Prezentacja Microsoft Power Point. Przedmiot: Karty Graficzne

Transkrypt

1 Prezentacja Microsoft Power Point Przedmiot: Temat: Autor: UTK Karty Graficzne Kamil Lekowski

2 Prezentacja została wykonana w programie Microsoft Power Point XP. Aby została ona wyświetlona prawidłowo zaleca się odtworzenie jej w programie Microsoft Power Point w wersji nie starszej niż XP. W celu obejrzenia prezentacji proszę uzywac klawisza Spacji do zmiany slajdu lub skorzystac ze spisu tresci

3 To jest Karta Graficzna

4 Spis Treści Budowa karty graficznej Jak działa karta graficzna Firmy produkujące karty graficzne Pamięć w kartach graficznych Rodzaje pamięci kart graficznych Procesor na karcie graficznej Uład RAMDAC Porównania kart graficznych

5 Budowa Karty Graficznej

6 Jak działa karta graficzna?? Mówiąc najprościej, karta graficzna to układ elektroniczny, który odwzorowuje fragment pamięci komputera jako obraz na ekranie monitora. Obszar pamięci, w którym przechowywane są dane graficzne aktualnie wyświetlanego obrazu, nazywany jest pamięcią obrazu lub buforem ramki [ang. framebuffer]. Zadaniem karty graficznej jest odczytać zawartość tej pamięci i tak pokierować monitorem, by ją wyświetlił. Wydaje się, że to proste zadanie. Jednak problem polega na tym, że monitor CRT [z lampą kineskopową] nie jest urządzeniem cyfrowym i nie rozumie tego, co jest w pamięci komputera. Dlatego każda karta graficzna posiada specjalny układ, zwany DAC [ang. Digital-Analog Converter = przetwornik cyfrowo-analogowy]. Układ ten zamienia cyfrowe dane graficzne na sygnały analogowe zrozumiałe dla monitora. Od jego wydajności zależy, jak często obraz na monitorze może być odświeżany. Od możliwości tego układu zależy też głębia kolorów wyświetlanego obrazu. Pierwsze karty graficzne trzymały dane graficzne ekranu w zwykłej pamięci RAM. Szybko okazało się, że takie rozwiązanie jest zbyt powolne. Układ DAC musi przemiatać pamięć obrazu wielokrotnie w ciągu sekundy. Aby więc DAC pracował wydajniej, karty graficzne wyposażono we własne szybkie układy pamięci RAM, zwane pamięcią video [VRAM]. Do takiej pamięci karta ma szybszy dostęp, bo nie musi do niej sięgać przez i tak już zapchaną magistralę systemową. W dodatku nowoczesne karty mogą używać do komunikacji z pamięcią video nawet 128-bitowych szyn danych! 8-) Nie muszę chyba tłumaczyć, że dane graficzne mogą mknąć przez taką magistralę jak po autostradzie ;-J

7 Jakie Firmy produkują karty graficzne?? ASUS Gainward MSI Gigabyte Matrox Palit GALAXY ATI (obecnie jedynie GPU) EVGA BFG Technologies Dalej

8 Wyróżniamy dwa typy Producentów GPU! Przystosowane do pracy jako oddzielne karty graficzne: * ATI (wykupione przez AMD w 2006) * NVIDIA * Matrox * S3 Graphics * XGI Zintegrowane z mostkiem północnym: * Intel * SiS * VIA Technologies

9 GPU - ang. Graphics Processing Unit, koprocesor graficzny - jest główną jednostką obliczeniową znajdującą się w nowych kartach graficznych. Jako pierwsza tego terminu użyła firma NVIDIA wprowadzając na rynek karty graficzne GeForce 256. To przełomowe wydarzenie dla akceleracji grafiki w systemach domowych miało miejsce 31 sierpnia 1999 roku, wcześniej systemy takie były dostarczane wyłącznie jako specjalizowane systemy profesjonalne. Głównym zadaniem GPU było wykonywanie obliczeń potrzebnych do uzyskania akcelerowanej grafiki 3D, co spowodowało odciążenie procesora CPU z konieczności wykonywania tego zadania. W tej sytuacji mógł on zająć się innymi obliczeniami, co skutkowało zwiększeniem wydajności komputera podczas renderowania grafiki. Nowoczesne procesory graficzne wyposażone są w szereg instrukcji, których nie posiada procesor komputera. Należy wspomnieć, że wcześniej, w połowie lat 90., na rynku konsumenckim istniały już karty graficzne wyposażone w procesory oferujące akceleracje operacji przeliczania grafiki 3D takie jak np. S3 Virge czy też dodatkowe karty (współpracujące z kartą graficzną) firmy 3Dfx o nazwie VooDoo. NVidia zadebiutowała produktem Riva z szeregiem odmian (Riva 128, Riva TNT). GeForce to następna generacja produktów do akceleracji grafiki 3D tej firmy.

