В каком видеорежиме видеопамять представлена как двумерный массив пикселей
Видеопамять компьютера и объём памяти видеокарты VRAM
Если открыть форум какой-нибудь популярной компьютерной игры, то обязательно в нём найдётся тема про видеокарты, где на нескольких десятках страниц, помимо прочего, будет активно обсуждаться и объём памяти видеокарты. Продвинутые пользователи могут вступить в активное обсуждение вопроса, а вот для новичка это сплошная тарабарщина. В сегодняшнем посте я хочу немного рассказать что такое видеопамять компьютера и для чего она используется.
Что такое графическая видеопамять компьютера?
Думаю Вам уже понятно, что кроме основной оперативной памяти RAM у компьютера или ноутбука есть ещё и видеопамять — VRAM. Аббревиатура расшифровывается как Video Random Access Memory. Графическая видеопамять видеокарты компьютера — это особый вид оперативной памяти, который используется в дискретных видеоадаптерах компьютеров и ноутбуков. Выполнена она в виде чипов, распаянных на плате видеокарты вокруг графического процессора.
Думаю понятно, что чем больше модулей распаяно, тем больше объём видеопамяти. Тут возникает логичный вопрос — а зачем она нужна, ведь у компьютера и так есть оперативная память!
Память видеокарты используется для временного хранения графических данных — а именно изображения (так называемый буфер кадра ) — сформированных и передаваемых видеоадаптером на монитор ПК. Видеопамять является двухпортовой, то есть она может одновременно записывать данные при изменении изображения и в то же самое время считывать её содержимое для прорисовки изображения на экране. Проще говоря, память видеокарты снабжает графический процессор данными, которые необходимы ему для визуализации изображения — так называемого рендеринга. К этим данным относится буфер кадров, карта теней, используемые текстуры, освещение и так далее.
Как узнать объем видеопамяти
Объём видеопамяти видеоадаптера, установленного на Вашем компьютере Вы можете несколькими способами.
Во-первых , зная точную модель видеокарты, Вы можете узнать о ней абсолютно всё в Интернете, введя индекс модели в поисковик.
Во-вторых , можно воспользоваться одной из многочисленных утилит, которые отображают всю информацию о видеоадаптере компьютера. Например, Everest, Aida64 или HWiNFO64. Мне, например, больше всего нравится бесплатная программка GPU-Z:
Быстрая, лёгкая и показывает абсолютно всю нужную информацию. В поле Memory Type будет показан тип используемой памяти видеокарты, а в поле Memory Size — её объём.
В-третьих , узнать объём памяти можно в наклейке, которую обычно клеят на видеоадаптер. Там написана модель устройства, используемый чип и установленный размер видеопамяти. Правда, чтобы воспользоваться этим способом, Вам придётся разбирать свой компьютер. С ноутбуками вообще в этом смысле дикое неудобство!
Как увеличить объем памяти видеокарты
Такой вопрос обычно задают новички. Они знают, что объём ОЗУ у компьютера можно расширить установкой дополнительных модулей и думают, что с видеокартой всё точно так же. А вот и нет, увеличить объём видеопамяти без замены видеокарты не получится. Для этого надо купить новый адаптер и заменить на него старый.
Кстати, у меня в практике был случай, когда один опытный радиотехник загорелся желанием перепаять модули ОЗУ с одной платы на другую. Причём на плате были для этого соответствующие места. Но ничем эта затея не закончилась. Мало того, что подобные работы имеют высокий класс точности, но даже если это и получится сделать физически увеличить объём видеопамяти, нужно будет ещё и перепрошить само устройство. Ведь без соответствующего программного обеспечения плата всё равно не увидит установленные модули ОЗУ.
Сколько памяти нужно видекарте?
Вопрос очень интересный. Тут всё напрямую зависит от того, как будет использоваться видеоадаптер в плане работы с графикой. Например, если это просто офисный компьютер, то ему хватит и встроенного графического адаптера, который будет сам занимать немного видеопамяти из ОЗУ. Если это домашний ПК для фильмов и простеньких игр, то ему вполне хватит от 256 Мб. до 1 Гб. А вот заядлому геймеру или для профессиональной работы с видео нужно будет уже в среднем 2-4 Гигабайта.
