что такое графический акселератор

Что такое графический акселератор

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.

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

Рис. 2.12. Графический акселератор

· Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

· 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.

· TV-тюнеры — видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

Источник

Графический акселератор

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер) (англ. videocard ) — устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (ISA, VLB, PCI, PCI-Express) или специализированный (

Содержание

История

Одним из первых графических адаптеров для IBM PC стал MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 году. Он работал только в текстовом режиме с разрешением 80×25 символов (физически 720×350 точек) и поддерживал пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Никакой цветовой или графической информации он передавать не мог, и то, какого цвета будут буквы, определялось моделью использовавшегося монитора. Обычно они были чёрно-белыми, янтарными или изумрудными. Фирма Hercules в 1982 году выпустила дальнейшее развитие адаптера MDA, видеоадаптер графическое разрешение 720×348 точек и поддерживал две графические страницы. Но он всё ещё не позволял работать с цветом.

Первой цветной видеокартой стала IBM и ставшая основой для последующих стандартов видеокарт. Она могла работать либо в текстовом режиме с разрешениями 40×25 и 80×25 (матрица символа — 8×8), либо в графическом с разрешениями 320×200 или 640×200. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа — 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графическом режиме 320×200 было доступно четыре палитры по четыре цвета каждая, режим высокого разрешения 640×200 был монохромным. В развитие этой карты появился

Стоит заметить, что интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3, или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.

В ранних моделях компьютеров от IBM PS/2, появляется новый графический адаптер

Потом IBM пошла ещё дальше и сделала

С 1991 года появилось понятие VBE (VESA BIOS Extention — расширение VESA). SVGA воспринимается как фактический стандарт видеоадаптера где-то с середины 1992 года, после принятия ассоциацией VESA (Video Electronics Standart Association — ассоциация стандартизации видео-электроники) стандарта VBE версии 1.0. До того момента практически все видеоадаптеры SVGA были несовместимы между собой.

Графический пользовательский интерфейс, появившийся во многих операционных системах, стимулировал новый этап развития видеоадаптеров. Появляется понятие «графический ускоритель» (graphics accelerator). Это видеоадаптеры, которые производят выполнение некоторых графических функций на аппаратном уровне. К числу этих функций относятся, перемещение больших блоков изображения из одного участка экрана в другой (например при перемещении окна), заливка участков изображения, рисование линий, дуг, шрифтов, поддержка аппаратного курсора и т. п. Прямым толчком к развитию столь специализированного устройства явилось то, что графический пользовательский интерфейс несомненно удобен, но его использование требует от центрального процессора немалых вычислительных ресурсов, и современный графический ускоритель как раз и призван снять с него львиную долю вычислений по окончательному выводу изображения на экран.

Устройство

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

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.

Характеристики

Поколения 3D-ускорителей

Интерфейс

Первое препятствие к повышению быстродействия видеосистемы — это интерфейс передачи данных, к которому подключён видеоадаптер. Как бы ни был быстр процессор видеоадаптера, большая часть его возможностей останется незадействованной, если не будут обеспечены соответствующие каналы обмена информацией между ним, центральным процессором, оперативной памятью компьютера и дополнительными видеоустройствами. Основным каналом передачи данных является, конечно, интерфейсная шина материнской платы, через которую обеспечивается обмен данными с центральным процессором и оперативной памятью. Самой первой шиной использовавшейся в IBM PC была XT-Bus, она имела разрядность 8 бит данных и 20 бит адреса и работала на частоте 4,77 МГц. Далее появилась шина VLB (VESA Local Bus — локальная шина стандарта VESA). Работая на внешней тактовой частоте процессора, которая составляла от 25 МГц до 50 МГц, и имея разрядность 32 бит, шина VLB обеспечивала пиковую пропускную способность около 130 МиБ/с. Этого уже было более чем достаточно для всех существовавших приложений, помимо этого возможность использования её не только для видеоадаптеров, наличие трёх слотов подключения и обеспечение обратной совместимости с ISA (VLB представляет собой просто ещё один 116 контактный разъём за слотом ISA) гарантировали ей достаточно долгую жизнь и поддержку многими производителями чипсетов для материнских плат, и периферийных устройств, даже несмотря на то, что при частотах 40 МГц и 50 МГц обеспечить работу даже двух устройств подключенных к ней представлялось проблематичным из-за чрезмерно высокой нагрузки на каскады центрального процессора (ведь большинство управляющих цепей шло с VLB на процессор напрямую, безо всякой буферизации). И всё-таки, с учётом того, что не только видеоадаптер стал требовать высокую скорость обмена информацией, и явной невозможности подключения к VLB всех устройств (и необходимостью наличия межплатформенного решения, не ограничивающегося только PC), была разработана шина

