+
Информация о работе
Подробнее о работе
Видеокарта. Устройство, функции
- 41 страниц
- 2018 год
- 50 просмотров
- 0 покупок
Гарантия сервиса Автор24
Уникальность не ниже 50%
Фрагменты работ
Для повышения уникальности введение здесь не показано.
ОГЛАВЛЕНИЕ 2
ВВЕДЕНИЕ 3
1 ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ВИДЕОАДАПТЕРА 4
2 ВИДЕОПАМЯТЬ 8
2.1 Специфика памяти 10
2.2 PDF 12
2.3 Метод цветовых плоскостей 13
3 СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ВИДЕОСИГНАЛА 15
4 2D & 3D АКСЕЛЕРАТОРЫ 18
5 ФУНКЦИИ ВИДЕОАДАПТЕРА 20
5.1 Сжатие изображений 20
5.2 Кодирование видеоинформации 22
6 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ВИДЕОАДАПТЕРА 25
7 PCI И КОНФИГУРАЦИЯ АДАПТЕРА 28
8 VGA BIOS 31
9 СТАНДАРТЫ API 35
10 ТЕХНОЛОГИИ CUDA, SLI И CROSSFIRE 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 40
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 41
1 ОБЩЕЕ УСТРОЙСТВО ВИДЕОАДАПТЕРА
Современный видеоадаптер (видеокарта) включает следующие основные элементы: графический процессор: видеопамять: программируемый цифроаналоговый преобразователь (ПЦАП, или random access memory digital-toanalogue converter — RAMDAC).
Графический процессор видеоадаптера представляет собой специализированные микросхемы, чипы, которые выполняют набор инструкций, посылаемых ЦП и интерпретируемых драйвером.
Видеопамять располагается непосредственно на плате видеоадаптера и решает ряд задач, связанных с быстрой перезаписью большого объема данных без прерывания процедуры считывания. При этом доступ к видеопамяти осуществляется крупными блоками.
Программируемый цифроаналоговый преобразователь выполняет преобразование цифровых сигналов ПК в сигналы, формирующие изображение на мониторе.
Общее устройство графического адаптера схематически представлено на рисунке 1.
...
2 ВИДЕОПАМЯТЬ
Существует область памяти, именуемая кадровым буфером (frame buffer), которая используется для хранения цифрового образа. Очевидно, что размер такого буфера не может быть больше видеопамяти. К примеру, видеорежим 640*480 в кадровом буфере храниться около 150 Кбайт информации из 256 доступных. Но это еще не всё, видеопамять также хранить в себе другие данные, даже шрифты.
Примечательным является то, что линейная адресация применяющиеся в графических режимах видеокарт MDA и CGA нереальна в использовании, так как адресное пространство видеопамяти предоставленной операционной системой меньше, чем число адресуемых ячеек видеопамяти. Для предоставления CPU возможности обращаться к любой из ячеек, видеопамять разбивается на отдельные области, так называемые банками или даже страницами. В частности, каждый банк может вмещать в себя 64 Кбайт видеопамяти при количестве в четыре области.
...
2.1 Специфика памяти
Специфичность памяти в видеокартах вполне очевидна, так как используется иной способ создания микросхем и перед ними стоят несколько иные задачи нежели перед оперативной памятью. К примеру, если говорить о динамическом изображении (анимации), то иногда достаточно сменить местоположение уже имеющиеся информации в видеопамяти. Посудите сами, что намного выгоднее предоставить возможность пересылки тех же данных по шине немного изменив их расположение в памяти.
Из применяемых в современных графических картах ведущих производителей свои позиции сохранили микросхемы типа VRAM. Одновременно с этим широкое распространение получают микросхемы динамической памяти, в основе которых лежит идеология DDR: GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5.
VRAM это микросхемы, которые используются в мощных графических системах и конечно же, отличаются высокой производительностью. Чтобы это было действительно так, VRAM способно обеспечивать бесперебойный поток данных при смене картинки на экране.
...
2.3 Метод цветовых плоскостей
Применение цветовых плоскостей взяло своё начало с организации кадрового буфера в видеоадаптерах GGA и EGA. Собственно, цветовая плоскость предполагает собой участок видеопамяти, которая является матрицей бит, каждому из которых предопределен отдельный пиксел на экране. Следует еще раз подчеркнуть, что именно бит является адресуемым элементом цветовой плоскости. Суммарное количество плоскостей равняется битам, которые отведены для кодирования цвета пиксела и размеры которых равны разрешению экрана. К примеру, в режиме видеоадаптера 12h (VGA) предусмотрено использование четырех плоскостей размером 640*480, что позволяет отображать 24*16 цветов.
