Video apakšsistēmu veido videoadapteris un monitors. Monitors attēla izvades ātrumu neiespaido, tas tikai ataino videoadaptera darbības rezultātu. No monitora kvalitātes ir atkarīga attēla kvalitāte un tas, vai tiks izmantotas visas videoadaptera iespējas.
Pašlaik eksistē vairāk kā 30 dažādu tipu un modifikāciju videokartes, kuras atšķiras pēc to konstrukcijas, parametriem un standartiem.
MDA (Monochrome Display Adapter) standarta videokartes tika izmantas pirmajos 80. gadu PC. Šīs kartes izstrādāja IBM.
No citām kartēm MDA kartes var atšķirt pēc divām pazīmēm, kuras arī
bija par iemeslu ātrai to nomaiņai ar citām kartēm:
Karte ļauj izvadīt uz ekrāna 80 simbolu stabiņus un 25 rindas ar kopējo punktu skaitu 720x350. Tādējādi katram simbolam atvēlētais laukums ir 9x14 punkti. |
|
Neilgi pēc MDA kartes firma IBM izstrādāja CGA karti (Color Graphics Adapter). Šīs kartes izveidošanas mērķis bija novērst MDA kartes abus galvenos trūkumus. CGA kartei jāformē un jānosūta uz monitoru krāsains attēls un jānodrošina grafiskais režīms. CGA kartes pamatā ir firmas Motorola MS6845 videokontrolieris.
Teksta režīmā CGA karte funkcionē līdzīgi MDA (80 stabiņi un 25 rindas). Grafiskajā režīmā tā nodrošina 640x200 punktus. Simbola izmērs 8x8 punkti padara to vairāk izplūdušu salīdzinājumā ar MDA karti.
Grafiskajā režīmā iespējami divi varianti:
|
 |
CGA kartes grafika nav piemērota acīm, tāpēc šīs kartes nav ieteicams izmantot.
HGC (Hercules Graphics Card) standarts ir MDA standarta turpinājums. Šī standarta kartes parasti sauc par Hercules. Pirmā šo karti 1982. gadā sāka ražot firma Hercules un līdz 1988. gadam tā bija PC grafisko karšu standarts. Šo karšu augstā izšķirtspēja un krāsu gamma tika izmantota tikai spēlēm, taču ilgstošam darbam grafiskajā režīmā tās nebija piemērotas (jāņem vērā, ka tajā laikā lielākoties notika darbs ar tekstu vai tabulu informācijas apstrādi). Grafiskās automatizētajām CAD tipa paketēm izmantoja specializētus datorus.
Pēc savas izvērses 720x348 punkti Hercules tipa kartes ir līdzīgas MDA kartēm. Tikpat punktu 9x14 tiek izmantoti burta attēlošanai. Atšķirībā no MDA kartes Hercules tipa kartes var glabāt informāciju par simbola atribūtiem: pasvītrojumu, mirgošanu, inversiju, spožumu.
Par videokontrolieri izmanto shēmu MC6845. Pirmās 30 cm garās Hercules tipa kartes saturēja ap 100 atsevišķu mikroshēmu. Vēlāk tās apvienoja vienā mikroshēmā TD3088. Šajās kartēs atradās arī paralēlais ports printera pieslēgšanai.
EGA (Enhanced Graphics Adapter) ir karte, kurā apvienota izvērse un 16 krāsas no 64 krāsu paletes. Šīs 16 krāsas ir ir kļuvušas par standartu citām kartēm. Standartkrāsas iegūst dažādās attiecībās sajaucot trīs pamatkrāsas (sarkanu, zaļu un zilu) un intensivitāti.
Parasti EGA kartes izvērse ir 640x350 punkti un simbola matrica 8x14 punkti, bet lietojot burtu izmēru 8x8 punkti, uz ekrāna var iegūt 44 rindas.
Daudzas no EGA kartēm spēj nodrošināt darbu arī MDA, CGA un HCG režīmos, ko realizē ar slēdžu (jumper) palīdzību uz kartes. EGA standarta kartes drīz nomainīja VGA standarts.
