Български English [beta]
Здравей, гостенино. (вход, регистрация)
Екип Партньори Ресурси Статистики За контакт
Добави в любимиПредложи статияКонкурсиЗа рекламодатели
Начало
Форум
Към Кратки
Всички статии
 Литература
 Музика
 Филми и анимация
 На малкия екран
 Публицистика
 Популярни
 Кулинария
 Игри
 Спорт
 Творчество
 Други
Ключови думи
Поредици
Бюлетин

Търсене

Сивостен :: Компютърът: Видео хардуер, част 1. Видео карти (статия) - Компютри, Хардуер, AGP, DVI, PCI-Express, TMU, VGA, Видео карти, Видео хардуер, Графичен процесор, П
Компютърът: Видео хардуер, част 1. Видео карти

Поредици: Хардуер

Автор: Иван Ж. Атанасов, петък, 03 април 2009.

Публикувано в Статии :: Популярни; Предложи Гледна точка

Намали размера на шрифтаУвеличи размера на шрифта

Някъде в началото, дори по-скоро средата на деветдесетте години на двадесети век, бе въведен един нов компонент в архитектурата на персоналния компютър, който по-късно стана причина за революция и преструктуриране на самата индустрия. Не един и двама потребители в наши дни започват описанието на машината си с него. А предполагам доста хора са се сблъсквали с момента, когато новата и „много яка” игра просто не тръгва поради овехтялост на същия. Говорейки за игри – самите те, като клон на компютърната индустрия далеч нямаше да са това, което са без него. Познахте – говорим за видео картата.

Обикновено тя е компонент, който е реализиран като разширителна карта и се свързва към компютъра чрез поставянето и в разширителен слот. Идеята, както при повечето компоненти, които не са вградени директно в дънната платка, е че трябва да бъде заменима с по-нов и по-мощен вариант. Естествено, масовият случай изисква цялостен ъпгрейд, просто защото изискванията към видеото в наши дни растат не по-бързо от тези към процесор, памет и т.н. Но в миналото ми се е случвало не веднъж да сменям само нея, така че логиката е налице.

Е, от гледна точка на коректност можем да споменем, че видео картата не е задължително да поддържа 3D, и съвсем не е нужно да е отделен от дъното компонент. Има евтини решения, които се използват само за текстообработка и са ограничени до 2D графика. Същите, имайки предвид, че ако човек би използвал подобна, то надали би я сменил, често са директно вградени в дънната платка. Макар че цените, подобно на останалите високотехнологични продукти, паднаха достатъчно, че да се вграждат и далеч по-модерни решения директно, без това да повлияе чувствително на цената.

Модерните видео карти имат изключително голям спектър от възможности, освен това технологията се развива с бясна скорост и на човек му е малко трудно да се ориентира в цялата тази галимация, още повече, ако не разбира някои основни принципи на които те работят. Например какво е канал, или шейдър или... Ако знаеш и разбираш дори само термините и как те влияят на производителността, много лесно ще избереш точното решение, дори да не си се ровил в тонове ревюта преди това. Именно тези неща ще се опитаме да изясним.

Да започнем от конструкцията. Видео картите имат два интерфейса – към компютъра и към монитора. Съвсем естествено те трябва освен да преработят цифровия вход и да го изобразят някъде, така че нека видим първо какво става на изхода. Много графични карти имат по няколко изхода, така че да може да се включи повече от един монитор към тях. Всъщност не е речено да е точно монитор – може да е и проектор, което между другото е именно случая, когато вторият изход е най-полезен. Освен естествено при екстравагантните решения за монитор, който изисква два изхода, за да работи на максималната си резолюция, каквито вече се срещат на пазара. Самите интерфейси обаче могат да бъдат няколко вида, но в случая с персоналните компютри обикновено различаваме два основни, които са именно дигитален и аналогов.

Аналоговия изход, или VGA интерфейса, може да бъде разпознат по това, че обикновено е оцветен в синьо и има петнадесет пина (дупчици). Названието му идва от английското съкращение за видео графичен масив, това е картината представена чрез известно количество вертикални и хоризонтални пиксели (точки). Интерфейсът е конструиран да предоставя добро качество на сигнала на високи резолюции и макар че аналоговият изход не е натурален за цифрова техника, каквато е и компютъра и модерните монитори, все още е доста популярен и се интегрира в доста от решенията на пазара.

Въпреки че се твърди, че качеството на изображение при използването му пада, всъщност разликите далеч не са чак толкова забележими и е факт, че виждаме дори видео решения с висока дефиниция, които го използват. Все пак съвсем нормално е първенството да се пада на по-модерното решение, дошло заедно с края на епохата на мониторите с катодна тръба, а именно дигиталният видео интерфейс (DVI).

Всъщност решението за закупуването на видеокарта именно с последния интерфейс е оправдано дори монитора ви да не го поддържа. Повечето производители добавят адаптер, който преобразува сигнала в аналогов, ако случаят е такъв. Всъщност след 2004-та с изключение на съвсем евтините продукти, повечето видео адаптери са оборудвани с него, така че можем да кажем, че вече дори не е въпрос на избор, а на стандарт.

Измежду по-любопитните видео интерфейси можем да споменем този за компонентно видео, който използва отделен коаксиален кабел за всеки цвят за видео с висока дефиниция. Въпреки че е аналогов, качеството на картината е значително по-високо от стандартния аналогов изход и през него безпроблемно се доставя подобен видео сигнал.

Бъдещият стандарт HDMI, или съкратено от мултимедиен интерфейс с висока дефиниция пък пренася видео и аудио информация по един кабел. Създаден е за телевизионни или видео приложения, които имат нужда от максимално качество на картината. За жалост форматът му е затворен, така че, за да се визуализират бъдещите съдържания с висока дефиниция най-вероятно ще е необходим този интерфейс, иначе казано ще липсва обратна съвместимост. Освен това изискват и монитор, който да има поддръжка на стандарта, което към момента ги прави доста рядко срещано решение в индустрията. Макар че бъдещето навярно ще промени този факт.

След като преминахме през изхода, нека прегледаме какво става на входа. В исторически план видео картите се свързваха към ISA и PCI слотовете, които обаче не предоставяха достатъчно капацитет за трансфер на данни и така се роди AGP слота. Ускореният графичен порт, от където идва съкращението, е базиран на PCI, но за разлика от него шината към която е свързан не се споделя от други, което дава възможност освен за по-висока трансферна скорост, и за директно четене и запис към паметта и увеличени тактови честоти.

Самият слот премина през няколко ревизии като най-новата е AGP 8x поддържаща 2.1 GB/s, или именно осем пъти над оригиналното решение. Всъщност, въпреки че беше заменен от PCI Express, AGP все още е достатъчно широколентово решение за видео картите, които в момента са на пазара. Проблем обаче идва от това, че AGP доставя мощност до 110 вата на видео адаптера, при това с множество изменения именно в тази посока в оригиналния дизайн. Именно там със своите 150 W, при значително по прост дизайн, PCI Express печели дори в настоящето.

Самият интерфейс предоставя високата си скорост чрез множество единични връзки, които при необходимост от по-голяма пропускателна способност се удвояват. Така в най-модерното и използвано за графика решение имаме шестнадесет връзки (PCI Express x16) и 4 GB/s в едната и 8 GB/s в другата посока. Всъщност дори слота да е x16 не е казано че трябва да се използват всичките шестнадесет връзки, доста дъна имат възможност за поддръжка на две графични карти използвайки х16 слотове но на х8 скорост.

Какво е хубаво да знаем за изобразяването на графиката при компютрите. Например термините биха ни били полезни. Честотата, на която работи мониторът е броят на обновяванията на картината, която графичната карта ще направи за една секунда. Проблем тук би се появил при ниски честоти. Повечето графични карти поддържат достатъчно високи честоти, така че това рядко е проблем. Друг е въпросът, че ако играете игра на по-висок фреймрейт, отколкото е честотата на обновяване би се появил проблем, но за тази цел се използват синхронизатори, които не позволяват първият да надмине втората.

Пикселът, навярно знаете, но все пак да кажем е точка, елемент от картината. По-висока резолюция например значи повече пиксели на ред и на стълб от графичния масив, който представлява дигиталната картина. По-интересен е обектът вертекс. Това всъщност е пиксел, но с добавена трета координата, така че позицията му да е фиксирана не в равнината (2D) ами в пространството (3D). Свързват се с отсечки, за да се изобразяват триизмерните елементи, като например куб. Чрез повече такива точки могат да се изобразят по-сложни пространствени обекти, а дига например се изобразява чрез множество отсечки, колкото повече – толкова по-близко до реалността.

Естествено не е много реално да видиш просто оцветен обект, така че към него може да се приложи текстура. Това е двуизмерно изображение с различен размер (колкото по-малък, толкова по-малко си личи), което придава ефект на повърхност върху вече изградения триизмерен обект.

