Видеокарты ПК. Типы графических карт. Видеоадаптер. Видеокарта. Видеокарта (также видеоадаптер, графический адаптер, графическая плата, графическая карта, графический ускоритель) — это устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора.
Графическое ядро Iris Pro Graphics 580 (GT4e). Графическое ядро Iris Pro Graphics 580 – GT4e содержит: 72 исполнительных устройства, 128 Мбайт eDRAM, производительность до 1152 ГФлопс на частоте 1 ГГц ( ядро GT3 содержит 40 исполнительных блоков). Новое графическое ядро Iris Pro Graphics 580 (GT4e) — имеет 72 потоковых процессора, вычислительная производительность Iris Pro Graphics 580 составляет более 1,1 Тфлопс (триллиона операций с плавающей точкой в секунду) в зависимости от тактовой частоты. Графический процессор Iris Pro Graphics 580 имеет обновлённый мультимедийный движок, который поддерживает аппаратное декодирование и кодирование Ultra HD-видео с использованием кодеков HEVC и VP9.
Интерфейс LDI. Интерфейс LVDS наибольшее распространение получил как дисплейный интерфейс, но для увеличения пропускной способности этого интерфейса, компания разработчик (National Semiconductor) расширила интерфейс LVDS и удвоила количество дифференциальных пар, используемых для передачи данных, т.е. теперь их стало восемь (см. рис. 1). Это расширение получило название LDI (LVDS Display Interface). Кроме того, в спецификации LDI улучшен баланс линий по постоянному току за счет введения избыточного кодирования, а стробирование производится каждым фронтом такового сигнала (что позволяет вдвое повысить объем передаваемых данных без увеличения тактовой частоты). LDI поддерживает скорость передачи данных до 772 МГц. В документации данная спецификация встречается также и под наименованием OpenLDFM, а у отечественных специалистов отклик в душе нашел термин "двухканальный LVDS".
Применение органических светодиодов (OLED). OLED или Organic Light Emitting Diode (органический светодиод) – одна из самых перспективных разработок, применение которой найдётся везде: просто для освещения, для создания собственно дисплеев или, например, подсветки LCD-панелей. LED-элементы потребляют очень мало электроэнергии. LED-дисплеями уже сейчас оснащаются многие мобильные телефоны, карманные медиаплееры, ноутбуки/нетбуки, выпускаются и OLED-телевизоры. Преимуществ у OLED-технологии много. Любой OLED-дисплей обеспечивает невероятные контрастность и яркость при меньших, чем у LCD или «плазмы» энергозатратах (данным производителей, обеспечивается контрастность 1000000:1 и выше. OLED-дисплей намного тоньше любого, даже самого современного LCD (толщина OLED составляет считанные миллиметры). Это позволяет создавать тончайшие панели, особое значение данная характеристика имеет для мобильных телефонов и других гаджетов, для которых компактность – первое требование. Даже в том случае, когда OLED играет вспомогательную роль и используется с LCD в качестве элемента подсветки, он положительно влияет на качество изображения. В отличие от обычных ламп, LED-панель обеспечивает абсолютно равномерную подсветку экрана на всей площади. Но пока цена OLED- экранов очень высока, и хотя они очень тонкие, однако никуда не делась потребность во вспомогательном аппаратном обеспечении, поэтому выпускается они на подставке, в которую и спрятана вся вспомогательная электроника. Себестоимость OLED-дисплеев, особенно дисплеев большого размера, очень высока (пока OLED на правах прогрессивной новинки и пользуется большой популярностью снижения цены не ожидается). Долгое время фирмам не удавалось создать панель с большим ресурсом – срок службы среднестатистического OLED заметно уступал сроку службы, например, сопоставимого LCD (но проблема уже решается, и довольно успешно). Сейчас уже никто не сомневается, что за OLED – большое будущее.