VGA (Video Graphics Array) 1987. gadā izstrādāja firma IBM saviem jaunajiem PS/2 datoru modeļiem. VGA standarts ir par pamatu citiem standartiem - SuperVGA, HiRes, kā arī uz to bāzes izstrādātajiem paātrinātājiem. VGA kartes nodrošina visus iepriekšējos MDA un CGA nodrošinātos standartus.
Pirmajām VGA kartēm bija 8 biti, taču pēc tam parādījās arī 32 un 64 bitu kartes. Visām VGA kartēm ir speciāla pieslēgvieta (Feature Connector) divos dažādos veidos. Tā ir 26 kontaktu pieslēgvieta, kura nodrošina savietojamību ar PS/2, bet parasti tiek izmantota speciālu papildus attēla signālu apstrādes kartes pievienošanai.
Parasti VGA kartes nodrošina izvērsi 640x480 punkti un 16 krāsas, taču ja videoatmiņa ir pietiekami liela, krāsu toņi var būt 256. VGA kartes videoatmiņai izmanto astoņas 4464 vai divas 44256 mikroshēmas ar apjomu 256 kB. 16 kārtu VGA kartes atmiņa ir 512 kB.
Mūsdienās praktiski izmanto tikai SuperVGA videoadapterus. Tos vieno divas kopīgas īpašības - savietojamības ar VGA standartu un paplašināto režīmu izmantošanas iespēja tikai ar draiveru palīdzību.
Lai panāktu lielāku informācijas blīvumu uz ekrāna, tika izveidots Super VGA (SVGA) standarts ar izvērsi 800x600 punkti.
Ja SVGA kartei videoatmiņas apjoms ir 256 KB, tad varēs izvadīt tikai 16 krāsas; 512 KB vdeotmiņas nodrošina 256 krāsas. Kartes ar 1MB un vairāk ļauj sasniegt 32768, 65536 (HiColor) vai pat 16,7 milj. (TrueColor) krāsu toņus.
HiRes (High Resolution) VGA standartu iztrādāja firma IBM. Režīmā 8514/A izvērsi var palielināt līdz 1024x768. Parasti nodrošina 16 vai 256 krāsas.
Galvenā pāatrinātāju karšu atšķirība no VGA kartēm ir uz tām esošā īpašā mikroshēma (kontrolers). Pāatrinātāju videokaršu izveidošanas galvenais iemesls bija grafisko programmu lielais datu apjoms, kurš attēla veidošanai bija jāapstrādā procesoram. Pāatrinātājkartēm ievietoja atsevišķu procesoru jeb kontroleri, atslogoja centrālo procesoru tam paralēli apstrādājot grafiskās komandas. VESA maģistrālei šim mērķim ir 68 līnijas, kuras nosaka, kādi signāli ir jāapstrādā grafiskajam procesoram.
Grafiskais procesors nodarbojas ar tādu komandu izpilde kā ģeometrisku figūru veidošana un zīmēšana, aizpildīšana ar krāsu vai iesvītrojumu, atsevišķu ekrāna fragmentu kopēšanu un nobīdi. Bez tam tas nosaka arī videoadaptera ātrdarbību, tā iespējas (izšķirtspēju, krāsu skaitu, aparātisku peles kursoru, iespēju ielādēt ekrāna fontus u.c.). Videoprocesoram var būt 16, 32, 64, 128 bitu datu maģistrāle.
Bez īpašā kontroliera šīm kartēm ir vismaz 1 MB video atmiņas.
XGA (eXtended Graphics Array) kartēm arī ir īpašs grafiskais kontrolieris un 1 - 4 MB videoatmiņas. Kartei ir liels video datu apstrādes ātrums.
 |
Videoadaptera ātrdarbību būtiski ietekmē paplašinājuma maģistrāls tips (ISA, VESA-LB, PCI vai AGP), ar kādu tas ir savienots ar pamatplati. Tas nosaka, ar kādu ātrumu iespējams ierakstīt informāciju videoadaptera atmiņā, jo strādājot Windows vidē grafisko datu apjoms ir ļoti liels. |
Pilnībā videoadaptera iespējas izmanto ar speciālu draiveru palīdzību. Windows vidē grafiskās izvades funkcijas ir integrētas operētājsistēmas čaulā, kas ļauj visām programmām izmantot unificētu videoizvadi. Tādēļ ir būtiski, lai tiktu instalēti visi nepieciešamie draiveri. Tajos gadījumos, kad trūkst iebūvētie draiveri, jāizmanto videokartei līdzi nākošie draiveri.
