Современные видеокарты

 

    ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

    Государственное образовательное учреждение

    высшего профессионального образования

    «Сибирский  государственный аэрокосмический  университет

    имени академика М.Ф. Решетнева» 
 
 
 
 

    Кафедра информатики вычислительной техники 
 
 
 

    РЕФЕРАТ по вычислительным системам, сетям и коммуникациям

    Современные видеокарты 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнила: студентка гр. ИЭ-91

    Белоусова П.П.

    Проверил: Кагиров Р.Р. 
 
 

Красноярск 2010

    Содержание                     

    Введение  . .  . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . .  . .  . . . . . . . . . . . .  .  4 

    1.Видеокарты

    1.1.Устройство. . . . .  . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . .. … … … … … … . .. . . . . . . . . .5

    1.2.Характеристики. . . . . .  . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . .9 

    1.3.Виды современных видеокарт. .  . . . .. . . . . . .  . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . 10

    Заключение  . . .  . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . 24

    Список  использованной литературы . . .  . . . . . . . . . . . . . .  . . . . . . . . . .  . . . . . . . .27

                                                              
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

Введение

Видеока́рта (известна также как графи́ческая пла́та, графи́ческая ка́рта, видеоада́птер) (англ. videocard) —  устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. 

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется  в разъём расширения, универсальный (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной (интегрированной) в системную плату (как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста  чипсета или ЦПУ). 

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом  изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который  может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач  центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. В последнее  время также имеет место тенденция  использовать вычислительные способности  графического процессора для решения  неграфических задач

1.1.Устройство 

Современная видеокарта состоит из следующих частей:

1.графический процессор (Graphics processing unit — графическое процессорное устройство) — занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной 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 его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.

2. видеоконтроллер — отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки 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. Современные графические адаптеры (ATI, NVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

3.видеопамять — выполняет роль кадрового буфера, 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

4.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, зелёный, 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 счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов.

5.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 видео-драйвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

6.система охлаждения — предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Современные графические  процессоры отличаются не только высокой  производительностью, но и значительным энергопотреблением и, соответственно, большим тепловыделением. Применяемые  для борьбы с этим системы охлаждения, как правило, достаточно громоздки  и сильно шумят. Впрочем, приятным исключением  являются видеокарты GigaByte – у них  достаточно эффективное пассивное  охлаждение на термотрубках. Главный  минус – оно весьма некомпактно.

Самой «горячей»  видеокартой оказалась XFX GF 8600GT 620M –  при длительной нагрузке графический  процессор нагрелся до 83 градусов Цельсия. И это при наличии активной системы охлаждения.

Правильная и  полнофункциональная работа современного графического адаптера обеспечивается с помощью видеодрайвера —  специального программного обеспечения, поставляемого производителем видеокарты 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  происходит через соответствующую  шину.

1.2.Характеристики

1.ширина шины памяти, измеряется в битах — количество бит информации, передаваемой за такт. Важный параметр в производительности карты.

2.объём видеопамяти, измеряется в мегабайтах — объём собственной оперативной памяти видеокарты.

Видеокарты, интегрированные  в набор системной логики материнской  платы или являющиеся частью ЦПУ, обычно не имеют собственной видеопамяти  и используют для своих нужд часть  оперативной памяти компьютера (UMA — Unified Memory Access).

3.частоты ядра и памяти — измеряются в мегагерцах, чем больше, тем быстрее видеокарта будет обрабатывать информацию.

4.текстурная и пиксельная скорость заполнения, измеряется в млн. пикселов в секунду, показывает количество выводимой информации в единицу времени.

1.3.Виды  современных видеокарт

На данный момент есть только два производителя графических  процессоров, которые заслуживают  внимания. Это Nvidia и ATI (AMD). У каждого, соответственно, имеется свой модельный  ряд. Последние модели каждого производителя:

1. Видеокарта AMD Radeon HD5870

Видеокарта AMD ATI Radeon HD5870 имеет одно из самых высоких  значений производительности однопроцессорного решения на базе последних графических процессоров AMD. Примененная в данной модели система охлаждения, по сравнению с системой, установленной на рефересных видеокартах предыдущей серии Radeon HD4870/HD4890, претерпела существенные изменения. Длина печатной платы и вместе с ней системы охлаждения увеличилась, при этом вес видеокарты уменьшился. В верхней части платы на привычном месте расположены два 6-контактных разъема питания. На этой же части платы, но ближе к интерфейсам находятся разъемы Crossfire для связки двух видеокарт. Система охлаждения построена на основе 4-контактного управляемого вентилятора, выполненного в виде турбины. Воздух от вентилятора охлаждает алюминиевый радиатор, который накрывает собой графический процессор и микросхемы памяти. При этом радиатор имеет медное окончание, которое и соприкасается с графическим чипом.

