Графический ускоритель что это

Графический ускоритель

Также широко распространены и расположенные на системной плате видеокарты — как в виде дискретного отдельного чипа GPU, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ; в случае ЦПУ, встроенный (интегрированный [7] ) GPU, строго говоря, не может быть назван видеокартой.

Также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач (например, добычи криптовалюты).

Содержание

История

Интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровыми, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3 или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.

3D-ускорители

Сам термин 3D-ускоритель формально означает дополнительную плату расширения, выполняющую вспомогательные функции ускорения формирования трёхмерной графики. Отображение результата в виде 2D изображения и передача её на монитор не является задачей 3D-ускорителя. 3D-ускорители в виде отдельного устройства практически не встречаются. Почти любая (кроме узкоспециализированных) видеокарта, в том числе и интегрированные графические адаптеры в составе процессоров и системной логики, выполняют аппаратное ускорение отображения двухмерной и трёхмерной графики.

Аппаратное ускорение формирования графических изображений изначально входило в характеристики многих персональных компьютеров, однако первая модель IBM PC штатно располагала только текстовыми режимами и не имела возможности отображать графику. Однако первые видеокарты для IBM PC-совместимых компьютеров с поддержкой аппаратного ускорения 2D- и 3D-графики появились достаточно рано. Так IBM ещё в 1984 начала производство и продажу видеокарт стандарта PGC. PGC была создана для профессионального применения, выполняла аппаратное ускорение построения 2D- и 3D-примитивов и являлась решением в первую очередь для CAD-приложений. IBM PGC имела крайне высокую стоимость. Цена этой видеокарты была гораздо выше самого компьютера, поэтому существенного распространения такие решения не получили. На рынке профессиональных решений были видеокарты и 3D-ускорители других производителей.

Распространение доступных 3D-ускорителей для IBM PC-совместимых компьютеров началось в 1994 году. Первой видеокартой с поддержкой аппаратного ускорения отображения 3D-графики стала Matrox Impression Plus выпущенная в 1994 году (использовала чип Matrox Athena). Позже, в этом же году, Matrox представляет новый чип Matrox Storm и видеокарту на основе его Matrox Millennium.

В том же году уже несколько компаний выпускают новые графические чипы с поддержкой аппаратного ускорения формирования 3D-графики. Так, Matrox выпускает MGA-2064W, Number Nine Visual Technology отмечается выпуском графического процессора Imagine 128-II, Yamaha представляет чипы YGV611 и YGV612, компания 3DLabs выпускает Glint 300SX, а Nvidia — NV1 (который так же выпускается в рамках соглашения с SGS-THOMSON под именем STG2000). В этом же году на основе этих решений выходит большое число видеокарт от различных производителей с поддержкой ускорения 3D-графики.

С 1998 года развивается (компания 3dfx, карта Voodoo2) технология SLI (англ. Scan Line Interleave — чередование строчек), позволяющая использовать мощности нескольких соединённых между собой видеокарт для обработки трёхмерного изображения.

Профессиональные видеоускорители

Профессиональные графические карты — видеокарты, ориентированные на работу в графических станциях и использования в математических и графических пакетах 2D- и 3D-моделирования (AutoCAD, MATLAB), на которые ложится значительная нагрузка при расчёте и прорисовке моделей проектируемых объектов.

Ядра профессиональных видеоускорителей основных производителей, AMD и NVIDIA, «изнутри» мало отличаются от их игровых аналогов. Они давно унифицировали свои GPU и используют их в разных областях. Именно такой ход и позволил этим фирмам вытеснить с рынка компании, занимавшиеся разработкой и продвижением специализированных графических чипов для профессиональных применений.

Отдельно стоит продукция фирмы Matrox, чьи узкоспециализированные ускорители по состоянию на 2017 год применялись для работ по кодированию видео, обработке TV-сигнала и работ со сложной 2D-графикой.

