19

Лабораторная работа 8

Видеоподсистема персонального компьютера

1. Цель работы

Цель работы состоит в ознакомлении:

- со средствами конфигурирования видеоподсистемы персонального компьютера;

- с методикой тестирования видеоадаптеров;

- с методикой тестирования мониторов.

2. Основные сведения

2.1. Состав видеоподсистемы персонального компьютера;

Видеосистема состоит из трех основных компонентов:

- монитор;

- видеоадаптер (или видеокарта);

- драйверы.

Видеоадаптер

Видео­адаптер — это связующее звено между выполняемой на компьютере программой и монитором. Иными словами, видеокарта преобразует компьютерную информа­цию в сигналы, понятные монитору (а монитор, в свою очередь, в понятную пользователю визуальную информацию).

Видеоадаптер представляет собой карту расширения, устанавли­ваемую в специальный слот на материнской плате.. Также видеоадаптер может быть встроен в чипсет. Некоторые материнские платы с интегрированным видеоадаптером содержат также слот для установки видеокарты. Благодаря этому пользователь может подключить видеокарту, если технические характеристики ин­тегрированного видеоадаптера его по каким-либо причинам не устраивают.

Современные видеокарты оснащены интерфейсом AGP и PCI Express х1б. Шина PCI Express появилась сравнительно недавно и обладает более высокой пропуск­ной способностью.

Видеоадаптер — сложное с технической точки зрения устройство, которое даже обладает собственным графическим процессором.

От быстродействия графического процессора зависит скорость работы всей видеосистемы, кроме того, он отвечает за поддержку тех или иных технологий, применяемых при обработке трехмерной графики. Быстродейству­ющий и мощный графический процессор необходим в первую очередь любителям компьютерных игр и пользователям, которые имеют дело с трехмерной графикой (аниматорам, дизайнерам и т. д.). Если же компьютер используется для рабо­ты в офисных приложениях (например, для подготовки текстов, таблиц, бухгалтер­ских отчетов и баз данных и т. п.), то необходимости в установке видеокарты с мощ­ным графическим процессором нет.

Еще один" важный параметр видеокарты — встроенная память. Любой графический адаптер содержит микросхемы памяти, которая необходима для хранения видеоинформации.

Видеопамять и графический процессор, который преобразует содержимое видеопамяти в изображение на экране, — это два основных компонента видео­карты. Ранние системы поддерживали два основных режима экрана: графический (изображение формируется из пикселов — отдельных точек) и текстовый (изоб­ражение формируется из символов, которые занимают на экране не­большой прямоугольник — так называемое знакоместо).

В текстовом режиме (сегодня почти не используется) видеопроцессор обращался к специальной таб­лице, содержащей данные, необходимые для изображения символов. Затем картинка, соответствующая данному символу, выводилась в нужной части эк­рана.

Разрешение экрана, количество цветов и частота кадров у ранних мониторов были, по сегодняшним понятиям, мизерными. В текстовом режиме пиксельное разрешение было не­большим, до 640x350. Но на экране при этом можно было отображать в 16 цветах не более 256 различных символов. Объем видеопамяти требовался не большим.

С ростом экранного разрешения процесс подготовки изображения для выдачи на экран усложнился. Все дополнительные модули интегрируются в одну микросхему, которую продолжают называть видеопроцессором или графическим, процессором. Видеопамять же и сегодня формируется из отдельных микросхем универсального назначения.

К видеоадаптеру подклю­чается аналоговый монитор. Для преобразования цифрового изображе­ния в аналоговый сигнал у видео­карт имеется модуль, получивший название RAMDAC ( Digital-to-Analog Converter — цифро-аналоговый преобразователь памяти).

Частота его работы определяет максимальное число пикселов, которое может быть выдано на экран за секунду. Например, у современных моделей видеокарт она может составлять 350 МГц. Это означает, что за секунду на экран выдается до 350 милли­онов пикселов. При частоте в 75 кадров в секунду отдельный кадр может содер­жать до 4,5 миллионов пикселов. При такой частоте под­держиваются разрешения до 2048х 1536.

Сегодня на новом уровне происходит возврат к цифровым мониторам. Некото­рые современные видеокарты имеют разъем DVI (Digital Visual Interface — циф­ровой видеоинтерфейс). Он предназначен, в первую очередь, для жидкокрис­таллических мониторов. Способ формирования изображения у таких мониторов требует цифрового сигнала. Если данные сра­зу передаются в цифровом виде, качество изображения опре­деляется только качеством монитора. Помехи, обусловленные преобразованием сигнала в аналоговую, а затем обратно в циф­ровую форму, отсутствуют.

Драйверы — это специальные программные компоненты, необходимые для нормальной работы видеосистемы. Они позволяют управлять режимами рабо­ты видеосистемы, отображаемым разрешением экрана, количеством показыва­емых цветов и аппаратным ускорением.

Графические ускорители

У современных видеокарт появились и дополнительные компоненты — аппа­ратные ускорители графики. Их цель — выполнить ряд операций по построе­нию изображения внутри видеокарты, снимая нагрузку с центрального процес­сора и повышая качество изображения и производительность.

Ускорители делятся на две категории: для двумерной и трехмерной графики. Ускоритель трехмерной графики сегодня считается главной составляющей видеокарты.

Понятие «трехмерная графика» имеет особый смысл. Графика, и не только компьютерная, всегда двумерна Картины, фотографии, изображение на экране телевизора или в кинотеатре — все это плоские картинки. Человеческий глаз воспринимает только двумерное изображение, а ощущение глубины отображения и способность оценивать расстояние до объектов возникает благодаря стереоэффекту (у нас два глаза) и опыту восприятия привычных ситуаций. Поэтому «трехмерная графика» это построение двумерного изображения для трехмерной сцены.

Первые «графические ускорители» обеспечивали быстрое построение двумер­ных рисунков лежащих в плоскости экрана. При этом снижалась нагрузка на основной процессор и ускорялись такие операции, как открытие, закрытие, перемещение и масштабирование окон, изображение простых геометрических фигур, отрисовка растровых изображений, рисование символов (текста).

Все современные видеокарты способны бездефектно фор­мировать двумерные картинки при любых разрешениях и частотах кадров.

Формирование изображения трехмерной сцены — гораздо более сложная за­дача, чем воспроизведение плоского изображения.

Идея ускорителя трехмерной графики состоит в том, чтобы снять с централь­ного процессора часть нагрузки, связанной с расчетом трехмерных картин. В результате удается значительно увеличить частоту кадров в трехмерной сцене и улучшить качество изображения.

Произошла инте­грация ускорителей трехмерной графики и видеоадаптеров.