Управление питанием шин PCI Express. Шина PCI Express активно используется разработчиками видеосистем компьютеров, SSD-дисков, количество используемых магистралей шин PCI Express постоянно растет и возникает проблема экономии энергопотребления и в этой области (особенно в мобильных компьютерах). В шине PCI Express активно поддерживаются режимы пониженного энергопотребления. Линия PCI Express может «отключаться», если она не используется в данный момент для передачи данных: отключаются линии передачи тактового сигнала, линии приема и передачи данных (и вместе с ними могут отключаться и приемник и передатчик в PCI Express контроллере), с устройства может быть снято питание — целиком (устройство «логически выключено») или частично (остается маломощное дежурное напряжение питания. Функционирует «линия пробуждения» WAKE#, по которой передается сигнал на перевод устройства в нормальный рабочий режим). Если шина состоит из нескольких линий, то при небольшой загрузке шины можно отключать ненужные в данный момент линии (например, использовать PCI Express x4 как x1, а три линии выключить). Переключение в «энергосберегающий» режим при этом может потребовать как само устройство PCI Express, так и «система» в целом — скажем, при переходе в «спящий режим» (hibernate). В «десктопных» вариантах шины PCI Express энергосберегающие режимы являются необязательными (то есть могут быть реализованы, а могут и не быть), но в мобильных описанные возможности являются обязательными. Рассмотрим функции и протоколы управления питанием PCI Express механизма PCI Express-PM. PCI Express-PM предоставляет следующие сервисы:
GT4e - Графическое ядро Iris Pro Graphics 580. Графическое ядро Iris Pro Graphics 580 – GT4e в процессорах Broadwell и Skylake содержит: 72 исполнительных устройства, 128 Мбайт eDRAM, производительность до 1152 ГФлопс на частоте 1 ГГц (ядро GT3 содержит 40 исполнительных блоков). Вычислительная производительность Iris Pro Graphics 580 составляет более 1,1 Тфлопс (триллиона операций с плавающей точкой в секунду) в зависимости от тактовой частоты. Графический процессор Iris Pro Graphics 580 имеет обновлённый мультимедийный движок, который поддерживает аппаратное декодирование и кодирование Ultra HD-видео с использованием кодеков HEVC и VP9. Современные графические ядра, применяемые в процессорах Broadwell и Skylake и относящиеся к классам Iris и Iris Pro предлагают вполне достаточную для массовых игровых систем производительность. Конечно, здесь имеется в первую очередь способность интеловской интегрированной графики нормально работать в казуальных и несложных в графическом плане сетевых играх. За последние пять лет производительность интегрированной графики выросла в 30 раз. Современные интеловские графические ядра способны предложить весьма впечатляющую теоретическую производительность. GPU, реализованный в Skylake, как и его предшественники, сохранил традиционный модульный дизайн. Таким образом, мы вновь имеем дело с целым семейством решений разного класса: на базе имеющихся строительных блоков нового поколения Intel может собирать кардинально различающиеся по уровню производительности GPU. Подобная масштабируемость сама по себе новинкой не является, но в Skylake возросла не только максимальная производительность, но и число доступных вариантов графического ядра. Так, графическое ядро Skylake может быть построено на базе одного или нескольких модулей, каждый из которых обычно включает в себя по три секции. Секции объединяют по восемь исполнительных устройств, на которые ложится основная часть обработки графических данных, а также содержат базовые блоки для работы с памятью и текстурные семплеры. Помимо исполнительных устройств, сгруппированных в модули, графическое ядро содержит и внемодульную часть, отвечающую за фиксированные геометрические преобразования и отдельные мультимедийные функции. Варианты ядра GT4 могут быть дополнительно усилены eDRAM-буфером объёмом до 128 Мбайт.
Сенсорные экраны LCD мониторов. Сенсорный экран (от англ. touch screen) - это координатное устройство, позволяющее путем прикосновения (пальцем, стилусом и т.п.) к области экрана монитора производить выбор необходимого элемента данных, меню или осуществлять ввод данных в различных компьютерных системах. Сенсорные экраны наиболее пригодны для организации гибкого интерфейса, интуитивно понятного даже далеким от техники пользователям. С распространением карманных, планшетных компьютеров, устройств для чтения электронных книг и различных терминалов сенсорные экраны стали такими же привычными, как кнопка и колесо. За прошедший период развития сенсорных экранов было разработано несколько типов этих устройств ввода, основанных на различных физических принципах, которые используются для определения места касания. В настоящее время наибольшее распространение получили два типа дисплеев — резистивные и емкостные. Помимо этого различают экраны, способные регистрировать одновременно несколько нажатий (Multitouch) или только одно. Сенсорные экраны используют всего четыре основных базовых принципа построения: резистивный, емкостный, акустический и инфракрасный (разные источники выделяют шесть, а иногда и семь технологий, по которым производятся сенсорные экраны).
