Определение
Графическая плата (известна также как графическая карта, видеокарта, видеоадаптер) (англ. videocard) —
устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.
Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в специальный разъём (ISA, VLB, PCI, AGP,
PCI-Express) для видеокарт на материнской плате, но бывает и встроенной.
Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный микропроцессор,
который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера.
Устройство
Современная графическая плата состоит из следующих частей:
графический процессор (GPU) — занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой
обязанности центральный процессор, производит рассчеты для обработки команд трехмерной графики.
Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего
устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору
компьютера, и зачастую превосходят их по числу транзисторов. Архитектура современного GPU обычно
предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D графики,
блок обработки 3D графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин)
и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.
видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, дает команды RAMDAC на формирование
сигналов развертки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого,
обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных
и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно шире 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 — выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится в цифровом формате 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 или GDDR3. 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) — 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, синий, зеленый, 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 (и за счет гамма коррекции есть возможность отображать исходные 16.7 млн. цветов в гораздо большее цветовое
пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10bit (1024 уровня яркости), что позволяет сразу
отображать более 1 млрд. цветов, но эта возможность практически не используется. 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.
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.
IB — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых
значениях.
Правильная и полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью
видеодрайвера — специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеочипа и загружаемого в
процессе запуска операционной системы. Видеодрайвер 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 идет через соответствующую
шину.
