Что такое видеокарта? Графический адаптер? Устройство современной видеокарты.

Очень часто многие пользователи компьютеров и ноутбуков сталкиваются с довольно неприятной ситуацией, когда после переустановки операционной системы дискретные графические ускорители, устанавливаемые непосредственно на материнской плате, из списка оборудования, представленного в «Диспетчере устройств», пропадают. При этом вместо собственной видеокарты пользователь видит какой-то видеоконтроллер (VGA-совместимый), который помечен желтым треугольником с восклицательным значком, что свидетельствует о том, что драйвер для него не установлен. Бывает и так, что девайс вроде бы и не отмечен как устройство без драйвера, однако при запуске тех же игр начинаются серьезные проблемы, поскольку они не определяют в системе требуемый графический адаптер. Почему так происходит и какие действия можно предпринять в такой ситуации, далее и обсудим.

Что такое видеоконтроллер (VGA-совместимый) в «Диспетчере устройств»?

Начнем с того, что такое устройство, отображаемое в списке оборудования «Диспетчера устройств», к нерабочему графическому адаптеру имеет отношение лишь косвенно. Просто система определяет видеокарту не как имеющееся на борту оборудование, а как некий виртуальный адаптер. О том, что это именно «железная» карта, догадаться иногда можно по тому, что часто указывается, что это PCI-видеоконтроллер (VGA-совместимый). Слот PCI на материнской плате как раз и служит для установки графического адаптера. Но, опять же, операционная система видит его исключительно в виде виртуального контроллера. Почему?

Почему устанавливается неподходящий драйвер?

Проблема неправильной установки драйвера чаще всего связана с тем, что в собственной базе данных Windows необходимое управляющее программное обеспечение для графического адаптера не находит (если кто не знает, что при первичной инсталляции, что при повторной, она использует исключительно собственные базы драйверов).

Еще одна весьма распространенная ситуация касается того, что при переустановке системы без форматирования системного раздела, новая инсталлируемая ОС может наследовать ошибки старой, в которой драйверы графического адаптера не были удалены полностью. Из-за этого возникают конфликты, а сама Windows устанавливает наиболее подходящий драйвер (как ей кажется), который для функционирования видеокарты совершенно непригоден. Правда, можно встретить и случаи, когда название видеокарты вроде бы и отображается, но все равно система показывает, что установлен драйвер не присутствующей в системе карты, а именно VGA-совместимого видеоконтроллера (NVIDIA, например). Для устройств серии GeForce причина как раз и кроется в том, что устаревшие драйверы не были полностью удалены.

Как переустановить драйвер для VGA-совместимого видеоконтроллера простейшим методом?

Несмотря на такие конфликты, исправить ситуацию можно достаточно просто.

Первым делом в «Диспетчере устройств» выделите в списке VGA-совместимый видеоконтроллер, а затем через меню ПКМ выберите пункт обновления драйверов, далее указав системе поиск обновленных драйверов. Если это не поможет, вполне возможно, решением проблемы станет откат драйвера (только в том случае, если соответствующая кнопка в разделе свойств адаптера будет активной).

Если же не сработает и это, просто удалите устройство из системы и посмотрите, насколько корректно произойдет определение графического адаптера после этого (в некоторых случаях это происходит моментально, а иногда может потребоваться выполнить перезагрузку системы).

Применение автоматизированных программ и баз данных

В случае с дискретными графическими чипами можно воспользоваться и диском с драйверами, который поставлялся при их покупке. Также неплохо решает проблему посещение официального сайта производителя, где по модели видеокарты можно найти самое свежее программное обеспечение.

Для адаптеров NVIDIA и ATI производители очень часто предоставляют дополнительные программы, которые тоже позволяют выполнить установку или обновление (например, NVIDIA Experience). Если же и их применение ничего не даст, попробуйте использовать автоматизированные программы вроде DriverPack Solution или Driver Booster. Первая утилита содержит собственную базу данных, которая намного большей той, что пользуется Windows. И оба приложения для обновления могут обращаться к официальным ресурсам производителей через интернет для загрузки и установки обновлений. Также можно воспользоваться некоторыми информативными утилитами.

Например, в популярной программе Everest при просмотре сведений об устройствах вывода изображения для видеокарты загрузить драйверы тоже можно.

Что делать, если драйвер найти не получается?

Если же ничего из вышеперечисленного не помогло, а в списке графических устройств все равно присутствует только VGA-совместимый видеоконтроллер, воспользуйтесь «Диспетчером устройств», через меню ПКМ вызовите раздел его свойств, перейдите на вкладку сведений, из выпадающего списка установите отображение ID оборудования, скопируйте или запишите самую длинную строку с идентификаторами DEV и VEN, после чего по ней задайте поиск драйвера в интернете, скачайте нужно ПО и установите самостоятельно.