Устройство

Видеокарта состоит из следующих частей [3] :

Графический процессор

Видеопамять

Кроме шины данных, второе узкое место любого видеоадаптера — это пропускная способность (англ. bandwidth ) памяти самого видеоадаптера. Причём изначально проблема возникла даже не столько из-за скорости обработки видеоданных (часто стоит проблема информационного «голода» видеоконтроллера, когда он данные обрабатывает быстрее, чем успевает их читать/писать из/в видеопамять), сколько из-за необходимости доступа к ним со стороны видеопроцессора, центрального процессора и RAMDAC. Дело в том, что при высоких разрешениях и большой глубине цвета для отображения страницы экрана на мониторе необходимо прочитать все эти данные из видеопамяти и преобразовать в аналоговый сигнал, который и пойдёт на монитор, столько раз в секунду, сколько кадров в секунду показывает монитор. Возьмём объём одной страницы экрана при разрешении 1024×768 точек и глубине цвета 24 бит (True Color), это составляет 2,25 МБ. При частоте кадров 75 Гц необходимо считывать эту страницу из памяти видеоадаптера 75 раз в секунду (считываемые пикселы передаются в RAMDAC, и он преобразовывает цифровые данные о цвете пиксела в аналоговый сигнал, поступающий на монитор), причём ни задержаться, ни пропустить пиксел нельзя, следовательно, номинально потребная пропускная способность видеопамяти для данного разрешения составляет приблизительно 170 МБ/с, и это без учёта того, что необходимо и самому видеоконтроллеру писать и читать данные из этой памяти. Для разрешения 1600x1200x32 бит при той же частоте кадров 75 Гц номинально потребная пропускная составляет уже 550 МБ/с. Для сравнения, процессор Pentium II имел пиковую скорость работы с памятью 528 МБ/с. Проблему можно было решать двояко — либо использовать специальные типы памяти, которые позволяют одновременно двум устройствам читать из неё, либо ставить очень быструю память.

Видеопамять используется для временного сохранения, помимо непосредственно данных изображения, и другие: текстуры, шейдеры, вершинные буферы, Z-буфер (удалённость элементов изображения в 3D-графике), и тому подобные данные графической подсистемы (за исключением, по большей части данных Video BIOS, внутренней памяти графического процессора и т. п.) и коды.

Видео-ОЗУ

Видеопамять выполняет функцию кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. На данный момент (2021 год) существует 7 типов памяти для видеокарт [ источник не указан 154 дня ] : DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR6 и HBM. Помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCI-e. В случае использования архитектуры Uniform Memory Access в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.

Видеоконтроллер

Видеоконтроллер отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC.

Графические адаптеры (AMD, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.

RAMDAC и TMDS

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП; RAMDAC — Random Access Memory Digital-to-Analog Converter ) служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. Возможный диапазон цветности изображения определяется только параметрами RAMDAC. Чаще всего RAMDAC имеет четыре основных блока: три цифро-аналоговых преобразователя, по одному на каждый цветовой канал (красный, зелёный, синий — RGB), и SRAM для хранения данных о гамма-коррекции. Большинство ЦАП имеют разрядность 8 бит на канал — получается по 256 уровней яркости на каждый основной цвет, что в сумме даёт 16,7 млн цветов (а за счёт гамма-коррекции есть возможность отображать исходные 16,7 млн цветов в гораздо большее цветовое пространство). Некоторые RAMDAC имеют разрядность по каждому каналу 10 бит (1024 уровня яркости), что позволяет сразу отображать более 1 млрд цветов, но эта возможность практически не используется. Для поддержки второго монитора часто устанавливают второй ЦАП.

TMDS ( Transition-minimized differential signaling — дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней) передатчик цифрового сигнала без ЦАП-преобразований. Используется при DVI-D, HDMI, DisplayPort подключениях. С распространением ЖК-мониторов и плазменных панелей нужда в передаче аналогового сигнала отпала — в отличие от ЭЛТ они уже не имеют аналоговую составляющую и работают внутри с цифровыми данными. Чтобы избежать лишних преобразований, Silicon Image разрабатывает TMDS.

Видео-ПЗУ

Видео-ПЗУ (Video ROM) — постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в которое записаны BIOS видеокарты, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую — к нему обращается только центральный процессор.

BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, задаёт все низкоуровневые параметры видеокарты, в том числе рабочие частоты и питающие напряжения графического процессора и видеопамяти, тайминги памяти. Также VBIOS содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись видео-BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

Интерфейс

Первое препятствие к повышению быстродействия видеосистемы — это интерфейс передачи данных, к которому подключён видеоадаптер. Как бы ни был быстр процессор видеоадаптера, большая часть его возможностей останется незадействованной, если не будут обеспечены соответствующие каналы обмена информацией между ним, центральным процессором, оперативной памятью компьютера и дополнительными видеоустройствами.