...
3 СРЕДСТВА ОБРАБОТКИ ВИДЕОСИГНАЛА
В случае если в качестве источника видеосигнала используется аналоговое устройство, такие как: телевизионный тюнер, видеокамера с аналоговым выходом, видеомагнитофон; то для его компьютерной обработки нужно будет выполнить оцифровку сигнала, а именно преобразовать аналоговый сигнал в цифровую форму. Чтобы это сделать возможным, необходимо использовать карты ввода-вывода, позволяющие принимать входящий аналоговый видеосигнал и сигналы оцифровывания в режиме реального времени. После данной операции данные необходимо сохранить на диске, после чего следует выполнить редактирование. Данные функции выполняет устройство захвата видеосигнала.
...
4 2D & 3D АКСЕЛЕРАТОРЫ
Графическим акселератором называется устройство, задачей которого выполнить логические и арифметические операции с заданным жестким алгоритмом, который невозможно изменить.
Как уже можно догадаться, что 2D акселератор – это графический ускоритель, способный обработать двухмерные графические данные и возможностями которого является реализация таких функций, как перенос блоков изображения, работа с окнами, визуализация (прорисовка) графических примитивов и преобразование цветового пространства. В первое время существовало две группы видеоадаптеров с аппаратным ускорением графических функций: видеокарты с графическим сопроцессором и видеокарты с графическим акселератором (ускорителем).
Графический сопроцессор представляет из себя наиболее универсальное устройство, способное работать параллельно с центральным процессором.
...
5.1 Сжатие изображений
Сжатие изображений представляет собой процесс минимизации данных, из которых, собственно, и состоит изображение. Минимизация заданного изображением или видеофильмом количества информации осуществляется при выборе разрядности кодов и шага квантовани. Конечно же, это влечет за собой допустимую потерю информации. И после этого в виде дискретного сигнала происходит сжатие изображения.
Минимизация данных изображения происходит в несколько этапов:
• изображение делится на блоки пикселей, каждый из которых подвергается обработке, устраняющей избыточность:
• осуществляется кодирования с переменной длиной кодов, что исключает длинные цепочки нулей и единиц в последовательностях битов;
• дополнительное сжатие движущегося изображения за счет сравнения каждого изображения с предыдущим, чтобы сохранять только изменившуюся его часть.
Если результативность задачи не изменится, то разрешается потеря информации.
...
5.2 Кодирование видеоинформации
Так как в видеопотоке содержится большой объем информации (до 6 Мбайт/с), то для её записи в компьютер практически всегда используют кодирование со сжатием потока данных на входе благодаря алгоритмам семейству MPEG/JPEG.
Стандарт MPEG (Motion Picture Expert Group) включает несколько компонентов: системного потока, описывающего структуру смешанного аудио- и видеопотока, а также MPEG-video и MPEG-audio.
В случае MPEG-video сжатие достигается за счет четырех факторов.
Вместо стандартного RGB (красный, зеленый, синий) используется YUV. Вместо элементарных цветов кодируется яркость (luminance, Y) и цветность (chrominance, U & V), причем цветность «прорежена» по вертикали и горизонтали в 2 раза по сравнению с яркостью (децимация). Некоррелированные сигналы YUV позволяют за счет децимации получить двукратное сжатие, в то время как RGB имеет сильную коррелированность.
Дискретно-косинусное преобразование с последующим квантованием.
...
6 РЕЖИМЫ РАБОТЫ ВИДЕОАДАПТЕРА
Видеорежимы или же просто режимы работы видеокарты составляют совокупность параметров, которыми способен обеспечить пользователя: цветовая палитра, разрешение, способ адресации участков экрана, частоту и т.д. Разрешение видеоадаптера определяет детализацию и точность визуального образа.
Видеорежимы делят на графические и текстовые. При этом монитор в любом из них функционирует одинаково, а формирование видеосигнала различно.
Графический режим — это основной режим работы видеосистемы компьютера нашего времени под управлением систем Windows и macOS. Данный режим позволяет выводить на экран фотографии, анимацию, рисунки и конечно же видео. При активном графическом режиме каждая ячейка кадрового буфера, представленного матрицей N*M л-разрядных чисел, содержит в себе код цвета нужного пикселя экрана. Как уже можно было догадаться, при таком раскладе разрешение нашего экрана будет также составлять N*M.
