Відеоадаптери, апаратне забезпечення ПК

 

 

 

 

• Video In Video Out (VIVO) для S-Video

Слугує для  того щоб зв'язки з телевізора, DVD плеєри, відеомагнітофони та ігрові приставки,  вони часто бувають двох та 9-ко нтактний міні-DIN варіації роз'єм, і кабель VIVO спліттер звичайно поставляється або з 4 роз'ємами (S-Video і вихід + композитний відео і вихід), або 6 роз'ємів (S-Video і вихід + компонент з PB + компонент з PR + компонент з Y [також композитний] + композитний в).

 

 

• High-Definition Multimedia Interface (HDMI)

Цифровий  аудіо / відео з'єднання випущений  в 2003 році і зазвичай використовується для підключення ігрової консолі і DVD-плеєра до дисплея. HDMI підтримує захист від копіювання HDCP.

 

 

 

 

• Display Port

Розширений цифровий аудіо / відео з’єднувач випущений в 2007 році. DisplayPort має намір замінити VGA і DVI для підключення дисплея до комп'ютера.

Інші типи систем зв'язку  / Other types of connection systems

 

 

Композитний відео:

Аналогові системи з більш низькою  роздільною здатністю, він використовує роз'єм RCA.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Компонентний  відео:

Вона складається  з трьох кабелів, кожен з роз'ємом RCA (YCBCR для цифрових компонентів, або YPBPR для аналогових компонентів), вона використовується в проекторах, DVD-програвачі та деяких телевізорів.

 

 

 

 

 

DB13W3:

 

Аналоговий  стандарт колись використовували Sun Microsystems, SGI і IBM.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DMS-59:

Роз'єм, що забезпечує два DVI або VGA виходи на один роз'єм.

 

 

 

 

 

 

 

 

Материнські плати інтерфейсу

Хронологічно, систем зв'язку між відеокартою і  материнської плати були, в основному:

• S-100 шина: розроблена в 1974 році як частина Altair 8800, це був перший стандарт шини для мікрокомп'ютера промисловості.
• ISA: Введений в 1981 році IBM, вона стала домінуючою на ринку в 1980-х років. Це була 8 чи 16-бітова шина працює на частоті 8 Мгц.
• NuBus: Використовується в Macintosh II, це була 32-розрядна шина з пропускною здатністю середньому від 10 до 20 MB / s.
• MCA: Введений в 1987 році IBM стандарт, це була 32-бітна шина працює на частоті 10 МГц.
• EISA: Дата виходу в 1988 році, щоб конкурувати з MCA IBM, вона сумісна з раніше шиною ISA. Це була 32-бітна шина працює на частоті 8,33 МГц.
• VLB: розширення ISA, вона була 32-бітна шина працює на частоті 33 МГц.
• PCI: Замінила шин  EISA, ISA, MCA і VESA  з 1993 року. PCI дозволило динамічні зв'язки між пристроями, уникаючи коригування перемички керівництва. Це 32-бітова шина частотою 33 МГц.
• УПА: Interconnect Bus архітектури введений Sun Microsystems в 1995 році. Вона мала 64-біта та працювала на частоті 67 або 83 Мгц.
• USB: Головним чином використано для інших типів пристроїв, та USB-дисплеї.
• AGP: вперше використаний в 1997 році, є спеціалізованим на шина-графіки. Це 32-бітова шина працює на частоті 66 МГц.
• PCI-X: розширення шини PCI, вона була введена в 1998 році. Це покращує PCI шляхом розширення ширини шини на 64-бітові та тактовою частотою до 133 МГц.
• PCI Express: Скорочені PCIe, випущений в 2004 році. У 2006 році за умови подвійної швидкості передачі даних від AGP. Не слід плутати з PCI-X, поліпшена версія оригінальної специфікації PCI.