Основным каналом передачи данных является, конечно, интерфейсная шина материнской платы, через которую обеспечивается обмен данными с центральным процессором и оперативной памятью. Самой первой шиной, использовавшейся в IBM PC, была XT-Bus, она имела разрядность 8 бит данных и 20 бит адреса и работала на частоте 4,77 МГц. Далее появилась шина ISA (Industry Standart Architecture — архитектура промышленного стандарта), соответственно она имела разрядность 8/16 бит и работала на частоте 8 МГц. Пиковая пропускная способность составляла чуть больше 5,5 МиБ/с. Этого более чем хватало для отображения текстовой информации и игр с 16-цветной графикой.

Дальнейшим рывком явилось появление шины MCA (Micro Channel Architecture) в новой серии компьютеров PS/2 фирмы IBM. Она уже имела разрядность 32/32 бит и пиковую пропускную способность 40 Мб/с. Но то обстоятельство, что архитектура MCI являлась закрытой (собственностью IBM), побудило остальных производителей искать иные пути увеличения пропускной способности основного канала доступа к видеоадаптеру.

С появлением процессоров серии 486 было предложено использовать для подключения периферийных устройств локальную шину самого процессора, в результате родилась VLB (VESA Local Bus — локальная шина стандарта VESA). Работая на внешней тактовой частоте процессора, которая составляла от 25 МГц до 50 МГц, и имея разрядность 32 бит, шина VLB обеспечивала пиковую пропускную способность около 130 МиБ/с. Этого уже было более чем достаточно для всех существовавших приложений, помимо этого, возможность использования её не только для видеоадаптеров, наличие трёх слотов подключения и обеспечение обратной совместимости с ISA (VLB представляет собой просто ещё один 116 контактный разъём за слотом ISA) гарантировали ей достаточно долгую жизнь и поддержку многими производителями чипсетов для материнских плат и периферийных устройств, даже несмотря на то, что при частотах 40 МГц и 50 МГц обеспечить работу даже двух устройств, подключённых к ней, представлялось проблематичным из-за чрезмерно высокой нагрузки на каскады центрального процессора (ведь большинство управляющих цепей шло с VLB на процессор напрямую, безо всякой буферизации).

И всё-таки, с учётом того, что не только видеоадаптер стал требовать высокую скорость обмена информацией, и явной невозможности подключения к VLB всех устройств (и необходимостью наличия межплатформенного решения, не ограничивающегося только PC), была разработана шина PCI (Periferal Component Interconnect — объединение внешних компонентов) появившаяся, в первую очередь, на материнских платах для процессоров Pentium. С точки зрения производительности на платформе PC всё осталось по-прежнему — при тактовой частоте шины 33 МГц и разрядности 32/32 бит она обеспечивала пиковую пропускную способность 133 МиБ/с — столько же, сколько и VLB. Однако она была удобнее и, в конце концов, вытеснила шину VLB и на материнских платах для процессоров класса 486.

С появлением процессоров Pentium II и серьёзной заявкой PC на принадлежность к рынку высокопроизводительных рабочих станций, а также с появлением 3D-игр со сложной графикой стало ясно, что пропускной способности PCI в том виде, в каком она существовала на платформе PC (обычно частота 33 МГц и разрядность 32 бит), скоро не хватит на удовлетворение запросов системы. Поэтому фирма Intel решила сделать отдельную шину для графической подсистемы, несколько модернизировала шину PCI, обеспечила новой получившейся шине отдельный доступ к памяти с поддержкой некоторых специфических запросов видеоадаптеров и назвала это AGP (Accelerated Graphics Port — ускоренный графический порт). Разрядность шины AGP составляет 32 бит, рабочая частота — 66 МГц. Первая версия разъёма поддерживала режимы передачи данных 1x и 2x, вторая — 4x, третья — 8x. В этих режимах за один такт передаются соответственно одно, два, четыре или восемь 32-разрядных слов. Версии AGP не всегда были совместимы между собой в связи с использованием различных напряжений питания в разных версиях. Для предотвращения повреждения оборудования использовался ключ в разъёме. Пиковая пропускная способность в режиме 1x — 266 МиБ/с. Выпуск видеоадаптеров на базе шин PCI и AGP ничтожно мал, так как шина AGP перестала удовлетворять требованиям для мощности новых ПК, и, кроме того, не может обеспечить необходимую мощность питания. Для решения этих проблем создано расширение шины PCI — PCI Express версий 1.0, 1.1, 2.0, 2.1, 3.0 и новейший 4.0. Это последовательный, в отличие от AGP, интерфейс, его пропускная способность может достигать нескольких десятков Гб/с. На данный момент произошёл практически полный отказ от шины AGP в пользу PCI Express. Однако стоит отметить, что некоторые производители до сих пор предлагают видеоплаты с интерфейсами PCI и AGP — во многих случаях это достаточно простой путь резко повысить производительность морально устаревшего ПК в некоторых графических задачах.