...
7 PCI И КОНФИГУРАЦИЯ АДАПТЕРА
Вид системной шины, которая была так необходима и в итоге появилась в ответ на стандартизацию эксплуатируемых устройств назвали PCI. Список поддерживаемых функций довольно типичен для шины процессора, но уже в новом формате, независящем от типа процессора. Устройства, которые подключены к данной шине процессор воспринимает как те, что имеют связь непосредственно с собственной шиной и также им будут назначены адреса из пространства памяти процессора.
Создавалась шина PCI как недорогое устройство, по-настоящему независимое от процессора. Ее конструкция была обусловлена назревшей потребностью в поддержке высокоскоростных дисковых и графических устройств, а также специфическими нуждами мультипроцессорных систем. Благодаря этому PCI до сих пор, десятилетие спустя после своего появления в 1992 году, популярна как промышленный стандарт.
...
9 СТАНДАРТЫ API
Еще перед выходом операционной системы Windows Vista и возможностью использовать новый интерфейс графического программирования версии DirectX 10 под названием Application Programming Interface мир уже знал о 3D графике и как её создавать. Но реализм не давал покоя энтузиастам красивой графики и, в частности, геймерам.
Для нас уже не секрет, что для хорошей совместимости и эффективности нужна программа-посредник, которая сможет наладить «дружеские» отношения с той или иной моделью устройства. Видеокарты конечно же не исключение. Нужна такая программная часть, которая может превратить некие инструкции в машинноисполняемый код (слишком сложный для понимания человеку) и представить изображение на экране.
Вначале пути производители имели свои представления о том, каким должен быть набор инструкций (способ обращения к видеопроцессору), что в итоге оказалось худшим и очень дорогим решением.
...
10 ТЕХНОЛОГИИ CUDA, SLI И CROSSFIRE
С программной точки зрения, технология CUDA представляет собой расширение языка Си, которое можно представить в виде двух взаимно зависимых составляющих:
• Средства программирования для создания кода, выполняемого в рамках обычной программы на центральном процессоре (далее CPU или хост);
• Средства программирования позволяющие выполнять части (фрагменты) программы (проводить часть вычислений) на видеоускорителе (GPU).
Управляющая часть, которая является первой составляющей системы имеет возможности выделения памяти на GPU и копирования данных между этим же графическим процессором и хостом. Проще говоря, данная часть позволяет организовать вычисления на GPU: вводить исходные данные и принимать на выходе результат расчета. Еще раз касательно специфики памяти: VRAM – память видеоускорителя, RAM – это память центрального процессора.
...
1. Гребенюк Е. И. Технические средства информатизации: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования / Е. И. Гребенюк, Н. А. Гребенюк. — 9-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2014. — 352 с.
2. Сидоров В.Д. Аппаратное обеспечение ЭВМ: учебник для нач. проф. образования / В.Д.Сидоров, Н. В. Сгрумпэ. — 3-е изд., стер. — М.: Издательский центр «Академия», 2014. — 336 с.
3. Максимов Н. В., Партыка Т. JL, Попов И. И. М17 Архитектура ЭВМ и вычислительных систем: учебник / Н. В. Максимов, Т. JI. Партыка, И. И. Попов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2013. — 512 с.
4. Чистяков В. Д Анатомия ПК. Вес о компьютерном железе / Чистя-ков В. Д. - М.: НТ Пресс, 2007. - 160 с.
5. Жмакин А. П. Архитектура ЭВМ: 2-е изд., перераб. и доп.: учеб. пособие. — СПб.: БХВПетербург, 2010. — 352 с.
6. Хамахер К., Вранешич З., Заки С. Организация ЭВМ. 5-е изд. — СПб. Питер; Киев: Издательская группа BHV, 2003. — 848 с.
7. Таненбаум Э., Остин Т. Т18 Архитектура компьютера. 6-е изд. — СПб.: Питер, 2013. — 816 с.
8. Орлов С. А., Цилькер Б. Я. О66 Организация ЭВМ и систем: Учебник для вузов. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2011. — 688 с.
9. Павлов В. А. Видеоадаптеры ПК. Учебное пособие. Саров: СарФТИ, 2004. — 291с.
10. Соломенчук, В. Г. Железо ПК. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 384 с.
11. Жуковский М.Е., Усков Р.В. О применении графических процессоров видеоускорителей в прикладных задачах // Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша. 2010. № 2. 23 с.
Форма заказа новой работы
Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям
