Відеопам'ять

Крім шини даних, друге вузьке місце будь-якого відеоадаптера – це пропускна здатність (bandwidth) пам'яті самого відеоадаптера. Причому, спочатку проблема виникла навіть не стільки через швидкість обробки відеоданих (проблема інформаційного «голоду» відеоконтролера, коли дані обробляються швидше, ніж він встигає їх зчитувати/записувати з/в відеопам'ять), скільки через необхідність доступу до них з боку відеопроцесора, центрального процесора і RAMDAC. Справа в тому, що при високій роздільній здатності і великій глибині кольору для відображення сторінки екрана на моніторі, необхідно прочитати всі ці дані з відеопам'яті і перетворити в аналоговий сигнал, який і піде на монітор, стільки разів в секунду, скільки кадрів в секунду показує монітор. Візьмемо обсяг однієї сторінки екрану при роздільній здатності 1024x768 точок і глибині кольору 24 біт (True Color), це складає 2,25 Мбіт. При частоті кадрів 75 Гц необхідно зчитувати цю сторінку з пам'яті відеоадаптера 75 разів на секунду (прочитані пікселі передаються в RAMDAC і він перетворює цифрові дані про колір пікселя в аналоговий сигнал, що поступає на монітор), причому, ні затриматися, ні пропустити піксель не можна, отже, номінально необхідна пропускна здатність відеопам'яті для даної роздільної здатності становить приблизно 170 Мбіт/с, і це без урахування того, що самому відеоконтролеру необхідно і писати і читати дані з цієї пам'яті. Для роздільної здатності 1600x1200x32 біт при тій же частоті кадрів 75 Гц, номінальна необхідна пропускна здатність становить вже 550 Мбіт/с, для порівняння, процесор Pentium ІІ мав пікову швидкість роботи з пам'яттю 528 Мбіт/с. Проблему можна було вирішувати двома способами: або використовувати спеціальні типи пам'яті, які дозволяють одночасно двом пристроям читати з неї, або встановлювати дуже швидку пам'ять. Типи пам'яті, що встановлювались раніше і встановлюються зараз на відео картах, наведені нижче.

FPM DRAM(Fast Page Mode Dynamic RAM – динамічне ОЗП з швидким сторінковим доступом) – основний тип відеопам'яті, ідентичний тому, що використовувався для встановлення на системні плати. Використовує асинхронний доступ, при якому керуючі сигнали не прив'язані жорстко до тактової частоти системи. Активно застосовувався приблизно до 1996 р.

VRAM(Video RAM – відео ОЗП) – так звана двухпортова DRAM. Цей тип пам'яті забезпечує доступ до даних з боку відразу двох пристроїв, тобто є можливість писати дані в яку-небудь комірку пам'яті, і одночасно з цим читати дані з якої-небудь сусідньої комірки. За рахунок цього дозволяє поєднувати в часі виведення зображення на екран і його обробку в відеопам'яті, що скорочує затримки при доступі і збільшує швидкість роботи. Тобто RAMDAC може вільно виводити на екран монітора екранний буфер, не заважаючи відеопроцесору здійснювати будь-які маніпуляції з даними. Але це все та ж DRAM і швидкість у неї не дуже висока.

WRAM(Window RAM) – варіант VRAM, зі збільшеною приблизно на 25% пропускною здатністю і підтримкою деяких функцій, що часто використовуються, таких як відрисовка шрифтів, переміщення блоків зображення і т. п. Застосовувалась практично тільки на акселераторах фірми Matrox і Number Nine, оскільки вимагає спеціальних методів доступу та обробки даних. Наявність лише одного виробника даного типу пам'яті (Samsung) сильно скоротило можливості її використання. Відеоадаптери, побудовані з використанням даного типу пам'яті, не мають тенденції до падіння продуктивності при встановленні великих роздільних здатностей та частот оновлення екрану; в свою чергу на однопортовій пам'яті в таких випадках RAMDAC на значний час займає шину доступу до відеопам'яті і продуктивність відеоадаптера може значно впасти.

EDO DRAM(Extended Data Out DRAM – динамічний ОЗП з розширеним часом утримання даних на виході) – тип пам'яті з елементами конвейеризації, що дозволяв дещо прискорити обмін блоками даних з відеопам'яттю, приблизно на 25%.

SDRAM(Synchronous Dynamic RAM – синхронний динамічний ОЗП) прийшов на заміну EDO DRAM і інших асинхронних однопортових типів пам'яті. Після того, як відбулося перше читання з пам'яті або перший запис в пам'ять, наступні операції читання або запису відбуваються з нульовими затримками. Цим досягається максимально можлива швидкість читання і запису даних.

DDR SDRAM(Double Data Rate) – варіант SDRAM з передачею даних по двох зрізах сигналу, в результаті подвоюється швидкість роботи. Подальший розвиток поки що відбувається у вигляді чергового ущільнення кількості пакетів в одному такті шини – DDR2 SDRAM (GDDR2), DDR3 SDRAM (GDDR3) і т. д.

SGRAM(Synchronous Graphics RAM – синхронний графічний ОЗП) варіант DRAM з синхронним доступом. Принципово, робота SGRAM повністю аналогічна SDRAM, але додатково підтримуються ще деякі специфічні функції, типу блокового і маскового запису. На відміну від VRAM і WRAM, SGRAM є однопортовою, однак може відкривати дві сторінки пам'яті як одну, емулюючи двухпортовість інших типів відеопам'яті.

MDRAM(Multibank DRAM – багатобанковий ОЗП) – варіант DRAM, розроблений фірмою MoSys, організований у вигляді безлічі незалежних банків обсягом по 32 Кбіт кожен, що працюють у конвеєрному режимі.

RDRAM(RAMBus DRAM) пам'ять використовує спеціальний канал передачі даних (Rambus Channel), що представляє собою шину даних шириною в один байт. По цьому каналу вдається передавати інформацію дуже великими потоками, найвища швидкість передачі даних для одного каналу на сьогоднішній момент становить 1600 Мбіт/с (частота 800 МГц, дані передаються по обох зрізах імпульсу). На один такий канал можна підключити декілька чіпів пам'яті. Контролер цієї пам'яті працює з одним каналом Rambus, на одній мікросхемі логіки можна розмістити чотири таких контролера, це означає, що теоретично можна підтримувати до 4 таких каналів, забезпечуючи максимальну пропускну здатність у 6,4 Гбіт/с. Мінус цієї пам'яті – потрібно читати інформацію великими блоками, інакше її продуктивність різко падає.

NVIDIA SLI– технологія, що дозволяє використовувати потужності декількох відеокарт для обробки тривимірного зображення. Для побудови комп'ютера на основі SLI необхідно мати:

1. Материнську плату з двома і більше роз'ємами PCI Express., що підтримує технологію SLI;

2. Потужний блок живлення;

3. Відеокарти GeForce 6/7/8/9 або Quadro FX з шиною PCI Express;

4. Міст, що поєднує відеокарти.

Підтримка чіпсетів для роботи з SLI здійснюється програмно. Відеокарти повинні належати до одного класу, при цьому версії BIOS плат і їх виробник значення не мають.

SLI-систему можна організувати двома способами:

1. За допомогою спеціального мосту;

2. Програмним шляхом.

В останньому випадку навантаження на шину PCI-Е зростає, що погано позначається на продуктивності. Набула поширення система Quad SLI. Вона передбачає об'єднання в SLI-систему двох двухчіпових плат. Таким чином, виходить, що в побудові зображення працюють 4 чіпа.