Задумывались ли вы когда-то, играя в компьютерные игры, что выводит изображение на монитор? "Ну конечно же это видеокарта, это любой дурак знает!", - Парируете Вы. Но как же она работает? Сейчас разберемся.
Для начала разберемся, что такое видеокарта? Википедия предлагает нам такой ответ на этот вопрос: "Видеокарта — устройство, преобразующее графический образ, хранящийся как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора. Ой, какой сложный и непонятный ответ. Простыми словами видеокарта это тот же процессор, но выводит изображение. Объяснение неточное и размытое, но для первого раза достаточно. Начнем наше знакомство с видеокартой с того, как она устроена.
1. Графический процессор
Графический процессор (от англ. Graphics processing unit (GPU)) нужен для расчетов выводимого изображения. Графические процессы порой превосходят центральный процессор по числу транзисторов и вычислительной мощи. В графическом процессоре более 1000 ядер!!
2. Видеоконтроллер
Видеоконтроллер нужен для генерации изображения из видеопамяти. Является главным компонентом схемы формирования видеоизображения.
3. Порты
Немаловажную роль играют порты. Это выходы для обработанных данных. Существует 4 разъема для кабелей: VGA, DVI, Display Port и HDMI. Самые популярные из них это Display port и HDMI.
4. Видеопамять
Видеопамять это внутренняя оперативная память, которая используется для данных, использующееся для формирования изображения на экране. Существуют разные типы видеопамяти. Самый популярный из них - GDDR6. Иногда при недостатке видеопамяти, видеокарта использует часть оперативной памяти, из-за этого и может появиться замирание картинки.
5. Постоянное запоминающее устройство
Постоянное запоминающее устройство или просто ПЗУ сохраняет в себе нужные данные например информацию с BIOS. Благодаря ПЗУ изображение появляется еще до полной загрузки ОС.
6. Система охлаждения
Ну вот мы и добрались до, наверное, самого важного компонента видеокарты, без которой она был просто перегревалась и не работала. Обычно на видеокарту ставят несколько вентиляторов и радиатор. Но также существуют разные типы охлаждения. Например, водяное или гибридное.
Фух, с компонентами видеокарты разобрались, теперь рассмотрим сам принцип работы видеокарты.
Принцип работы видеокарты
В памяти видеокарты хранятся и программы и данные для программы. Но из-за того, что шину памяти они используют совместно. Видеокарта справляется медленнее центрального процессора, но зато данных перемещает намного больше данных.
Рендеринг
Каждый объект состоит из треугольников с 3 вершинами. Мы можем определить его координаты по вершинам, масштаб. Далее нам остается только растеризовать модель (перевести из векторного формата в растровое изображение) для этого делается проецирование на плоскость. Потом для каждого треугольника на этой плоскости мы делаем 3 уравнение для его сторон и определяем какие пиксели попадают в плоскость этого треугольника. Затем берем атрибуты вершин (координаты текстур) . И все, теперь мы можем делать текстуры по координатам. Уже далее идет самая энергозатратная стадия рендеринга - пиксельное освещение. После всего этого изображение выводится на экран.
Трассировка лучей
При обычной растеризации все объекты берутся как будто бы в вакууме. Они не влияют друг на друга, но благодаря трассировке лучей объекты влияют друг на друга. Тени, отражение, освещение.
Заключение
Ну вот мы и подошли к концу. Надеюсь, что эта статья помогла вам разобраться в том, как работает видеокарта и из чего она состоит.
Спасибо за уделенное время, пока.
