La mémoire vidéo
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Cartes vidéos, les modèles d’aujourd’hui PRESENTATION La carte vidéo est une carte électronique qui permet d'afficher à l'écran les images qu'elle a stocké dans sa mémoire. Cette carte se trouve à l'intérieur de l'ordinateur. FONCTIONNEMENT La carte vidéo est l'élément de l'ordinateur chargé de convertir les données numériques à afficher en données graphiques exploitables par l’écran. Le rôle de la carte graphique était initialement l'envoi de pixels graphique à un écran, ainsi qu'un ensemble de manipulation graphiques simples : – déplacement des blocs (curseur de la souris par exemple) ; – tracé de lignes ; – tracé de polygones ; – etc. ARCHITECTURE Processeur graphique Les connecteurs RAM DAC Mémoire vidéo Bios • Les connecteurs 3 types d’interfaces Prise VGA Prise DVI Les cartes graphiques sont la plupart du temps équipées d'un connecteur VGA 15 broches (Mini Sub-D, composé de 3 séries de 5 broches). Ce type d'interface permet d'envoyer à l'écran 3 signaux analogiques correspondant aux composantes rouges, bleues et vertes de l'image. L'interface DVI (Digital Video Interface), présente sur certaines cartes graphiques, permet d'envoyer, aux écrans le supportant, des données numériques. Prise S-Vidéo L'interface S-Video : De plus en plus de cartes sont équipée d'une prise S-Video permettant d'afficher sur une télévision, c'est la raison pour laquelle elle est souvent appelée prise télé (notée « TV-out »). • Processeur graphique GPU - Graphical Processing Unit Un processeur graphique constitue le coeur de la carte graphique. Il est chargé de traiter les images en fonction de la résolution et de la profondeur de codage sélectionnée. Le GPU est ainsi un processeur spécialisé possédant des instructions évoluées de traitement de l'image, notamment de la 3D. En raison de la température que peut atteindre le processeur graphique, il est parfois surmonté d'un radiateur et d'un ventilateur. Ce processeur allège la charge de calcul du ou des processeur de la carte mère . Celui-ci peut donc se spécialiser dans d'autres tâches. • La mémoire vidéo La mémoire vidéo est chargée de conserver les images traitées par le processeur graphique avant l'affichage. Cette mémoire a pour but d’échanger un maximum d’informations (textures, personnages, décors…) avec le GPU. Plus la fréquence de la mémoire est élevée, plus celle-ci pourra transmettre d’informations au GPU et, par là même, afficher plus d’images à l’écran en une seconde et mieux gérer l'affichage de scènes en 3D. On parle généralement de frame buffer pour désigner la partie de la mémoire vidéo servant à stocker les images avant affichage. Les cartes graphiques dépendent du type de mémoire (la RAM) utilisée, car leur temps de réponse est déterminant pour la vitesse d'affichage des images. En 1980, une mémoire vidéo comptait 1à 2 Ko. En 2005, une mémoire vidéo de téléphone portable compte typiquement 100K octets. Une mémoire vidéo de carte graphique de PC compte de 16 à 256 Mo. Détermination de la quantité de la mémoire vidéo Ainsi, selon la résolution de l’écran, la mémoire de la carte vidéo sera plus ou moins sollicitée. Les types de mémoires vidéo • • • • • On appelle fréquence de lecture de la mémoire vidéo est la fréquence avec laquelle le contrôleur vidéo effectue une lecture de tout ou partie du contenu de la mémoire écran à intervalle régulier. La DRAM (Dynamic Random Access Memory), qui se positionne à un instant donné , soit en mode lecture, soit en mode écriture. La VRAM (Vidéo Random Access Memory) Mémoire vidéo qui fonctionne avec deux entrées-sorties afin d'accélérer l'affichage. La WRAM (Window Random Access Memory) comme la VRam, elle possède deux canaux d'entrée-sortie.-60nsLa SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) Toutes les opérations dans la SDRAM sont synchronisés avec le signal d'horloge. - 10 ns La SGRAM (Synchronous Graphics Random Access Memory) - 8ns - 10 ns - • La RAMDAC La RAMDAC ( random access memory digital-analog converter) permet de convertir les images numériques stockées dans le frame buffer en signaux analogiques à envoyer au moniteur. La fréquence du RAMDAC détermine les taux de rafraîchissement (nombre d'images par seconde, exprimé en Hertz - Hz) que la carte graphique peut supporter. Le signal n'est pas envoyé d'un bloc vers l'écran, mais points par points suivant une ligne, ensuite celle en dessous … La RAMDAC est un circuit spécialisé d'une carte vidéo chargé de transformer les informations numériques en impulsions analogiques et de les envoyer en direction de l'écran. La RAMDAC est équipée de sa propre mémoire vive. • Le BIOS vidéo Basic Input Ouput System Au même titre qu'un PC, une carte graphique possède son propre BIOS. Celui-ci est spécifique au fabricant de la carte. Le BIOS vidéo contient les paramètres de la carte graphique, notamment les modes graphiques que celle-ci supporte. Le BIOS vidéo permet de gérer les composants de la carte graphique. Ce Bios intimant lié à la carte graphique est déterminant sur les performances vidéo. EMPLACEMENT Une carte graphique est une carte d’extension placée sur la carte mère . Par définition, une carte d’extension est un circuit imprimé qui a pour but d’ajouter des capacités ou