Parastiem VGA adapteriem krāsu informācija ir atkarīga no videoatmiņas (4 vai 8 biti) tiek pārkodēta 18 bitu vārdā (pa 6 biti katrai krāsai). Grafiskās kartes kontrolierī, kura sastāvā ietilpst ciparu analogais pārveidotājs (RAM-DAC), šī informācija no ciparu tiek pārveidota analogajā un nosūtīta uz monitoru. Taču video atmiņā ierakstītais vārds satur nevis pašus krāsu kodus, bet norādes uz tabulu, no kuras krāsu vērtības ir jānolasa.
HiColor, True Color un Real Color režīmos ir otrādi: tur atmiņā ievadītais vārds tūlīt nonāk ciparu analogajā pārveidotājā, tāpēc krāsu informācija katram punktam šajā vārdā ir ierakstīta pilnībā.
Krāsu palete satur 32 768 krāsu toņus, t.i. katram punktam 15 biti, bet katrai pamatkrāsai 5.
Krāsu palete satur 65 536 krāsu toņus, t.i. katram punktam 16 biti. Krāsu sadalījums šeit nav vienlīdzīgs, bet tiek realizēts, ņemot vērā cilvēka acs spektrālo jūtīgumu. Lielākais jūtīgums ir zaļajā, bet mazākais - zilajā apgabalā.
Karte nodrošin 16,7 miljonus krāsu. Ne visi monitori spēj nodrošināt šādu daudzveidību (cilvēka acs uztver ~ 2 milj. toņu). Šeit katram punktam ir atvēlēti 24 biti. Šāda grafika aizņem ļoti lielus disku apjomus.
Videoatmiņas apjoms nosaka ne tikai maksimālo izšķirtspēju, bet bieži vien arī ātrdarbību. Videoadapteros izmanto vairāku tipu atmiņas mikroshēmas - DRAM, EDO RAM, VRAM, WRAM, SGRAM, MDRAM.
Video BIOS domāts VGA standarta uzturēšanai. To izmanto visas DOS programmas. Tas unificē izvades operācijas, neatkarīgi no izmantojamā videoadaptera tipa. Šis izvades veids ir ļoti lēns.
Videokarte ir monitora kontrolers. Datorā tā atbild par videoattēla formēšanu monitora ekrānā. Kontroleru iesprauž pamatplatē, bet tam savukārt pieslēdz monitora kabeli.
 |
Videokartes līdzīgi pamatplatēm, veido par pamatu ņemot Chipset - mikroshēmu komplektu. Vairums videokaršu (izņeot pašas dārgākās profesionālās) atšķiras vispirms pēc ražotājiem un tajās izmantotajiem chipset modeļiem, kurus karti veidojot, izmanto citas firmas. Kartes tehniskos parametrus galvenokārt nosaka chipset, bet no ražotāja ir atkarīga ne tikai kartes drošums, bet pārsvarā arī ātrums. Tā, piemēram, firma Matrox videokartes veido ar saviem chipset un citiem šos chipset nepārdod. |
Visās mūsdienu videokartēs, izņemot pašus lētākos modeļus, iebūvētie procesori apgādāti ar speciālām komandām, kas ļauj daudz ātrāk izvadīt trīdimensiju objektus. Tāpat tās ir izveidotas tā, lai bez problēmām varētu skatīties videofilmas gan no CD-ROM, gan no DVD-ROM. Dažās kartēs jau ir iebūvētas iespējas iegūt fotogrāfijas no videoieraksta, bet dažas komplektētas ar televīzijas uztvērēju.
