Лекции по Вычислительным системам, сетям и телекоммуникациям   

7. Компоненты современного персонального компьютера

7.4.2. Структура современной графическая платы

Графический процессор (или GPU - Graphics processing unit – графическое процессорное устройство) – занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности не уступают центральному процессору компьютера, а зачастую и превосходят его.

Архитектура современного GPU обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно:

-        блок обработки 2D-графики;

-        блок обработки 3D-графики, в свою очередь, разделяющийся на:

-              геометрическое ядро (плюс кэш вершин);

-              блок растеризации (плюс кэш текстур);

-              и др.

Структура современного графического процессора приведена на рис. 7.42 на примере графического чипа AMD R7xx (серия AMD 48xx) на момент 2008 г. наиболее производительного.

Рисунок 7.42 - Структура современного графического процессора на примере графического чипа AMD R7xx (серия AMD 48xx)

Видеоконтроллер отвечает за формирование изображения в видеопамяти, дает команды RAMDAC на формирование сигналов развертки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора.

Кроме видеоконтроллера, обычно присутствуют:

-        контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP);

-        контроллер внутренней шины данных;

-        контроллер видеопамяти.

Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается еще и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

Видеопамять (рис. 7.44) - кадровый буфер, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные.

Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE.

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC – Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) – служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока – три цифроаналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зеленый, синий, RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции.

Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал – получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме дает 16,7 млн. цветов (а за счет гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн. цветов в гораздо большее цветовое пространство). Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП. Стоит отметить, что мониторы и видеопроекторы, подключаемые к цифровому DVI выходу видеокарты, для преобразования потока цифровых данных используют собственные цифроаналоговые преобразователи и от характеристик ЦАП видеокарты не зависят.

Графический процессор

Видеопамять

Рисунок 7.43 – Расположение графического процессора

Рисунок 7.44 – Расположение видеопамяти

Видео-ПЗУ (Video ROM) – постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую – к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео-BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEРROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

Система охлаждения – предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Видеодрайвер – специальное программное обеспечение, поставляемое производителем видеокарты и обеспечивающего правильную и полнофункциональную работу современного графического адаптера. Видеодрайвер загружается в процессе запуска операционной системы и выполняет функции интерфейса между системой с запущенными в ней приложениями и видеоадаптером. Так же как и видео-BIOS, видеодрайвер организует и программно контролирует работу всех частей видеоадаптера через специальные регистры управления, доступ к которым происходит через соответствующую шину.

Радиаторы

Тепловые трубки

Рисунок 7.45 – Пассивная система охлаждения (радиатор)

Рисунок 7.46 – Пассивная система охлаждения на тепловых трубках

Кулеры (радиатор + вентилятор)

Рисунок 7.47 – Активная система охлаждения (вентилятор)



*****
© Банк лекций Siblec.ru
Формальные, технические, естественные, общественные, гуманитарные, и другие науки.