Video Card

А видео карта (наричан също дисплей карта , графична карта , дисплей адаптер или графичен адаптер

е карта експанзия , който генерира емисия на изходните изображения на дисплея (като компютърен монитор ). Често те се рекламират като дискретни или специални графични карти, подчертавайки разграничението между тези и интегрираните графики . В основата на двата елемента е графичния процесор (GPU), който е основната част, която прави реалните изчисления, но не трябва да се бърка като видеокарта като цяло, въпреки че "GPU" често се използва за препратка към видеокарти ,

Повечето видеокарти не се ограничават до прост изходен изход. Техният интегриран графичен процесор може да извърши допълнителна обработка, като премахне тази задача от централния процесор на компютъра . Например, Nvidia и AMD (ATi) произвеждат карти, които правят графичния тръбопровод OpenGL и DirectX на хардуерно ниво  . В по-късните години на 2010 г. също има тенденция да се използват компютърните възможности на графичния процесор за решаване на неграфични задачи .

Обикновено графичната карта се изработва под формата на печатна платка (разширителна платка) и се поставя в разширителен слот, универсален или специализиран (AGP, PCI Express)  . Някои от тях са направени с помощта на специални кутии, които са свързани към компютъра чрез докинг станция или кабел.

Графични карти

Свързва се към	Дънната платка през едно от: Е MCA VLB PCI AGP PCI-X PCI Express Други Показване чрез един от: VGA конектор Цифров Визуален Интерфейс Композитно видео S-Video Компонентно видео HDMI DMS-59 DisplayPort Други

съдържание

  

• 1История
• 2Специализирани вградени графики
• 3Захранване
• 4Размер
• 5Мащабиране на няколко карти
• 6триизмерни графични API
  • 6.1Използване на GPU
• 7Промишленост
• 8Пазар
• 9части
  • 9.1Устройство за обработка на графика
  • 9.2Радиатор
  • 9.3Видео BIOS
  • 9.4Видео памет
  • 9.5RAMDAC
  • 9.6Изходни интерфейси
    • 9.6.1Видеорекламно поле (VGA) (DE-15)
    • 9.6.2Цифров визуален интерфейс (DVI)
    • 9.6.3Видео изход за видео (VIVO) за S-Video, композитно видео и компонентно видео
    • 9.6.4Мултимедиен интерфейс с висока разделителна способност (HDMI)
    • 9.6.5DisplayPort
    • 9.6.6Други видове системи за свързване
  • 9.7Интерфейс на дънната платка
• 10Вижте също
• 11Позовавания
• 12Външни връзки
  
  
  
  

  История 

  Стандарти като MDA , CGA , HGC , Tandy , PGC , EGA , VGA , MCGA , 8514 или XGA бяха въведени от 1982 до 1990 г. и бяха подкрепени от различни производители на хардуер .
  3dfx Interactive е една от първите компании, които разработват GPU с 3D ускорение (с Voodoo серията) и първата разработва графичен чипсет, посветен на 3D, но без 2D поддръжка (което изисква присъствието на карта 2D да работи) , Сега по-голямата част от модерните видеокарти са изградени с графични чипове, произведени от AMD или Nvidia .  До 2000 г. 3dfx Interactive също е бил важен и често е новаторски производител. Повечето видеокарти предлагат различни функции като ускорено рендиране на 3D сцени и 2D графика , декодиране MPEG-2 / MPEG-4, изход за телевизор или възможност за свързване на няколко монитора ( мулти-монитор). Видео картите също имат възможности за звукова карта за изход на звук - заедно с видео за свързаните телевизори или монитори с вградени високоговорители.
  Графичните карти не са били много полезни за ранните компютри, тъй като те не са имали възможност да пускат графични игри или видеоклипове с висока разделителна способност, както правят съвременните компютри. Ранните компютри имат много малка мощ на обработване с бордовата интеграция в сравнение с днешните системи. Графичните карти на тези по-ранни системи се движеха със значително по-ниска консумация на енергия, но при много ниска производителност на 2D. Често можете да видите честотата на опресняване на монитора в сравнение с днешните монитори с висока честота на опресняване, задвижвани от новите архитектури на Nvidia и AMD.
  В рамките на индустрията видео карти се наричат ​​понякога графични добавки , съкратени като AIB ,  като обикновено думата "графики" е пропуснато.
  
