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Carte accélératrice graphique



La carte d'accélérateur graphique synonyme fait généralement référence à l'accélérateur graphique

Statut de développement

La première version de l'adaptateur d'affichage vidéo reposait sur le processeur pour traiter les informations d'image, et le processeur calculait en continu les changements de chaque pixel. Des informations sont requises et les données sont envoyées à la mémoire tampon d'images de la carte vidéo via le bus d'E/S. Le frame buffer est une mémoire qui enregistre les images à l'écran à tout moment.

L'interface utilisateur graphique de Windows augmente considérablement la charge de travail du processeur et du bus d'E/S. Afin de réduire la charge du processeur et d'obtenir beaucoup d'accélération graphique, la solution ne peut résider que dans la carte d'accélération vidéo. Une puce de traitement est ajoutée, mais le processeur exécute l'appel de la fonction d'interface du périphérique graphique et l'accélérateur ne peut pas effectuer le appel. L'accélérateur graphique réduit le bus d'E/S du CPU - il consiste à utiliser câblées certaines fonctions GID clés de la méthode Windows. (GDI fait partie intégrante de Windows pour réaliser les fonctions graphiques nécessaires).

Regardons un processus de travail complet. Le programme d'application Windows envoie une interface de périphérique graphique (GDI), une demande d'appel de fonction graphique et GDI requiert le pilote vidéo pour exécuter cette fonction. Le pilote envoie la demande à l'accélérateur pour traitement, et la puce du processeur la gère via le contrôleur de tampon de trame. Une fois les données d'écran écrites dans le tampon de trame, le contrôleur de tampon de trame envoie les données au convertisseur numérique-analogique de la mémoire, où les données sont converties en un signal analogique pour contrôler le tube cathodique (CRT), si la vidéo le pilote ne peut pas le reconnaître Sur demande, l'interface du périphérique graphique utilise le processeur et la RAM système pour exécuter cette fonction. C'est pourquoi la carte accélératrice est livrée avec divers pilotes pour prendre en charge les applications graphiques Windows les plus courantes.

Afin d'obtenir la meilleure configuration d'affichage, le pilote doit être mis à jour en permanence. Lors de l'ajout d'un nouveau logiciel graphique ou multimédia au système, vérifiez s'il existe la dernière version du pilote pour la carte accélératrice. Il peut être inclus dans le logiciel. Sinon, ils peuvent être téléchargés à partir du babillard du fabricant dans des circonstances normales, ou peuvent être téléchargés à partir d'un forum public d'un service en ligne. Si vous prévoyez d'utiliser la carte accélératrice de la configuration d'affichage actuelle Pour le remplacement et la mise à niveau, vous devez vous assurer que vous achetez une carte conforme à la norme de bus système.

Structure

Les principaux composants de l'accélérateur graphique sont la puce d'accélération graphique et la mémoire aléatoire. Mémoire d'accès (RAM), convertisseur numérique-analogique à mémoire vive (RAMDAC), synthétiseur d'horloge (Clock Synchesizer) et système d'entrée-sortie de base (BIOS).

La mémoire vive RAM de l'accélérateur graphique peut être composée d'une puce mémoire vive dynamique DRAM, ou elle peut être composée d'une puce mémoire vive image avec fonction d'accès bidirectionnel, la première est bon marché, la seconde est chère, mais l'accès à l'image est rapide. C'est parce que cette mémoire a deux ports, comme introduit dans la mémoire d'image VRAM, elle a deux ports, et les données d'image arrivent à partir d'un port. La VRAM peut sortir immédiatement de l'autre extrémité. Pendant l'accélération de l'image, les données de couleur des pixels de l'image qui s'écoulent sont immédiatement converties en tensions rouge, verte et bleue via le convertisseur numérique-analogique (RAMDAC) de la mémoire vive. La valeur est envoyée au moniteur pour afficher la couleur.

RAMDAC est similaire au convertisseur numérique-analogique dans le contrôleur d'attributs de l'adaptateur VGA. Il contient également une table de correspondance des couleurs. A travers les données de couleur d'image de la VRAM, les données correspondantes rouge, verte et bleue sont recherchées. Sortez la tension de couleur de l'intensité tricolore vers le convertisseur numérique-analogique.

Le synthétiseur d'horloge est utilisé pour générer le signal de synchronisation de l'affichage et le signal d'horloge lié à la commande.

Le système d'entrée et de sortie de base (BI0S) est le système d'entrée et de sortie de base de l'image, il solidifie l'appel DOS de nombreuses fonctions d'image, tout comme le BIOS en VGA.

Fonction

Avec l'amélioration de la résolution des pixels et de la résolution des couleurs, il est relativement facile de construire un système vidéo et le coût n'est pas élevé. Il vous suffit d'augmenter le taux de rafraîchissement. La capacité de stockage du tampon est suffisante. Cependant, avec l'augmentation de la résolution, cela signifie que la charge de travail de calcul augmentera de manière exponentielle, voire des dizaines de fois, et la charge de travail du contrôle graphique augmente également rapidement. Dans le sous-système vidéo PC, le calcul et le contrôle sont effectués par le CPU. Au fur et à mesure que la quantité de calcul et de contrôle augmente, cela signifie que la quantité d'informations affichées à l'écran augmente, ce qui peut être déduit que la quantité d'informations d'entrée et de sortie de l'ensemble du système augmente , ce qui conduit souvent au phénomène que la plage autorisée par les ressources du système est souvent dépassé.