Tos nosaka:
Visās modernajās pamatplatēs atrodas AGP ports. Tas ir paredzēts īpaši videokartēm un nodrošina daudz lielāku datu pārraides ātrumu, salīdzinājumā ar PCI. Vairums videokaršu tagad tiek ražotas AGP portam.
VESA BIOS ir moderno videokaršu obligāta funkcija. Tā nodrošina videokartes iespēju izmantošanu arī DOS vidē.
Standarta izšķirtspējas ir 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024, 1600x1280 punkti. Lielu izšķirtspēju izmantot ne vienmēr ir labi - burti var izskatīties sīki. Bez tam, jo mazaka ir izšķirtspēja, jo monitors var nodrošināt lielāku frekvenci.. Ieteicamās darba izšķirtspējas ir 800x600 (14"), 1024x768 (15"), 1280x1024 (17"), 1600x1280 (19") 1600x1280 (19") vai 1800x1440 20" un 21" monitoriem. Dažkārt, strādājot pamatā tekstiem, tiek izmantota par vienu "soli" mazāka izšķirtspēja.
Krāsu skaita standarti ir 256, 65536 (High Color) un 16777216 (True Color). Pēdējā laikā videokartēs dažkārt izmanto 32 bitu krāsas (4,3 miljr.). Tam par iemeslu ir nevis krāsu skaits (acs izšķir ne vairāk kā True Color), bet ar videokartes darba ātrumu, kas saistīts ar videokartes iekšējo struktūru.
Strādāt tikai ar 256 krāsām nav īpaši patīkami, bet True Color režīms dažkārt palēlina videokartes darbu, jo uz to ir jānodod daudz informācijas. Ja nav jāstrādā ar poligrāfiskiem darbiem, kur ir nepieciešama ļoti kvalitatīva krāsu gamma, vislabāk ir strādāt High Color režīmā.
Augstas kadru frekvences nodrošināšana (refresh rate) ir realizēta visās mūsdienu videokartēs. Normālam darbam nepieciešama visamaz 75 Hz frekvence visos krāsu režīmos. Kardu frekvence nedrīkst būt mazāka par 72 Hz.
Kaut arī visas mūsdienu videokartes nodrošina kadru frekvenci 85 Hz, attēla kvalitāte augstās izšķitrspējās un kadru frekvencēs var kļūt slikta. To nosaka vēl viens videokartes parametrs - RAMDAC frekvence. Lētām videokartēm šī frekvence ir 170 MHz. Šādas videokartes izšķirtspējā 1024x768 un takts frekvenci 75 Hz monitora attēls jau kļūst neskaidrs. Tāpēc priekšroka dodama videokartēm ar RAMDAC frekvenci vismaz 220 MHz.
Visa uz ekrāna izvadāmā informācija glabājas videoatmiņā. Videokartes atšķiras pēc atmiņas lieluma, tipa un piekļuves ātruma.
Videoatmiņas apjomu nosaka maksimālais krāsu skaits, kuras videokarte nodrošina. Minimālais apjoms varētu būt 4 MB (Truecolor 1280x1024 izšķirtspējā). Vienīgais iemesls, kāpēc izmanto lielāku apjomu (16 vai 32 MB) ir efektīvāks darbs ar 3D un spēlēm.
Videoatmiņas tips nosaka videokartes ātrumu. Visvienkāršākajās videokartēs izmanto parasto videoatmiņu (FastPage DRAM). Lētākajos modeļos izmanto EDO RAM. Šī tipa atmiņu parasti izmanto arī kā datora operatīvo atmiņu. Ja RAM to ievieto SIMM vai DIMM moduļu veidā, tad videokartēs - SOJ. Daudz ātrāki atmiņu veidi ir SDRAM, RDRAM, SGRAM, MGRAM, bet visefektīvākās ir VRAM un WRAM. Mūsdienu videokartēs galvenā nozīme nav vis atmiņas tipam, bet gan chipset parametriem.
Visas mūsdienu videokartes ir grafiskie paātrinātāji, t.i. tās ne tikai pa punktiem nodrošina ekrāna grafisko attēlu, bet arī piedalās tā veidošanā, tādējādi atslogojot procesoru. Šī paātrināju ātrums ir noteicošais faktors datora informācijas izvadei uz ekrāna.
