UE: Architecture La carte graphique

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1 UE: Architecture La carte graphique Alleau Chloé, Randriamasy Mikaïa *

2 Plan - Historique - Carte graphique: définition et utilisation - Constitution de la carte graphique: le BIOS video Processeur graphique (GPU) la mémoire vidéo RAMDAC BUS et ports de connexion Couleurs, résolutions et mémoires - Choix d une carte graphique Alleau Chloé, Randriamasy Mikaia *

3 HISTORIQUE Les deux plus grands fabricants de cartes graphiques : Nvidia : La société a été fondée en 1993 à Santa Clara et aujourd'hui des centaines de millions de cartes graphiques ont été vendues dans le monde, pour les PC et les consoles.`

4 HISTORIQUE ATI : devenu désormais AMD, est le principal concurrent de Nvidia. fondé en 1985 au Canada. ATI est racheté par le géant AMD en 2006, fabricant de matériel informatique et notamment de processeurs.

5 Carte graphique Définition La carte graphique, carte vidéo ou accélérateur graphique: - convertir les données numériques données graphiques par un périphérique d'affichage(écran). -intégrée à la carte-mère ou bien une carte additionnelle. Les principaux composants : - un processeur - la mémoire - connecteurs (transférer les données vers le moniteur pour afficher une image) Alleau Chloé, Randriamasy Mikaia *

6 UTILISATION DE LA CARTE GRAPHIQUE Avant - manipulations graphiques simples: Après - manipulations complexes: Déplacement des blocs (curseur de la souris par exemple) ; Tracé de lignes ; Tracé de polygones. Equipées de processeurs spécialisés dans le calcul de scènes graphiques complexes en 3D

7 Constitution de la carte graphique Alleau Chloé, Randriamasy Mikaia *

8 Le BIOS vidéo (BASIC INPUT OUTPUT SYSTEM) - Programme enregistré dans la mémoire morte (ROM=Read Only Memory) - Sert au démarrage de la carte graphique - Gère les composants de la CG (processeur, mémoire, connecteurs) - Initialise les fonctions de base du GPU et contient les fonctions d'entrées sorties de base pour les communications avec l'écran et avec le BIOS ou les API qui tournent sur la carte mère - Ne gère que la carte graphique indépendamment de celui qui se trouve sur la carte mère - Déterminant pour les performances vidéos Alleau Chloé, Randriamasy Mikaia *

9 Le processeur graphique (GPU) Un processeur graphique (appelé GPU, pour Graphical Processing Unit): - Le coeur de la carte graphique -- Chargé de traiter les images en fonction de la résolution et de la profondeur de codage sélectionnée et gère les calculs de l affichage. -- Divisé en 3 parties - Processeur spécialisé possédant des instructions évoluées de traitement de l'image, notamment de la 3D Alleau Chloé, Randriamasy Mikaia *

10 Le processeur graphique (GPU)

11 GPU LE PLUS RAPIDE AU MONDE Le GPU Tesla K40 (Nvidia) : -Double la mémoire de son prédécesseur -Offre jusqu'à 40 % d augmentation de la performance, -- Performance dix fois supérieure à celle du CPU le plus rapide du marché Doté de la technologie NVidia GPU Boost, qui convertit la marge de puissance en un gain de performance contrôlé par l'utilisateur, l'accélérateur GPU Tesla K40 permet aux utilisateurs de bénéficier de la performance jusque-là inexploitée d'une large gamme d'applications qu elles soient scientifiques, d'ingénierie, de calcul intensif (HPC) ou d analyse de données d'entreprise.

12 La mémoire vidéo - Accompagne le processeur graphique (aussi importante que le GPU) - Conserve les images traitées par le processeur graphique avant l'affichage: les données géométriques + colorimétriques -2 méthodes d accès à la mémoire: Recevoir des informations en provenance du reste du système un accès direct conventionnel (RAM) comme pour les mémoires centrales L affichage à l écran un accès séquentiel à la zone de mémoire contenant l information à afficher à l écran. - vitesse de fonctionnement et taille influent sur la performance de la carte graphique Alleau Chloé, Randriamasy Mikaia *

13 La mémoire vidéo o DRAM ( Dynamic Random Access Memory) o VRAM ( Vidéo Random Access Memory) o WRAM ( Window Random Access Memory) o SDRAM ( Synchronous Dynamic Random) o SGRAM (Synchronous Graphics Random) Aujourd'hui : GDDR 2 (DDR pour Double Data Rate) GDDR 3

14 RAMDAC (RANDOM ACCESS MEMORY DIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER) Le RAMDAC est doté d'une mémoire vive destinée à stocker des palettes de conversion qui seront utilisées si l'image affichée, ou le mode d'affichage, n'est pas en mode truecolor. Le RAMDAC n'est utilisé que pour la génération de signaux analogiques VGA, S-Vidéo, DVI-A ou DVI-I) car une conversion numérique-analogique est nécessaire. Dans le cas d'une connectique DVI-D, la conversion n'est pas nécessaire, car ce sont des signaux numériques qui sont envoyés directement à la dalle LCD du moniteur (écran). On retrouve généralement le RAMDAC sur les cartes graphiques dédiées.

