 - 64 33 - 100 132 - 800 paralel
AGP 1x 32 66 264 paralel
AGP 2x 32 133 528 paralel
AGP 4x 32 266 1000 paralel
AGP 8x 32 533 2000 paralel
PCIe x1 1 * 32 25/50 100/200 serial
PCIe x4 1 * 32 25/50 400/800 serial
PCIe x8 1 * 32 25/50 800/1600 serial
PCIe x16 1 * 32 25/50 1600/3200 serial
PCIe x16 2.0 1 * 32 50/100 3200/6400 serial

În ordine cronologică, sistemele de conectare cu placa de bază au fost:

  • ISA : distribuit în 1981 de IBM și utilizat în anii 1980
  • MCA : distribuit de IBM în 1987 , incompatibil cu plăcile de bază anterioare
  • EISA : Lansat în 1988 pentru a concura cu IBM, compatibil cu versiunile anterioare
  • VESA : extensia ISA
  • PCI : Acest standard a înlocuit celelalte interfețe în 1993 . PCI permite conectivitatea dinamică a perifericelor și nu necesită utilizarea jumperilor pentru configurare.
  • AGP : Prima interfață dedicată exclusiv plăcilor grafice, introdusă în 1997 ca urmare a creșterii pieței plăcilor video 3D accelerate. A devenit interfața standard pentru plăcile video datorită numeroaselor avantaje pe care le-a prezentat și a fost îmbunătățită de mai multe ori (AGP 2x, 4x, 8x)
  • PCI Express : evoluția magistralei PCI lansată în 2004 , a înlocuit AGP ca interfață de conectare a plăcilor grafice, deoarece oferă o lățime de bandă mai mare și o putere mai mare.
    • Modulul PCI Express mobil ("ATI Axiom" și "MXM"): versiunea PCI Express pentru laptopuri, introdusă în 2004 [2]

În ianuarie 2007 , a fost lansată specificația PCI Express 2.0 [3] , care crește performanța PCI Express în ceea ce privește lățimea de bandă și puterea de ieșire, pentru a satisface cerințele tot mai mari ale plăcilor video. Primul chipset care le-a sprijinit a fost Intel X38 , lansat în 2007 .

Tipul de conexiune la placa de bază

Plăcile video pot fi conectate la placa de bază în moduri diferite

  • Integrată sau partajată sau IGP , placa video se obține direct pe placa de bază, această soluție este utilizată pe console și pe unele PC-uri, pentru acestea din urmă, aveți sau nu posibilitatea de a utiliza o placă video externă, de asemenea, placa video poate avea o memorie dedicată sau poate utiliza memoria partajată și, prin urmare, o parte a memoriei de sistem (memoria de sistem partajată), în unele cazuri poate avea o memorie dedicată și poate utiliza și memoria sistemului.
  • Plăci video discrete sau dedicate , care trebuie conectate la placa de bază
  • Plăci video externe care rămân în afara dulapului, unde este utilizat un sistem care acționează ca o punte de interfață între placa video și un port al computerului.
    • ExpressCard ca în cazul ASUS XG Station [4]
    • Sistem USB C utilizat de ASUS XG Station 2 [5]
    • Thunderbolt 3 , conexiune care prin tehnologia AMD XConnect permite utilizarea dulapurilor externe (Thunderbolt 3 eGFX) echipate cu plăci video AMD [6]
    • Prin adaptor , un sistem care implică utilizarea unei plăci video, în general pentru PC-uri fixe, care printr-un adaptor poate fi utilizat în general pe un computer portabil prin porturile ExpressCard sau Mini-PCIexpress [7] , dar există, de asemenea, dedicate și proprietare soluții, precum în cazul amplificatorului grafic Alienware [8] .

Când un computer (atât desktop, cât și notebook) are plăci video duale, este ușor să îl identificați pe cel integrat. De fapt, acesta este de aceeași marcă ca chipset-ul / CPU.

Combinații de plăci video

Soluție Nvidia (SLI)

Card Nvidia Geforce7800gt, potrivit pentru utilizarea modului SLI.
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Interfață de link scalabil .

Conceptul din spatele acronimului „SLI” ( Scalable Link Interface ), un nume preluat din tehnologia de calcul paralelă a 3dfx Voodoo 2 , este creșterea puterii de procesare a sistemului grafic prin cuplarea a două, trei sau patru videoclipuri identice carduri printr-un anumit chipset nForce și o anumită configurare a plăcii de bază .

