МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВО
«БРЯНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра «Информатика и программное обеспечение»
«У Т В Е Р Ж Д А Ю»
Зав. кафедрой «ИиПО», к.т.н., доцент
____________________ Подвесовский А.Г.
«____» _____________ 2018г.
РЕФЕРАТ
ВИДЕОКАРТЫ
всего листов 25
Выполнил студент гр. 18-ПРИ, зач. кн. №___
_____________________________ Корж Б.А.
«_____» ______________2018
Руководитель
__________________ ст. преп. Радченко А.О.
«_____» ______________2018 г.
Брянск 2018
Содержание
1. Функции и назначение видеокарты.. 4
2. Устройство. 7
2.1. Видеокарта. 7
2.2. GPU.. 8
2.2.1. Вычислительная модель GPU: 8
2.3. 3-d графика. 9
3. Используемые технологии, методы.. 11
3.1. Видеокарта. 11
3.1.1. 3D-ускорители. 11
3.1.2. Игровые видеоускорители. 11
3.1.3. Профессиональные видеоускорители. 11
3.2. 3D графика. 12
3.2.1. Стереоскопические дисплеи. 12
3.2.2. Прочие дисплеи. 13
3.2.3. Кинотеатры с 3D.. 14
3.3. GPU.. 14
4. Параметры и характеристики. 15
4.1. Характеристики видеокарт. 15
4.2. GPU.. 15
4.3. 3D изображение. 16
5. Критерии выбора. 18
5.1. Видеокарта. 18
5.2. GPU.. 18
5.3. 3D изображение. 19
6. Эволюция. 21
6.1. Видеокарта. 21
6.2. GPU.. 23
7. Свободные таблицы сравнений. 27
7.1. CPU.. 27
7.2. Видеокарта. 29
7. Заключение. 31
7.1. Видеокарты.. 31
7.2. 3-d графика. 31
Список литературы.. 33
Функции и назначение видеокарты
Видеока́рта — электронное устройство, преобразующее графический образ, хранящийся, как содержимое памяти компьютера (или самого адаптера), в форму, пригодную для дальнейшего вывода на экран монитора (см. рис.Рис. 1). Первые мониторы, построенные на электронно-лучевых трубках, работали по телевизионному принципу сканирования экрана электронным лучом, и для отображения требовался видеосигнал, генерируемый видеокартой.
|
|
| Рис. 1 Видеокарта ASUS GEFORCE RTX 2080 TI |
В настоящее время, однако, эта базовая функция утратила основное значение, и, в первую очередь, под графическим адаптером понимают устройство с графическим процессором — графический ускоритель, который и занимается формированием самого графического образа. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне. В последнее время также имеет место тенденция использовать вычислительные возможности графического процессора для решения неграфических задач.
Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический процессор, который может производить дополнительную обработку, снимая эту задачу с центрального процессора компьютера. Например, все современные видеокарты Nvidia и AMD (ATi) осуществляют рендеринг графического конвейера OpenGL и DirectX на аппаратном уровне.
Графический процессор — отдельное устройство персонального компьютера или игровой приставки, выполняющее графический рендеринг. Современные графические процессоры очень эффективно обрабатывают и отображают компьютерную графику. Благодаря специализированной конвейерной архитектуре они намного эффективнее в обработке графической информации, чем типичный центральный процессор. Графический процессор в современных видеоадаптерах применяется в качестве ускорителя трёхмерной графики.
|
|
Может применятся как в составе дискретной видеокарты, так и в интегрированных решениях (встроенных в северный мост либо в гибридный процессор).
Трёхмерная графика — раздел компьютерной графики, совокупность приемов и инструментов (как программных, так и аппаратных), предназначенных для изображения объёмных объектов (см. рис. Рис. 2).
Трёхмерная графика активно применяется для создания изображений на плоскости экрана или листа печатной продукции в науке и промышленности, например, в системах автоматизации проектных работ (САПР; для создания твердотельных элементов: зданий, деталей машин, механизмов), архитектурной визуализации (сюда относится и так называемая «виртуальная археология»), в современных системах медицинской визуализации.
Самое широкое применение — во многих современных компьютерных играх, а также как элемент кинематографа, телевидения, печатной продукции.
Рис. 2. 3D-объект
Устройство
Видеокарта
Пусть компьютер - это компания, в штате которой состоит собственный художественный отдел. Когда люди в компании хотят получить иллюстрации или художественные работы, они посылают запрос художественному отделу. Художественный отдел решает, как создать изображение, затем рисует его на бумаге, т.е. идея становится фактической, видимой картиной.
Графическая карта (см. рис.рис. 3) работает подобно тем же принципам, что и наша компания. Центральный процессор, работающий в связке с программным обеспечением, посылает информацию об изображении на видеокарту. Видеокарта решает, как расположить пиксели на экране, чтобы создать правильное изображение. После чего она посылает подготовленную информацию на монитор через соединительный кабель.
|
|
| Рис. 3. Еще одна красивая видюха |
GPU
· Порт соединения с материнской платой (AGP, PCI-E) для передачи данных и управления.
· Процессор (GPU), чтобы решить, что сделать с каждым пикселем на экране.
· Память (VRAM), чтобы держать информацию о каждом пикселе и временно хранить сформированные изображения.
· Вывод на монитор (VGA, DVI), чтобы видеть окончательный результат обработки.
Внутренняя модель Nvidia GPU – ключевой момент в понимании GPGPU с использованием CUDA.
2.2.1. Вычислительная модель GPU:
Рассмотрим вычислительную модель GPU более подробно.
1. 
| Рис. 4. Устройство видеокарты |
Верхний уровень ядра GPU состоит из блоков, которые группируются в сетку или грид (grid) размерностью N1 * N2 * N3. Это можно изобразить следующим образом (см. рис.Рис. 4):
2. Размерность сетки блоков можно узнать с помощь функции cudaGetDeviceProperties, в полученной структуре за это отвечает поле maxGridSize. К примеру, на моей GeForce 9600M GS размерность сетки блоков: 65535*65535*1, то есть сетка блоков у меня двумерная (полученные данные удовлетворяют Compute Capability v.1.1).
3. Любой блок в свою очередь состоит из нитей (threads), которые являются непосредственными исполнителями вычислений. Нити в блоке сформированы в виде трехмерного массива (см. рис. Рис. 5), размерность которого так же можно узнать с помощью функции cudaGetDeviceProperties, за это отвечает поле maxThreadsDim.
D графика
Трёхмерная графика обычно имеет дело с виртуальным, воображаемым трёхмерным пространством, которое отображается на плоской, двухмерной поверхности дисплея или листа бумаги. В настоящее время известно несколько способов отображения трехмерной информации в объемном виде, хотя большинство из них представляет объёмные характеристики весьма условно, поскольку работают со стереоизображением. Из этой области можно отметить стереоочки, виртуальные шлемы, 3D-дисплеи, способные демонстрировать трехмерное изображение. Несколько производителей продемонстрировали готовые к серийному производству трёхмерные дисплеи. Однако и 3D-дисплеи по-прежнему не позволяют создавать полноценной физической, осязаемой копии математической модели, создаваемой методами трехмерной графики. Развивающиеся с 1990-х годов технологии быстрого прототипирования ликвидируют этот пробел. Следует заметить, что в технологиях быстрого прототипирования используется представление математической модели объекта в виде твердого тела (воксельная модель).
Для получения трёхмерного изображения на плоскости требуются следующие шаги:
• Моделирование — создание трёхмерной математической модели сцены и объектов в ней;
• Текстурирование — назначение поверхностям моделей растровых или процедурных текстур (подразумевает также настройку свойств материалов — прозрачность, отражения, шероховатость и пр.);
• Освещение — установка и настройка источников света;
• Анимация (в некоторых случаях) — придание движения объектам;
• Динамическая симуляция (в некоторых случаях) — автоматический расчёт взаимодействия частиц, твёрдых/мягких тел и пр. с моделируемыми силами гравитации, ветра, выталкивания и др., а также друг с другом;
• Рендеринг (визуализация) — построение проекции в соответствии с выбранной физической моделью;
• вывод полученного изображения на устройство вывода — дисплей или принтер.
` 
Рис. 5. Устройство блока GPU
При использовании GPU вы можете задействовать грид необходимого размера и сконфигурировать блоки под нужды вашей задачи.