Так же необходимо учитывать следующие факторы:
Разрешение монитора
Чем больше у Вас монитор, тем бОльшее он использует разрешение. А чем больше используется разрешение, тем сильнее оно потребляет память видеокарты. Например 1 кадр в качестве FullHD ( разрешение 1920X1080X32) требует 8 Мб видеопамяти. Если же Вы подключили самый современный монитор 4К, то используемое у него разрешение будет потреблять уже в среднем 33 Мб на каждый кадр.
Сглаживание текстур
Сглаживание видео вообще очень сильно потребляет видеопамять. Чем сильнее сглаживание — тем больше потребление VRAM. К тому же разные алгоритмы сглаживания имеют соответственно и разное потребление. Причём разные типы сглаживания по разному потребляют ресурсы компьютера.
Качество текстур и теней
Чем выше качество текстур, чем больше отображается теней у объектов, тем сильнее расходуется и видеопамять компьютера. Это вообще самый сильный потребитель ресурсов видеокарты. Любите поиграть в «тяжелую» игру поставив качество на максимум? Приготовьтесь к тому, что памяти Вашей видеокарты может для этого не хватить. Чем реалистичней качество картинки, тем больше для этого требуется теней и текстур, а значит видеоадаптер будет использоваться по максимуму.
У вас случались ошибки, связанные с видеопамятью на вашем ПК с Windows? Сложности с запуском графических программ, таких как видеоредакторы и новые видеоигры? Если да, то возможно, вам требуется больше видеопамяти.
Но что это такое и как вы можете ее увеличить? В этой статье я поделюсь с вами всем, что я знаю о видеопамяти, поэтому читайте дальше!
Что такое видеопамять?
Хотя технически неверно, но термины GPU и графическая карта часто используются взаимозаменяемо.
Ваша видеопамять содержит информацию о том, что требуется графическому процессору, например, текстуры игр и световые эффекты. Это позволяет графическому процессору быстро получать доступ к информации и выводить видео на монитор. Использование видеопамяти для этой задачи намного быстрее, чем использование вашей оперативной памяти, поскольку видеопамять находится рядом с графическим процессором на графической карте и построена для этой высокоинтенсивной цели.
Сколько у меня видеопамяти?
Вы можете легко просмотреть объем видеопамяти, который у вас есть в Windows 10, выполнив следующие шаги:
- Откройте меню «Параметры», нажав сочетания клавиш «Windows +I».
- Выберите «Система», затем нажмите «Экран» на левой боковой панели.
- Прокрутите вниз и щелкните текст «свойства графического адаптера».
- В появившемся окне, перейдите на вкладку «Адаптер» и посмотрите раздел «Информация о адаптере».
- Вы увидите текущую видеопамять, указанную рядом с выделенной видеопамятью.
В разделе «Тип адаптера» вы, вероятно, увидите название вашей видеокарты NVIDIA или AMD, в зависимости от того, какое устройство у вас есть. Если вы видите AMD Accelerated Processing Unit или Intel HD Graphics (скорее всего), вы используете интегрированную графику.
Что означает интегрированная графика?
Интегрированное графическое решение означает, что GPU находится на том же уровне, что и процессор, и использует обычную системную память вместо использования собственного выделенного VRAM. Это недорогое решение и позволяет ноутбукам выводить базовую графику без необходимости использования видеокарты с пространственной и энергетической безопасностью. Но интегрированная графика плохо подходит для игровых и графических задач.
Насколько мощная ваша интегрированная графика зависит от вашего процессора. Новые процессоры с графикой Intel Iris Plus являются более мощными, чем их более дешевые и более старые аналоги, но по-прежнему бледны по сравнению с выделенной графикой.