Paātrināšanas funkcijas iedalās divās kategorijās: plaknes (2D) un telpiskajās (3D). 2D funkcijas ir visās paātrinošajās videokartēs un tās aktīvi izmanto lietotāja grafiskais interfeiss (GUI).
Gandrīz visās modernajās videokartēs ir arī 3D funkcijas, kas atvieglo telpisku attēlu veidošanu. Tās ir nepieciešamas spēlēs, multimēdiju programmās, profesionālajā darbā ar šādiem attēliem. Pie kam spēlēs un profesionālajā darbā ar 3D objektiem tiek izmantoti dažādi šo funkciju varianti. Vairums spēļu izmanto Direct3D, bet profesionālās programmas - OpenGL standartu. Šo standartu sāk izmantot arī jaunākajās spēlēs.
AGP slots ir optimizēts tieši darbam ar videokaršu 3D funkcijām, tāpēc tās labāk strādā ar 3D nekā PCI kartes. PCI karšu ātrdarbību var palielināt, pievienojot papildus atmiņu.
Pilnībā visas videokartes iespējas var izmantot, tikai pielietojot attiecīgās kartes un operacionālās sistēmas draiveri. Ja draiveris operacionālās sistēmas sastāvā neietilpst, tam vajadzētu nākt līdzi videokartei, to iegādājoties. Draiverim jāstrādā korekti - tas nedrīkst radīt liekas problēmas operacionālajai sistēmai vai lietojumprogrammai.
Videokartes nosacīti var iedalīt četrās grupās:
3D iespējas pirmo trīs grupu kartēm ir būtiskas tikai spēlēm.
Minimālās videokartes ar S3 Chipset: S3 Trio 64..., S3 Virge 3D un firmu Ali, SiS un Trident jau skaitās novecojušas. Ieteicami videokaršu šīs grupas modeļi esot ar Chipset S3 Virge 3D/DX (PCI) un S3 Virge 3D/GX2 (AGP). To kartēm ir 2 un 4 MB atmiņa, taču RAMDAC tikai 170 MHz. Ražotāji firmas Diamond, A-trend, A-corp un BTC.
Ekonomiskās grupas videokaršu ražotāju loks ir plašs. Šajā grupā ietilpst arī kartes, veidotas uz ATI chipset bāzes. Labi chipset ir Intel 740 un nVidia Riva 128. Parasti šīs grupas karšu RAMDAC ir 230 MHz un vairāk.
Augstas klases videokartes vēl var iedalīt divās apakšgrupās: "augstākās ekonomiskās" un "augstākās bezkompromisa", kuras atšķiras tikai ar ātrumu un 3D iespējām spēlēs. Šīs grupas kartes ir veidotas uz tādu chipset bāzes kā ATI Rage 128, nVidia Riva TNT..., 3Dfx Voodoo Banshee (satur grafisko paātrinātāju Voodoo II 3Dfx), Voodoo x000.
Profesionālās videokartes parasti iegādājas konkrētiem uzdevumiem, tāpēc tās ir specializētākas. Kartes varētu būt veidotas, piemēram, uz firmas 3D Labs chipset bāzes (Permedia 2, 3D Labs Glint 500TX).
Bez videokartēm pastāv arī speciāli 3D paātrinātāji PCI maģistrālei. Tie satur tikai 3D iespējas un tiek izmantoti kopā ar videokarti. Paātrinātājus veido uz Voodoo ... Chipset bāzes. Iegādāties šādus paātrinātājus ekonomiski nav izdevīgi, jo par nedaudz lielāku cenu var iegādāties videokarti ar līdzīgām iespējām.
Labākās videokaršu ražotājfirmas ir Matrox, Diamond (S3), ELSA, STB, ASUStek, taču šo firmu kartes ir samērā dārgas.
Mazāk dārgas kartes ražo firmas A-Trend (ATC), A-Corp, BTC/Chaintech, Leadtek.
Citi chipset un videokaršu ražotāji:
.
