Видеокарта – это элемент компьютера, функциональное предназначение которого заключается в том, чтобы перевести определенные данные, расположенные в памяти системы, в изображение на экране монитора.
Предназначение и функции видеокарты
Под видеокартой понимается элемент системы отображения видеоизображения персонального компьютера, который выполняет процесс преобразования цифровых данных, находящихся в персональном компьютере, в аналоговый электронный сигнал, посылаемый на дисплей.
Фактически видеокарта является интерфейсом, который обеспечивает связь персональным компьютером и модулем, выполняющим отображение данных, то есть монитором. Основными функциями видеокарты являются:
- Выполнить ускорение графического изображения 2D- и 3D-.
- Обработать сигнал видеоизображения.
- Принять телевизионный сигнал.
- Сформировать сигналы синхронизации изображения, которые применяются при развёртке растра на экране дисплея.
- Различные другие функции.
Параметры видеокарты задают такие характеристики системы отображения изображения персонального компьютера:
- Допустимое разрешение изображения и наибольшее число воспроизводимых цветных оттенков.
- Быстродействие обработки и трансляции видеоизображения, которое определяет производительность модуля видео и персонального компьютера в общем.
Принцип работы видеокарты
Процесс формирования изображения и отображения его на экране монитора состоит из следующих этапов:
- Центральный процессор выполняет формирование цифрового изображения в матричном формате с размером матрицы N x M и числовой разрядности n, и сохраняет его в специальном разделе памяти для видео. Зона памяти видео, выделенная для сохранения текущего кадра, именуется буфером кадра или фрейм буфером.
- Устройство управления видеокарты поочерёдно читает данные из ячеек буфера кадра и выполняет формирование на выходе сигнала, амплитуда которого в текущий момент времени пропорциональна величине, хранящейся в данной ячейке. Процесс сканирования (чтения) данных из видеопамяти выполняется одновременно с движением электронного луча по экранной области дисплея. В итоге уровень яркости всех пикселей на экране дисплея пропорционален числовому значению, хранящемуся в выбранной ячейке памяти видеокарты.
- После завершения сканирования ячеек, которые соответствуют одной растровой строчке, видеокарта вырабатывает импульсы построчной синхронизации. Они инициируют обратный ход луча в горизонтальном направлении, а по завершению процесса сканирования буфера кадра, вырабатывает сигнал, который перемещает луч снизу вверх. То есть это означает, что частота строчной и кадровой развёрток дисплея задаются скоростью чтения (сканирования) памяти изображения, то есть параметрами видеокарты.
Режимы работы видеокарты
Режимы воспроизведения видео являются набором параметров, которые обеспечивает видеокарта. А именно это разрешение экрана, цветовой набор, параметры частот строчной и кадровой развёрток, методы адресации экранных зон и так далее.
Весь набор режимов можно разделить на две базовые группы, а именно это графическое и текстовое изображение. При этом в разных режимах применяются различные методики выработки видеосигнала, но дисплей в обоих вариантах функционирует в одном режиме.
Главным режимом работы системы отображения данных персонального компьютера считается графический режим. В таком режиме на экран дисплея возможен вывод текста, рисунков, фотографий или видео файлов. При этом режиме в каждую ячейку буфера кадра записан цветовой код выбранного экранного пикселя. Экранное разрешение при этом не меняется, а адресация выполняется к самому маленькому компоненту изображения, то есть к пикселю. По этой причине графический режим ещё называется режимом адресации всех точек АРА (All Point Addressable). Часто числовой параметр разрядности n именуется как цветовая глубина. Число цветов, которые могут быть отображены одновременно, равняется $2^n$, а объём буфера кадра, требуемый для сохранения цветной картинки с разрешением N х M и цветовой глубиной n, будет равен N х М битов.
При работе в текстовом или иначе символьном режиме, аналогично графическому режиму, картинка на экране дисплея составлена из пиксельного набора и имеет разрешение N х М. Но весь набор пикселей поделён на группы, которые называются знакоместом или символьной позицией, имеющей размер рхq. Каждое знакоместо способно отобразить один из двухсот пятидесяти шести символов. То есть на экране дисплея можно разместить $M / q = M_t$ строчек символов по $N / p = N_t$ символов каждая. Типовым режимом отображения текста считается режим 80 х 25 символов.
Конструкция видеокарты
Видеоадаптер или видеокарта современного персонального компьютера состоит из следующих базовых элементов:
- Модуля графического процессора.
- Модуля оперативной памяти.
- Модуля RAMDAC, который является цифроаналоговым преобразователем, осуществляющим переформатирование цифровых сигналов с персонального компьютера в сигналы формирования картинки на экране дисплея.
- Телевизионного тюнера, предназначенного для получения телевизионного сигнала и отображения его на экране дисплея. Этот тюнер не обладает отличным качеством изображения, которое возможно воспроизвести в окне Windows. Но есть специальные версии телевизионных тюнеров, которые устанавливаются как отдельный модуль в свой слот компьютера и позволяют обеспечить полноэкранный режим и отличное качество картинки.
- Модуль специальной трансформации и освещения, который поддерживает специальные эффекты в играх и позволяет обеспечить отличное качество видеоизображения.
Основные характеристики видеокарт следующие:
- Кадровая частота, измеряется в количестве кадров в секунду. Видеокарта может считаться отличной, если она обеспечивает разрешение 1600х1200 при кадровой частоте 70 кадров в секунду.
- Наибольшее количество элементарных простых фигур за одну секунду (отлично 800 — 1200 млн./сек.
- Встроенная оперативная память, для хороших видеокарт объём памяти от 128 Мбайт.
