Видеоподсистема ЭВМ. Назначение, организация, характеристики

Основными компонентами видеоподсистемы вычислительных машин являются видеомонитор (дисплей или просто монитор) как устройство визуального отображения информации на экране и видеоадаптер (синоним – видеокарта), функциями которого являются преобразование и передача видеосигнала на монитор. Видеоадаптер выполняет роль интерфейса между компьютером и устройством отображения информации. Этот интерфейс был единственным назначением первых видеоадаптеров. Однако по мере развития компьютеров на видеоадаптер стали возлагаться дополнительные обязанности: аппаратное ускорение 2D- и 3D-графики, обработка видеосигналов, прием телевизионных сигналов и ряд других. Для решения этих задач в состав видеоадаптера стали включать дополнительные элементы, в результате чего современный видеоадаптер превратился в мощное универсальное графическое устройство. Видеоадаптер представляет собой чрезвычайно важный элемент видеоподсистемы и определяет следующие ее характеристики: максимальное разрешение и частоты разверток (совместно с монитором); максимальное количество отображаемых оттенков цветов; скорость обработки и передачи видеоинформации, определяющую производительность видеоподсистемы в целом. Видеоадаптеры могут работать в текстовом и графическом режимах, различающихся разрешением, количеством отображаемых цветов и некоторыми другими характеристиками.

Видеокарта
Для обработки видео информации и управлением вывода на экран монитора служит видеоадаптер или видеокарта. На современные видеокарты устанавливается видеопроцессор. Видеопроцессор представляет собой сложную схему управления, сравнимую по сложности с центральным процессором. Видеопроцессор, работающий с видеопамятью, обладает высокой производительностью. Пересылка данных между видеопроцессором и видеопамятью производится по внутренней шине, это быстрые передачи. Пересылка из основной памяти в видеопамять обычно происходит значительно медленнее, поскольку блок данных из основной памяти должен пройти по системной шине данных (которая уступает шине видеоданных по разрядности), затем через интерфейс видеошины, попасть на внутреннюю шину видеоадаптера и лишь затем – в видеопамять. При пересылке данных между двумя шинами необходимо синхронизировать работу главного процессора с видеопроцессором. На рис. 1 изображена упрощенная модель работы основных компонентов видеосистемы компьютера.

Рис. 1. Примерная архитектура видеосистемы

Видеопроцессор производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате, разгружается центральный процессор вычислительной системы. Отсюда следует, что видеопроцессор должен оперировать своей собственной памятью. Тип памяти, в которой хранятся графические данные называется буфер кадра (frame buffer). В системах, ориентированнных на обработку 3D приложениий, требуется еще и наличие специальной памяти, называемо z-буфер (z-buffer), в котором хранится информация о глубине изображаемой сцены. В некоторых системах может иметься собственная память текстур (texture memory), т.е. память для хранения элементов, из которых формируются поверхности объекта. Наличие текстурных карт ключевым образом влияет на реалистичность изображения трехмерных сцен.