  

  Специализирани срещу интегрирани графики 

  Като алтернатива на използването на видеокарта, видео хардуерът може да бъде интегриран в дънната платка , процесора или системата на чип . И двата подхода могат да се нарекат интегрирани графики. Приложенията на дънни платки понякога се наричат ​​"видео на борда". Почти всички дънни платки за настолни компютри с вградена графика позволяват деактивирането на интегрирания графичен чип в BIOS и имат PCI или PCI Express (PCI-E)слот за добавяне на графична карта с по-висока производителност вместо интегрираната графика. Възможността за деактивиране на вградената графика понякога също позволява продължаване на използването на дънната платка, на която видеото на борда е неуспешно. Понякога интегрираната графика и специалната графична карта могат да се използват едновременно за подаване на отделни дисплеи. Основните предимства на интегрираната графика включват цена, компактност, простота и ниска консумация на енергия. Неблагоприятното представяне на интегрираната графика възниква, защото графичният процесор споделя системните ресурси с процесора. Специалната графична карта има собствена памет с произволен достъп ( RAM), собствена охладителна система и специализирани регулатори на мощността, като всички компоненти са специално проектирани за обработка на видео изображения. Надстройването до специална графична карта премахва работата от CPU и системната RAM, така че графичната обработка не само ще бъде по-бърза, но цялостната производителност на компютъра също може да се подобри.
  Както AMD, така и Intel са въвели процесори и чипсети на дънната платка, които поддържат интегрирането на GPU в една и съща матрица като процесора. AMD пуска на пазара процесори с интегрирана графика под търговската марка Accelerated Processing Unit (APU), докато Intel продава подобни технологии под марките " Intel HD Graphics и Iris" . Въпреки че те все още не са еквивалентни на производителността на дискретни решения, платформата Intel Graphics HD осигурява производителност доближавайки се до дискретни графики със среден диапазон, а технологията AMD APU е възприета както от PlayStation 4, така и от Xbox One конзоли за видеоигри. 
  
  

  Търсенето на енергия 

  
  

  Тъй като процесорната мощ на видеокартите се е увеличила, има и тяхното търсене на електрическа енергия. Текущите видеокарти с висока производителност са склонни да консумират голяма мощ. Например, термалната мощност (TDP) за GeForce GTX TITAN е 250 вата. Докато производителите на процесори и захранващи устройстванаскоро се придвижиха към по-висока ефективност, енергийните изисквания на графичните процесори продължават да се покачват, така че видео картата може да е най-големият потребител на електроенергия в компютъра.  Въпреки че захранвания се увеличават своята власт също, за пречка се дължи на PCI-Express връзката, която е ограничена до предоставяне на 75-вата. Модерни видео карти с консумация на енергия над 75 вата обикновено включват комбинация от шест щифта (75 W) или осем щифта (150 W) контакти, които се свързват директно с електрозахранването. Осигуряването на подходящо охлаждане става предизвикателство в такива компютри. Компютрите с няколко видеокартата може да се нуждаят от захранване в обхвата 1000-1500 W. Извличането на топлина се превръща в основен дизайн за компютри с две или повече видеокарти от висок клас.
  
  

  Размер 

  
  

  Видео карти за настолни компютри се предлагат в един от двата размера, които позволяват да се добави графична карта дори към малки компютри. Някои видеокарти не са с обичаен размер и по този начин се категоризират като нископрофилни. ^[ Профилите на видеокартата се основават само на ширина, като карти с нисък профил поемат по-малко от ширината на слот за PCIe. Дължината и дебелината могат да се различават значително, като картите от висок клас обикновено заемат два или три слота за разширение, а двойните GPU карти - като например Nvidia GeForce GTX 690 - обикновено надвишават 250 мм (10 инча). Обикновено повечето потребители предпочитат карта с по-нисък профил, ако намерението е да се поберат повече карти или те се сблъскват с проблеми с други компоненти на дънната платка, като DIMM или PCIE слотове. Това може да се определи с по-голям калъф, който идва в размери като средна кула и пълна кула. Пълните кули обикновено могат да се поберат на по-големи дънни платки в размери като ATX и micro ATX. Колкото по-голям е случаят, толкова по-голяма е дънната платка, толкова по-голяма е графичната карта или множество други компоненти, които ще придобият случай недвижими имоти.

