Для чего нужна видеокарта, устройство видеокарты компьютера на примере старушки GeForce 9600 GT

Видеокарта является очень важным компонентом в системе, наверное вторым по важности после процессора. Но почему это именно так? Вообще, для чего нужна видеокарта? Приглашаю вас вместе со мной разобраться в этих вопросах, все ответы обязательно будут далее по тексту.

videokarta-9600-GT

Открою секрет тем, кто еще не знает - абсолютно в каждом компьютере есть видеокарта. Объясняется это тем, что без нее просто немыслима работа за компьютером. Дело в том, что, как вы уже наверное догадались, видеокарта отвечает за формирование изображения на мониторе компьютера. Без нее мы с вами просто-напросто сидели бы и "втыкали" в пустой ничего не показывающий монитор, причем остальная часть устройств компьютера при этом бы стабильно продолжала работать.

Иными словами получается, что если убрать из системы видеокарту, ничего страшного не произойдет, все будет работать и это никак не отразится на работе компьютера в общем. Это с технической точки зрения. Но с точки зрения нас с вами, отсутствие видеокарты на 100% лишает нас возможности вообще хоть как-то работать на таком компьютере. И поэтому видеокарта по важности идет следом за процессором (без процессора комп даже не включится).

Чтобы понять что это за "зверь" такой - видеокарта и где он "живет", предлагаю заглянуть внутрь системного блока компьютера.

sistemnyj-blok-komp'jutera-videokarta

Видеокарта (зеленая стрелка) состоит из множества компонентов и представляет собой печатную плату, на которой эти компоненты размещены. Итак, что же это за компоненты такие? У меня на руках старенькая 9600 GT от известной фирмы-производителя. Думаю, можно использовать ее в качестве примера для наглядного описания компонентов, поскольку в конструктивном плане все современные графические карты (видеокарты) идентичны - различаются только некоторые моменты, такие как: расположение отдельных чипов, их количество и т.д. Иными словами, далее по тексту пойдет объяснение базовой структуры (из чего состоит видеокарта), которая есть у всех в том или ином виде.

ustrojstvo-videokarty-vid-sverhu

Графический процессор (зеленая стрелка) - главный компонент (сердце) видеокарты. Именно от него зависят большинство характеристик видеокарты, производительность - в первую очередь. Графический процессор является еще и самым горячим компонентом любой видеокарты. Занимается расчетами выводимого на монитор изображения, разгружая при этом центральный процессор (у которого и своих обязанностей хватает). Участвует в расчетах для построения трехмерной графики. Современные графические процессоры (GPU) по сложности мало чем отличаются от центрального процессора компьютера (CPU). Не секрет, что число транзисторов в процессоре играет далеко не последнюю роль, так вот графический процессор видеокарты в большинстве случаев превосходит центральный процессор, как по количеству транзисторов, так и по вычислительной мощности. Достигается это, как правило благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков.

Видеоконтроллер - формирует картинку в памяти видеокарты, а так же отсылает информацию на ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь) относительно развертки монитора, занимается обработкой запросов центрального процессора компьютера. Содержит в себе несколько контроллеров: контроллер внешней шины данных (PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер памяти видеокарты. Так как к большинству современных видеокарт можно одновременно подключить сразу несколько мониторов, видеокарты содержат в себе сразу несколько видеоконтроллеров, каждый из которых управляет одним или несколькими дисплеями.

Видеопамять (желтые рамки) - выполняет роль некоего буфера, в который поступает изображение с графического процессора через видеоконтроллер. По своей сути очень схожа с оперативной памятью компьютера. В видеопамяти также хранятся промежуточные кадры, невидимые на мониторе элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по частоте и скорости доступа. Если говорить про современные видеокарты, все они могут оснащаться памятью типа GDDR3, GDDR4, GDDR5. Объем памяти тоже может быть разный, как правило от 1-4 Гб.

Сами чипы видеопамяти находятся вблизи графического процессора и располагаются вокруг него - и это не случайно. Смысл в том, что чем ближе находятся чипы видеопамяти к GPU, тем быстрее он с ними может взаимодействовать, за счет этого повышается его тактовая частота. Следует иметь ввиду, что помимо видеопамяти, современные графические процессоры обычно используют часть системной (ОЗУ) памяти компьютера, доступ к которой организуется драйвером видеокарты через шину AGP (которая уже устарела) или PCI-E.

Коннекторы (видеовыходы) - служат для подключения монитора(ов) к компьютеру. На приведенной ниже фотографии их три, значит к видеокарте одновременно можно подключить три монитора. Как вы понимаете, выходов может быть значительно больше - все зависит от стоимости видеокарты.

vyhody-videokarty

Сейчас не будем останавливаться на характеристиках каждого из них, это тема отдельной статьи, а просто перечислим их - D-Sub (окрашен в синий цвет), HDMI (слева), DVI, DisplayPort (которого нету на данной видеокарте). Это все были основные выходы, отвечающие за вывод картинки на монитор. Но существуют и другие - коннекторы системы питания и охлаждения видеокарты. Например так выглядит коннектор системы охлаждения видеокарты, при условии, что она представлена в виде вентилятора (активная система охлаждения).

videokarta-razem-pitanija-sistemy-ohlazhdenija

Через этот коннектор и далее по проводу подается напряжение на моторчик кулера, заставляя его вращаться. И через него же можно управлять скоростью вращения кулера. И как уже было сказано выше, есть еще один разъем - разъем дополнительного питания видеокарты. Все современные видеокарты им оснащаются в обязательном порядке, ибо потребляемая мощность этих видеокарт весьма и весьма высокая. Если на видеокарте нет такого разъема, как в случает с 9600 GT - мощность потребляется через интерфейс PCI-E x16, который способен "выдавать" до 75 Вт, если мне не изменяет память.

Если взглянуть на обратную сторону видеокарты, можно увидеть отверстия под винты крепления системы охлаждения графического процессора. Больше ничего интересного здесь вы не найдете.

ustrojstvo-videokarty-vid-snizu

Принцип работы видеокарты

Ну а теперь предлагаю обобщить все вышесказанное в некую последовательность, которая будет объяснять принцип работы видеокарты.

До того, как стать изображением на мониторе, цифровые данные в виде двоичного кода (0 и 1) обрабатываются центральным процессором компьютера, после чего они через шину данных направляются в видеокарту, где еще раз обрабатываются, преобразуются в аналоговый сигнал, который направляется на монитор. Это если кратко. Ну а если поподробней - сначала данные из шины данных попадают в графический процессор, где они обрабатываются. После чего эти обработанные цифровые данные через видеоконтроллер поступают в видеопамять видеокарты, где создается некий образ изображения, которое должно выводиться на мониторе. Следующим этапом - будет передача этих данных в RAMDAC (цифро-аналоговый преобразователь), где они преобразуются в аналоговый вид и уже в таком виде поступают на монитор.

Кстати, по поводу RAMDAC - сейчас все реже и реже на видеокартах встречается аналоговый выход (D-Sub), поэтому прошу тех, кто дочитал до этого момента (Вы молодец) указать в комментариях свое мнение на тот счет, нужен ли RAMDAC видеокартам, которые имеют только цифровые выходы (HDMI, DVI, DP). Ведь если главной функцией RAMDAC является кодирование данных из цифрового сигнала в аналоговый сигнал, то в случае с цифровыми выходами кодировать нечего и соответственно необходимость в RAMDAC отпадает. Прошу поделиться тех кто знает информацией на этот счет. Заранее спасибо.