При использовании интегрированной графики, у вас не должно быть проблем с просмотром видео, играми с низкой интенсивностью, и работой с базовыми приложениями для редактирования фото и видео. Однако играть в новейшие графически впечатляющие игры со встроенной графикой в принципе невозможно.
Для каких задач нужна видеопамять?
Прежде чем говорить конкретные цифры, я должен упомянуть, какие аспекты игр и других приложений с интенсивной графикой используют много VRAM.
Большим фактором в потреблении VRAM является разрешение вашего монитора. Видеопамять хранит буфер кадра, который содержит изображение до и в течение времени, когда ваш графический процессор отображает его на экране. Более мощные дисплеи (например, игры на экране 4K) занимают больше VRAM, поскольку изображения с более высоким разрешением занимают больше пикселей для отображения.
Помимо вашего дисплея, текстуры в игре могут существенно повлиять на количество VRAM, в котором вы нуждаетесь. Большинство современных компьютерных игр позволяют вам точно настраивать производительность или качество изображения. Вы можете играть в игру в режиме «Низкий» или «Средний» с более дешевой картой (или даже интегрированной графикой). Но высокое или ультра-качество, или пользовательские моды, которые заставляют текстуры внутри игры выглядеть даже лучше, чем задумали разработчики, потребуется много ОЗУ.
Декоративные функции, такие как сглаживание, также используют больше VRAM из-за дополнительных пикселей. Если вы играете на двух мониторах одновременно, это еще более интенсивно.
И наоборот, дешевая карта с 2 ГБ VRAM (или встроенной графикой) достаточна для игры в старые компьютерные игры или эмуляция ретро-консолей.
Тогда у игр не было более 2 ГБ VRAM.
Даже если вы не заинтересованы в играх, некоторые популярные программы также требуют значительного количества VRAM. Программное обеспечение 3D-дизайна, такое как AutoCAD, особенно интенсивные изменения в Photoshop, и редактирование высококачественного видео будут страдать, если у вас недостаточно видеопамяти.
Правильное количество видеопамяти: основные рекомендации
Надеюсь, ясно, что нет идеального количества VRAM для всех. Тем не менее, я могу предоставить некоторые базовые рекомендации о том, сколько VRAM вы должны иметь в графической карте.
- 1-2 ГБ VRAM: эти карты обычно обеспечивают лучшую производительность, чем встроенная графика, но не могут обрабатывать большинство современных игр при средних значениях. Покупайте карту с этим количеством VRAM, если вы хотите играть в старые игры, которые не будут работать со встроенной графикой. Не рекомендуется для редактирования видео или работы 3D.
- 3-6 ГБ VRAM: эти карты среднего диапазона хороши для умеренных игр или несколько интенсивного редактирования видео.
- 8 ГБ VRAM и выше: карты высокого класса, с этой большим ОЗУ для серьезных геймеров. Если вы хотите играть в новейшие игры с разрешением 4K, вам нужна карта с большим количеством VRAM.
Производители графических карт добавляют на карту соответствующее количество VRAM в зависимости от того, насколько мощный GPU. Таким образом, дешевая видеокарта будет иметь небольшое количество VRAM, тогда как дорогая видеокарта будет иметь намного больше.
Проблемы с видеопамятью
Помните, что, как и обычная оперативная память, больше VRAM не всегда означает лучшую производительность. Если ваша карта имеет 4 ГБ VRAM, и вы играете в игру, которая использует только 2 ГБ, обновление до карты на 8 ГБ не сделает ничего заметного.
Помните, что VRAM является лишь одним из факторов производительности. Если у вас недостаточно мощный процессор, рендеринг видео высокой четкости займет много времени. Отсутствие системной памяти не позволяет запускать сразу несколько программ, а использование механического жесткого диска сильно ограничит производительность вашей системы. И некоторые более дешевые видеокарты могут использовать медленный DDR3 VRAM, который уступает DDR5.