  
  

  Разширяване на мултикарта 

  Някои графични карти могат да бъдат свързани помежду си, за да се позволи мащабиране на графичната обработка на множество карти. Това се прави с помощта на PCIe шината на дънната платка или, по-често, на информационен мост. Обикновено картите трябва да са от един и същи модел, за да бъдат свързани и повечето карти с ниска мощност не могат да бъдат свързани по този начин. AMD и Nvidia имат и собствени методи за скалиране, CrossFireX за AMD и SLI за Nvidia. Карти от различни производители на чипсети, архитектури не могат да се използват заедно за мащабиране на много карти. Ако графичната карта има различни размери на паметта, ще се използва най-ниската стойност, като по-високите стойности ще се пренебрегват. Понастоящем мащабирането на потребителските карти може да се извърши с до четири карти.  Използването на четири карти изисква голяма дънна платка с правилна конфигурация. Видеокартата GeForce GTX 590 на Nvidia има способността да бъде конфигурирана в тази конфигурация на четири карти  . Както е посочено по-горе, потребителите ще искат да се придържат към една и съща карта за ефективност за оптимална употреба. Дънни платки като ASUS Maximus 3 Extreme и Gigabyte GA EX58 Extreme са сертифицирани да работят с тази конфигурация , За правилното изпълнение на конфигурацията на 4 карти, препоръчваме да използвате Core i7 CPU с турбо тласък, за да избегнете пропускливостта. Сертифицирано голямо електрозахранване е необходимо да управлява картите в SLI или CrossFireX. Необходими са предимства на захранването, преди да се инсталира подходящо захранване. За конфигурацията на четирите карти е необходима доставка от 1000 + ват. Приложенията AcBel PC8055-000G и Corsair AX1200 са примери  . С всяка мощна видеокарта като GTX 1060+ или 1080 може да се пренебрегва управлението на топлината. Видеокартата изисква добре вентилирано шаси и термично решение. За всички видеокарти се изисква водно или въздушно охлаждане, при по-големи конфигурации, които се нуждаят от водни разтвори за постигане на правилна производителност 

  
  

   .

  3D графични API 

  Драйверът за графики обикновено поддържа една или няколко карти от един и същ доставчик и трябва да бъде специално създаден за операционна система. Освен това, операционната система или допълнителен софтуерен пакет може да предостави определени приложни програмни интерфейси (API) за програмиране за приложения, които да изпълняват 3D изобразяване.

  3D наличност на API за представяне на операционни системи

  операционна система	Вулкан	Директно X	GNMX	метал	OpenGL	OpenGL ES
  Windows 10	Nvidia / AMD	Microsoft	Не	Не	да	да
  MacOS	Платено (MoltenVK)	Не	Не	ябълка	ябълка	Не
  GNU / Linux	да	Не	Не	Не	да	да
  андроид	да	Не	Не	Не	Nvidia	да
  IOS	Платено (MoltenVK)	Не	Не	ябълка	Не	ябълка
  Tizen	В процес на разработка	Не	Не	Не	Не	да
  риба меч	В процес на разработка	Не	Не	Не	Не	да
  Xbox One	Не	да	Не	Не	Не	Не
  Orbis OS (PS4)	Не	Не	да	Не	Не	Не
  Превключвател на Nintendo	да	Не	Не	Не	да	да

  Използване на конкретен GPU 

  Повечето графични процесори са проектирани с конкретна употреба:

  1. игрален
     • GeForce GTX
     • nVidia Titan X
     • Radeon HD
     • Radeon RX
  2. Облачно игри
     • nVidia Grid
     • Радеон Скай
  3. Workstation
     • nVidia Quadro
     • nVidia Titan X
     • AMD FirePro
     • Радеон Про
  4. Облачно работно място
     • nVidia Tesla
     • AMD FireStream
  5. Изкуствен интелект облак
     • nVidia Tesla
     • Радеон Инстинкт
  6. Автоматизирана / без кола
  • nVidia Drive Pr 