 

Холодильне обладнання / Cooling devices

Відео картa може використовувати багато електроенергії, яка перетворюється в тепло. Якщо тепло не розсіюється, відеокарта може перегрітися і вийти з ладу. Холодильне обладнання, включене в передачу тепла в іншому місці. Три типи охолодних пристроїв зазвичай використовуються на відеокартах:

• Тепловідведення: радіатор пасивного охолодження пристрою. Він проводить тепло від основної графічної карти, або пам'яті, за допомогою теплопровідного металу (звичайно алюміній або мідь), іноді в поєднанні з тепловими трубками. Він використовує повітря (найбільш поширений), або в екстремальних ситуаціях охолодження, води, для відведення тепла від карти. Використанні повітряного вентилятора часто використовується для збільшення ефективності охолодження.

 

• Комп'ютерний вентилятор: приклад частина активного охолодження.  Він зазвичай використовується разом з радіатором. У зв'язку з рухомими частинами, вентилятор вимагає технічного обслуговування і можливість заміни. Швидкість вентилятора або фактичного вентилятор може бути змінено для більш ефективного охолодження або зменшення шуму.

 

 

•  Водоблок: вода блоку «радіатор» підходить для використання води замість повітря. Він змонтований на графічний процесор і порожнистий усередині. Вода прокачується через водоблок, передача тепла у воду, яка потім зазвичай охолоджується в радіаторі. Це найбільш ефективні системи охолодження без крайньої модифікації.

 

 

Споживана потужність / Cooling devices & Power demand

 

Сучасні високопродуктивні відео  адаптери, як правило, споживають велику потужність. Хоча виробники процесора і блоку живлення недавно перейшли в бік більш висока ефективність, потужність та вимоги графічних процесорів продовжує зростати, так що відеокарта може бути найбільшим споживачем електроенергії в комп'ютері. Хоча джерела живлення, підвищення їх потужності теж вузьке місце пов'язане з PCI-Express зв'язку, який обмежений до постачання 75 Вт. Сучасні відеокарти з споживають потужність понад 75 Вт, зазвичай включають поєднання шести-контактний (75W) або восьми-контактний (150W) розетки, які підключаються безпосередньо до джерела живлення.

 

Пристрої / Device

 

GPU (Graphics processing unit) - займається розрахунками зображення, що виводиться, звільняючись від цього обов'язку процесор виконує обчислення для тривимірної графіки обробки та команд.             Це є основою графічної карти, тільки від цього залежить продуктивність і можливості пристрою. Сучасні графічні процесори по складності не набагато поступається центрального процесора комп'ютера, і часто перевершують його як кількістью транзисторів, і в обчислювальній потужності завдяки великої кількісті мейнфреймів одиниць.

 

Gvideokontroller - відповідає за формування зображення у відеопам'яті, дає команди RAMDAC на формування розгортки сигналу до монітора і може обробляти запити від процесора. Крім того, контролер зазвичай присутній на зовнішньої шини даних (наприклад, PCI або AGP), контролер внутрішньої шини даних і контролер пам'яті. Ширина внутрішньої шини і пам'яті, як правило, вище, ніж зовні (64, 128 або 256 біт до 16 або 32), багато відео контролерів вбудований ще й RAMDAC. Сучасні відеокарти (ATI, NVIDIA), як правило, мають принаймні два відео контролеріа, що працюють незалежно один від одного і можуть працювати разом з однією або більше дисплеїв кожен.

 

Відео пам'ять (Video Memory / VRAM) - служить в якості буфера кадру в якому зберігаються зображення, створювані і зміни графічного процесора і відображається на екрані монітора (чи декількох моніторів). У відео зберігаються в якості проміжних елементів які видно на екрані та інші дані. Відеопам'ять буває декількох видів, які відрізняються за швидкістю доступу та робочої частоти. Сучасні відеокарти оснащуються пам'яттю типу DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 і GDDR5. Слід також мати на увазі, що на додаток до пам'яті, розташованої на відеокарті, сучасні графічні процесори зазвичай використовують у своїй роботі частину оперативної пам'яті комп'ютера, прямий доступ до яких організовано через драйвера відео або шини AGP чи PCIE . У разі архітектури відеопам'яті UMA використовується як частина оперативної пам'яті комп'ютера.