Технологии повышения качества видеоизображений. Технологии SLI (Scan Line Interleave – чередование строчек). В свое время NVIDIA представила технологию SLI (Scan Line Interleave – чередование строчек), благодаря которой появилась возможность объединить две подобные видеокарты с шиной PCI для формирования изображения методом чередования строк, что увеличивало быстродействие графической подсистемы и разрешение экрана. Действительно, всё новое – это хорошо (в данном случае – очень хорошо) забытое старое: спустя почти 15 лет NVIDIA возродила SLI. Графические адаптеры в SLI-конфигурации соединялись платой-перемычкой, надеваемой на специальные 26-контактные разъемы в верхней части платы. Именно название этой платы Scalable Link Interface (интерфейс масштабируемых соединений) и позволило компании NVIDIA сохранить хорошо знакомую пользователям аббревиатуру SLI. Технологии CrossFire (перекрестный огонь). Инженеры ATI разработали технологию CrossFire в которой использовали подход, радикально отличающийся от подхода компании NVIDIA в SLI. У ATI в Cross¬Fire обе платы равноправны, одна из них выполняет роль ведущей (master card), а другая - ведомой (slave card). Ведомой может быть только плата, оснащенная дополнительной микросхемой, называемой Compositing Engine, — эта микросхема комбинирует фрагменты изображения, обработанные каждой из плат. Для соединения плат используется не внутренняя перемычка, а специальный кабель, соединяющий вы¬ход ведомой карты со специальным разъемом ведущей. Технология CrossFire предусматривает несколько режимов распределения нагрузки. Особенностью режимов работы CrossFire является то, что для CrossFire доступно всего 3 режима рендеринга: Scissor, SuperTiling, AFR. В отличие от SLI-систем свободный выбор режимов недоступен и нужный режим выбирается драйвером автоматически. Так же, как и в NVIDIA SLI «перекрестный огонь» может вестись и в режиме по¬кадрового рендеринга, и в режиме динамического распределения нагрузки при разделении экрана на две неравные сплошные части. Предусмотрен и фирменный режим Su-pertiling (мозаика), в котором изображение разбивается на фрагменты по 32x32 пиксела и эти фрагменты делятся поровну между платами, как делится на черные и белые клетки шахматная доска. Этот режим обеспечивает равномерность распределения нагрузки между платами.
Память GDDR (Graphics Double Data Rate). Практически все современные видеоадаптеры состоят из следующих основных компонент: - видеопамять; - графический процессор (набор микросхем); - интерфейс ввода-вывода; - тактовые генераторы. Основное назначение видеопамяти – временное хранение выводимого на экран монитора изображения. Поскольку каждое изображение занимает определенный объём памяти, который измеряется в байтах, это также относится и к графике, выводимой на экран монитора, то для получения какого-либо изображения на экране монитора его необходимо предварительно разместить в видеопамяти. Следовательно, чем больше объем этой памяти, тем большее разрешение и глубину цвета можно отобразить на мониторе. Та часть видеопамяти, которая используется для хранения выводимого изображения, называется кадровым буфером (фрейм буфером, Frame Buffer). Предельные минимальные размеры кадрового буфера видеокарты для различных разрешений экрана монитора и глубины цвета приведены всем известны (например, для отображения графического образа на экране монитора с разрешением 1280×1024 при глубине цвета 16 бит размер кадрового буфера должен быть не менее 2.5 Мб, а при увеличении глубины цвета до 32 бит размер кадрового буфера должен быть не менее 5 Мб). Правда можно, например, обладая кадровым буфером в 2 Мб, можно установить разрешение 800×600 при глубине цвета 32 бит, в то же время, уменьшив глубину цвета до 16 бит, можно увеличить разрешение экрана до 1280×768. В современных видеоадаптерах используется память нового открытого стандарта GDDR-3,4,5,6 (разработка стандарта GDDR была начата компанией ATI еще в 2002 г.).