    Промишленост 

    От 2016 г. първичните доставчици на графични процесори (видео чипове или чипсети), използвани в видеокарти, са AMD и Nvidia. През третото тримесечие на 2013 г. AMD имаше 35,5% пазарен дял, докато Nvidia имаше пазарен дял от 64,5%  според Jon Peddie Research. В икономиката тази индустриална структура се нарича дуопол . AMD и Nvidia също така изграждат и продават видео карти, които се наричат ​​графични добавки (AIB) в индустрията. (Вж. Сравнение на графичните процесори на Nvidia и Сравнение на AMD графичните процесори ). Освен маркетинга на собствените си видео карти, AMD и Nvidia продават графичните си графични процесори на лицензирани доставчици на AIB, които AMD и Nvidia наричат ​​"партньори". Фактът, че Nvidia и AMD се конкурират пряко със своите клиенти / партньори, усложнява взаимоотношенията в бранша. Фактът, че AMD и Intel са директни конкуренти в индустрията на CPU, също е забележителен, тъй като видеокарти, базирани на AMD, могат да се използват в компютри с процесори на Intel. Тръгването на Intel към APU може да отслаби AMD, което досега е донесло значителна част от приходите си от графични компоненти. От второто тримесечие на 2013 г. имаше 52 доставчици на АИБ. Тези доставчици на АИБ могат да предлагат видеокарти под собствените си марки или да произвеждат видеокарти за марки за частни марки или да произвеждат видеокарти за производителите на компютри. Някои доставчици на AIB, като например MSI, изграждат видеокарти, базирани на AMD и Nvidia. Други, като EVGA, изграждат само видеокарти, базирани на Nvidia, докатоXFX , сега изгражда само видеокарти, базирани на AMD. Няколко доставчици на AIB също са доставчици на дънни платки. Най-големите доставчици на AIB, базирани на глобалния пазар на дребно за графични карти, включват базираната в Тайланд компания Palit Microsystems , базирана в Хонг Конг PC Partner (която продава видеокарти базирани на AMD под марката Sapphire и видеокарти на NVIDIA под марката Zotac ), Базираната в Тайван компютърен производител Asustek Computer (Asus), базираната в Тайван Micro-Star International (MSI), базираната в Тайван Gigabyte Technology,  Бреа, Калифорния , базирана в САЩ EVGA (която също продава компютърни компоненти като захранвания) и Онтарио, КалифорнияБазирана в САЩ XFX. (Корпорацията майка на XFX се намира в Хонконг.)

  
  

  
  

  Пазар 

  През 1999 г. продажбите на видеокарти достигнаха най-високата си стойност от 114 милиона. Обратно, през третото тримесечие на 2013 г. те възлизат на 14,5 милиона единици, спадът от 17% през третото тримесечие на 2012 г.  и общо 44 милиона през 2015 година. видео карти са тенденция надолу поради подобрения в интегрираните графични технологии; високотехнологичните графики, интегрирани към процесора, са в състояние да осигурят производителност, конкурентна на видеокартата от нисък клас. В същото време продажбите на видеокарти са се увеличили в сегмента от висок клас, тъй като производителите са изместили фокуса си, за да дадат приоритет на пазара на игри и ентусиасти. 

  Отвъд сегментите за игри и мултимедия, видеокартите се използват все по-често за общоприети изчисления , като например обработката на големи данни .  Растежът на криптопосочността поставя изключително високо търсене на видеокартата от висок клас, особено в големи количества, благодарение на предимствата им в процеса на добива. През януари 2018 г. видео картите от средата до високите технологии претърпяха огромен скок в цените, като много търговци на дребно имаха недостиг на запаси, дължащ се на значителното търсене на този пазар. 

  Части 

  

  Един Radeon HD 7970 с изваден радиатор, показващ основните компоненти на картата

  Съвременната видеокарта се състои от печатна платка, върху която са монтирани компонентите. Те включват:

  Устройство за обработка на графики 

  Основна статия: графичен процесор

  А единица графични процесори ( GPU ), също от време на време, наречено визуален процесор( VPU ), е специализиран електронна схема , предназначена за бърза манипулират и променят памет, за да се ускори изграждането на изображения в кадровия буфер , предназначен за извеждане на дисплей. Поради голямата степен на програмируема изчислителна сложност на такава задача, съвременна видеокарта също е компютър за себе си.

