Відеоадаптери (пристрій, принцип роботи).

Відеоадаптер (відео карта) – пристрій призначений для генерації зображень з подальшим їх виведенням на екран периферійного пристрою.

Сучасна відеокарта складається з наступних частин:

Графічний процесор (Graphics processing unit - графічний процесорний пристрій) - займається розрахунками виведеного зображення, звільняючи від цього обов'язку центральний процесор, проводить розрахунки для обробки команд тривимірної графіки. Є основою графічної плати, саме від нього залежать швидкодія і можливості всього пристрою. Сучасні графічні процесори по складності мало чим поступаються центральному процесору комп'ютера, і частенько перевершують його як по числу транзисторів, так і з обчислювальної потужності, завдяки великому числу універсальних обчислювальних блоків. Однак, архітектура GPU минулого покоління зазвичай припускає наявність декількох блоків обробки інформації, а саме: блок обробки 2D -графіки, блок обробки 3D-графіки, у свою чергу, зазвичай розділяється на геометричне ядро ​ ​ (плюс кеш вершин) і блок растеризації (плюс кеш текстур) та ін.

Відеоконтроллер - відповідає за формування зображення в відеопам'яті, дає команди RAMDAC на формування сигналів розгортки для монітора і здійснює обробку запитів центрального процесора. Крім цього, зазвичай присутні контролер зовнішньої шини даних (наприклад, PCI або AGP), контролер внутрішньої шини даних і контролер відеопам’яті. Ширина внутрішньої шини і шини відеопам'яті зазвичай більше, ніж зовнішньої (64, 128 або 256 розрядів проти 16 або 32), в багато відеоконтроллеру вбудовується ще й RAMDAC. Сучасні графічні адаптери (ATI, nVidia) зазвичай мають не менше двох відеоконтроллерів, що працюють незалежно один від одного і керуючих одночасно одним або декількома дисплеями кожен.

Відеопам'ять - виконує роль кадрового буфера, в якому зберігається зображення, що генерується і постійно змінюване графічним процесором і виводиться на екран монітора (чи декількох моніторів). У відеопам'яті зберігаються також проміжні невидимі на екрані елементи зображення та інші дані. Відеопам'ять буває декількох типів, що розрізняються по швидкості доступу і робочій частоті. Сучасні відеокарти комплектуються пам'яттю типу DDR, DDR2, GDDR3, GDDR4 і GDDR5. Слід також мати на увазі, що крім відеопам'яті, що знаходиться на відеокарті, сучасні графічні процесори зазвичай використовують у своїй роботі частина загальної системної пам'яті комп'ютера, прямий доступ до якої організовується драйвером відеоадаптера через шину AGP або PCIE. У разі використання архітектури UMA як відеопам'ять використовується частина системної пам'яті комп'ютера.

Цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) – слугує для перетворення зображення, формованого відеоконтроллером, в рівні інтенсивності кольору, що подаються на аналоговий монітор. Можливий діапазон кольоровості зображення визначається тільки параметрами RAMDAC. Найчастіше RAMDAC має чотири основні блоки - трьох цифро-аналогових перетворювача, по одному на кожний колірний канал (червоний, зелений, синій, RGB), і SRAM для зберігання даних про гамма-корекції. Більшість ЦАП мають розрядність 8 біт на канал - виходить по 256 рівнів яскравості на кожен основний колір, що в сумі дає 16700000 кольорів (а за рахунок гамма-корекції є можливість відображати вихідні 16700000 кольорів в набагато більшу колірний простір). Деякі RAMDAC мають розрядність по кожному каналу 10 біт (1024 рівня яскравості), що дозволяє відразу відображати більше 1 млрд кольорів, але ця можливість практично не використовується. Для підтримки другого монітора часто встановлюють другу ЦАП. Варто відзначити, що монітори і відеопроектори, що підключаються до цифрового DVI виходу відеокарти, для перетворення потоку цифрових даних використовують власні цифро-аналогові перетворювачі і від характеристик ЦАП відеокарти не залежать.

Відео-ПЗУ (Video ROM) - постійний запам'ятовуючий пристрій, в який записані відео- BIOS, екранні шрифти, службові таблиці і т. п. ПЗУ не використовується відеоконтроллером безпосередньо - до нього звертається тільки центральний процесор. Зберігається в ПЗУ відео- BIOS забезпечує ініціалізацію і роботу відеокарти до завантаження основної операційної системи, а також містить системні дані, які можуть зчитатися і інтерпретуватися відеодрайвером в процесі роботи (залежно від застосовуваного методу розділення відповідальності між драйвером і BIOS). На багатьох сучасних картах встановлюються електрично перепрограмувальні ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), що допускають перезапис відео-BIOS самим користувачем за допомогою спеціальної програми.

Система охолодження - Призначена для збереження температурного режиму відеопроцесора і відеопам’яті в допустимих межах. Правильна і повнофункціональна робота сучасного графічного адаптера забезпечується за допомогою відеодрайвера - спеціального програмного забезпечення, що поставляється виробником відеокарти і завантажуваного в процесі запуску операційної системи. Відеодрайвер виконує функції інтерфейсу між системою з запущеними в ній додатками і відеоадаптером. Так само як і відео- BIOS, Відеодрайвер організовує і програмно контролює роботу всіх частин відеоадаптера через спеціальні регістри управління, доступ до яких відбувається через відповідну шину.