Коннектор

Видеоадаптеры MDA, Hercules, EGA и CGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъём Composite Video, позволяющий вывести чёрно-белое изображение на телевизионный приёмник или монитор, оснащённый НЧ-видеовходом.

Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разъём предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера.

Платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPort в количестве от одного до трёх (некоторые видеокарты ATI последнего поколения оснащаются шестью коннекторами).

DisplayPort позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе аудиоустройства, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода.

Источник

Для чего нужен графический ускоритель?

Что такое графические ускорители и почему они используются в анимации?

Графические ускорители — это сопроцессоры, которые находятся в вашем компьютере и помогают рисовать графику. Графические интерфейсы пользователя, такие как Windows, используют это преимущество, если доступен «драйвер дисплея» для более эффективной обработки графики, чем чисто программные алгоритмы.

Что такое графический ускоритель GPU?

Графические ускорители — это аппаратное обеспечение, оптимизированное для выполнения вычислений трехмерной компьютерной графики. В настольных системах графический ускоритель обычно представляет собой видеокарту, но иногда графический ускоритель является частью материнской платы.

Что такое ускоритель в ПК?

Ускоритель — это аппаратное устройство или программное обеспечение, основной функцией которого является повышение общей производительности компьютера. Существуют различные типы ускорителей, которые помогают повысить производительность различных аспектов работы компьютера.

В чем преимущество ускоренной 3D-графики?

Ускоритель просто помогает машинам работать быстрее и лучше при создании изображений. В связи с растущей популярностью компьютерных игр карты 3D Accelerator сейчас более востребованы. Почти все производители игр используют эти карты, добавляя лучшую графику и более реалистичные игры.

Почему GPU такой дорогой?

Они покупают карты для своих установок для майнинга криптовалют, которые представляют собой компьютерные системы, используемые для добычи биткойнов. Крипто-майнеры часто предъявляют высокие требования к типу видеокарт, которые они используют в своих установках; чем быстрее карта, тем быстрее они могут добывать, поэтому более дорогие карты более желательны.

Кто изобрел GPU?

3.1. 1 графический процессор NVIDIA Fermi. Графический процессор (GPU), впервые изобретенный NVIDIA в 1999 году, на сегодняшний день является наиболее распространенным параллельным процессором [8].

Является ли графический процессор и видеокарта одинаковыми?

Хотя термины графический процессор и видеокарта (или видеокарта) часто используются как синонимы, между этими терминами существует тонкое различие. Подобно тому, как материнская плата содержит ЦП, графическая карта относится к плате расширения, которая включает в себя графический процессор.

Сколько стоит видеокарта Nvidia?

Уличные цены на GPU, PS5, Xbox: март 2021 г.

Программное обеспечение графического ускорителя?

Можно ли победить Акселератора?

Ускоритель самый сильный?

Самый сильный из 5-го уровня называется Ускоритель. Он единственный известный пользователь редкой способности «Ускоритель», поэтому он был назван в честь этой способности Эспера. Способность «Ускоритель» — самая сильная из всех экстрасенсорных способностей.

Почему у ускорителя есть колье?

Ускоритель должен полагаться на электрод типа чокера, подключенный к сети Мисака. … Он также символизирует ироническую судьбу Акселератора как того, кто когда-то забрал жизни 10 031 сестры, но теперь его жизнь поддерживается оставшимися 9 970 выжившими.

Использует ли Google Chrome ускорение графического процессора?

Google Chrome оснащен аппаратным ускорением — функцией, которая использует преимущества графического процессора вашего компьютера для ускорения процессов и высвобождения жизненно важного времени процессора. Однако иногда несовместимость драйверов может привести к неправильной работе этой функции, и ее отключение может сэкономить вам несколько головных болей.