 

RAMDAC (цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) RAMDAC - Random Access Memory) - використовується для перетворення зображення, що формується відео контролером, рівні і інтенсивності кольору, застосовується до аналогового монітора. Можливий діапазон кольорів, зображення визначається тільки параметрами RAMDAC. Найчастіше RAMDAC має чотири основні блоки - три цифро-аналоговий перетворювач, по одному на кожний колірний канал (червоний, зелений, синій, RGB), і SRAM для зберігання даних про гамма-корекції.               Більшість з них розрядний ЦАП 8-біт на канал - виходить по 256 рівнів яскравості для кожного з основних кольорів, в загальній складності 16,7 млн. кольорів (і в зв'язку з гамма-корекції є можливість відображення оригінальному 16,7 млн.). Для підтримки другого монітора часто встановлює другий ЦАП. Варто відзначити, що монітори і проектори, підключені до цифрових відеовиходом DVI для перетворення цифрового потоку даних з використанням власної Цифро-аналогові перетворювачі, а також характеристики відео ЦАП не є незалежним.

 

Відео-ПЗП (Video ROM) - постійний запам'ятовуючий пристрій, що записане відео-BIOS, екранні шрифти, обслуговування столиків, відео і т.д. ROM контролер не використовується безпосередньо - вона відноситься тільки до центрального процесора. Збережено в ROM-BIOS забезпечує ініціалізацію відео і відеокарти до завантаження основної операційної системи і містить системні дані, які можна читати і тлумачити по відео драйверу під час роботи (в залежності від застосовуваного методу розподілу відповідальності між драйвером і BIOS). На багатьох сучасних картах встановлені електрично програмований ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), що дозволяє переробки відео-BIOS користувачем за допомогою спеціальної програми.

Система охолодження - призначена для підтримки температури GPU управління та пам'яті в допустимих межах.     

Правильно і повністю функціональний роботи сучасних відеокарт забезпечена відео  драйвер - спеціальне програмне забезпечення поставляється виробником і завантажується в карту при запуску системи. Відео драйвер виконує функції  інтерфейсу між системою, яка працює в її додатках і відеокарт.  А також відео-BIOS, програмне забезпечення відео драйвер організовує і контролює роботу всіх частин відео через спеціальні регістри управління, доступ до якого через відповідні шини.

Особливості / Features

 

Ширина шини пам'яті, вимірюється в бітах (bit) - біт інформації, переданої за такт. Важливим параметром у продуктивності карти.

 

Об'єм пам'яті вимірюється в мегабайтах (mb)- сума його власної карти пам'яті. Більший обсяг не завжди означає більш високу продуктивність.

 

Тактова частота ядра і пам'яті (MHz) - вимірюються в мегагерцах, більше  MHz відеокарта швидше буде обробляти інформацію.

 

Текстура і піксельна швидкість  заповнення, вимірюється у мільйонах пікселів в секунду, показує кількість виведеної інформації в одиницю часу (s).

 

Висновки карт - відеокарти MDA, Hercules, CGA і EGA мають 9-контактний роз'єми типу D-Sub. Іноді, також був присутній коаксіальний роз'єм композитного відео, що дозволяє відображати в чорно-біле зображення на телевізійний приймач або монітор оснащений низького вхідного відеосигналу.      VGA відео, є тільки один роз'єм VGA (15-контактний D-Sub). Іноді, ранні версії VGA-адаптер також попереднього покоління роз'єм (9-контактний) для сумісності зі старими моніторами. Деякі з останнього покоління відеокарт ATI оснащені шістьма виходами: DVI і HDMI порти еволюційного етапу розвитку стандартний сигнал відео, так що підключення пристроїв з цими типами портів можна використовувати адаптери. DVI порт поставляється в двох варіантах.  DVI-I також включає в себе аналогові сигнали, що дозволяють підключати монітор через перехідник до роз'єму D-SUB. DVI-D не дозволяє це. Dispay порт дозволяє підключати до чотирьох пристроїв, в тому числі звукові колонки, USB-концентраторів та інших пристроїв введення / виводу. Відеокарта також можливе розміщення композитних і S-Video відео виходи і відео входи (позначається як VIVO)

 

Покоління 3D-прискорювачів / Generation of 3D-accelerators

 

Найбільш  ранні прискорювачі використовували Glide - API для тривимірної графіки, розроблений 3dfx Interactive відеокарти на базі власних графічних процесорів Voodoo Graphics.