  Радиатор [

  А радиаторсе монтира на повечето съвременни графични карти. Радиаторът разпръсква топлината, произведена от графичния процесор, равномерно в радиатора и самия модул. Радиаторът обикновено има монтиран вентилатор, за да охлади радиатора и графичния процесор. Не всички карти имат радиатори, например някои карти са с течно охлаждане и вместо това имат воден блок; Освен това картите от 80-те и началото на 90-те години не произвеждат много топлина и не изискват радиатори. Повечето съвременни графични карти се нуждаят от подходящо термично решение. Това може да бъде течен разтвор или радиатори с допълнителна свързана топлинна тръба, обикновено изработена от мед за най-добър термичен трансфер. Трябва също така да се отбележи, че правилният случай; или Mid-tower или Full-кула или някаква друга производна, трябва да бъде правилно конфигурирана за управление на топлината.

  Видео BIOS 

  На видео BIOS или фърмуер съдържа минимално програма за първоначална настройка и контрол на видеокартата. Той може да съдържа информация за времето на паметта, скоростите на работа и напреженията на графичния процесор, RAM и други подробности, които понякога могат да бъдат променени. Обичайната причина за това е овърклокването на видеокартата, за да се постигнат по-бързи скорости на обработка на видео, но това може да доведе до необратими повреди на картата с възможността за повреждане на дъното на дънната платка.

  Съвременният видео BIOS не поддържа всички функции на видеокартата и е достатъчен само за идентифициране и инициализиране на картата, за да се покаже един от няколко режима на буферния фрейм или текстовия дисплей. Не поддържа YUV за RGB превод, видео мащабиране, пикселно копиране, композиция или каквото и да е от множеството други 2D и 3D функции на видеокартата.

  Видео памет 

  Тип	Скорост на паметта ( MHz )	Ширина на честотната лента (GB / s)
  DDR	166-1500	8-96
  DDR2	2000-2500	128-230
  DDR3	2500-3500	160-224
  GDDR4	3000-4000	160-256
  GDDR5	1000-2000	288-336.5
  GDDR5X	1000-1750	160-673
  HBM	250-1000	512-1024

  Капацитетът на паметта на повечето съвременни видео карти варира от 1  GB до 12  GB . Тъй като видео паметта трябва да бъде достъпна от графичния процесор и схемата на дисплея, той често използва специална високоскоростна или многопортова памет, като например VRAM , WRAM, SGRAM и т.н. Около 2003 г. видео паметта обикновено е била базирана за технологията DDR . През и след тази година производителите се преместиха към DDR2 , GDDR3 , GDDR4 , GDDR5 и GDDR5X . Ефективната честота на паметта в модерните карти обикновено е между 1  GHz и 10 GHz.

  Видео паметта може да се използва за съхранение на други данни, както и изображението на екрана, като например Z-буфера , който управлява координатите на дълбочината в 3D графики , текстури , буфери за връх и компилирани програми за Shader.

  RAMDAC 

  В RAMDAC , или произволен достъп-памет цифрово-аналогов преобразувател, преобразува цифрови сигнали в аналогови сигнали за използване от компютърен дисплей, който използва аналогови входа като електронно лъчевата тръба (CRT) дисплеи. RAMDAC е вид чип RAM, който регулира функционирането на графичната карта. В зависимост от броя на използваните битове и скоростта на предаване на данни RAMDAC, конверторът ще може да поддържа различни честоти на опресняване на дисплея на компютъра. При CRT дисплеи най-добре е да работите над 75  Hz и никога под 60 Hz, за да минимизирате трептенето.  (С LCD дисплеи, трептене не е проблем. ) Поради нарастващата популярност на цифровите компютърни дисплеи и интегрирането на RAMDAC в матрицата на GPU, тя най-вече изчезна като отделен компонент. Всички текущи LCD / плазмени монитори и телевизори и проектори, които имат само цифрови връзки, работят в цифровата област и не изискват RAMDAC за тези връзки. Има дисплеи, които се отличават аналогови входове ( VGA , компонент, SCART , и т.н.) само . Те изискват RAMDAC, но преобразуват аналоговия сигнал обратно в цифров, преди да могат да го покажат, с неизбежната загуба на качество, произтичаща от тази цифрово-аналогово-цифрова конверсия.  При премахване на VGA стандарта в полза на цифровите, RAMDAC започват да изчезват от видеокартата. 

  Изходни интерфейси 

  

  Видео за видео изход (VIVO) за S-Video (TV изход), цифров визуален интерфейс (DVI) за телевизор с висока разделителна способност (HDTV) и DB-15 за видео графичен масив (VGA)