Стоит ли использовать аппаратное ускорение?

Когда вы должны его включить

Когда у вас есть мощный и стабильный графический процессор, включение аппаратного ускорения позволит вам использовать его в полной мере во всех поддерживаемых приложениях, а не только в играх. В Chrome аппаратное ускорение графического процессора обычно обеспечивает более плавный просмотр и потребление мультимедиа.

Как включить ускорение графического процессора?

Что такое ускорение графического процессора?

Источник

Для чего нужен графический ускоритель?

Что такое графические ускорители и почему они используются в анимации?

Графические ускорители — это сопроцессоры, которые находятся в вашем компьютере и помогают рисовать графику. Графические интерфейсы пользователя, такие как Windows, используют это преимущество, если доступен «драйвер дисплея» для более эффективной обработки графики, чем чисто программные алгоритмы.

Что такое графический ускоритель GPU?

Графические ускорители — это аппаратное обеспечение, оптимизированное для выполнения вычислений трехмерной компьютерной графики. В настольных системах графический ускоритель обычно представляет собой видеокарту, но иногда графический ускоритель является частью материнской платы.

Что такое ускоритель в ПК?

Ускоритель — это аппаратное устройство или программное обеспечение, основной функцией которого является повышение общей производительности компьютера. Существуют различные типы ускорителей, которые помогают повысить производительность различных аспектов работы компьютера.

В чем преимущество ускоренной 3D-графики?

Ускоритель просто помогает машинам работать быстрее и лучше при создании изображений. В связи с растущей популярностью компьютерных игр карты 3D Accelerator сейчас более востребованы. Почти все производители игр используют эти карты, добавляя лучшую графику и более реалистичные игры.

Почему GPU такой дорогой?

Они покупают карты для своих установок для майнинга криптовалют, которые представляют собой компьютерные системы, используемые для добычи биткойнов. Крипто-майнеры часто предъявляют высокие требования к типу видеокарт, которые они используют в своих установках; чем быстрее карта, тем быстрее они могут добывать, поэтому более дорогие карты более желательны.

Кто изобрел GPU?

3.1. 1 графический процессор NVIDIA Fermi. Графический процессор (GPU), впервые изобретенный NVIDIA в 1999 году, на сегодняшний день является наиболее распространенным параллельным процессором [8].

Является ли графический процессор и видеокарта одинаковыми?

Хотя термины графический процессор и видеокарта (или видеокарта) часто используются как синонимы, между этими терминами существует тонкое различие. Подобно тому, как материнская плата содержит ЦП, графическая карта относится к плате расширения, которая включает в себя графический процессор.

Сколько стоит видеокарта Nvidia?

Уличные цены на GPU, PS5, Xbox: март 2021 г.

Программное обеспечение графического ускорителя?

Можно ли победить Акселератора?

Ускоритель самый сильный?

Самый сильный из 5-го уровня называется Ускоритель. Он единственный известный пользователь редкой способности «Ускоритель», поэтому он был назван в честь этой способности Эспера. Способность «Ускоритель» — самая сильная из всех экстрасенсорных способностей.

Почему у ускорителя есть колье?

Ускоритель должен полагаться на электрод типа чокера, подключенный к сети Мисака. … Он также символизирует ироническую судьбу Акселератора как того, кто когда-то забрал жизни 10 031 сестры, но теперь его жизнь поддерживается оставшимися 9 970 выжившими.

Использует ли Google Chrome ускорение графического процессора?

Google Chrome оснащен аппаратным ускорением — функцией, которая использует преимущества графического процессора вашего компьютера для ускорения процессов и высвобождения жизненно важного времени процессора. Однако иногда несовместимость драйверов может привести к неправильной работе этой функции, и ее отключение может сэкономить вам несколько головных болей.

Стоит ли использовать аппаратное ускорение?

Когда вы должны его включить

Когда у вас есть мощный и стабильный графический процессор, включение аппаратного ускорения позволит вам использовать его в полной мере во всех поддерживаемых приложениях, а не только в играх. В Chrome аппаратное ускорение графического процессора обычно обеспечивает более плавный просмотр и потребление мультимедиа.

Как включить ускорение графического процессора?

Что такое ускорение графического процессора?

Источник