В этой модели используются микросхемы памяти GDDR5 производства компании Samsung, которые имеют маркировку K4G10325FE-HC04. Время выборки этих микросхем  равно 0,4 нс, а номинальная частота  составляет 1,25 ГГц (5 ГГц QDR). Соответственно, поскольку микросхемы памяти в видеокарте работают на частоте 1,2 (4,8 ГГц QDR) ГГц, у  нее есть запас по небольшому разгону. Задняя часть видеокарты, на которой  расположены интерфейсы, имеет два  разъема DVI, а также HDMI и Display-Port. 

Отметим, что  по сравнению с предыдущими референсными системами охлаждения от AMD новая  система охлаждения стала работать гораздо тише. Температура при  максимальной нагрузке и режиме простоя  тоже снизилась по сравнению с  референсными видеокартами Radeon HD4870 и HD4890.

2. Видеокарта MSI Radeon HD5870 Lightning

Видеокарта MSI Radeon HD5870 Lightning представляет собой разогнанную  и модифицированную версию референсного графического адаптера Radeon HD5870. Кроме  изменения частоты графического ядра, в этой видеокарте используется нештатная система охлаждения под названием Twin Frozr II. Данная видеокарта — одна из самых высокопроизводительных графических карт, построенных на одном графическом ядре. Для обеспечения надежного питания при работе на повышенных частотах, а также возможности дополнительного разгона характеристик видеокарты эта модель снабжена уникальной 15-фазной системой питания. При этом 13 фаз приходится на питание графического ядра и две фазы — на модули памяти. По сравнению с 7-фазной (5 и 2) схемой питания, которая применяется на большинстве видеокарт на базе графических адаптеров Radeon HD 5870, сила тока в новой модели может достигать 30,5 А, что позволяет передать карте до 375 Вт мощности. В референсных видеокартах сила тока не может превышать 20,5 А. Для подачи питания на видеокарту в этой модели используются два внешних 8-контактных разъема и шина PCI Express (к примеру, в референсной видеокарте HD5870 применяются два 6-контактных разъема питания). Нельзя не отметить, что конструкция печатной платы выполнена по уникальной технологии под названием Lightning Power Layer (LPL), которая позволяет снизить электрические шумы и повысить стабильность электропитания.

В комплекте  с видеокартой идут специальные  драйверы, а также эксклюзивное программное  обеспечение Afterburner для разгона, которое  создано на основе утилиты Rivatuner. Эта  утилита может не только разгонять  частоту ядра и видеопамяти, но и  изменять напряжение питания графического процессора и микросхем памяти.

Новая модель поддерживает API DirectX 11. Изначально тактовая частота  графического ядра немного завышена и составляет 900 МГц вместо стандартных 850 МГц. Память работает с частотой 4,8 ГГц. Объем GDDR5 составляет 1 Гбайт.

Видеокарта XFX Radeon HD5830

Видеокарта XFX Radeon HD5830 отличается от стандартной референсной  модели, представленной компанией AMD, прежде всего тем, что в ней используется нестандартная система охлаждения. Остальные характеристики этой модели совпадают с референсной видеокартой AMD Radeon HD5830. Первоначально данная модель анонсировалась как видеокарта с укороченным размером по отношению к референсной модели, но в конечном счете размер текстолита не был изменен. Используемая система охлаждения построена на основе алюминиевого радиатора с двумя тепловыми трубками. Охлаждение радиатора производится с помощью неуправляемого 60-миллиметрового вентилятора. При этом кулером охлаждается лишь графический процессор — микросхемы памяти остаются без дополнительного охлаждения, что исключает экстремальный разгон данной модели. Чипы памяти GDDR5 представлены восемью микросхемами K4G10325FE-HC04 производства компании Samsung.