Наступне покоління прискорювачів карти можна вважати версії DirectX.

 Розрізняють наступні покоління:

 

• DirectX 7 - карта не підтримує шейдери, всі картинки малюються текстури;
• DirectX 8 - Pixel Shader 1.0, 1.1 та 1.2, DX 8.1, і навіть версії 1.4, підтримка Vertex Shader 1.0;
• DirectX 9 - Pixel Shader 2.0, 2.0a і 2.0b, 3.0;
• DirectX 10 - підтримка єдиної шейдери версії 4.0;
• DirectX 10.1 - підтримка Unified Shader 4.1;
• DirectX 11 - підтримка єдиної шейдери версії 5.0.

 

Також покоління прискорювачів  у відео може бути розглянуто в  рамках версії OpenGL, вони підтримують:

 

• OpenGL 1,0
• OpenGL 1.2
• OpenGL 1.4
• OpenGL 2.0
• OpenGL 2.1
• OpenGL 3.0
• OpenGL 3.1
• OpenGL 3.2
• OpenGL 4.0
• OpenGL 4,1

 

Основні виробники графічних процесорів / The main

producers of GPUs

 

AMD: Advanced Micro Devices

 Advanced Micro Devices, Inc (AMD) - американський виробник інтегрованої електроніки. Другий за величиною виробник (x86 і x64)-сумісні процесори, а також найбільшим постачальником графічних процесорів (після придбання ATI Technologies в 2006), чіпсетів для материнських плат і флеш-пам'яті.

Виробничі потужності розташовані  в США, Німеччини, Канади, Китаю, Сінгапуру  і Таїланду.

Стратегічні партнери, ринок ПК AMD є такі компанії, як Acer, Fujitsu, Fujitsu Siemens Computers, SUN і IBM, в області мережевих продуктів: 3Com, Bay Networks, Cabletron, Cisco; ринку телекомунікаційних систем: Alcatel, AT & T, Ericsson, NEC, Siemens AG, Sony. Основними конкурентами для компанії є Intel і Nvidia.

 

NVIDIA: NVIDIA Corporation

Американська компанія, один з найбільших розробників графічних прискорювачів  і процесорів для них, а також  чіпсетів. На ринку продукція компанії відома під такими торговими марками  як GeForce, NForce, Quadro Tesla, Іона і Tegra.

Компанія була заснована в 1993 році. Станом на серпень 2006 року корпорація більш ніж 6000 співробітників в 16 офісах по всьому світу. Штаб-квартира компанії знаходиться в Санта-Кларі, штат Каліфорнія (США). Основні конкуренти - компанії ATI (AMD), Intel.

NVIDIA не має власного виробництва і розміщують замовлення на об'єктах інших компаній. У ролі постійного партнера для виробництва своїх чіпів NVIDIA використовує компанія TSMC.

 

Intel: Intel Corporation

Американська корпорація, яка виробляє широкий спектр електронних пристроїв  і комп'ютерних компонентів, включаючи  напівпровідники, мікропроцесори, набори мікросхем (чіпсети) і ін. Штаб-квартира - в Санта-Кларі, штат Каліфорнія, США.

 

Список використаної літератури / List of Literature

 

 

1. Скотт Мюллер Модернизация и ремонт ПК = Upgrading and Repairing PCs. — 17 изд.

— М.: «Вильямс», 2007.

2. IBM Personal Computer Technical Reference manual (First Edition, ed.). IBM Corporation.
3. Revised March 1983.
4. Степаненко Олег Степанович Настройка персонального компьютера. Установки BIOS. Самоучитель. — 2 изд.. — М.: «Диалектика», 2007.
5. How BIOS Work, 2010.