Основные понятия и термины видеосистем. Выбирая видеокарту приходится знакомиться с ее техническими характеристиками и технологиями, которые описываются специальной терминологией. Знать принципы построения современных видеоадаптеров, смысл их технических характеристик и технологий применяемых в современной 3D-графике. Обычно абстрактные трехмерные объекты включают три составляющих: 1. Вершины. Задают местоположение объекта в трехмерном пространстве; само их положение задается координатами X, Y и Z. 2. Примитивы. Это простые геометрические объекты, с помощью которых конструируются более сложные объекты. Их положение задается расположением определяющих точек (обычно вершин). Для конструирования изображений трехмерных объектов при по¬строении примитивов учитывается также эффект перспективы. 3. Текстуры. Это двухмерные изображения, или поверхности, налагаемые на примитивы. Точки текстуры называются текселами. Эти абстрактные математические описания трехмерных изображений должны быть визуализированы, т.е. преобразованы в видимую форму. Процедура визуализации основывается на жестко стандартизированных функциях видеоакселератора, обеспечивающих составление выводимого на экран целостного изображения из отдельных абстракций. Определяются размеры, ориентация и расположение примитивов в пространстве и расчет влияния источников света (геометризация), и преобразуются примитивы в пиксели на экране с нанесением нужных затенений и текстур (растеризация). Трехмерное изображение, отображаемое на экране монитора, представляет собой набор отдельных групп элементов: группы трехмерных объектов, группы источников освещения, группы применяемых текстурных карт, группы (или одной) камер. На экране монитора трехмерный объект задается координатами его вершин в пространстве сцены; локальными координатами в пространстве текстурной карты; алгоритмом поведения - масштабированием, углом поворота, смещением и прочими изменениями в течение времени в соответствии с замыслом разработчиков. Производным от первых двух свойств является грань - плоскость объекта, имеющая три вершины, с наложенными на нее текстурами.
Основные правила ремонта блоков питания LCD мониторов (ликбез). Блоки питания LCD (ЖК) монитора ломаются достаточно часто. Чтобы надежно его починить, необходимо обоснованно и корректно указать на неисправные компоненты устройства, а затем составить план по их приобретению и замене. Источники питания в ЖК мониторах бывают двух видов: внутренние и внешние. Первые размещаются в корпусе монитора и соединяются с сетевым кабелем с помощью внешнего разъема 220В. Недостатком такой конструкции является наличие импульсного преобразователя высокой мощности внутри монитора, что может негативно влиять на его работу. При наличии внешнего источника питания монитор поставляется вместе с внешним сетевым адаптером, который тоже по сути представляет собой импульсный преобразователь. Подобное устройство более надежно, так как позволяет исключить из монитора силовой каскад. Для обоих вариантов конструкции монитора возможно количество шин от одной до трех, с напряжением +3.3 В, +5 В, +12 В. Первый показатель предназначается для напряжения питания цифровых микросхем, второй используется в качестве дежурного напряжения, третий – для питания инвертора ламп задней подсветки и драйверов LCD панели. Для внешнего блока питания все три варианта формируются из одной-единственной входной шины 12-24В с помощью преобразователей постоянного тока . Когда блок питания выходит из строя, то диагностику повреждений необходимо выполнять в строгой очередности, чтобы не усугубить поломку. Производить какой-либо ремонт можно только после предварительной диагностики всего устройства. У большинства опытных технических специалистов существуют свои методики диагностики, отработанные на практике годами. Но даже профессионалам крайне желательно придерживаться определенных правил, чтобы свести к минимуму вероятность ошибки при диагностике.
Видеопамять. Сколько ее нужно и для чего (ликбез). Для работы видеокарте требуется довольно много памяти: это пара буферов экрана (во время отображения одного буфера в другом строится новый кадр), Z-буфер, а-буфер (может вписываться в видеопамять), и память для хранения текстур (да еще и во многих экземплярах для mip map). В режимах 8, 16 и 24 бит на пиксел также используется линейная организация, но каждый байт (слово или три байта) отвечает уже за цвет одного пиксела.
Версия сайта для слабовидящих