Як працюють відеокарти. СПК
|
Зображення на екрані будь-якого комп’ютерного монітора складається з крихітних крапок, що називаються пікселями. Типова для сьогоднішніх моніторів роздільна здатність передбачає відображення більше мільйона пікселів на екрані, тож комп’ютер має вирішити, що і як робити з кожним із них, щоб сформувати загальне зображення. Для цього йому потрібен перекладач – щось, що може одержати двійкові дані від центрального процесора (ЦП) і перетворити їх на картинку, яку ви бачите. Таке перетворення здебільшого відбувається у відеокарті (інші назви – графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач), за винятком тих випадків, коли можливість обробки графіки вбудована у материнську плату (найчастіше при цьому використовується графічне ядро ЦП).
Робота відеокарти є складною, але її принципи та компоненти легко зрозуміти. У цій статті ми розглянемо основні складові частини відеокарти та їхні функції. Ми також зупинимось на кількох чинниках, поєднання яких дозволяє одержати швидку та ефективну відеокарту.
Уявіть комп’ютер як велику компанію з власним художнім відділом. Коли працівникам компанії потрібен витвір мистецтва, приміром, картина, вони надсилають запит з описом того, як вона має виглядати, до художнього відділу. Художній відділ вирішує, як створити таке зображення, і згодом переносить його на папір. Так чиясь ідея перетворюється на реальну, зриму картину.
Відеокарта працює так само. ЦП, що працює спільно з прикладними програмами, надсилає інформацію про зображення відеокарті. Відеокарта вирішує, як використати екранні пікселі, щоб сформувати зображення. Потім вона відправляє оброблену інформацію по кабелю на монітор.
Перетворення двійкових даних на зображення – це вимогливий процес. Щоб сформувати тривимірне зображення, відеокарта спершу створює каркасну модель з прямих ліній. Далі вона растеризує цю картинку, тобто заповнює прогалини в ній рештою пікселів. Потім до зображення додаються освітлення, текстура та колір. У швидкісних іграх комп’ютер мусить повторювати цей процес мінімум шістдесят разів за секунду. Тож без відеокарти, що здійснює необхідні обчислення, він може просто не впоратися з навантаженням.
Основними складовими відеокарти є:
- З’єднання з материнською платою для обміну даними та одержання живлення;
- Процесор, який вирішує, що робити з кожним пікселем на екрані;
- Пам’ять, що містить інформацію про кожен піксель та тимчасово зберігає сформовані картинки;
- З’єднання з монітором, на екрані якого можна побачити остаточний результат.
Графічний процесор
Відеокарта схожа на материнську плату, оскільки вона також є друкованою платою, на якій знаходяться процесор і пам’ять. Крім того, вона містить мікросхему системи введення/виведення (BIOS), що зберігає налаштування карти і здійснює перевірку пам’яті, вузлів введення і виведення інформації в момент запуску. Процесор графічної карти, що називається графічним процесором (ГП), схожий на ЦП комп’ютера. Однак ГП призначений для виконання складних математичних і геометричних розрахунків, необхідних для вимальовування (рендерингу) графіки. Деякі моделі найшвидших графічних процесорів мають більше транзисторів, ніж у середнього ЦП. ГП виробляє багато тепла, тому його зазвичай розміщують під радіатором або вентилятором.
На додачу до своєї обчислювальної потужності ГП використовує спеціальне програмне забезпечення для аналізу і використання даних. Компанії ATI і NVIDIA виробляють переважну більшість графічних процесорів на ринку. Кожна з компаній розробила та впроваджує власні методи підвищення продуктивності ГП і способи, які допомагають ГП накладати на зображення кольори, тіні, текстури та моделі.