Как увеличить видеопамять
Они должны содержать опцию для настройки того, сколько памяти вы выделяете для графического процессора. По умолчанию обычно 128 МБ, попробуйте увеличить его до 256 МБ или 512 МБ, если у вас есть достаточно, чтобы сэкономить. Однако не каждый процессор или BIOS имеет этот параметр. Если вы не можете его изменить, есть временное решение, которое может вам помочь.
Подделка увеличения
Поскольку большинство интегрированных графических решений автоматически настраиваются на использование необходимого объема оперативной памяти, детали, о которых говорится в окне «Свойства адаптера», не имеют большого значения. Фактически, для интегрированной графики значение выделенной видеопамяти полностью фиктивно. Система сообщает фиктивное значение чтобы игры видели что-то, когда проверяют, сколько у вас VRAM.
Откройте окно редактора реестра, введя «regedit» в окно «Выполнить». Помните, что вы можете испортить свою систему в реестре, так что будьте осторожны, находясь здесь.
Направляйтесь в следующее место:
Эти методы не гарантируют работу, но их все равно стоит попробовать, если у вас возникнут проблемы. Если у вас не так много системной памяти и у вас проблемы с играми со встроенной графикой, попробуйте добавить дополнительную RAM для использования интегрированной графики.
Теперь вы понимаете, что такое видеопамять
У вас есть выделенная видеокарта или вы используете интегрированную графику? Вы когда-нибудь сталкивались с ошибкой, связанной с VRAM? Напишите это в комментариях!
Видеопамять также является частью современных видеокарт. Подробнее см. в статье «Графическая плата».
Видеопамять — это внутренняя оперативная память, отведённая для хранения данных, которые используются для формирования изображения на экране монитора.
При этом в видеопамяти может содержаться как непосредственно растровый образ изображения (экранный кадр), так и отдельные фрагменты как в растровой (текстуры), так и в векторной (многоугольники, в частности треугольники) формах.
Как правило, чипы оперативной памяти современной видеокарты припаяны прямо к текстолиту печатной платы, в отличие от съёмных модулей системной памяти, которые вставляются в стандартизированные разъёмы ранних видеоадаптеров.
При изготовлении видеокарт уже достаточно давно используется память GDDR3. На смену ей пришла GDDR4, которая имеет более высокую пропускную способность, чем GDDR3; однако GDDR4 не получила широкого распространения вследствие плохого соотношения «Цена-производительность» и ограниченно использовалась лишь в некоторых видеокартах верхнего ценового сегмента (например Radeon X1950XTX, HD 2900 XT, HD3870). Далее появилась память GDDR5, которая по состоянию на 2012 год является наиболее массовой, GDDR3 используется в бюджетном сегменте. В 2018 году в топовых видеокартах устанавливается память типа HBM и HBM2, GDDR5X и GDDR6.
Также видеопамять отличается от «обычной» системной ОЗУ более жёсткими требованиями к ширине шины.
Графическая шина данных — это магистраль, связывающая графический процессор и память видеокарт.
Имеет значение соотношение количества памяти, её типа и ширины шины данных: 512 МБ DDR2, при ширине шины данных в 128 бит, будет работать медленнее и гораздо менее эффективно, чем 256 МБ GDDR3 при ширине шины в 128 бит и т. п. По понятным причинам, 256 МБ GDDR3 с шириной шины 256 бит лучше, чем 256 МБ GDDR3 с шириной шины в 128 бит и т. п.
Также стоит учитывать, что из-за относительно невысокой стоимости видеопамяти многие производители видеокарт устанавливают избыточное количество видеопамяти (4, 6 и 8 Гбайт) на слабые видеокарты с целью повышения их маркетинговой привлекательности.
Требования операционных систем и компьютерных игр возрастают с течением времени; так, например, чтобы играть комфортно в наиболее современные игры на высоких настройках [ источник не указан 1092 дня ] :
В настоящее время, однако, эта базовая функция, оставаясь нужной и востребованной, ушла в тень, перестав определять уровень возможностей формирования изображения - качество видеосигнала (чёткость изображения) очень мало связано с ценой и техническим уровнем современной видеокарты. В первую очередь, сейчас 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.