С появлением процессоров Intel Pentium II, и серьёзной заявкой PC на принадлежность к рынку высокопроизводительных рабочих станций, а так же с появлением 3D-игр со сложной графикой, стало ясно, что пропускной способности PCI в том виде, в каком она существовала на платформе PC (обычно частота 33 МГц и разрядность 32 бит), скоро не хватит на удовлетворение запросов системы. Поэтому фирма Intel решила сделать отдельную шину для графической подсистемы, несколько модернизировала шину PCI, обеспечила новой получившейся шине отдельный доступ к памяти с поддержкой некоторых специфических запросов видеоадаптеров, и назвала это PCI Express версий 1.0 и 2.0, это последовательный, в отличие от AGP, интерфейс, его пропускная способность может достигать нескольких десятков ГБ/с. На данный момент произошёл практически полный отказ от шины AGP в пользу PCI Express. Однако стоит отметить, что некоторые производители до сих предлагают достаточно современные по своей конструкции видеоплаты с интерфейсами PCI и AGP — во многих случаях это достаточно простой путь резко повысить производительность морально устаревшего ПК в некоторых графических задачах.

Видеопамять

Кроме шины данных, второе узкое место любого видеоадаптера — это пропускная способность (англ. bandwidth ) памяти самого видеоадаптера. Причём, изначально проблема возникла даже не столько из-за скорости обработки видеоданных (это сейчас часто стоит проблема информационного «голода» видеоконтроллера, когда он данные обрабатывает быстрее, чем успевает их читать/писать из/в видеопамять), сколько из-за необходимости доступа к ним со стороны видеопроцессора, центрального процессора и RAMDAC’а. Дело в том, что при высоких разрешениях и большой глубине цвета для отображения страницы экрана на мониторе необходимо прочитать все эти данные из видеопамяти и преобразовать в аналоговый сигнал, который и пойдёт на монитор, столько раз в секунду, сколько кадров в секунду показывает монитор. Возьмём объём одной страницы экрана при разрешении 1024×768 точек и глубине цвета 24 бит (True Color), это составляет 2,25 МиБ. При частоте кадров 75 Гц необходимо считывать эту страницу из памяти видеоадаптера 75 раз в секунду (считываемые пикселы передаются в RAMDAC и он преобразовывает цифровые данные о цвете пиксела в аналоговый сигнал, поступающий на монитор), причём, ни задержаться, ни пропустить пиксел нельзя, следовательно, номинально потребная пропускная способность видеопамяти для данного разрешения составляет приблизительно 170 МиБ/с, и это без учёта того, что необходимо и самому видеоконтроллеру писать и читать данные из этой памяти. Для разрешения 1600x1200x32 бит при той же частоте кадров 75 Гц, номинально потребная пропускная составляет уже 550 МиБ/с, для сравнения, процессор Pentium-2 имел пиковую скорость работы с памятью 528 МиБ/с. Проблему можно было решать двояко — либо использовать специальные типы памяти, которые позволяют одновременно двум устройствам читать из неё, либо ставить очень быструю память. О типах памяти и пойдёт речь ниже.

Matrox и Number Nine, поскольку требует специальных методов доступа и обработки данных. Наличие всего одного производителя данного типа памяти (Samsung) сильно сократило возможности её использования. Видеоадаптеры, построенные с использованием данного типа памяти, не имеют тенденции к падению производительности при установке больших разрешений и частот обновления экрана, на однопортовой же памяти в таких случаях RAMDAC всё большее время занимает шину доступа к видеопамяти и производительность видеоадаптера может сильно упасть.

EDO DRAM (Extended Data Out DRAM — динамическое ОЗУ с расширенным временем удержания данных на выходе) — тип памяти с элементами конвейеризации, позволяющий несколько ускорить обмен блоками данных с видеопамятью приблизительно на 25 %.

SGRAM (Synchronous Graphics RAM — синхронное графическое ОЗУ) вариант DRAM с синхронным доступом. В принципе, работа SGRAM полностью аналогична SDRAM, но дополнительно поддерживаются ещё некоторые специфические функции, типа блоковой и масочной записи. В отличие от VRAM и WRAM, SGRAM является однопортовой, однако может открывать две страницы памяти как одну, эмулируя двухпортовость других типов видеопамяти.

MDRAM (Multibank DRAM — многобанковое ОЗУ) — вариант DRAM, разработанный фирмой MoSys, организованный в виде множества независимых банков объёмом по 32 КиБ каждый, работающих в конвейерном режиме.

Источник

Видеоакселераторы

Видеоадаптеры VGA (и первые SVGA ) имели ограниченную палитру и низкое разрешение экрана и очень сильно загружали центральный процессор. Причин тому было несколько:

· пассивность графического контроллера при формировании кадрового буфера

· низкое быстродействие видеопамяти

· низкая пропускная способность внутренних шин и интерфейса ввода/вывода

· недостаточное быстродействие и возможности RAMDAC

Эти недостатки и определили основные направления развития видеоадаптеров, приведших к появлению видеоакселераторов, которых мы сейчас называем видеокартами.

Как мы уже отмечали, RAMDAC аппаратно ограничивает количество цветов до 256, т.к. содержит только 256 регистров цвета. Каждый из них кодируется 8-разрядным числом, что определяет максимальное и минимально необходимый объем видеопамяти в 256 Кбайт (2 8 =256). Большее количество видеопамяти может быть полезно только при большем разрешении. Тут то у производителей и появилась мысль использовать большее разрешение. Одновременно с увеличением объема видеопамяти пришлось использовать новые методы ее адресации, поскольку количество пикселей на экране превысило размер адресного пространства (128 Кбайт). Увеличение объема видеопамяти позволило повысить разрешение, но не привело к улучшению цветности изображения – размер палитры по-прежнему оставался равным 256 цветам.

Больших успехов в улучшении цветности производители добились, после выпуска RAMDAC нового типа:

· новый RAMDAC позволял загружать данные из видеопамяти в выходной регистр ЦАП, минуя 8-разрядные регистры ЦАП – это позволило увеличить количество оттенков до 65536 (режим High Color ), кодируя при этом каждый пиксель 16 битами

· вместо 18-разрядного ЦАП стал использоваться 24-разрядный, что позволило отображать 2 24 =16777216 ( True Color )

Аппаратное ускорение

Графический акселератор, пришедший на смену стандартному видеоадаптеру, является активным устройством и значительно повышает быстродействие всей системы в целом. Это достигается путем использования серьезных преимуще ств гр афического процессора (сопроцессора). В такой системе большое количество функций выполняется на аппаратном уровне всего за несколько тактов работы акселератора. Акселератор использует команды высокого уровня для «общения» с остальными подсистемами, что разгружает шину ввода/вывода, т.к. значительно уменьшается поток команд. Кроме того, CPU освобождается от необходимости выполнения и передачи множества элементарных операций с содержимым кадрового буфера.

Акселератор способен аппаратно ускорять большой ряд операций, среди которых есть и построение трехмерных изображений, основа современной графики:

1. Прорисовка графических примитивов ( drawing ). На операциях прорисовки основаны все современные GUI интерфейсы программ и ОС. Параметры примитивов задаются в виде координат в векторном виде. В отличие от растрового представления цифрового изображения они гораздо компактнее и не зависят от используемого разрешения. По координатам легко построить все изображение. К командам прорисовки также относится и простейшая заливка контура ( fill ) и заполнение его узором.

3. Аппаратная поддержка окон ( hardware windowing ). Дело в том, что каждое активное приложение в операционной системе отслеживает «свое» открытое окно и его координаты в одном кадровом буфере оперативной памяти. При использовании hardware windowing каждое приложение использует свой «кадровый буфер», равный размеру открытого окна, так что « перенакрывания » окон к памяти не происходит. Выигрыш в скорости обработки координат окон тем больше, чем больше видеопамяти у видеоадаптера.

5. Аппаратный курсор. Эта технология обеспечивает аппаратную поддержку курсора мыши. Центральный процессор считывает из порта мыши текущие координаты указателя и посылает их акселератору, а тот в свою очередь, просто формирует изображение курсора в нужном месте экрана. Для формирования изображения курсора применяется технология спрайтов ( sprites ), которые временно заменяют участки растра изображением курсора, а затем при его перемещении в другое место их обратно восстанавливают.

Память для видеоадаптеров

Существует также ряд перспективных типов памяти. Среди них RDRAM, DDR SDRAM, 3D RAM, CDRAM, ESDRAM. 3 D RAM предназначена для обработки трехмерной графики. Память является двухпортовой и позволяет осуществлять конвейерную обработку данных. CDRAM представляет собой комбинацию из динамической памяти и скоростного буфера кэширования, выполненного на элементах статической памяти.

Синтез 3 D- изображений

· Конструирование (расчет) объекта на основе его математического описания

· Расчет движения и трансформации его формы

· Моделирование поверхности объекта с учетом различных внешних факторов (освещение, отражение, рельеф)

· Проецирование объекта на плоскость экрана с учетом всевозможных визуальных эффектов

При помощи таких особенностей человеческого зрения как разномасштабность объектов, наложения объектов, использования светотени и эффекта перспективы даже монокулярное изображении создает ощущение объемности.

1. построение геометрической модели поверхности объекта, путем задания опорных точек и уравнений линий (каркаса, wireframe )

3. трансформация ( transformation ) сводится к преобразованию координат вертексов для моделирования перемещения объекта и изменения его формы

4. расчет освещенности ( lighting ) и затенения ( shading ) поверхности объекта состоит из расчета освещенности каждого треугольника, но при этом поверхность объекта становится угловатой, состоящей из маленьких плоских граней разной заливки. Для устранения этого дефекта используются различные методы интерполяции

6. обработка координат вершин ( triangle setup ) элементарных треугольников представляет собой сортировку вершин и отбрасывание задних невидимых граней ( culling )

7. удаление скрытых поверхностей (HSR) – удаление из проецирования невидимых поверхностей объекта

9. моделирование эффектов прозрачности – коррекция цвета пикселей.

11. дизеринг ( dithering ) – интерполяция недостающих цветов

12. формирование кадра и пост-обработка в кадровом буфере в локальной памяти видеоадаптера

Стоит отметить, что для ускорения процесса создания растрового изображения используется механизм двойной буферизации, заключающийся в том, что в видеопамяти выделяется область для хранения одновременно двух кадров (по сути, два «кадровых буфера»). Построение одного начинается до того, как RAMDAC закончит отображение текущего.

· механизм прорисовки (Rendering Engine)

· цифро-аналоговый преобразователь ( RAMDAC )

· дополнительные опциональные блоки

Интерфейс 3D- акселераторов

Стандарт AGP имеет ряд важных особенностей, которые значительно увеличивают эффективную пропускную способность шины. Pipelining – пакетная (конвейерная) передача данных, когда следующий код адреса выставляется на шине сразу, не ожидая появления данных предыдущего адреса, т.е. коды адреса как бы выстраиваются в очередь. Данные последовательность адресов, которых была передана, также пересылаются по шине в виде пакета. В результате, задержка выдачи данных после выставления адреса на шине отсутствует.

И, наконец, помимо режима DMA в стандарте AGP используется DME ( Direct Memory Execution ) – режим, в котором локальная память видеокарты и системная память равноценны и являются одним адресным пространством, так что операции с текстурами могут выполняться как локальной, так и в системной памяти. В этом режиме обмен идет короткими пакетами, так что достигается значительное ускорение операций с текстурами.