Елементите обаче могат да бъдат деформирани или трансформирани чрез шейдърите. Работят чрез комплексна промяна на цветовете на пикселите или пък на елементите на триизмерните обекти. Освен за пиксел и за вертекс при най-новите реализации на DirextX има и геометричен шейдър, който позволява да се модифицира комплексен обект. Сложните триизмерни картини в компютърните игри се постигат именно чрез използване на множество шейдъри.

На няколко пъти споменахме текстурите. Те обаче трябва да бъдат адресирани и филтрирани, за да бъдат изобразени. За това се грижи TMU (Texture Mapping Unit). Работата им са тясно свързана с шейдърите и е тяхна грижата коректно да бъдат добавени текстурите към изображението.

Следват процесорите за растерните операции, които записват данните да пикселите в паметта. Скоростта, с която го правят е известна като скорост на запълване, която обаче дори при малко по-старите видео карти вече далеч не създава проблеми, така че спокойно можем да не и обръщаме прекомерно внимание.

Следва сърцето на видеокартата – графичния процесор. По същество прилича на централния такъв, с тази разлика че е проектиран да извършва сложни геометрични изчисления. Може да бъде произведен по осемнадесет, тринадесет и т.н. микронна технология, което е от значение, имайки предвид, че колкото по-малък е технологичният процес, толкова по-малки са транзисторите, изразходваната от тях енергия и съответно отдадената топлина, която както знаем е основен проблем в модерната електроника. Освен това ефективността при намаляването на размерите е по-висока, при равни физически размери, което е логично. Също така по-голямата гъстота на транзисторите позволява по-къси транспортни линии между тях, което също по пътя на логиката води до повече скорост.

Тя обаче невинаги е ключова, както и тактовата честота. Например процесор извършващ повече цикъла на секунда (което е честотата) би могъл на фона на цялостната архитектура да се представи по-зле. Например, ако вземем една шестнадесет и една осемканална видеокарта, първата ще дава по-добри резултати дори при по-слаб процесор от втората. Освен това специфичната архитектура на самия графичен процесор далеч не е без значение, както и при централния. Възможно е да се постигне по-висока производителност при по-малка честота, абсолютно аналогично с големия брат.

За цялостното представяне влияе и следващия компонент – паметта. Естествено първото нещо, което човек гледа е количеството. Което обаче като цяло е погрешно имайки предвид, че при повечето ситуации 128 или 256 мегабайта реално не дават голяма разлика в производителността. Има и доста други фактори, като например като например шината на паметта, колкото е по-широка, толкова по-добре. Естествено при 265 битова значително по-голямо количество информация може да отиде в паметта за един цикъл, отколкото при 64 битова, например. Представете си – ако имаме идентични честоти, то втората на практика ни дава 25% от скоростта на втората по отношение на работата с паметта.

Освен това влияние оказва и типа чипове, които се използват, за което говорихме по подробно в статията за паметите.

Към хардуерните спецификации естествено се добавят чисто софтуерните, които също дават своето отражение върху качеството на крайния продукт. Например използвания шейдър модел. Или пък при графичните карти поддържащи DirectX 9 имаме далеч по-прецизно изобразяване на светлината и отражението върху изходната картина е огромно.

Как да изберем точната карта обаче? Естествено, ако един продукт има от всичко по повече, то той вероятно е и по-добър. Обаче е важно да знаем, че най-голямо отражение реално дава броя на шейдърите, честотата и ширината на шината на паметта. Доста по-малко значение има количеството на самата памет, освен, ако не е екстремно малко естествено, но между 256 и 512 мегабайта например почти не може да се намери разлика при аналогична архитектура на видео картите. Също така дали ще е AGP или PCI-Express всъщност не е от такова значение. Въпреки това тук особен избор реално няма, тъй като технологията мигрира към по-новите решения.






Допадна ли ви този материал? (11) (4) 6386 прочит(а)

 Добави коментар 
Ако сте регистрирани във форума можете да коментирате и тук

Име:
Текст:
Код:        

 Покажи/скрий коментарите (10) 



AdSense
Нови Кратки @ Сивостен


Реклама


Подобни статии

Случаен избор


Сивостен, v.5.3.0b
© Сивостен, 2003-2011, Всички права запазени
Препечатването на материали е нежелателно. Ако имате интерес към някои от материалите,
собственост на сп. "Сивостен" и неговите автори, моля, свържете се с редакционната колегия.