10 Pamięć wideo Każda karta graficzna ma własną pamięć RAM, w której przechowuje potrzebne informacje o obrazie. Obecnie wielkość tej pamięci to średnio 8 MB (jeszcze do niedawna przeciętna pamięć wynosiła 512 Kb), a coraz częściej 16 lub 32 Mb. W pamięci tej przechowywane są dane o każdym punkcie obrazu, a także tekstury (w postaci map bitowych) oraz dane o głębi (z pamięci jest w tym celu wydzielany tzw. bufor Z).

11 Rodzaje pamięci DRAM EDO i BEDO DRAM SDRAM V-RAM DDR-SDRAM

12 DRAM Elementarna komórka pamięci realizowana jest za pomocą pary złożonej z jednego 1 tranzystora i kondensatora. Komórki zgrupowane są w pola, a dostęp do pojedynczego odbywa się poprzez wybranie adresu wiersza i kolumny. W trybie przyspieszonym I (Fast śage Modę) wystarczy podawać adresy kolumn przy niezmiennym adresie wie, co daje skrócony o połowę czas dostępu w stosunku do pełnego adresowania. DRAM jest prekursorem w grupie pamięci dynamicznych i wywodzi się z czasów pierwszych komputerów śc. Stosowana jest (z małymi modyfikacjami) do dnia dzisiejszego jako pamięć operacyjna, o czym decydują jednak inne kryteria. Ten standardowy pamięci nie jest obecnie w stanie sprostać wymaganiom stawianym przez aplikacje multimedialne. Powrót

13 EDO i BEDO DRAM Stanowi odmianę pamięci DRAM i udostępnia pasmo nieco powyżej 200 MB/s. śodczas odczytu dane utrzymywane są na wyjściu aż do momentu, gdy pole pamięci gotów* do przekazania następnego słowa. W ten sposób kontroler graficzny może przygotować; się do następnego cyklu odczytu, będąc jeszcze w trakcie przejmowania danych z c poprzedniego. Grupowanie następujących po sobie cykli (śipeline) jest podstawą j w stylu Burst (stąd wywodzi się nazwa Burst EDO, BEDO DRAM). Dopiero ten na czasie umożliwił taktowanie pamięci bez cykli oczekiwania, tzn. każdy cykl z< pamięci wyzwalał 1 cykl odczytu. Cztery równolegle połączone układy pamięci pracujące w konfiguracji 4x16 = 64 bity) taktowane zegarem 50 MHz osiągają maksymalny transfer 400 MB/s (8x50). Średnia prędkość transmisji jest naturalnie niniejsza, bo' kontroler musi kiedyś wreszcie zmienić adres wiersza i opuścić tryb Fś. O ile pamięci EDO stosowane były bardzo powszechnie, typ BEDO umarł śmiercią naturalną, nie doczekawszy się powszechnej akceptacji. Powrót

14 SDRAM Klasyczne układy pamięciowe ORAM wymagają podawania z zewnątrz precyzyjnie uformowanych sygnałów RAS i CAS (Row Address Strobe, Column Address Strobe). śamięci synchroniczne mają własny kontroler, przetwarzający impulsy zegarowe na niezbędne sygnały sterujące (porównaj rozdział 3.)- Zmniejsza to negatywny wpływ wszelkich zjawisk o podłożu falowym i elektromagnetycznym oraz umożliwia podwyższenie prędkości taktowania. Bloki pamięci SDRAM i SGRAM organizowane są zwykle w banki, które mogą być obsługiwane naprzemiennie (Interlecwe). W ten sposób każdy z nich może znajdować się w innej fazie tej samej operacji (procesy zachodzą na siebie w czasie). Powrót