Источник

Видеоакселераторы. Графические акселераторы Что такое адаптер и графический акселератор

Графические акселераторы

Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

Видеоакселераторы

Изображение, которое мы видим на экране монитора, представляет собой выводимое специальным цифроаналоговым преобразователем RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) и устройством развертки содержимое видеопамяти. Это содержимое может изменяться как центральным процессором, так и графическим процессором видеокарты — ускорителем двухмерной графики (синонимы: 2D-ускоритель, 2D-акселератор, Windows-акселератор или GDI-акселератор). Современные оконные интерфейсы требуют быстрой (за десятые доли секунды) перерисовки содержимого экрана при открытии/закрытии окон, их перемещении и т. п., иначе пользователь будет чувствовать недостаточно быструю реакцию системы на его действия. Для этого процессор должен был бы обрабатывать данные и передавать их по шине со скоростью, всего в 2-3 раза меньшей, чем скорость работы RAMDAC, а это десятки и даже сотни мегабайт в секунду, что практически нереально даже по современным меркам. В свое время, для повышения быстродействия системы были разработаны локальные шины, а позднее — 2D-ускорители.

2D-ускорители представляют собой специализированные графические процессоры, способные самостоятельно рисовать на экране курсор мыши, элементы окон и стандартные геометрические фигуры, предусмотренные GDI — графической библиотекой Windows. 2D-ускорители обмениваются данными с видеопамятью по своей собственной шине, не загружая системную шину процессора. По системной шине 2D-ускоритель получает только GDI-инструкции от центрального процессора, при этом объем передаваемых данных и загрузка процессора в сотни раз меньше.

Современные 2D-ускорители имеют 64- или 128-разрядную шину данных, причем для эффективного использования возможностей этой шины на видеокарте должно быть установлено 2 или 4 Мбайт видеопамяти соответственно, иначе данные будут передаваться по вдвое более узкой шине с соответствующей потерей в быстродействии. Можно сказать, что к настоящему моменту 2D-ускорители достигли совершенства. Все они работают столь быстро, что, несмотря на то, что их производительность на специальных тестах может отличаться от модели к модели на 10-15%, пользователь, скорее всего, не заметит этого различия. Поэтому при выборе 2D-ускорителя следует обратить внимание на другие факторы: качество изображения, наличие дополнительных функций, качество и функциональность драйверов, поддерживаемые частоты кадровой развертки, совместимость с VESA (для любителей DOS-игр) и т. п. Микросхемы 2D-ускорителей в настоящее время производят ATI, Cirrus Logic, Chips&Technologies, Matrox, Number Nine, S3, Trident, Tseng Labs и другие компании.

Под мультимедиа-акселераторами обычно понимают устройства, которые помимо ускорения обычных графических операций могут также выполнять ряд операций по обработке видеоданных от разных источников.

Прежде всего, это функции по ускорению вывода видео в форматах AVI, Indeo, MPEG-1 и других. Проблема в том, что видеофильм в формате NTSC идет со скоростью 30 кадров в секунду, PAL и SECAM — 25 кадр/с. Скорость смены кадров в цифровом видео перечисленных форматов также меньше или равна 30 кадр/с, однако разрешение изображения редко превышает 320 x 240 пикселов. При этих параметрах скорость поступления информации составляет порядка 6 Мбайт/с и процессор успевает выполнить ее декомпрессию и пересылку по шине в видеопамять. Однако такой размер изображения слишком мал для комфортного просмотра на экране, поэтому его обычно масштабируют на весь экран. В этом случае скорость потока данных возрастает до десятков и сотен мегабайт в секунду. Это обстоятельство привело к появлению видеоакселераторов, которые умеют самостоятельно масштабировать видео в форматах AVI и MPEG-1 на весь экран, а также выполнять сглаживание отмасштабированного изображения, чтобы оно не выглядело, как набор квадратиков. Подавляющее большинство современных 2D-ускорителей являются в то же время и видео ускорителями, а некоторые, например ATI Rage128, умеют воспроизводить и видео в формате MPEG-2 (т. е. с исходным разрешением 720 х 480).