Обычно видеокарта выполнена в виде печатной платы (плата расширения) и вставляется в разъём расширения, универсальный либо специализированный (AGP). Также широко распространены и встроенные (интегрированные) в системную плату видеокарты — как в виде отдельного чипа, так и в качестве составляющей части северного моста чипсета или ЦПУ); в этом случае устройство, строго говоря, не может быть названо видеокартой.
Содержание
История
Стоит заметить, что интерфейсы с монитором всех этих типов видеоадаптеров были цифровые, MDA и HGC передавали только светится или не светится точка и дополнительный сигнал яркости для атрибута текста «яркий», аналогично CGA по трём каналам (красный, зелёный, синий) передавал основной видеосигнал, и мог дополнительно передавать сигнал яркости (всего получалось 16 цветов), EGA имел по две линии передачи на каждый из основных цветов, то есть каждый основной цвет мог отображаться с полной яркостью, 2/3 или 1/3 от полной яркости, что и давало в сумме максимум 64 цвета.
Устройство
Современная видеокарта состоит из следующих частей:
Видеоконтроллер отвечает за формирование изображения в видеопамяти, даёт команды RAMDAC на формирование сигналов развёртки для монитора и осуществляет обработку запросов центрального процессора. Кроме этого, обычно присутствуют контроллер внешней шины данных (например, PCI или AGP), контроллер внутренней шины данных и контроллер видеопамяти. Ширина внутренней шины и шины видеопамяти обычно больше, чем внешней (64, 128 или 256 разрядов против 16 или 32), во многие видеоконтроллеры встраивается ещё и RAMDAC. Современные графические адаптеры (ATI, nVidia) обычно имеют не менее двух видеоконтроллеров, работающих независимо друг от друга и управляющих одновременно одним или несколькими дисплеями каждый.
Видеопамять выполняет роль кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора (или нескольких мониторов). В видеопамяти хранятся также промежуточные невидимые на экране элементы изображения и другие данные. Видеопамять бывает нескольких типов, различающихся по скорости доступа и рабочей частоте. Современные видеокарты комплектуются памятью типа DDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4 и GDDR5. Следует также иметь в виду, что помимо видеопамяти, находящейся на видеокарте, современные графические процессоры обычно используют в своей работе часть общей системной памяти компьютера, прямой доступ к которой организуется драйвером видеоадаптера через шину AGP или PCIE. В случае использования архитектуры Uniform Memory Access в качестве видеопамяти используется часть системной памяти компьютера.
Видеоадаптеры MDA, Hercules, EGA и CGA оснащались 9-контактным разъёмом типа D-Sub. Изредка также присутствовал коаксиальный разъём Composite Video, позволяющий вывести черно-белое изображение на телевизионный приемник или монитор, оснащенный НЧ-видеовходом.
Видеоадаптеры VGA и более поздние обычно имели всего один разъём VGA (15-контактный D-Sub). Изредка ранние версии VGA-адаптеров имели также разъём предыдущего поколения (9-контактный) для совместимости со старыми мониторами. Выбор рабочего выхода задавался переключателями на плате видеоадаптера.
В настоящее время платы оснащают разъёмами DVI или HDMI, либо DisplayPort в количестве от одного до трёх (некоторые видеокарты ATi последнего поколения оснащаются шестью коннекторами). Порты DVI и HDMI являются эволюционными стадиями развития стандарта передачи видеосигнала, поэтому для соединения устройств с этими типами портов возможно использование переходников. Порт DVI-I также включает аналоговые сигналы, позволяющие подключить монитор через переходник на старый разъём D-SUB (DVI-D не позволяет этого сделать). DisplayPort позволяет подключать до четырёх устройств, в том числе аудиоустройства, USB-концентраторы и иные устройства ввода-вывода.
Также на видеокарте могут быть размещены композитный и компонентный S-Video видеовыход; также видеовход (обозначаются, как ViVo)
Система охлаждения предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и (зачастую) видеопамяти в допустимых пределах.