Примечание: если при установке найденного драйвера будет сообщено об ошибках, придется удалить все драйверы вручную. Для этого выполните анализ в программе Driver Sweeper, удалите все найденные элементы, перейдите к реестру (regedit), задайте поиск ключей по названию производителя видеокарты, удалите все, что будет найдено, перезагрузите компьютер и попытайтесь инсталлировать драйверы заново. Иногда проблема может быть связана с компонентами PhysX, поэтому не исключается, что удалять придется и их.

Видеокарта

Видеокарта (известна также как графическая плата, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) - устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора.

Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъем расширения, универсальный (ISA, VLB ,PCI,PCI-Express) или специализированный (AGP ), но бывает и встроенной (интегрированной).

Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор , который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты NVIDIA и AMD(ATi ) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне.

Видеокарты имеют следующие стандарты

В компьютерах PS/2 большинство схем видеоадаптера расположены на системной плате. Этот видеоадаптер содержит все электронные схемы, необходимые для поддержки спецификации VGA, на одной полноразмерной плате с 8-битовым интерфейсом.

BIOS VGA - это программа, предназначенная для управления схемами VGA. Через BIOS программы могут инициировать некоторые процедуры и функции VGA, не обращаясь при этом к адаптеру.

Вся аппаратура VGA обеспечивает отображение до 256 оттенков на экране из палитры в 262 144 цвета (256 Кбайт). Для этого используется аналоговый монитор.

Если при загрузке системы возникают проблемы, то она загружается в безопасном режиме, где по умолчанию используется адаптер VGA в режиме 640x480, 16 цветов.

SuperVGA Super Video Graphics Array. Обеспечивает более высокое разрешение, чем стандарт VGA. Поддерживает режимы работы с разрешением 800:600, 1024:768, 1280:1024 точек (и более) с одновременным выводом на экран 2 в 4, 8, 16, 32 степени количеством цветов.

С адаптерами SVGA различных моделей от разных производителей можно общаться через единый программный интерфейс VESA

Существующий стандарт VESA на платы SVGA предусматривает использование практически всех распространенных вариантов форматов изображения и кодирования цветовых оттенков, вплоть до разрешения 1280x1024 пикселей при 16 777 216 оттенках (24-битовое кодирование цвета).

Современная видеокарта состоит из следующих частей :

Bios (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода) . BIOS видеоадаптера содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видеоадаптера и программным обеспечением. BIOS, которую можно модифицировать с помощью программного обеспечения, называется flash BIOS .

Графический процессор (Graphics processing unit - графическое процессорное устройство) - занимается расчетами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчеты для обработки команд трехмерной графики. Является основой графической платы, именно от него зависят быстродействие и возможности всего устройства. Современные графические процессоры по сложности мало чем уступают центральному процессору компьютера, и зачастую превосходят его как по числу транзисторов, так и по вычислительной мощности, благодаря большому числу универсальных вычислительных блоков. Однако, архитектура GPU прошлого поколения обычно предполагает наличие нескольких блоков обработки информации, а именно: блок обработки 2D-графики, блок обработки 3D-графики, в свою очередь, обычно разделяющийся на геометрическое ядро (плюс кэш вершин) и блок растеризации (плюс кэш текстур) и др.

Видеоконтроллер - отвечает за формирование изображения в видеопамяти, дает команды RAMDAC на формирование сигналов развертки 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 еще 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 , DDR2, 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 .

Цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП, RAMDAC - Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) - служит для преобразования изображения, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор.

Видео-ПЗУ (Video ROM) - постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео- BIOS, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую - к нему обращается только центральный процессор. Хранящийся в ПЗУ видео- BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, а также содержит системные данные, которые могут читаться и интерпретироваться видеодрайвером в процессе работы (в зависимости от применяемого метода разделения ответственности между драйвером и BIOS). На многих современных картах устанавливаются электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM , Flash ROM ), допускающие перезапись видео- BIOS самим пользователем при помощи специальной программы.

Система охлаждения -предназначена для сохранения температурного режима видеопроцессора и видеопамяти в допустимых пределах.

Видеоадаптер - это электронная плата, которая обрабатывает видеоданные (текст и графику) и управляет работой дисплея. Содержит видеопамять, регистры ввода вывода и модуль BIOS. Посылает в дисплей сигналы управления яркостью лучей и сигналы развертки изображения .

Наиболее распространенный видеоадаптер на сегодняшний день - адаптер SVGA (Super Video Graphics Array - супервидеографический массив), который может отображать на экране дисплея 1280х1024 пикселей при 256 цветах и 1024х768 пикселей при 16 миллионах цветов.

