Интерфейсы и память

Объем информации, обрабатываемый RAMDAC, достаточно велик — легко посчитать, что для разрешения 16001200 при частоте 75 Гц и 24 бит цвете необходимо обработать 432 Мбайта за каждую секунду. Первые графические адаптеры имели интерфейс PCI и делили ресурсы этой шины с другими PCI-устройствами. Поэтому особенно важен объем памяти графического адаптера: поместив в видеопамять информацию, полностью описывающую кадр, можно было освободить шину на время его обработки. Однако учитывая, что даже при разрешении 1024768, частоте 60 Гц и 16 бит цвете графическому контроллеру требовалось более двух третей общей пропускной способности (около 95 из 133 Мбайт/с, обеспечиваемых 32-разрядной шиной PCI), даже самое экономное использование ресурсов шины не спасало положения.

Решением стало применение интерфейса AGP (Accelerated Graphics Port), представляющего собой выделенный канал, соединяющий только два устройства — графический контроллер и системное ОЗУ.

С появлением графических ускорителей первого и второго поколения требования к быстродействию интерфейса и объему памяти значительно возросли. Объем информации о 3D-сцене, передаваемой ускорителю с блоком T&L, составляет десятки мегабайт. Более того, в процессе обработки этой информации контроллер получает множество промежуточных данных, которые также хранит в видеопамяти. Поэтому современные графические адаптеры очень требовательны к быстродействию подсистемы памяти и объему видеоОЗУ. Как правило, платы с самыми высокопроизводительными микросхемами оснащаются 128/256 Мбайт видео ОЗУ. Новейшие графические процессоры имеют четырехканальные контроллеры памяти со 128- и даже 256-разрядной шиной и совместимы с памятью DDR второго, а самые современные — и третьего поколения.

Используемая в настоящее время третья модификация интерфейса AGP обеспечивает пропускную способность 2,1 Гбайт/с, что вполне достаточно даже для самых мощных графических ускорителей, однако, уже началась замена на последовательную шину PCI Express.

3D-графика

В процессе развития графических адаптеров у них появилось множество новых возможностей: работа с несколькими мониторами, вывод изображения на цифровые дисплеи, захват и оцифровка видеосигнала (у некоторых моделей). Однако наибольшее влияние на развитие графических адаптеров, безусловно, оказало появление средств ускорения обработки трехмерных сцен. Удивительно, но функция, используемая практически только в игровых программах, оказала громадное влияние на рынок графических контроллеров, стимулировала серьезнейшую конкуренцию и динамичное совершенствование технологий. Высокие требования, задаваемые графическими процессорами, потребовали оптимизации и других подсистем графического адаптера — в первую очередь это касается памяти. Как результат — новейшие технологии памяти стали применяться в графических адаптерах задолго до использования их в системном ОЗУ компьютера. Так, например, микросхемы DDR второго поколения уже год устанавливаются на платы с GeForce FX, в то время как в системных платах для ПК память DDR-II только начинает использоваться.

Обработка трехмерных сцен для их последующего отображения состоит из нескольких этапов, часть которых выполняется на аппаратном уровне графическим процессором. Первое поколение таких процессоров выполняло лишь текстурирование — закраску точек экрана, или элементов изображения (пикселов), в цвета, взятые из двухмерной карты цветов (текстуры), «накладываемой» на поверхность какого-либо объекта сцены.

Второе поколение графических процессоров выполняет так называемые геометрические преобразования и освещение.

Графические процессоры третьего поколения, совместимые с DirectX 9.0, оснащаются программируемыми блоками обработки вершин и пикселов — вершинными и пиксельными шейдерами. Это позволяет использовать сложные оптические эффекты, даже если средства их обработки не были изначально заложены в архитектуру графического процессора.