Интерфейс
Дальнейшим рывком явилось появление шины MCA (Micro Channel Architecture) в новой серии компьютеров PS/2 фирмы IBM. Она уже имела разрядность 32/32 бит и пиковую пропускную способность 40 МиБ/с. Но то обстоятельство, что архитектура MCI являлась закрытой (собственностью IBM), побудило остальных производителей искать иные пути увеличения пропускной способности основного канала доступа к видеоадаптеру.
Видеопамять
Пиковая скорость передачи данных
Характеристики видеокарт
3D-ускорители
3D ускоритель - плата расширения (PCI, PCI-E, AGP, ISA), которая отвечает за ускорение 2D, а позднее за ускорение 3D графики. Самым первым 3D ускорителем стала видеокарта от NVidia - Diamond Edge 3D 3400.
Игровые видеоускорители
Игровые видеоускорители - это такие видеокарты, которые ориентированы на ускорение 3D графики в играх. На данный момент самыми быстрыми настольными видеокартами являются NVIDIA GeForce GTX 690 и AMD Radeon HD 7990. Для ноутбуков самыми быстрыми являются NVIDIA GeForce GTX 680M и AMD Radeon HD 7970M.
Профессиональные видеоускорители
Профессиональные графические карты — видеокарты, ориентированные на работу в мощных графических станциях и использования в профессиональных математических и графических пакетах 2D- и 3D-моделирования, на которые ложится значительная нагрузка при обсчёте и прорисовке моделей проектируемых объектов.
Ядра профессиональных видеоускорителей основных производителей, AMD и NVIDIA, «изнутри» мало отличаются от их игровых собратьев. Они давно унифицировали свои GPU и используют их в разных областях. Именно такой ход и позволил этим фирмам вытеснить с рынка компании, занимавшиеся разработкой и продвижением специализированных графических чипов для профессиональных применений.
Особое внимание уделяется подсистеме видеопамяти, поскольку это — особо важная составляющая профессиональных ускорителей, на долю которой выпадает основная нагрузка при работе с моделями гигантского объёма.
Интегрированные (встроенные) видеокарты
- Графика с разделяемой памятью — под нужды видеоадаптера динамически выделяется область основного ОЗУ компьютера.
- Дискретная графика — на системной плате или (реже) на отдельном модуле распаяны видеочип и один или несколько модулей видеопамяти.
- Гибридная дискретная графика — комбинация вышеназванных способов — небольшой объём физически распаянной на плате видеопамяти, который может виртуально расширяться за счёт использования основной оперативной памяти.
Программное обеспечение
На программном уровне видеопроцессор для своей организации вычислений (расчётов трёхмерной графики) использует тот или иной интерфейс прикладного программирования (API).
Затем поколения ускорителей в видеокартах можно считать по версии DirectX, которую они поддерживают. Различают следующие поколения:
Также поколения ускорителей в видеокартах можно считать по версии OpenGL, которую они поддерживают:
В режиме 12h этих матриц четыре. Каждому пикселю экрана соответствует один бит каждой из битовых матриц. Таким образом каждой адресуемой ячейке видеопамяти - байту - соответствует восемь пикселей. Значение цвета пикселя получается как результат объединения значений соответствующего ему бита всех битовых матриц.
Режим 12h имеет разрешающую способность - 640х480 пикселов. В видеопамяти задействованы все четыре цветовых слоя. Структура видеопамяти показана на рисунке 3.
Рис. 3. Структура видеопамяти режима 12h.
Формулы, используемые для вычисления битов, управляющих данным пикселом экрана, соответствуют формулам режима 10h.
Графический режим 13h
Графический режим 13h (320*200 пикселей, 256 цветов) представляется значительно более простым для программирования. Видеобуфер в этом режиме располагается также по адресу 0A0000h, однако каждому экранному пикселю соответствует один байт видеобуфера. Иными словами, запись в видеопамять байта означает установку цвета (в диапазоне 0..255) экранного пикселя.