К мультимедиа-функциям также относят аппаратную цифровую компрессию и декомпрессию видео (что почти не встречается на массовых видеокартах), наличие композитного видеовыхода, вывод TV-сигнала на монитор, низкочастотный видеовход и высокочастотный TV-вход, модуль для работы с телетекстом и другие функции.

Видеоакселераторы. Графические акселераторы Что такое адаптер и графический акселератор

Для решения многих задач с использованием компьютера необходима высокока­чественная графика. Изображение такого качества требует вывода на экран боль­шого количества пикселов. Но сначала цвет каждого пиксела нужно вычислить и записать его в видеобуфер. Оттуда информация пересылается в дисплей с такой скоростью, чтобы экран обновлялся по меньшей мере 30 раз в секунду.

Вычисление интенсивности и цвета пикселов может выполняться программ­ным обеспечением. Результирующее изображение следует записать в видеобу­фер, а оттуда переслать на дисплей через шину компьютера. Однако объемы обра­батываемых таким образом данных будут настолько велики, что, если возложить всю их обработку на процессор, у него не останется времени для выполнения дру­гих задач. Кроме того, использование шины компьютера для пересылки содержи­мого видеобуфера на дисплей приведет к тому, что шина также почти полностью будет занята этими данными. Если один пиксел занимает 32 бита, для изображе­ния размером 1024 х 1024 пикселов понадобится 4 Мбайт, и для его пересылки потребуется шина со скоростью передачи не менее 120 Мбайт/с.

В большинстве графических приложений на экран выводятся трехмерные (3D) объекты. В частности, в компьютерных играх создается искусственный трехмер­ный мир с видеоизображениями, формируемыми программным путем. Для их по­лучения требуются очень сложные вычисления, которые лучше всего выполнять на отдельном специализированном процессоре. Такой процессор, называемый GPU (Graphics-Processing Unit — устройство обработки графики), является осно­вой популярных графических плат, установленных в большинстве персональных компьютеров. Кроме процессора графическая плата содержит высокоскоростную память объемом от 8 до 64 Мбайт. Эта память используется графическим процес­сором для выполнения вычислений и хранения результирующего изображения, предназначенного для вывода на экран. Дисплей подключается прямо к графиче­ской плате, так что она может обмениваться с ним информацией без помощи ши­ны компьютера. Высококачественные графические платы могут обновлять экран со скоростью от 75 до 200 раз в секунду.

Графическая плата может соединяться с компьютером посредством шины (напри­мер, PCI). Однако чаще на материнской плате компьютера имеется соединитель­ный слот, называемый AGP (Accelerated Graphics Port — ускоренный графический порт), специально предназначенный для графической платы. Это 32-разрядный порт, поддерживающий более высокую скорость пересылки данных, чем шина PCI. Он известен как AGP 1х, 2х, 4х или 8х, где AGP 1х — это исходный стандарт, определяющий передачу данных со скоростью 264 Мбайт/с. Последние версии стандарта AGP поддерживают в несколько раз большие скорости передачи дан­ных, в частности стандартом AGP 8х устанавливается скорость передача данных, равная 2 Гбайт/с.

В компьютерной графике трехмерный объект представляется в виде поверхно­сти, состоящей из большого количества маленьких многоугольников (как прави­ло, треугольников). Основной задачей графической обработки является преобра­зование трехмерного изображения в двухмерное, максимально близкое к тому, каким оно видится человеческим глазом. Для определения проекции и перспекти­ вы объектов требуется вычислять местоположения вершин треугольников, пред­ставляющих разные фрагменты изображения. Далее с помощью сложных алго­ритмов создания реалистичного изображения вычисляются цвета и тени каждого треугольника. При этих вычислениях учитывается расположение источника све­та, его отражение от различных поверхностей, тени и т. п. Важной частью данного процесса является формирование определенной текстуры поверхности, напри­мер древесных волокон или кирпичной кладки. Текстура обычно задается с помо­щью элементов, именуемых текселами (texel). Отдельные треугольники заполня­ются текселами, в результате чего создается впечатление текстурной поверхности объекта. Скрытые части изображения удаляются путем отсечения (clipping). По­следний этап обработки изображения, когда определяется цвет и яркость каждого пиксела, называется самплингом (sampling), а весь вычислительный процесс, в ре­зультате которого трехмерное изображение превращается в набор отправляемых на дисплей пикселов, — визуализацией (rendering).

