замена видеокарты - устройство и типы видеокарт

замена видеокарты производится в случае, если изображение на экране монитора стало не стабильным: не правильная цветопередача, полосы, "артефакты" или изображение полностью отсутствует.

Также замена видеокарты может потребоваться, если ее производительность перестала соответствовать вашим требованиям. Современные компьютерные игры и программное обеспечение, для работы с видео довольно ресурсоемки и для нормальной работы необходима мощная видеокарта.

Устройство видеокарты мало чем отличается от устройства самого компьютера. Это, по сути и есть отдельный компьютер, который отвечает за обработку видеоинформации и вывод ее на монитор. Видеокарта состоит из тех же компонентов, что и обычный ПК:

• BIOS видеокарты (Basic Input/Output System — система ввода-вывода информации устройства);
• графический процессор - GPU, именуемый набором микросхем системной логики видеокарты;
• видеопамять;
• цифроаналоговый преобразователь, или DAC (Digital to Analog Converter). Ранше использовался в виде отдельной микросхемы, на новых графических процессорах DAC уже встроен. Если к видеокарте подключен монитор с цифровым входом, необходимость в таком преобразователе отпадает, однако, некоторые мониторы используют аналоговый интерфейс VGA, поэтому DAC еще некоторое время будет использоваться;
• разъем подключения монитора;
• система охлаждения
• видеодрайвер.

Практически все видеокарты имеют наборы микросхем с поддержкой функций ускорения отображения трехмерных объектов.

Рассмотрим более подробно устройство видеокарты и отдельных ее компонентов:

BIOS видеокарты

Видеокарты имеют свою BIOS, которая схожа с BIOS материнской платы компьютера, но полностью независима от последней. (Другие устройства в компьютере, такие, как SCSI-адаптеры, могут также иметь собственную BIOS.) Когда Вы включаете компьютер первое, что вы видете на экране, это информация, отображаемая BIOS видеокарты, а уже потом идет загрузка основной системы.

BIOS видеокарты, подобно системной BIOS, хранится в микросхеме ROM; она содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видеоадаптера и программным обеспечением. Программа, которая обращается к функциям BIOS видеокарты, может быть автономным приложением, операционной системой или системной BIOS. Обращение к функциям BIOS позволяет вывести информацию о мониторе во время выполнения процедуры POST и начать загрузку системы до начала загрузки с диска любых других программных драйверов.

графический процессор

графический процессор (graphics processing unit сокр. GPU - графическое процессорное устройство) — выполняет функцию обработки изображения, снимая нагрузку с центрального процессора, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Также как, и основной процессор системы, выполняет главную роль на всей графической плате. От типа GPU зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры изготавливаются по той же технологии, что и главный процессор компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Структура GPU прошлого поколения определяет наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

видеоконтроллер

видеоконтроллер — формирует изображение в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора, осуществляет связь и обработку информации с центральным процессором. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные видеокарты (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, способных работать независимо друг от друга и управлять одновременно одним или несколькими дисплеями в отдельности.

видеопамять

видеопамять — выполняет функцию кадрового буфера, в котором хранится изображение, формируемое и постоянно изменяемое графическим процессором. После этого изображение выводится на экран монитора (или нескольких мониторов) при помощи контроллеров. В видеопамяти также хранятся данные, необходимые для формирования изображения. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются чипами памяти DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Помимо собственной памяти, расположенной на графической карте, GPU используют в своей работе часть памяти самого компьютера. Доступ к основной оперативной памяти определяет драйвер видеоадаптера через шину AGP или PCIE.

цифро-аналоговый преобразователь

цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter)

- служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни цветовой гаммы, отправляемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами аналогового конвертора. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока — три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал, что составляет по 256 уровней яркости на каждый основной цвет и в сумме дает 16,7 млн. цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн. цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости) и отображает более 1 млрд. цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора некоторые видеокарты имеют второй ЦАП. Современные мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования цифрового потока данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и не зависят от характеристик ЦАП видеокарты.