Так как байты-пиксели располагаются в памяти последовательно, непосредственно один за другим, вычисление адреса пикселя в памяти по заданным координатам полностью эквивалентно вычислению адреса символа в текстовом режиме.
Этот режим (12h), поддерживается только VGA. Он обеспечивает 256 цветов при разрешающей способности 320х200 пикселов.
Структура видеопамяти приведена на рис. 4. Как видно из рисунка, в данном случае видеопамять организована линейно. Каждый пиксел определяется одним байтом.
Рис. 4. Структура видеопамяти в режиме 13h.
Следующая формула позволяет определить смещение от начала видеопамяти байта, управляющего пикселом с координатами (x,y):
Скорость, с которой информация поступает на экран, и количество информации, которое выходит из видеоадаптера и передается на экран - все это зависит от трех факторов:
- разрешение вашего монитора;
- количество цветов, из которых можно выбирать при создании изображения;
- частота, с которой происходит обновление экрана.
Разрешение определяется количеством пикселов на линии и количеством самих линий. Поэтому, на дисплее, например, с разрешением 1024х768, изображение формируется каждый раз при обновлении экрана из 786432 пикселов информации.
Обычно, частота обновления экрана имеет значение не менее 75Hz или циклов в секунду. Следствием мерцание экрана является зрительное напряжение и усталость глаз при длительном наблюдении за изображением. Для уменьшения усталости глаз и улучшения эргономичности изображения, значение частоты обновления экрана должно быть достаточно высоким, не менее 75 Hz.
Число допускающих воспроизведение цветов или глубина цвета это десятичный эквивалент двоичного значения количества битов на пиксел. Так, 8 бит на пиксел эквивалентно 256 цветам, 16 битный цвет, часто называемый просто high-color, отображает более 65000 цветов, а 24 битный цвет, также известный, как истинный или true color, может представить 16.7 миллионов цветов. 32 битный цвет, с целью избежать путаницы, обычно означает отображение истинного цвета с дополнительными 8 битами, которые используются для обеспечения 256 степеней прозрачности. Так, в 32 битном представлении каждый из 16.7 миллионов истинных цветов имеет дополнительные 256 степеней доступной прозрачности. Такие возможности представления цвета имеются только в системах высшего класса и графических рабочих станциях.
Так как компьютер все больше становится средсвом визуализации, с более лучшей графикой, а графический интерфейс пользователя становится стандартом, пользователи хотят видеть больше информации на своих мониторах. Мониторы с диагональю 17 дюймов становятся стандартным оборудованием и разрешение 1024х768 пикселов адекватно заполняет экран с таким размером. Некоторые пользователи используют разрешение 1280х1024 пикселов на 17 дюймовых мониторах и более.
В обычной графической подсистеме для обеспечения разрешения 1024x768 требуется 1 Мегабайт памяти. Несмотря на то, что только три четверти этого объема памяти необходимо в действительности, графическая подсистема обычно хранит информацию о курсоре и ярлыках в буферной памяти дисплея (off-screen memory) для быстрого доступа. Пропускная способность памяти определяется соотношением того, как много мегабайт данных передаются в память и из нее за секунду времени. Типичное разрешение 1024х768, при 8 битной глубине представления цвета и частоте обновления экрана 75 Hz, требует пропускной способности памяти 1118 мегабайт в секунду. Добавление функций обработки 3D графики требует увеличения размера доступной памяти на борту видеоадаптера. Дополнительная память, сверх необходимой для создания изображения на экране, используется для z-буфера и хранения текстур.
Z-буферизация - изначально эта технология применялась в системах автоматизированного проектирования. В двумерном мире объекты не могут располагаться впереди или позади друг друга, поэтому нет проблем с перекрытием. Но в трехмерном мире один объект может находиться впереди другого. Обычно световые лучи не проникают через непрозрачные объекты, поэтому мы видим все, что находится впереди, и не видим того, что позади. Когда два объекта перекрываются, нужно выяснить, какой из них находится впереди, чтобы знать, какие пиксели объекта нужно показать на дисплее. Область, в которой пересекаются две фигуры, можно описать, указав для каждого пиксела фигур величину расстояния от него до условного заднего плана. Если дополнить обычную видеопамять картой этих расстояний для каждого пикселя, то будет всегда известно, нужно ли закрашивать конкретный пиксель: если значение расстояния (или значение Z) у пикселя меньше, значит, он позади и его не нужно закрашивать.