15 V-RAM `Specjalny typ pamięci opracowany przez firmę Texas Instruments. Skrót V-RAM (Video--RAM) nie oddaje w pełni istoty sprawy. Z punktu widzenia kontrolera graficznego układy pamięci V-RAM zachowują się jak normalne pamięci DRAM. Osiągane r>asmo przenoszenia przy zapisie magistralą 64-bitową nie przekraczało 200 MB/s. Ich szczególną był niezależny port wyjściowy prowadzący do przetwornika RAIV Transfer na tym odcinku osiągał 360 MB/s, a kontroler nie musiał tracić cykli zegara na wytworzenie sygnału dla monitora. Nie występowało tu, charakterystyczne dla kich innych typów pamięci, zjawisko stopniowego blokowania ograniczonego p pasma przepustowego magistrali w miarę wzrostu rozdzielczości i ilości odtwarzanych kolorów. Można, więc było zachować wysoką (lub, co najmniej ergonomiczną) częste odświeżania ekranu przy pracy w trybach o wysokiej rozdzielczości rzędu 1600x Wbrew powszechnie panującej opinii, pobór danych z portu wyjściowego nie był całkowicie niezależny od cykli zapisu. Odczyt pamięci V-RAM przebiega według następującego algorytmu: Cykl inicjowany jest przez kontroler, który adresuje punkt początkowy żądanej obszaru.układ V-RAM wyprowadza automatycznie bit po bicie zawartość kolejnych komórek tego obszaru do specjalnego rejestru przesuwnego. Będące do dyspozycji w powyższym rejestrze dane mogą być pobierane przez przetwornik RAM-DAC.Do wyczerpania zawartości rejestru pamięć może być zapisywana. W tym sens możliwy jest jednoczesny zapis i odczyt. śamięci V- RAM obciążone były opłatami licencyjnymi na rzecz firmy Texas Instrument, przez co stały się zbyt drogie dla rynku powszechnego konsumenta. Powrót

16 DDR-SDRAM Większość współczesnych kart graficznych wyższej klasy wyposażona jest w p DDR-SDRAM (Double Ratę SDRAM), której przewaga nad zwykłymi pamięciach chronicznymi leży w głównie w szerokości pasma dostępu -- w jednym cyklu impulsu zegarowego mają miejsce dwa transfery (jeden dla opadającego, a drugi dla narasta zbocza zegara). Powrót

17 PROCESOR Procesor na karcie graficznej wspomaga setki różnych funkcji, z trójwymiarowymi włącznie. Układy takie pomagają procesorowi komputera rysować linie, trójkąty, prostokąty, potrafią wygenerować obraz trójwymiarowy, pokryć go odpowiednią tzw. teksturą (powierzchnią), stworzyć efekt mgły itd. śrocesor karty graficznej komunikuje się z pamięcią wysyłając i pobierając z niej informacje o obrazie w tzw. paczkach, przy czym wielkość tych paczek zależy od procesora karty. śrocesory 64-bitowe wysyłają paczki 64-bitowe (8-bajtowe), za 128-bitowe paczki 16 bajtowe.to czy procesor jest 64-bitowy czy 128-bitowy, praktycznie nie powoduje dwukrotnej różnicy prędkości na korzyść układów 128-bitowych. śrzewaga zaczyna być widoczna przy pracy w wyższych rozdzielczościach.

18 Układ RAMDAC Układ RAMDAC pobiera dane o obrazie wygenerowanym przez procesor karty graficznej. Dane te sa w postaci zbioru różnokolorowych punktów. Następnie RAMDAC zamienia je na sygnały analogowe i wysyła do monitora. Im szybszy RAMDAC, tym więcej potrafi wysłać informacji w ciagu sekundy co ma bezposredni wpływ na częstotliwosć odswieżania (jest to liczba pojedynczych obrazów, jakie wyswietla monitor w ciagu sekundy. Częstotliwosć 60Hz oznacza, że w ciagu sekundy na ekranie monitora rysowanych jest 60 pełnych obrazów. Oko ludzkie przestaje odróżniać "skoki" między obrazami już przy szybkosci ok. 25 obrazów na sekundę, więc częstotliwosć 60 Hz wydawałaby się aż za duża. Jak się okazuje w praktyce, przy 60Hz prawie nie widać migotania obrazu, ale nasze oczy się męcza. Dlatego do pracy przy komputerze powinnismy ustawiać częstotliwosć co najmniej 75Hz, zas im więcej tym lepiej. Warto przy tym wiedzieć, że ustawienie częstotliwosci większej niż 85Hz nie ma już wpływu na nasz wzrok.

19 Tabelka znajduje sie w ponizszym pliku... Porównanie kart graficznych Spis Tresci