видео-ПЗУ

видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — с ним связан только главный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS инициализирует видеокарту и определяет работу видеокарты до загрузки основного BIOS и операционной системы. Видео ПЗУ также содержит системные данные, которые используются видеодрайвером во время работы компьютера. Современные видеокарты имеют перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), что дает возможность пользователю перезаписывать видео BIOS при помощи специальной программы. Таким образом, можно самостоятельно изменять рабочие частоты графического процессора и видеопамяти, тем самым осуществляется разгон видеокарты.

система охлаждения видеокарты

система охлаждения видеокарты — необходима для поддержания температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах. Некоторые бюджетные модели видеокарт имеют пассивное охлаждение. Отток горячего воздуха достигается массивными радиаторами с тепло - отводными трубками (Silent вариант). Стоит заметить, что выигрывая на бесшумности работы видеокарты, вы рискуете перегреть графический процессор. В этом случае бесспорно выигрывают графические карты оснащенные большими регулируемыми вентиляторами, что практически исключает вероятность перегрева.

видеодрайвер

видеодрайвер обеспечивает правильную и полнофункциональную работу современного графического адаптера. Драйвер представляет собой специальное программное обеспечение, которое поставляется вместе с видеокартой. Загрузка драйвера видеокарты происходит в момент запуска операционной системы. Видеодрайвер выполняет посредническую функцию 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.

типы видеокарт, 3D ускорители смена поколений

3D ускорители и смену поколений в видеокартах можно классифицировать по версии DirectX, которую они поддерживают.
Различают следующие поколения:

• DirectX 7 — все картинки рисуются наложением текстур, карта не поддерживает шейдеры;
• DirectX 8 — поддержка пиксельных шейдеров версий 1.0, 1.1 и 1.2, в DX 8.1 поддержка версии 1.4, поддержка вершинных шейдеров версии 1.0;
  DirectX 9 — поддержка пиксельных шейдеров версий 2.0, 2.0a и 2.0b, 3.0;
• DirectX 10 — поддержка шейдеров версии 4.0;
• DirectX 10.1 — поддержка шейдеров версии 4.1.

Шейдер (англ. Shader) — это программа, используемая в трёхмерной графике, предназначенная для одной из ступеней графического конвейера, для определения финишных параметров объекта или изображения. Шейдер отвечает за функцию описания поглощения и рассеяния света, наложения текстуры, а также формирует отражение и преломление, затенение, смещение поверхности и определяет эффекты пост-обработки.
Программируемые шейдеры гибки и эффективны. Сложные с виду поверхности могут быть визуализированы при помощи простых геометрических форм. Например, шейдеры могут быть использованы для рисования поверхности из трёхмерной керамической плитки на абсолютно плоской поверхности.

шейдеры и типы шейдеров

В настоящее время шейдеры делятся на три типа: вершинные, геометрические и фрагментные (пиксельные).

вершинные шейдеры (Vertex Shader)

вершинный шейдер управляет данными, отвечающими за вершины многогранников. Такими данными, являются координаты вершины в пространстве, текстурные координаты, тангенс-вектор, вектор бинормали, вектор нормали. При помощи вершинного шейдера происходит видовое и перспективное преобразования вершин, генерации текстурных координат, расчета освещения и т. д.

геометрические шейдеры (Geometry Shader)

геометрический шейдер, в отличие от вершинного шейдера, способен обработать не только одну вершину, но и целый примитив. Это может быть отрезок (две вершины) и треугольник(три вершины), а при наличии информации о смежных вершинах (adjacency) может быть обработано до шести вершин для треугольного примитива. Кроме того геометрический шейдер способен самостоятельно формировать примитивы, не используя главный процессор. Впервые геометрический шейдер начал использоваться на видеокартах Nvidia 8 - й серии.

фрагментные - пиксельные шейдеры (Pixel Shader)

фрагментные шейдеры работают с фрагментами изображения. Фрагментом изображения в данном случае является пиксел, а сам шейдер определяет набор атрибутов, таких как цвет, глубина, текстурные координаты. Фрагментный шейдер используется на последнем этапе графического конвейера для формирования фрагмента изображения.