В случае движущихся изображений все эти вычисления повторяются по многу раз в секунду. Чтобы движение на экране было плавным, пикселы изображения должны пересчитываться как минимум 20 раз в секунду, а лучше 30 или 40. Это значение называется частотой кадров. Скорость выполнения графической платой описанных вычислений характеризуется ее коэффициентом T&L (Transformations and Lighting — преобразование и освещение), равным количеству треугольников, для которых видеокарта может выполнить проецирование, отсечение, освещение и самплинг за одну секунду. Как правило, это значение изменяется в пределах от 10 до 30 млн. треугольников в секунду.

В табл. 10.1 приведены характеристики графической платы RADEON VE про­изводства ATI Corp. Похожими возможностями обладает графический процессор GeForce 2 MX производства «Vidia Corp. Это примеры популярных плат для пер­сональных компьютеров. В профессиональных системах используются более мощные платы с расширенными возможностями. А в ближайшем будущем в этой быстро развивающейся области компьютерной индустрии ожидается появление еще более мощных процессоров.

Таблица 10,1. Графическая плата RADEON VE
Компонент Описание

Микросхема GPU RADEON VE

Память До 64 Мбайт, DDR SDRAM

Цвет 32 бита, включая 8 бит, зарезервированных для будущего

Число пикселов 2048 х 1536

Коэффициент T&L 30 млн треугольников в секунду

Частота обновления От 75 до 200 раз в секунду в зависимости от установленного

Дополнительные Поддержка TV, VCR, DVD, HDTV и MPEG 2

Программное обеспечение графических плат

Графические платы предназначены для реализации множества сложных функций. Чтобы их использовать, нужно иметь специальное программное обеспечение, раз­работанное для конкретной платы. В этой области очень мало стандартов, и рынок открыт для конкуренции. Таким образом, для улучшения качества изображения недостаточно просто установить в компьютер лучшую графическую плату. Требу­ется специальное программное обеспечение. Очевидно, что назрела необходимость в разработке стандартов программных интерфейсов приложений (Application Programming Interface, API), позволяющих создавать аппаратно-независимое про­граммное обеспечение. И такие стандарты уже начинают появляться. Когда они получат достаточное распространение, программное обеспечение, интенсивно ис­пользующее возможности графики (например, компьютерные игры), сможет кор­ректно работать с графическими платами разных производителей. Примером такого стандарта является OpenGL (Open Graphics Language — открытая графи­ческая библиотека). Ему и подобным стандартам, связанным с различными ас­пектами обработки графики, соответствует все больше графических плат.

Представляем летнюю десятку «видеохитов» от «Домашнего ПК». Мы собрали двадцать графических акселераторов от ATI и NVidia, чтобы выбрать из них самые скоростные. Конечно, быстродействие — не единственный критерий, которым мы руководствуемся при покупке видеокарты, есть еще и цена. И мы обязательно обсудим этот аспект, рассматривая каждую модель с точки зрения покупателя.

Что такое видеоадаптер и графический акселератор?

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

 Графические акселераторы (ускорители) — специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

 TV-тюнеры — видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

Что такое клавиатура?

Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора (курсор — светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак).

Наиболее распространена сегодня клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается «кверти»), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:

Рис. 2.13. Клавиатура компьютера

Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш, расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов. Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1, а для выхода из программы — клавиша F10.

Управляющие клавиши имеют следующее назначение:

Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах — ввода чисел и управления курсором. Переключение этих режимов осуществляется клавишей Num Lock.

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:

Клавиатура имеет встроенный буфер — промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом — это означает, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, «зашитые» в BIOS, а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Источник