С увеличением числа приложений, использующих сложную графику и видео, наряду с традиционными видеоадаптерами широко используются разнообразные устройства компьютерной обработки видеосигналов :

Рис. 2.12. Графический акселератор

 Графические акселераторы (ускорители) - специализированные графические сопроцессоры, увеличивающие эффективность видеосистемы. Их применение освобождает центральный процессор от большого объёма операций с видеоданными, так как акселераторы самостоятельно вычисляют, какие пиксели отображать на экране и каковы их цвета.

 Фрейм-грабберы , которые позволяют отображать на экране компьютера видеосигнал от видеомагнитофона, камеры, лазерного проигрывателя и т. п., с тем, чтобы захватить нужный кадр в память и впоследствии сохранить его в виде файла.

 TV-тюнеры - видеоплаты, превращающие компьютер в телевизор. TV-тюнер позволяет выбрать любую нужную телевизионную программу и отображать ее на экране в масштабируемом окне. Таким образом можно следить за ходом передачи, не прекращая работу.

2.13. Клавиатура

Клавиатура компьютера - устройство для ввода информации в компьютер и подачи управляющих сигналов. Содержит стандартный набор клавиш печатной машинки и некоторые дополнительные клавиши - управляющие и функциональные клавиши, клавиши управления курсором и малую цифровую клавиатуру.

Все символы, набираемые на клавиатуре, немедленно отображаются на мониторе в позиции курсора (курсор - светящийся символ на экране монитора, указывающий позицию, на которой будет отображаться следующий вводимый с клавиатуры знак).

Наиболее распространена сегодня клавиатура c раскладкой клавиш QWERTY (читается "кверти"), названная так по клавишам, расположенным в верхнем левом ряду алфавитно-цифровой части клавиатуры:

Рис. 2.13. Клавиатура компьютера

Такая клавиатура имеет 12 функциональных клавиш , расположенных вдоль верхнего края. Нажатие функциональной клавиши приводит к посылке в компьютер не одного символа, а целой совокупности символов. Функциональные клавиши могут программироваться пользователем. Например, во многих программах для получения помощи (подсказки) задействована клавиша F1 , а для выхода из программы - клавиша F10 .

Управляющие клавиши имеют следующее назначение:

Малая цифровая клавиатура используется в двух режимах - ввода чисел и управления курсором . Переключение этих режимов осуществляется клавишей Num Lock .

Клавиатура содержит встроенный микроконтроллер (местное устройство управления), который выполняет следующие функции:

последовательно опрашивает клавиши, считывая введенный сигнал и вырабатывая двоичный скан-код клавиши;

управляет световыми индикаторами клавиатуры;

проводит внутреннюю диагностику неисправностей;

осуществляет взаимодействие с центральным процессором через порт ввода-вывода клавиатуры.

Клавиатура имеет встроенный буфер - промежуточную память малого размера, куда помещаются введённые символы. В случае переполнения буфера нажатие клавиши будет сопровождаться звуковым сигналом - это означает, что символ не введён (отвергнут). Работу клавиатуры поддерживают специальные программы, "зашитые" в BIOS , а также драйвер клавиатуры, который обеспечивает возможность ввода русских букв, управление скоростью работы клавиатуры и др.

Сигналы, подаваемые на монитор, поступают из видеоадаптера, встроенного в систему или подключаемого к компьютеру.

Существует три способа подключения компьютерных систем к электронно-лучевому или жидкокристаллическому монитору:

Отдельные видеоплаты. Этот метод, для реализации которого требуются разъемы расширения AGP или PCI, обеспечивает наиболее высокий уровень эффективности и максимальную эксплуатационную гибкость при выборе объема памяти и необходимых возможностей (рисунок 17);

Набор микросхем графического ядра, встроенный в системную плату. Наиболее низкая стоимость графической конфигурации и довольно низкая эффективность, особенно для трехмерных игр или работы с графическими приложениями. Разрешающая способность и возможности цветопередачи ниже, чем при использовании отдельных видеоадаптеров, а объем памяти изменить практически невозможно;

Рисунок 15 – Внешний вид видеоадаптера

Для работы видеоадаптера необходимы следующие компоненты:

BIOS (Basic Input/Output System - базовая система ввода-вывода);

BIOS видеоадаптера, подобно системной BIOS, хранится в микросхеме ROM; она содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видео-адаптера и программным обеспечением. Программа, которая обращается к функциям BIOS видеоадаптера, может быть автономным приложением, операционной системой или системной BIOS. Обращение к функциям BIOS позволяет вывести информацию о мониторе во время выполнения процедуры POST и начать загрузку системы до начала загрузки с диска любых других программных драйверов. BIOS самостоятельного видеоадаптера не зависит от BIOS системной платы. При использовании видеоадаптера, встроенного в набор системной логики BIOS материнской платы и видеоадаптера является общим.

