Grafika, porty, zbernica

Grafika

zobrazovacie sústava

1. Zobrazovací adaptér (grafická karta, grafická karta)
2. Monitor (CRT, LCD, Plazma)

Ad. 1. Režimy práce:

1. Textový - umožňuje zobrazovať len znaky v dvoch farbách -> monochromatický - 80zn. x 25R. semigrafika
2. Grafický režim - farebný obraz - zobrazovanie jednotlivých pixelov - 1024x768

Parametre graf. kariet:

• Rozlíšenie v text. Režimu - počet znakov, ktoré je možné zobraziť na jednom riadku krát počet riadkov na obrazovke
• Matica znaku - počet bodov vo vodorovnom a zvislom smere, z ktorých sa môže skladať jeden znak v textovom režime
• Rozlíšenie v graf. režimu
• Počet farieb (farebná hĺbka) - počet farieb ktoré je možné zároveň zobraziť
• Rýchlosť - udáva sa v grafickom režime. Je to počet pixelov, ktoré video karta dokáže vykresliť za jednotku času

Typy graf. kariet:

• MDA (Monochrome Display Adapter) - PC / XT, 1981, iba textový režim (monochromaticky), 80x40, pamäť 4kB
• CGA (Color Graphic Adapter) - PC / AT, pracovala v textovom i grafickom režime, maximálne 4 farby zo 16, pamäť 16kB
• HGC (Hercules Graphic Card) - kvalitnejší, potreba špeciálneho ovládača
• EGA (Enhanced Graphic Adapter) - kompatibilné s predchádzajúcimi typmi (okrem HGC), 640x350, umožňovala zobraziť 16 farieb z 64, pamäť 64 - 256kB
• VGA (Video Graphic Array) - 640x480, 64barev
• SVGA (Super VGA) - vylepšené VGA, 16,7 mil. Farieb, pamäť 6MB

Hlavnou úlohou grafickej karty je tvorba obrazov (rendering)

Zobrazenie - typy:

1. Plošné 2D - osi x, y (kancelárske programy)
2. Priestorové 3D - osi x, y, z (CAD)

Tvorba 3D obrazu

• obraz sa vytvára na základe počítačového modelu, charakteristiky prostredie a okolie
• kostru modelu tvorí drôtová konštrukcia (vytvára sa bitmapový obrázok na základe matematických algoritmov), ktorá sa pokryje povrchom (sieť trojuholníkov), povrchu je priradený materiál a vzťah k dopadajúcemu svetlu

Fáza tvorby obrazu:

1. Program popíše ako má obraz vyzerať a prostredníctvom obrazového rozhrania API sa odovzdá na spracovanie hardvéru API:
   • Microsoft DirectX
   • OpenGL
   • aero
2. Zobrazované teleso sa musí matematicky opísať - povrch telesa sa prevedie na sieť trojuholníkov (grafické obvody akcelerátora)
3. Vytvorí sa povrch zobrazovaných telies "vymaľovaním" trojuholníkov - metódy: tieňovanie (je stanovená farba každého pixelu v trojuholníku) mapovanie textúr (každý trojuholník je potiahnutý dvojrozmerných vzorkou)
   • tieňovanie (je stanovená farba každého pixelu v trojuholníku)
   • mapovanie textúr (každý trojuholník je potiahnutý dvojrozmerných vzorkou)
4. Filtrovanie a vyhladzovania obrazu - odstránenie chvenie obrazu pri rýchlych zmenách, vyhladenie hrán a podobne
5. viditeľnosť trojuholníkov - stanovenie poradia objektov
6. Odoslanie snímky na spracovanie do monitora

Hardware grafickej karty

• GPU (Graphics Procesor Unit) - grafický čip jadro grafickej karty

  samostatný mikroprocesor, ktorý riadi činnosť karty

• jadro grafickej karty
• samostatný mikroprocesor, ktorý riadi činnosť karty
• videopamäť ukladá sa do nej hotový obraz, ktorý sa prenáša na monitor
• ukladá sa do nej hotový obraz, ktorý sa prenáša na monitor
• D / A prevodník (RAMDAC) digitálne analógový prevodník, ktorý prevádza digitlní obraz z operačnej pamäte karty na analógový signál a ten vstupuje do monitora
• digitálne analógový prevodník, ktorý prevádza digitlní obraz z operačnej pamäte karty na analógový signál a ten vstupuje do monitora
• ventilátor sústava pracuje na maximálnom kmitočte a preto sa musia chladiť
• sústava pracuje na maximálnom kmitočte a preto sa musia chladiť
• ďalšie obvody výstup na TV tuner

  VIVO

• výstup na TV tuner
• VIVO
• výstupné konektory karty
• konektory (AGP), PCIe

1. ATI (AMD)
2. nVidia

úloha GPU

• Vytvorenie jednotlivých bodov obrazu

GPU

pipeline

• cesta pre spracovanie informácií
• na jeden vykreslený pixel môže byť aplikovaná jedna textúra za jeden cyklus
• Počet pixelov vykreslených za jeden cyklus je počet pipeline * frekvencie (fill-rate)
• aby obraz vyzeral priestorovo musí sa na každý pixel aplikovať viac textúr (elementárne textúry - Texel)
• dnešný karty pracujú paralelne -> majú viac pipeline (za jeden takt sa vytvorí viac Texel)
• každá pipeline je vybavená shardery vertex shader - vytvára trojrozmerné objekty, umiestňuje ich do priestoru a stará sa o svetelné efekty

  pixel shader - definuje farbu a priehľadnosť objektov

  vytváraný obraz sa rozloží na časti väčšinou štvorce a každá pipeline spracuje jeden štvorec obrazu

• vertex shader - vytvára trojrozmerné objekty, umiestňuje ich do priestoru a stará sa o svetelné efekty
• pixel shader - definuje farbu a priehľadnosť objektov
• vytváraný obraz sa rozloží na časti väčšinou štvorce a každá pipeline spracuje jeden štvorec obrazu