La façon de résoudre ce problème est de construire un mécanisme auto-excité sous la forme d'un accélérateur graphique dans le système vidéo. Ici, le but principal du système vidéo standard est de rafraîchir le mécanisme de gestion de base du tampon Fourni au matériel, la gestion de base du tampon de rafraîchissement est principalement de gérer chaque pixel, certains pixels spéciaux ou groupes de pixels utilisés pour contrôler les graphiques composants graphiques unitaires tels que les accélérateurs graphiques qui affichent des blocs graphiques, et pour dessiner des segments de ligne, des arcs et des fonctions de gestion telles que les primitives graphiques de haut niveau telles que les modules d'affichage.

Grâce au coprocesseur graphique dédié, les fonctions étendues peuvent être réalisées directement sur le matériel, et les fonctions étendues peuvent également être réalisées via l'interface de programmation graphique prise en charge par le matériel. D'une manière générale, ce que l'on appelle le support matériel se réfère au support de microprocesseur standard, et il fournit un support avec le programme de contrôle graphique résidant dans la ROM. Pour un tel système, l'interface de programmation de haut niveau est une interface très importante, très utile dans la construction d'accélérateurs graphiques.

L'accélérateur graphique reçoit principalement la description des primitives du processeur (généralement des commandes, des fonctions et des paramètres décrivant les attributs) et effectue la transformation du système de coordonnées (transforme le système de coordonnées mondial en système de coordonnées de l'appareil, principalement le calcul en virgule flottante), le recadrage, le rapport de transformation, la couleur les opérations d'ombrage, d'ouverture de fenêtre et de suppression de surface cachée, dont la sortie est une opération de pixel, une opération de photoélément et des accélérateurs graphiques haut de gamme émettent directement des signaux de couleur rouge, vert et bleu.

En tant que système graphique sur un poste de travail, en plus de l'accélérateur graphique, il doit également exister une bibliothèque graphique prise en charge par l'accélérateur graphique, telle que : les accélérateurs graphiques GX, TurboGXplus et SPARCstationZX de SUN prennent en charge la bibliothèque graphique XGL de l'entreprise, les graphiques Indy de SGI board, Reality EnginZ, etc. prennent tous en charge la bibliothèque graphique IRIS et OPENGL de l'entreprise.

Le principe de l'accélération

Le dispositif clé de l'accélérateur graphique est la puce d'accélération graphique, qui renforce certains logiciels couramment utilisés pour les fonctions de dessin de base et les fonctions de traitement d'image. Dans cette puce, lorsque ces fonctions de dessin doivent être utilisées, le processeur n'a pas besoin de calculer et d'appeler certaines fonctions de dessin, mais est directement exécuté par la puce d'accélération, ce qui peut augmenter considérablement la vitesse de dessin. Pour VGA ou SVGA, le processus ci-dessus Il est également nécessaire de transférer les données d'image entre le CPU et l'adaptateur via le bus, ce qui retarde encore plus le temps. Pour l'accélérateur graphique, les processus mentionnés ci-dessus sont tous exécutés dans l'accélérateur, et aucune opération de bus n'est exécutée. Accélérant ainsi la génération graphique.

Les fonctions graphiques et d'image solidifiées dans la puce d'accélération graphique varient d'un fabricant à l'autre. Par exemple, l'accélérateur graphique conçu pour Windows convient au traitement de graphiques composés de graphiques réguliers tels que des lignes de moule et des rectangles. Parce que dans la fenêtre Windows, les graphiques que vous voyez sont principalement composés de ces graphiques réguliers, lorsqu'ils sont utilisés pour accélérer des graphiques irréguliers, tels que la peinture en trois dimensions n'est pas applicable.

Les accélérateurs graphiques sont entièrement compatibles avec VGA et SVGA, et ils utilisent généralement le bus VESA ou le bus PCI.

Étant donné que la VRAM dans l'accélérateur graphique stocke les données d'image à afficher, elle représente la longueur d'une donnée de pixel et le nombre de couleurs qui peuvent être affichées. Par conséquent, en fonction de la capacité VRAM et de la résolution d'affichage, le nombre de couleurs affichées est également différent. Le tableau 3.6 montre la résolution d'image prise en charge par l'accélérateur graphique, le nombre de couleurs affichées et la capacité VRAM requise.

Avantages

L'accélérateur graphique peut calculer rapidement des calculs graphiques, tels que le dessin de triangles, et également des calculs pour les formats graphiques et d'images courants, tels que la décompression jpg, la décompression de flux vidéo, etc., avec des calculs avancés de textures, de matériaux et d'éclairage réduisant considérablement la charge de calcul du processeur principal, "accélérant" ainsi les graphiques et les images.

Les avantages des accélérateurs graphiques sont très évidents : en plus de l'amélioration évidente des performances de l'ensemble du système graphique, cela réduit également considérablement la pression sur le processeur en raison de la gestion de nombreux graphiques, et certains matériels ont atteint une situation de fonctionnement indépendante. Avec l'interface graphique avancée, il est possible d'empêcher les programmeurs d'opérer directement sur le matériel vidéo. Cela évite efficacement les problèmes de compatibilité. Dans un sens, l'accélérateur graphique ne répond efficacement qu'aux besoins de l'interface de programmation graphique, et l'interface de programmation graphique doit être installée dans le bios dès le début.

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