Видеостандарты
|
|
Первое изображение, которое вывела человеческая рука, было наскальным рисунком. Для этого доисторический человек использовал природные красители и собственные пальцы. |
|
Постепенно доисторические люди перестали быть доисторическими и свою жизнь стали изображать на дощечках с помощью тех же красителей, но уже с применением, пусть и убогих, но все же кистей. |
|
Но технологии, как известно, не стоят на месте. |
|
Со временем люди стали рисовать на материи, а краски и кисти постоянно совершенствовались. |
|
Появление бумаги не могло не сказаться на технологии вывода и сохранения информации. |
|
Но вот 7 января 1839 года грянул гром – появилась фотография! |
|
Устройства чрезвычайно усложнились. |
|
Да и сам процесс вывода информации с технической точки зрения (художественную сторону трогать не будем) стал заметно технологичнее. |
|
Но людям и этого было мало. |
|
Хотелось чего-то эдакого. |
|
И вот результат – появилось телевидение, а это уже теплее к теме данной статьи. |
|
С появлением телевидения технологии вывода информации и ее хранения пошли разными путями. |
|
Масло в огонь подлило появление персональных компьютеров, которые со временем заселили собой всю планету. |
|
Нарисовались новые технологии и устройства, вот о них то я и буду рассказывать, а точнее о спецификациях. |
|
Итак, зачем нужны видеокарты? |
|
Затем, что бы передавать данные в монитор, которые предварительно были обработаны и преобразованы самой же видеокартой. |
|
Определим основные компоненты этого девайса: графический процессор, оперативная память, BIOS (Basic Input/Output System), ЦАП (цифровой – аналоговый преобразователь) и шина. |
|
Графический процессор. |
|
Первые видеоадаптеры вообще его не имели. |
|
Такая структура называлась frame-buffer technology, что по-русски будет – структура с сохранением кадра изображения. |
|
Видеокарта отвечала за хранение и регенерацию кадра, а его построением занимался CPU и программа, отвечающая за данное изображение. |
|
Как вы понимаете – это не самая удачная технология, поскольку львиная доля работы по построению картинки ложится на центральный процессор, которому и без того работы хватает. |
|
Поэтому со временем появился видеоакселератор. |
|
Это электронная микросхема (или микросхемы) берущая на себя не сильно сложные, но занимающие много времени, операции. |
|
При этом CPU частично разгружается. |
|
Уже плюс. |
|
Но это еще не все. |
|
Кому-то пришла замечательная мысль о том, что центральный процессор можно вообще освободить от работы, связанной с построением изображения. |
|
Для этого пришлось разработать отдельный, графический, процессор, который расположен на самой видеокарте. |
|
Со своей работой он справлялся значительно быстрее, чем CPU, так как был специально для нее предназначен. |
|
GPU (прошу заметить, именно GPU, а не CPU) отвечает за формирование сигналов развертки для монитора и обработку запросов центрального процессора, а так же за вывод изображения из памяти видеоадаптера. |
|
Теперь мне придется сделать некоторое отступление. |
|
Существует такое понятие, как трехмерная графика (хотя следует понимать, что любое изображение на экране монитора или телевизора плоское). |
|
Так вот, трехмерный объект состоит из трех составляющих. |
|
Первое: вершины, из которых складывается положение объекта в пространстве. |
|
Второе: примитивы, а проще говоря, геометрические объекты, которые являются частями более сложных объектов. |
|
Положение примитивов определяют вершины. |
|
Третье: текстуры – двумерные изображения, накладываемые на примитивы. |
|
В зависимости от положения примитива, программа изменяет текстуру, что подчеркивает виртуальную трехмерность изображения. |
|
В процессе визуализации вышеперечисленных абстрактных математических процессов, объекты преобразовываются в видимую форму и этот процесс строго стандартизирован и вот почему. |
|
Часть функций выполняется не программно, а аппаратно, то есть на видеоадаптере выделены микросхемы которые выполняют: |
|
1. Растровое преобразование – процесс определения пикселей экрана, которые будут покрыты примитивом. |
|
2. Образование текстуры – наложение на примитивы поверхностей. |
|
3. Обработка полутонов – цветовое наполнение пикселей. |
|
4. Определение видимости поверхностей – определение пикселей наиболее близких к пользователю. |
|
5. Анимация – быстрые и четкие переходы от кадра к кадру при движении объекта. |
|
То есть графический процессор, и ряд вспомогательных микросхем занимаются строго определенными операциями и делают это быстро и надежно. |
|
Поэтому зная стандартные функции визуализации, можно, в рамках дозволенного, дать волю фантазии. |
|
Зачем выполнять часть функций средствами микросхем видеоплаты, спросите Вы? |
|
Дело в том, что так быстрее получается, нежели выполнять это программными средствами. |
|
А скорость, при воспроизведении движущегося изображения, дело далеко не последнее. |
|
Видеопамять. |
|
Все видеоадаптеры снабжены оперативной памятью, в которой хранится информация об изображении. |
|
Чем больше память, тем качественнее и четче будет изображение, так как объем видеопамяти влияет на разрешение и количество воспроизводимых цветов. |
|
Объем памяти не влияет на ее быстродействие. |
|
Влияет тип используемой видеопамяти, а их несколько. |
|
FPM DRAM (Fast Page–Mode DRAM). Этот тип памяти является устаревшей технологией, так как использует постраничный режим работы. Это неудобно и самое главное медленно. При разрешении в 1024х768 и частоте в 72 Гц скорость считывания из банков памяти равняется примерно 170 Мбайт/сек, а это уже предел для FPM DRAM. Поэтому этот тип видеопамяти давно не используется. |
|
EDO DRAM (Extended Data Out DRAM). Основное отличие заключается в том, что элементы памяти подзаряжаются отдельной электронной схемой, что позволяет начать следующий цикл обращения до того, как закончится предыдущий. Благодаря этой технологии EDO работает на 10 – 15 % быстрее FPM. |
|
VRAM (Video RAM). Этот тип памяти является двухпортовой, то есть к памяти могут одновременно обращаться два различных устройства. Это заметно ускоряет работу но и влияет на цену. |
|
WRAM (Window RAM). Этот тип разработан на фирме Samsung. Память WRAM так же двухпортовая, но ее микросхемы оптимизированы, работают быстрее и стоят дешевле. Вскоре, после появления, WRAM вытеснила с рынка VRAM. |
|
MDRAM (Multibank DRAM). А этот тип памяти разработан на MoSys, Inc. Сия технология представляет набор банков по 32 Кбайта. Это позволило снизить стоимость памяти. Кроме этого, технология MDRAM позволяет обращение к каждому из банков в отдельности, а это существенно увеличивает скорость работы памяти. |
|
SDRAM (Synchronous DRAM). Сей тип памяти передает информацию в высокоскоростных пакетах, использующих синхронизирующий интерфейс. При работе этого типа памяти устраняется необходимость в большинстве циклов ожидания, ведь сигналы, по которым работает память, синхронизированы с тактовым генератором. |
|
SGRAM (Synchronous Graphics RAM). Этот тип памяти схож с SDRAM. Но если пропускная способность SDRAM порядка 166 – 253 Мбит/сек, то у SGRAM этот показатель достигает до 300 Мбит/сек. |
|
DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM). Ну а это новый тип памяти все чаще и чаще применяемый в видеокартах. В отличие от памяти SDRAM, здесь происходит удвоение скорости и достигается оно не за счет увеличения тактовой частоты, а за счет передачи данных два раза за один цикл. Первый раз - в начале цикла, второй - в конце. |