des fonctionnalités. C’est l’interface qui définie le type de bus utilisé pour connecter la carte graphique à la carte mère. Ainsi, la carte graphique peut traiter des informations concernant l'affichage et les envoyer au moniteur. La communication entre un PC et un moniteur se fait à l'aide de connecteurs SUB-D Haute Densité 15 broches. L'installation d'une carte graphique dépend forcément du bus utilisé (ISA, PCI ou pour les cartes récentes AGP). Les performances en dépendent. Le bus ISA est limité à 16 MB/s, le bus PCI à 132 MB/s, l'AGP 2X à 528 MB/s et l'AGP 4X culmine à plus de 1,7GB/s (en théorie). CONNECTIQUE Auparavant, ce type de cartes s'insérait dans un emplacement PCI, cependant avec l'évolution de l‘électronique, il utilise actuellement un port AGP qui permet un accès beaucoup plus rapide, qui sera prochainement remplacé par le port PCI Express encore plus rapide. • Connexion PCI créé par INTEL en 1990 Le Peripheral Component Interconnect (PCI) est un standard de bus local d’un ordinateur, situé sur la carte mère. Carte vidéo Ports PCI sur la carte mère Carte mère • Connexion AGP créé par INTEL en 1997 L' Accelerated Graphics Port (Port graphique accéléré), ou Advanced Graphic Port, est un port interne destiné exclusivement aux cartes graphiques. Successeur du port PCI, l'AGP permet aux informations de circuler plus rapidement. Ce standard de bus local fut lancé pour s'affranchir du bus PCI estimé trop lent pour l'affichage en 3D. Port AGP sur la carte mère Carte mère Ports de Cartes graphiques Nvidia GeForce FX5700VE 128 Mo DDR Port AGP MSI Nvidia GeForce 6200 Turbo 256 Mo DDR Port PCI Express Cartes graphiques 2D et 3D • Une carte graphique 2D affiche une représentation d'une scène selon 2 axes de référence (x et y). Des petits bouts de programmes (des routimes) sont implantés directement dans le processeur graphique. Ces routimes sont dédiées à une fonction: affichage des fenêtres, déroulement de menus, etc. • Une carte graphique 3D affiche une représentation d'une scène selon 3 axes de référence (x, y et z). Le domaine de la 3D est beaucoup plus récent, donc plus porteur et demandant une puissance de calculs élevée du PC. Le calcul d'une scène 3D est un processus qui se décompose en quatre étapes: le script: mise en place des éléments la geometry: création d'objets simples le setup: découpage en triangles 2D le rendering: C'est le rendu, c'est-à-dire le plaquage des textures . Ainsi, plus la carte 3D calcule elle-même ces étapes, plus l'affichage est rapide. Les premières puces n'effectuaient que le rendering, laissant le processeur s'occuper du reste. Les modèles d’aujourd’hui Aujourd’hui, les cartes graphiques comportent de plus en plus de composants de plus en plus performants. Les deux éléments qui influent sur les performances d’une cartes graphiques sont : la puissance du processeur graphique et la capacité de la mémoire vidéo . puissance du processeur graphique Fréquence GPU exprimée en Mhz (10^6 Hz), cette fréquence représente la cadence a laquelle le Chip graphique peut effectuer ses calculs. Sachant que f = 1/Période, un GPU cadencé à 500 Mhz effectuera une série de calcul tous les 10 nanosecondes (10^-9 s). Cependant la puissance de calcul du GPU dépend également de l'architecture de la puce et des pixels pipes : 2 puces ayant la même fréquence n'ont pas toujours la même puissance de calcul. Plus la fréquence de la mémoire est élevée, plus celle-ci pourra transmettre d’informations au GPU et, par là même, afficher plus d’images à l’écran en une seconde. la capacité de la mémoire vidéo Sur les cartes graphiques actuelles, les mémoires vidéos ont une capacité de 64 à 512 Mo, avec une fréquence mémoire de 300 à 1050 MHz. Le type de mémoire est plus important que la quantité de mémoire. SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) et SGRAM (Synchromous Graphic Random Access Memory) sont deux types de mémoires possédant une fréquence d’horloge élevée capable de manier la plupart de ce que les utilisateurs demandent d’une carte graphique aujourd’hui. DDR (Double Data Rate) est un standard plus nouveau qui permet une vitesse de transfert plus rapide. Le deuxième paramètre est la largeur de bus qui correspond à la quantité de données envoyée a chaque top d'horloge. OVERLOCKING L'overclocking permet de bénéficier de performances accrues en paramétrant des composants matériels. overclocking de la mémoire ↓ plus d’informations à traiter pour le GPU overclocking du GPU ↓ augmentation du nombre d’image par seconde On ne peut augmenter un des éléments sans l’autre. En effet, si on overclocke trop la mémoire, le GPU sera débordé et on observera une baisse des performances. A l’inverse, si on overclocke trop le GPU, sa fréquence élevée ne lui servira pas a grand chose, car toute sa puissance ne sera pas mis à contribution. Constructeurs PRIX et COMPARAISONS PNY Quadro FX 4000 SDI 256Mo AGP8X 5750,00 € Malgré une mémoire vidéo de 256Mo, cette carte graphique reste l’une des plus performantes sur le marché car possède une fréquence mémoire de 1000Mhz. PNY Quadro FX 4400 512Mo PCI-E 2290,00 € Doté d’une mémoire vidéo de 512Mo, cette carte graphique assure des performances très appréciables, avec une fréquence mémoire de 525 Mhz. CARTE DE 128Mo à 60 € jusqu’à 200€