Графический процессор - видеоакселератор (accelerator chip) с ограниченным набором функций. Такая архитектура, применяемая во многих видеоадаптерах, представленных на современном компьютерном рынке, предполагает, что электронные схемы видеоадаптера решают алгоритмически простые, но отнимающие много времени задачи. В частности, электронные схемы видеоадаптера выполняют построение графических примитивов - прямых линий, окружностей и т.п., а за центральным процессором компьютера остается конструирование изображения, разложение его на составляющие и пересылка в видеоадаптер инструкций, например: нарисовать прямоугольник определенного размера и цвета.

В современных графических системах применяется также процессор трехмерной графики (3D-графики), используемый практически во всех видеоадаптерах, оптимизированных для компьютерных игр, а также в большинстве наиболее распространенных видеоплат. Процессор трехмерной графики, представляющий собой блок обработки 3D-графики, располагается в наборе микросхем акселератора и используется для формирования изображения многоугольников, создания световых эффектов и прорисовки полутонов.

Видеопамять. При формировании изображения видеоадаптер обращается к памяти. Емкость памяти на видеоадаптере (видеопамяти) может быть разной: от 4 до 512 Мбайт и выше. Дополнительная память не увеличивает быстродействия видеоадаптера, но позволяет повысить разрешение изображения и/или количество воспроизводимых цветов. Встроенные в системную логику видеоадаптеры пользуются частью оперативной памяти строго ограниченной в настройках BIOS.

Объем памяти, необходимый для создания режима с заданным разрешением и количеством цветов, вычисляется следующим образом. Для кодирования каждого пикселя изображения необходим определенный объем памяти, а общее количество пикселей определяется заданным разрешением. Например, при разрешении 1 024×768 на экране отображается 786 432 пикселя.

Если бы это разрешение поддерживало только два цвета, то для отображения каждого пикселя понадобился бы всего один бит памяти, при этом бит со значением 0 определял бы черную точку, а со значением 1 - белую. Отведя на каждый пиксель 24 бит памяти, можно отобразить более 16,7 млн цветов, так как количество возможных комбинаций для 4-разрядного двоичного числа - 16 777 216 (т.е. 2 24). Перемножив количество пикселей, используемых при заданном разрешении экрана, на число битов, требующихся для отображения каждого пикселя, получим объем памяти, необходимый для формирования и хранения изображений в этом формате. Ниже приведен пример подобных вычислений:

1 024 × 768 = 786 432 пикселя × 24 бит/пиксель = 18 874 368 бит = 2 359 296 байт = 2,25 Мбайт

Цифроаналоговый преобразователь видеоадаптера (обычно называемый RAMDAC) преобразует генерируемые компьютером цифровые изображения в аналоговые сигналы, которые может отображать монитор. Быстродействие цифроаналогового преобразователя измеряется в МГц; чем быстрее процесс преобразования, тем выше вертикальная частота регенерации. В современных высокоэффективных видеоадаптерах быстродействие может достигать 300 МГц и выше.

При увеличении быстродействия цифроаналогового преобразователя повышается частота вертикальной регенерации, что позволяет достичь более высокого разрешения экрана при оптимальных частотах обновления (72–85 Гц и более). Как правило, видеоадаптеры с быстродействием от 300 МГц и выше поддерживают разрешения до 1 920×1 200 при частотах обновления более 75 Гц. Разумеется, не забудьте убедиться в том, что необходимое разрешение поддерживается как монитором, так и используемым видеоадаптером.

Разъем. Видеоадаптеры обычно подключаются к разъему AGP на системной плате, реже встречаются графические адаптеры под PCI - это скорее удел старых моделей видеоадаптеров.

С монитором видеоадаптер связывается через специальный интерфейс VGA или DVI (рисунок 18).

Рисунок 16 – разъемы DVI и VGA

VGA – это интерфейс аналоговой передачи сигнала, т.е. передаются сигналы управления тремя основными цветами, но каждый сигнал имеет 64 уровня яркости. В результате число возможных комбинаций (цветов) возрастает до 262 144 (64). Для создания реалистичного изображения средствами компьютерной графики цвет часто оказывается важнее высокого разрешения, поскольку человеческий глаз воспринимает картинку с большим количеством цветовых оттенков как более правдоподобную.

DVI – это режим передачи цифрового сигнала, т.е. сигнал преобразуется в аналоговый не при выходе из видеоадаптера, а в самом мониторе. В этом и заключается преимущество DVI над VGA. Сигнал цифровой имеет только два дискретных значения: 1 и 0, т.е. каждый раз, когда вы передаете единицу цифровым способом, вы получаете именно единицу. В независимости от колебаний напряжения или от любых помех, происходящих при передаче. В аналоговой же системе, в результате передачи единицы, можно получить уже не единицу, а 0,935 или 1,062. Поэтому необязательно, что вы увидите на экране именно то, что формирует видеокарта.

Основными характеристиками видеоадаптера являются: частота памяти, частота процессора, вид слота и разъем для подключения к монитору.