Această tehnologie permite comunicarea și împărțirea a două plăci video (acum și trei și patru datorită sistemelor foarte complexe numite "3-way SLI" (disponibil de la GPU-urile 8800GTX și Ultra) și "Quad SLI" (numai pentru 7950X2, 9800GX2 și GTX295) calculele pentru procesarea video, atâta timp cât sunt identice. În plus față de cele două plăci video, trebuie să aveți o placă de bază care acceptă două sau mai multe prize PCI-Express , în medie mai scumpe decât omologii cu o singură priză; pentru a conecta cele două Cardurile Nvidia sunt livrate cu un „pod electric” (un mic cablu rigid) care conectează cele două carduri de pe partea superioară a acestora prin intermediul a doi conectori speciali.

Cele două cărți împart munca în acest fel: fiecare procesează datele unei jumătăți a ecranului (împărțite în diferite moduri, sau jumătate și jumătate sau chiar într-un model de "tablă de șah", făcând subdiviziunea mai uniformă) și apoi îmbină datele și trimite-le la monitor.

Recent, sistemele bazate pe soluții Quad-SLI au fost prezentate de Nvidia, adică sisteme care utilizează două plăci video în modul SLI, dar fiecare dintre aceste plăci utilizează la rândul său 2 unități de procesare. Cu toate acestea, sistemele de acest gen au costuri prohibitive pentru utilizatorul mediu.

Soluție ATI / AMD (CrossFire)

Placă video compatibilă ATI Radeon HD 5850 pentru CrossFire.
Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: CrossFire .

În 1999, ATI a introdus prima sa soluție de procesor grafic dual, care nu a avut prea mult succes: Rage Fury MAXX. Câțiva ani mai târziu și odată cu apariția modelului SLI al NVidia, compania canadiană răspunde cu propria metodă de cuplare a plăcilor video: CrossFire .

Pentru a funcționa, un sistem CrossFire necesită o placă de bază cu un chipset compatibil și două sloturi PCI-Express pentru a introduce fizic cele două carduri. Cu toate acestea, spre deosebire de sistemul SLI al concurentului NVidia nu există nicio limitare de a avea două plăci video identice, dar este suficient ca una dintre cele două posesoare să fie o placă certificată Master CrossFire sau o placă video activată pentru această tehnologie care are propria sa Controlul proceselor blochează un cip numit Compositing Engine care, în funcție de puterea celuilalt card conectat la sistem și numit Slave, distribuie cantitatea de calcule într-un mod echilibrat, făcând astfel toate cardurile compatibile. Pentru a conecta cele două carduri, ATI a folosit un cablu extern (pe de altă parte, nVidia folosește o punte internă între carduri) care conectează două ieșiri DVI ale celor două carduri și are un al treilea conector care se conectează la monitor.

Industrii prelucrătoare

Mari producători

Recent, AMD și nVidia au început, de asemenea, comercializarea chipset-urilor echipate cu placă grafică integrată, potrivite în special în cazul în care nu este necesară o anumită putere de procesare, în timp ce economisirea energiei este mai importantă.

În segmentul plăcilor grafice discrete (placa video este în sine o placă care trebuie conectată la placa de bază), AMD și nVidia produc GPU-urile și definesc arhitectura plăcii, care este totuși asamblată și comercializată de producătorii parteneri, cine poate aplica variații sistemului de răcire, frecvențelor de funcționare, sursei de alimentare și dimensiunii.

Tabelul enumeră principalii parteneri ai AMD și respectiv nVidia:

Producătorii de GPU-uri
NVIDIA AMD
Producători de plăci video PUNCT DE VEDERE MSI eVGA GECUBE XFX
GALAX OCZ FOXCONN JETWAY MUSHKIN
ASUS SCÂNTEIE ZOTAC SAFIR GIGABYTE
GIGABYTE PALIT PNY ASUS MSI
BFG GAINWARD INNO3D

Arhitectură pentru laptop (notebook)

Pe computerele portabile, din motive evidente de compactare a circuitelor, precum și pentru limitările de extindere (adică imposibilitatea practică de a face modificări în interiorul „ hardware predispus), placa video este adesea integrată pe chipset - ul plăcii de bază (grafică integrată sau pe -grafică de bord ); termen alternativ este placa video partajată. În acest caz, resursele ( CPU și RAM ) sunt partajate, ceea ce implică limitări evidente pentru accelerarea video, grafica 3D , jocuri. Când notebook-ul nu este destinat consumatorului , arhitectura oferă un card dedicat (discret) cu resurse proprii (memorie și procesor). În mod clar, performanța video care devine, în cazul produselor de top, comparabilă cu cea a desktopurilor , câștigă. De ceva timp au existat și producători de notebook-uri care, pentru unele serii / modele, oferă grafică dublă [9] : o placă video integrată și o placă video dedicată. Primul este utilizat pentru aplicații „silențioase”, al doilea în schimb, atunci când componenta video devine fundamentală. Adesea, cardul integrat este numit „GPU de economisire a energiei” și cardul dedicat „GPU de înaltă performanță”.