Эту идею можно реализовать аппаратно. Решение, состоит в создании параллельно с памятью дисплея другого массива памяти, называемого Z-буфером. Каждый раз при записи пикселя вычисляется его значение Z. При этом записываются только пиксели с большими значениями Z и обновляются расстояния в Z-буфере. Все остальные пикселы игнорируются. Таким образом, в каждой ячейке Z-буфера хранится расстояние по оси Z (вглубь экрана) для рисуемого пиксела, поэтому легко проверить, затенен ли новый записываемый пиксель или нет. Z-буфер требует дополнительной памяти, и, чем большая точность нужна для значений Z, тем больше памяти нужно для запоминания значений Z. Если используется разрешающая способность 640х400 и значения Z в виде 16-разрядных (двухбайтовых) чисел, то нужно иметь 0,5 мегабайта памяти только для Z-буфера. С помощью Z-буфера можно легко решить, какие объекты расположены на переднем плане, но при этом понадобится вдвое больший объем видеопамяти. Почти все современные 3D-ускорители имеют 24-х или 32-битную Z-буферизацию, что в значительной мере повышает разрешающую способность и, как следствие, качество рендеринга.
Текстуры высокого разрешения занимают огромное место в памяти. Например, текстура размером 1024х1024 пиксела при глубине цветности 16 бит достигает объема 2 Мбайт. Учитывая широкое распространение игр с глубиной цветности 32 бит (текстура 2048х2048, 32 бит, занимает 16 Мбайт), становится понятным, что никакой видеопамяти, при сложности сцены хотя бы в 10 000 полигонов, не хватит.
В общем случае существуют два значения цвета - первый для того образа, который «ближе», и второй - для того, что «дальше» (по Z-параметру). Результирующий цвет определяется обоими значениями и свойством «прозрачности» ближнего. Для получения нового значения цвета обычно используют так называемый альфа-блондина (Alpha-blending). Мерой прозрачности объекта является коэффициент а (0 < а < 1), единица соответствует полной непрозрачности. Результирующий цвет пиксела вычисляется по соответствующей формуле, причем за этой формулой стоит в три раза больше операций, поскольку цвет определяется тремя значениями базисных цветов (R, G и В). Для реализации данного метода требуется и свой альфа-буфер с количеством ячеек, по меньшей мере, равным числу пикселов на экране.
В архитектуре процессоров Skylake для встроенной графики была реализована новая (128 Мбайт и 512-битной шиной), полностью когерентная структура встроенной DRAM (eDRAM), или Memory Side Cache, способная кэшировать любые данные, включая варианты "некэшируемой памяти", без необходимости очистки для поддержания когерентности, и доступной для использования устройствами ввода-вывода и формирования выходного видеосигнала. Помимо этого графическая подсистема для достижения оптимальной производительности может выбрать режим кэширования определённых данных только в eDRAM без использования кэш-памяти L3. В отличие от предыдущей архитектуры, где примерно четверть кэш-памяти L3 (1) использовалась для доступа к eDRAM, и при этом eDRAM не имела возможности прямого взаимодействия с остальной системой (на слайде ниже, в верхней части), в архитектуре Skylake контроллер eDRAM переместился в модуль системного агента, освободив таким образом порядка 512 Кбайт ёмкости кэша L3 (2) и одновременно с этим облегчив доступ другим компонентам ядра к данным в eDRAM. Отныне Memory Side Cache может взаимодействовать с основной системной памятью напрямую, обеспечивая таким образом обновление экрана без необходимости вывода остальных компонентов процессора из ждущего режима. А процессоры Kaby Lake будут иметь eDRAM 256 Мбайт.
Читайте также: