Основные характеристики. 
История развития графических адаптеров

Удивительно, но большая часть технических новинок, появляющихся в результате соперничества ATI и NVIDIA, остается незамеченной большинством пользователей. В настоящее время компании-разработчики уделяют основное внимание технологиям обработки трехмерных сцен, которые используются только в игровых программах и интересуют в основном энтузиастов компьютерных игр, составляющих лишь небольшую часть пользователей ПК.

А такие функции, как построение высококачественного двухмерного изображения, вывод изображения на два монитора одновремменно и декодирование DVD-видео реализованы на высоком уровне еще в графических микросхемах предыдущих поколений и не претерпели за последние полтора года существенных изменений.

За вывод изображения на экран аналогового монитора отвечает модуль RAMDAC, состоящий из кадрового буфера и трех ЦАП — по одному на каждый цветовой канал. Современные графические микросхемы оснащаются двумя независимыми RAMDAC, с 10-бит цифроаналоговыми преобразователями, работающими на частоте 400 МГц. Они могут формировать изображение с разрешением до 2048×1536 при частоте обновления экрана 85 Гц.

Для подключения цифровых ЖК мониторов был разработан интерфейс DVI, позволяющий совместить в одном разъеме контакты для подключения аналоговых и цифровых мониторов. Цифровая часть DVI состоит из 24 контактов, 12 используются для передачи управляющего сигнала, еще 12 — для линий заземления, питания и экранирующих контактов. Данные кодируются по принципу TMDS (дифференциальный способ передачи с минимизацией переходов), полоса пропускания составляет 170 МГц, что обеспечивает получение изображения с разрешением 1600* 1200 при частоте обновления 60 Гц. Как правило, современные графические микросхемы имеют два или даже три встроенных TMDS-преобразователя. Однако до сих пор возможность вывода изображения одновременно на три монитора была декларирована только для плат на базе ГП Parhelia-512, изготавливаемого компанией Matrox.

Абсолютное же большинство графических адаптеров последнего поколения оснащается двумя разъемами для подключения мониторов — либо одним 15-контактным аналоговым и одним цифровым DVI, либо двумя цифровыми.

Кроме того, многие графические адаптеры предоставляют возможность подключения видеоустройств для вывода изображения на них, а некоторые позволяют и захватывать видеосигнал. Как правило, видеосигнал выводится в двух форматах — S-Video и комплексом. Последний обеспечивает более низкое качество изображения, но зато позволяет передавать видеосигнал по двум проводам, в то время как для S-Video требуется четыре. Для подключения видео устройств применяется универсальный семи контактный разъем, который позволяет вводить и выводить видеосигнал обоих форматов с помощью специального кабеля разветвителя.

Для обработки видеосигнала нередко используется отдельная микросхема — например, даже в самых современных платах NVIDIA для этого применяются дополнительные микросхемы Philips 7108, в платах предыдущих поколений встречались микросхемы Conexant и Chrontel. Однако видеоинтерфейс может быть реализован и непосредственно в графической микросхеме, как это сделано, например, в микросхемах ATI RADEON 9700 и NVIDIA GeForce4 MX.

Но наиболее пристальное внимание как разработчиков ГП, так и пользователей графических адаптеров приковано всё же к функциям обработки трехмерных сцен. Современные ГП представляют собой программируемые микросхемы, в которых геометрические преобразования и закраску пикселов выполняют так называемые шейдеры — программируемые логические блоки.

Недавно компания Microsoft опубликовала очередную, девятую версию спецификации DirectX, регламентирующую в том числе и характеристики вершинных и пиксельных тендеров (спецификации DirectX 9.0 соответствуют шейдеры версии 2.0, более ранней DirectX 8.1 — шейдеры версий 1.1 и 1.4).

Основные характеристики графического ядра — количество и тип вершинных и пиксельных шейдеров, частота ядра, определяющая максимальное количество вершин или пикселей, обрабатываемых шейдером в секунду, частота и ширина шины памяти, внешний интерфейс. Характеристики шины памяти ГП, а также объем установленного на плате видео ОЗУ очень важны для задач трехмерной графики, так как при расчете трехмерной сцены ГП оперирует десятками мегабайт информации и пропускная способность шины памяти может стать «узким местом». Большое значение имеет и тип используемой памяти. Самые современные графические микросхемы, такие как RADEON 9800 и GeForce FX 5800 позволяют использовать память DDR второго поколения; это предоставляет возможность повысить частоту шины памяти до 1 ГЦ (500 МГц с удвоением), однако DDR-II отличается повышенным тепловыделением, что вынуждает изготовителей графических адаптеров применять мощные, а значит, шумные и энергоемкие, системы охлаждения.

Современные ГП достигли такого уровня производительности, при котором дальнейшее наращивание вычислительной мощи уже не имеет смысла с точки зрения скорости расчета сложных трехмерных сцен, состоящих из многих объектов и источников света. Поэтому в настоящее время разработчики трудятся над улучшением качества получаемых изображений — современные графические адаптеры предназначены для построения трехмерных изображений с разрешениями до 1600×1200 при максимальном уровне сглаживания и анизотропной фильтрации текстур, придающих изображению большую реалистичность. Следует отметить и такие направления развития, как оптимизация алгоритмов расчета теней и улучшение возможностей шейдеров.