Основні компоненти відеокарти

Сучасна відеокарта складається з наступних компонентів:

§ Графічний процесор(Graphics processing unit – графічний процесорний пристрій) – займається розрахунками зображення, що виводиться, звільняючи від цього обов'язку центральний процесор, проводить розрахунки для обробки команд тривимірної графіки. Є основою графічної плати, саме від нього залежить швидкодія та можливості всього пристрою. Сучасні графічні процесори по складності мало чим поступаються центральному процесору комп'ютера і часто перевершують його як за кількістю транзисторів, так і за обчислювальною потужністю, завдяки великому числу універсальних обчислювальних блоків. Проте, архітектура GPU минулого покоління зазвичай припускає наявність декількох блоків обробки інформації, а саме: блок обробки 2D-графіки, блок обробки 3D-графіки, які, в свою чергу, зазвичай розділяються на геометричне ядро (плюс кеш вершин) і блок растеризації (плюс кеш текстур ) та ін.

§ Відеоконтролер– відповідає за формування зображення в відеопам'яті, дає команди RAMDAC (цифро-аналоговий перетворювач) на формування сигналів розгортки для монітора і здійснює обробку запитів центрального процесора. Крім цього, зазвичай присутні контролер зовнішньої шини даних (наприклад, PCI або AGP), контролер внутрішньої шини даних і контролер відеопам'яті. Ширина внутрішньої шини і шини відеопам'яті зазвичай більша, ніж зовнішньої (64, 128 або 256 розрядів проти 16 або 32), в багатьох відеоконтролерах вбудовується ще й RAMDAC. Сучасні графічні адаптери (ATI, nVidia) звичайно мають не менше двох відеоконтролерів, які працюють незалежно один від одного і керують одночасно одним або кількома дисплеями кожен.

§ Відеопам'ять– виконує роль кадрового буфера, в якому зберігається зображення, генероване і постійно змінюване графічним процесором, яке виводиться на екран монітора (або декількох моніторів). У відеопам'яті також зберігаються проміжні невидимі на екрані елементи зображення і інші дані. Відеопам'ять буває декількох типів, які розрізняються по швидкості доступу і робочій частоті. Сучасні відеокарти комплектуються пам'яттю типу DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 і GDDR5. Слід також мати на увазі, що крім відеопам'яті, що знаходиться на відеокарті, сучасні графічні процесори зазвичай використовують у своїй роботі частину загальної системної пам'яті комп'ютера, прямий доступ до якої організовується драйвером відеоадаптера через шину AGP або PCI-E.

§ Цифро-аналоговий перетворювач(ЦАП, RAMDAC – Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) – служить для перетворення зображення, що формується відеоконтролером, в рівні інтенсивності кольору, що подаються на аналоговий монітор. Можливий діапазон кольоровості зображення визначається тільки параметрами RAMDAC. Найчастіше RAMDAC має чотири основні блоки – три цифро-аналогових перетворювача, по одному на кожен колірний канал (червоний, зелений, синій, RGB), і SRAM для зберігання даних про гамма-корекції. Більшість ЦАП мають розрядність 8 біт на канал – виходить по 256 рівнів яскравості на кожен основний колір, що в сумі дає 16,7 млн кольорів (а за рахунок гамма-корекції є можливість відображати вихідні 16,7 млн кольорів в набагато більший колірний простір). Деякі RAMDAC мають розрядність по кожному каналу 10 біт (1024 рівня яскравості), що дозволяє відразу відображати більше 1 млрд кольорів, але ця можливість практично не використовується. Для підтримки другого монітора часто встановлюють другий ЦАП. Варто відзначити, що монітори та відеопроектори, що підключаються до цифрового DVI виходу відеокарти, для перетворення потоку цифрових даних використовують власні цифро-аналогові перетворювачі і від характеристик ЦАП відеокарти не залежать.

§ Відео-ПЗП(Video ROM) – постійно запам'ятовуючий пристрій, в який записані відео-BIOS, екранні шрифти, службові таблиці і т. п. ПЗП не використовується відеоконтролером напряму – до нього звертається тільки центральний процесор. Відео-BIOS, що зберігається в ПЗП, забезпечує ініціалізацію і роботу відеокарти до завантаження основної операційної системи, а також містить системні дані, які можуть читатися і інтерпретуватися відеодрайвером в процесі роботи (в залежності від методу розподілу відповідальності між драйвером і BIOS). На багатьох сучасних картах встановлюються електричко-програмовані ПЗП (EEPROM, Flash ROM), що допускають перезапис відео-BIOS самим користувачем за допомогою спеціальної програми.

§ Система охолодження– призначена для збереження температурного режиму відеопроцесора і відеопам'яті в допустимих межах.

Правильна і повнофункціональна робота сучасного графічного адаптера забезпечується за допомогою відеодрайверів – спеціального програмного забезпечення, що поставляється виробником відеокарти і завантажується в процесі запуску операційної системи. Відеодрайвервиконує функції інтерфейсу між системою з запущеними в ній додатками і відеоадаптером. Так само як і відео-BIOS, відеодрайвер організовує та програмно контролює роботу всіх частин відеоадаптера через спеціальні регістри управління, доступ до яких відбувається через відповідну шину.