De exemplu, multe notebook-uri HP au o cartelă AMD integrată (sau, adesea, Intel când chipset-ul este prea) și o cartelă AMD dedicată, ambele de tip HD. De obicei, pe BIOS puteți seta modul dinamic (utilizatorul, printr-un meniu specific, poate potrivi una dintre cele două carduri la fiecare program care necesită performanță video) sau modul fix (caz în care fie sistemul de operare atribuie automat un card în funcție de condițiile de alimentare cu energie electrică sau permite alegerea utilizatorului de a seta una dintre cele două plăci de pe panoul de control într-un mod fix, adică indiferent de un program și nu de altul). De obicei, prin setarea modului fix pe bios, în majoritatea computerelor se folosește doar cardul integrat de bază (cel cu consum redus de energie) este activat.

Există, deși mai puțin răspândită, placa video hibridă, o soluție intermediară între cele integrate și cele dedicate.

Trebuie remarcat faptul că, cel puțin în sistemele OEM , driverele plăcii video integrate sunt adesea furnizate de producătorul celei dedicate și că unele sisteme de operare, altele decât Windows , cum ar fi Ubuntu , încă dau unele probleme (fiind rezolvate mulțumesc la dezvoltarea continuă a comunității), în gestionarea graficii duble.

În sfârșit, există soluții de la diferiți producători pentru plăci video „externe” [10] pentru notebook-uri, evident pentru jocurile cele mai exasperate sau pentru nevoile profesionale foarte solicitante (editare video, modelare și simulare CAD - CAM , redare arhitecturală etc.).

Cote de piață

Din iulie 2010, Intel, cu un procent de 54,3%, este primul producător de plăci grafice pentru calculatoare personale. Intel produce soluții integrate, placa grafică este integrată cu alte componente direct în placa de bază a computerului și acest lucru reduce costurile, dar reduce și performanța, produsele Intel sunt produse destinate sistemelor economice sau care vizează economii maxime de energie. Al doilea producător este AMD , cu o cotă de piață de 24,5%. În schimb, NVIDIA a scăzut pe locul trei, cu 19,8% din piață. Urmăriți (pentru un total de 1,4% din piață) sunt producătorii VIA Technologies și SIS . Cel mai recent producător, în ceea ce privește vânzările, este Matrox, care dezvoltă plăci grafice pentru aplicații profesionale. [11]

Producatori profesionisti de carduri

Foști producători de GPU pentru PC

În paranteze perioada de activitate în producția de chipset-uri grafice originale pentru segmentul computerelor personale. În cazul în care elementul legat este absent, există o scurtă descriere.

Notă

  1. ^ În limba engleză „adaptor video” sau „placă grafică” sau astfel de combinații.
  2. ^ Actualizați / înlocuiți plăcile grafice pentru laptop
  3. ^ Computer Point. PCI Express 2, magistrala PC pune turbo-ul . 17 ianuarie 2007
  4. ^ Asus XG Station: grafică externă pentru notebook-uri
  5. ^ Asus XG Station transformă ultrabookurile în mașini de jocuri
  6. ^ AMD: totul gata pentru grafică externă cu drivere noi
  7. ^ Cum se folosește o placă grafică externă pe un notebook
  8. ^ Grafică pentru desktop și pe notebook-uri cu amplificator grafic Alienware
  9. ^ Deși este mai frecvent pentru notebook-urile de nivel mediu, există, evident, și modele / versiuni de desktop (ca să nu mai vorbim de asamblate, astfel încât să puteți face ce doriți) cu plăci grafice duale
  10. ^ De exemplu, cu interfață USB sau cea mai recentă și super performantă interfață Intel Thunderbolt.
  11. ^ Cote de piață cu cipuri grafice , pe tomshw.it . Adus la 29 iulie 2010 (arhivat din original la 31 iulie 2010) .
  12. ^ La revedere de la marca ATI

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controllo di autorità GND ( DE ) 4128528-1
Informatica Portale Informatica : accedi alle voci di Wikipedia che trattano di informatica
Estratto da " https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Scheda_video&oldid=121466779 "