7wrz
Budowa i zasada działania kart graficznych.

Budowa i zasada działania kart graficznych.

Zdjęcie autorstwa RF._.studio z Pexels

Terminów karta graficzna i adapter można przy pewnym założeniu używać zamiennie. Różnica pomiędzy kartą a adapterem polega na tym, że karta jest urządzeniem wymiennym, które montujemy w gnieździe magistrali rozszerzającej (ang. Slot), natomiast adapter może być umieszczony także na stałe na płycie głównej. Rozróżnienie to dotyczy wszelkich adapterów i kart. W niniejszych dokumentach używać będziemy terminu karta, gdyż jest on powszechnie stosowany, nie przesądza to jednak o umiejscowieniu urządzenia.

Karta graficzna jest urządzeniem pośredniczącym w komunikacji systemu komputerowego z monitorem. Otrzymuje ona informacje o treści obrazu od systemu i po odpowiednich działaniach wytwarza sygnały sterujące pracą monitora. Z biegiem czasu ilość zadań wykonywanych przez kartę graficzną rosła. Stąd możemy karty graficzne podzielić na tak zwane bufory ramki, które nie uczestniczą w tworzeniu treści obrazu oraz na karty akceleratorowe. Wśród tych ostatnich wyróżniamy akceleratory 2D, czyli grafiki dwuwymiarowej i akceleratory grafiki trójwymiarowej 3D. Zadaniem prostych kart graficznych, czyli buforów ramki, jest wytworzenie sygnałów sterujących monitorem, potrzebnych do uzyskania określonego obrazu.

Pamięć wideo

O elementach tego obrazu decyduje zawartość tak zwanej Pamięci Video. Zawartość ta jest tworzona wyłącznie przez system, a konkretnie przez mikroprocesor, natomiast karta w tym procesie w ogóle nie uczestniczy.

W przypadku kart akceleratorowych sytuacja jest nieco odmienna. Mniejsza lub większa część operacji związanych z tworzeniem treści obrazu (inaczej mówiąc, z obliczaniem, jak intensywnie powinny świecić poszczególne piksele składające się na całość obrazu) wykonywana jest przez kartę graficzną (na żądanie systemu). Związane jest to zwykle z potrzebą szybszego wykonania tych operacji i odciążenia procesora. Od strony systemu karta graficzna widziana jest jako układ wejścia / wyjścia współadresowalny z pamięcią operacyjną (zarezerwowany zakres adresów A000:0000 (B000:FFFFh -128 KB).

Pracę kart graficznych możemy podzielić na dwa różniące się znacznie tryby: tekstowy i graficzny. Różnica polega przede wszystkim na sposobie interpretacji zawartości pamięci wideo.

W trybie tekstowym zawartość pamięci interpretowana jest jako kody znaków, które należy wyświetlić na ekranie. Zawartość pamięci wideo określa więc w tym przypadku pośrednio, co ma być wyświetlone na ekranie. Informacja o tym, który piksel ma być zapalony, a który zgaszony, pochodzi z Generatora znaków (RAM/ROM zawiera matrycę znaków, czyli informację o sposobie konstruowania znaków z pikseli).

W trybie graficznym zawartość pamięci wideo jest interpretowana jako bezpośrednie określenie jasności świecenia każdego piksela (przy założeniu, że piksel może być jedynie zgaszony lub zapalony, na każdy piksel przypadałby 1 bit).

Opis działania karty graficznej w trybie tekstowym i graficznym zawarty jest w odrębnych rozdziałach.

Etapy projektowania kart.

Aby dana karta graficzna pojawiła się na rynku musi minąć trochę czasu zanim się ją zaprojektuje oraz wykona a ściślej wygląda to tak:

Na całość projektowania składa się min:

  • Opracowanie założeń projektowych

  • Projekt schematu blokowego

  • Symulacja komputerowa blokowa

  • Projekt schematu ideowego

  • Symulacja komputerowa ideowa -gotowy projekt schematu elektronicznego

  • Ocena

  • Wykonanie prototypu

  • Wykonanie badań i testów

  • Ocena końcowa karty

1
) Projektowanie kart – założenia projektowe.

2
) Projektowanie kart – symulacje blokowe.

3) Projektowanie kart – symulacje ideowe.

4) Projektowanie kart – prototyp.


Autor

Krzysztof Łabno