15 Les fréquences RAMDAC (RANDOM ACCESS MEMORY DIGITAL-TO-ANALOG CONVERTER) Différentes fréquences de contrôle suivant différents modes d'affichage: > synchronisation des lignes (Synchro Horizontale) > synchronisation image (Synchro Verticale): la fluidité de l'image 72 Hz: image fluide; en dessous perception de scintillement. Une Bande Passante confortable est nécessaire pour avoir une image de qualité. Elle peut être calculer en multipliant ((la résolution par la fréquence verticale) /2) x 3 exemple: ((800 x 600 x 72 Hz)/2) x 3 = 52 M Hz

16 BUS ET PORTS DE CONNEXIONS BUS internes des cartes graphiques: -bus ISA 1984: connexion de la carte graphique à la carte mère -bus PCI avec l arrivée des premiers processeurs Pentium en bus AGP (Accelerated Graphics Port) - le bus PCI-Express en 2004

17 BUS ET PORTS DE CONNEXIONS Avant Après - début ère informatique 2D connexion sur un port Industry Standard Architecture 8 bits ce sont des MDA (Monochrome Display Adapter) : Color Graphic Adapter (CGA) : apparition des cartes graphiques 2D - ISA PCI AGP PCIexpress Evolution PCI 3D: 132Mo/s AGP 32 bits: 500Mo/s (AGPx1/X2/x4/x8 266Mo à 2Go) PCI-express x1àx32 connecteurs de lignes un port x32 : débit de 8Go/s

18 BUS ET PORTS DE CONNEXIONS Les ports de connexions des cartes graphiques: Servent à brancher les périphériques d affichage comme les moniteurs, les écrans LCD 2 familles de connecteurs Les analogiques: (en voie de disparition) - VGA (Video Graphics Array) - S-vidéo Les numériques: - DVI (Digital Video Interface) - HDMI (High Definition Media Interface)

19 COULEURS, RÉSOLUTIONS ET MÉMOIRES Couleurs La quantité de mémoire vidéo nécessaire pour stocker l image dépend de la définition affichée. Le codage pour la visualisation de 16 couleurs est sur 4 bits, pour 256 couleurs sur 8 bits, pour couleurs sur 16 bits et pour couleurs 24 bits.

20 COULEURS, RÉSOLUTIONS ET MÉMOIRES Résolution Une résolution de 640 x 480 pixels demande une mémoire vidéo de bits, 800 x 600 pixels demande bits etc Toutes ces valeurs doivent être multipliées par le facteur couleur. Donc pour pouvoir afficher une résolution de 800 x 600 pixels avec 256 couleurs (800 x 600 x 8) il faudra bits. La taille mémoire est exprimé en octet et cela correspond environ à 480 Ko (8 Bits = 1 Octet et 1024 Octets = 1 Ko, 1 Mo = 1024 Ko= Octets, etc.)

21 COULEURS, RÉSOLUTIONS ET MÉMOIRES La mémoire La quantité de mémoire est simplement le nombre de pixel utile multiplié par le nombre de bits nécessaires, on divise le tout par 8 pour passer en octets (1 octet = 8 bits) Exemple : 640 * 480 * 4 / 8 = Kio = octets donc octets = 150 kio

22 CHOIX D UNE CARTE GRAPHIQUE -Choix d'une carte se fait en fonction de ses besoins et aussi de son budget : Pour des applications bureautiques, une puce intégrée (chipset) ou une carte graphique basique suffit ; Pour les applications multimédias, une carte graphique pouvant lire le format vidéo souhaité est impératif Pour les jeux vidéos 3D, une carte graphique plus performante sera nécessaire Pour les applications professionnelles 3D, une carte graphique professionnelle est indispensable.

23 PETIT RÉSUMÉ SUR LA CARTE GRAPHIQUE

24 BIBLIOGRAPHIE carte-graphique S_vid.C3.A9o