Відеосистема

Відеокарта(графічна плата, графічний прискорювач, графічна карта, відеоадаптер, videocard) – пристрій, призначений для обробки, генерації зображень з подальшим їх виведенням на екран периферійного пристрою.

Зазвичай відеокарта є платою розширення і встановлюється в роз'єм розширення, універсальний (PCI-Express, PCI, ISA, VLB, EISA, MCA) або спеціалізований (AGP), проте відеокарта буває і вбудованою (інтегрованою) в системну плату (як у вигляді окремого чіпа, так і в якості складової частини північного моста чіпсета або ЦП).

Сучасні відеокарти не обмежуються простим виведенням зображення, вони мають вбудований графічний мікропроцесор, який може проводити додаткову обробку, звільняючи від цих завдань центральний процесор комп'ютера. Наприклад, всі сучасні відеокарти NVIDIA і AMD (ATi) підтримують програми OpenGL на апаратному рівні. Останнім часом також має місце тенденція використовувати обчислювальні можливості графічного процесора для вирішення неграфічних завдань.

OpenGL– (Open Graphics Library – відкрита графічна бібліотека) – специфікація, що визначає незалежний від мови програмування крос-платформовий програмний інтерфейс (API) для написання додатків, що використовують двовимірну та тривимірну комп'ютерну графіку. Даний інтерфейс містить понад 250 функцій, які можуть використовуватися для малювання складних тривимірних сцен з простих примітивів. Широко застосовується індустрією комп'ютерних ігор і віртуальної реальності, при візуалізації наукових даних, в системах автоматизованого проектування (САПР) тощо.

Одним з перших графічних адаптерів для IBM PC став MDA (Monochrome Display Adapter) в 1981 році. Він працював тільки в текстовому режимі з роздільною здатністю 80×25 символів (фізично 720×350 точок) і підтримував п'ять атрибутів тексту: звичайний, яскравий, інверсний, підкреслений і миготливий. Жодної кольорової або графічної інформації він передавати не міг, колір літери визначався моделлю монітора. Зазвичай вони були чорно-білими, бурштиновими або смарагдовими. В 1982 році фірма Hercules випустила оновлену версію адаптера MDA, відеоадаптер HGC (Hercules Graphics Controller – графічний адаптер Геркулес), який мав графічну роздільну здатність 720×348 пікселів і підтримував дві графічні сторінки. Але він все ще не дозволяв працювати з кольором.

Першим кольоровим відеоадаптером став CGA (Color Graphics Adapter), випущений IBM, він став основою для наступних стандартів відеокарт. CGA міг працювати або в текстовому режимі з роздільною здатністю 40×25 та 80×25 (матриця символу – 8×8) або в графічному з роздільною здатністю 320×200 та 640×200. В текстових режимах було доступно 256 атрибутів символу – 16 кольорів символу і 16 кольорів фону (або 8 кольорів фону і атрибут миготіння), в графічному режимі 320×200 було доступно чотири палітри по чотири кольори кожна. Режим високої роздільної здатності 640×200 був монохромним. В розвиток цієї карти з'явився EGA (Enhanced Graphics Adapter) – поліпшений графічний адаптер з розширеною до 64 кольорів палітрою і проміжним буфером. Було покращено роздільну здатність до 640×350, в результаті став доступним текстовий режим 80×43 при матриці символу 8×8. Для режиму 80×25 використовувалася велика матриця – 8×14, одночасно можна було використовувати 16 кольорів, палітра кольорів була розширена до 64. Графічний режим так само дозволяв використовувати при роздільній здатності 640×350 16 кольорів з палітри в 64 кольори. EGA був сумісний з CGA і MDA.

В ранніх моделях комп'ютерів від IBM PS/2, встановлювався графічний адаптер MCGA (Multicolor Graphics Adapter – багатобарвний графічний адаптер). Його текстову роздільну здатність було піднято до 640x400, що дозволило використовувати режим 80x50 при матриці 8x8, а для режиму 80x25 використовувати матрицю 8x16. Кількість кольорів збільшена до 262144 (64 рівня яскравості по кожному кольору), для сумісності з EGA в текстових режимах була введена таблиця кольорів, через яку виконувалося перетворення 64-кольорового простору EGA в колірний простір MCGA. З'явився режим 320x200x256, де кожен піксел на екрані кодувався відповідним байтом в відеопам'яті, ніяких бітових площин не було, відповідно сумісність з EGA залишилася тільки в текстовому режимі, сумісність з CGA була повна. В наслідок великої кількості яскравостей основних кольорів виникла необхідність використання аналогового кольорового сигналу, частота рядкової розгортки складала 31,5 KГц.

Пізніше IBM пішла ще далі, розробивши VGA (Video Graphics Array – графічний відео масив) – це розширення MCGA, сумісне з EGA і введене в середніх моделях PS/2. Це фактичний стандарт відеоадаптера з кінця 80-х років. Було додано текстову роздільну здатність 720x400 для емуляції MDA і графічний режим 640x480 з доступом через бітові площини. В режимі 640x480 використовувався квадратний піксель, тобто співвідношення числа пікселів по горизонталі і вертикалі збігається із стандартним співвідношенням сторін екрану – 4:3. Потім з'явилися IBM 8514/a з роздільними здатностями 640x480x256 та 1024x768x256, і IBM XGA з текстовим режимом 132x25 (1056x400) та збільшеною глибиною кольору (640x480x65K).

З 1991 року з'явилося поняття SVGA (Super VGA – «понад» VGA) – розширення VGA з додаванням більш високих режимів і додаткового сервісу, наприклад, можливості поставити довільну частоту кадрів. Число кольорів збільшилося до 65536 (High Color, 16 біт) і 16777216 (True Color, 24 біта), з'явилися додаткові текстові режими. З сервісних функцій з'явилася підтримка VBE (VESA BIOS Extention – розширення BIOS стандарту VESA). SVGA є фактичним стандартом відеоадаптерів з середини 1992 року, після прийняття асоціацією VESA стандарту VBE версії 1.0. До того моменту практично всі відеоадаптери SVGA були несумісні між собою.

Графічний користувацький інтерфейс, що з'явився у багатьох операційних системах, стимулював новий етап розвитку відеоадаптерів. З'являється поняття «графічний прискорювач» (graphics accelerator). Це відеоадаптери, які дозволяють виконання деяких графічних функцій на апаратному рівні. До числа цих функцій належать переміщення великих блоків зображення з однієї ділянки екрана в іншу (наприклад, при переміщенні вікна), заливання ділянок зображення, малювання ліній, дуг, шрифтів, підтримка апаратного курсору і т. п. Прямим поштовхом до розвитку настільки спеціалізованого пристрою було те, що графічний користувацький інтерфейс безсумнівно зручний, але його використання вимагає від центрального процесора чималих обчислювальних ресурсів, тому сучасний графічний прискорювач покликаний зменшити навантаження на ЦП.