From b6ff66463286d38b6ede3ed1b3601532f218699f Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: Andrew Date: Sat, 3 Oct 2020 01:59:48 +0400 Subject: =?UTF-8?q?=D0=94=D0=BE=D0=B1=D0=B0=D0=B2=D0=B8=D0=BB=20=D1=80?= =?UTF-8?q?=D0=B5=D1=84=D0=B5=D1=80=D0=B0=D1=82=20=D0=BF=D0=BE=20=D0=B2?= =?UTF-8?q?=D0=B8=D0=B4=D0=B5=D0=BE=D1=81=D0=B8=D1=81=D1=82=D0=B5=D0=BC?= =?UTF-8?q?=D0=B0=D0=BC=20=D0=BF=D0=BA=20(3=20=D1=81=D0=B5=D0=BC=D0=B5?= =?UTF-8?q?=D1=81=D1=82=D1=80)?= MIME-Version: 1.0 Content-Type: text/plain; charset=UTF-8 Content-Transfer-Encoding: 8bit --- asvt/abstracts/videosubsystem/videosubsystem.tex | 264 +++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 264 insertions(+) create mode 100644 asvt/abstracts/videosubsystem/videosubsystem.tex (limited to 'asvt/abstracts/videosubsystem/videosubsystem.tex') diff --git a/asvt/abstracts/videosubsystem/videosubsystem.tex b/asvt/abstracts/videosubsystem/videosubsystem.tex new file mode 100644 index 0000000..5589718 --- /dev/null +++ b/asvt/abstracts/videosubsystem/videosubsystem.tex @@ -0,0 +1,264 @@ +\documentclass[bachelor, och, referat]{SCWorks} +% параметр - тип обучения - одно из значений: +% spec - специальность +% bachelor - бакалавриат (по умолчанию) +% master - магистратура +% параметр - форма обучения - одно из значений: +% och - очное (по умолчанию) +% zaoch - заочное +% параметр - тип работы - одно из значений: +% referat - реферат +% coursework - курсовая работа (по умолчанию) +% diploma - дипломная работа +% pract - отчет по практике +% параметр - включение шрифта +% times - включение шрифта Times New Roman (если установлен) +% по умолчанию выключен + +\usepackage{subfigure} +\usepackage{tikz,pgfplots} +\pgfplotsset{compat=1.5} +\usepackage{float} + +%\usepackage{titlesec} +\setcounter{secnumdepth}{4} +%\titleformat{\paragraph} +%{\normalfont\normalsize}{\theparagraph}{1em}{} +%\titlespacing*{\paragraph} +%{35.5pt}{3.25ex plus 1ex minus .2ex}{1.5ex plus .2ex} + +\titleformat{\paragraph}[block] +{\hspace{1.25cm}\normalfont} +{\theparagraph}{1ex}{} +\titlespacing{\paragraph} +{0cm}{2ex plus 1ex minus .2ex}{.4ex plus.2ex} + +% --------------------------------------------------------------------------% + + +\usepackage[T2A]{fontenc} +\usepackage[utf8]{inputenc} +\usepackage{graphicx} +\graphicspath{ {./images/} } +\usepackage{tempora} + +\usepackage[sort,compress]{cite} +\usepackage{amsmath} +\usepackage{amssymb} +\usepackage{amsthm} +\usepackage{fancyvrb} +\usepackage{listings} +\usepackage{listingsutf8} +\usepackage{longtable} +\usepackage{tabularx} +\usepackage{multirow} +\usepackage{array} +\usepackage[english,russian]{babel} + +% \usepackage[colorlinks=true]{hyperref} +\usepackage{url} + +\usepackage{enumitem} + + +\newcommand{\eqdef}{\stackrel {\rm def}{=}} +\newcommand{\dsint}{\displaystyle\int} + +\renewcommand\theFancyVerbLine{\small\arabic{FancyVerbLine}} + +\newtheorem{lem}{Лемма} + +\begin{document} + +% Кафедра (в родительном падеже) +\chair{} + +% Тема работы +\title{Видеосистема ПК} + +% Курс +\course{2} + +% Группа +\group{231} + +% Факультет (в родительном падеже) (по умолчанию "факультета КНиИТ") +\department{факультета КНиИТ} + +% Специальность/направление код - наименование +%\napravlenie{09.03.04 "--- Программная инженерия} +%\napravlenie{010500 "--- Математическое обеспечение и администрирование информационных систем} +%\napravlenie{230100 "--- Информатика и вычислительная техника} +%\napravlenie{231000 "--- Программная инженерия} +\napravlenie{090301 "--- Компьютерная безопасность} + +% Для студентки. Для работы студента следующая команда не нужна. +% \studenttitle{Студентки} + +% Фамилия, имя, отчество в родительном падеже +\author{Гущина Андрея Юрьевича} + +% Заведующий кафедрой +% \chtitle{} % степень, звание +% \chname{} + +%Научный руководитель (для реферата преподаватель проверяющий работу) +\satitle{ассистент} %должность, степень, звание +\saname{А.~А.~Трунов} + +% Руководитель практики от организации (только для практики, +% для остальных типов работ не используется) +% \patitle{к.ф.-м.н.} +% \paname{С.~В.~Миронов} + +% Семестр (только для практики, для остальных +% типов работ не используется) +%\term{8} + +% Наименование практики (только для практики, для остальных +% типов работ не используется) +%\practtype{преддипломная} + +% Продолжительность практики (количество недель) (только для практики, +% для остальных типов работ не используется) +%\duration{4} + +% Даты начала и окончания практики (только для практики, для остальных +% типов работ не используется) +%\practStart{30.04.2019} +%\practFinish{27.05.2019} + +% Год выполнения отчета +\date{2020} + +\maketitle + +% Включение нумерации рисунков, формул и таблиц по разделам +% (по умолчанию - нумерация сквозная) +% (допускается оба вида нумерации) +% \secNumbering + + +% \tableofcontents + +\intro + +Основным техническим средством для оперативного формирования и отображения как текстовой, так и графической информации в компьютере является видеосистема. +Она состоит из трёх основных элементов: +\begin{itemize} + \item видеоадаптер -- устройство, которое формирует изображение; + \item монитор -- устройство, на которое выводится сформированное видеоадаптером изображение; + \item драйвера видеосистемы +\end{itemize} + +Рассмотрим её составные элементы по отдельности. + +\section{История развития} +Одним из первых видеоадаптеров являлся MDA (Monochrome Display Adapter), выпущенный корпорацией IBM в 1981 году. +Он был рассчитал на обработку и вывод текстовой информации с разрешением 80х25 символов. Также он поддерживал +такие атрибуты текста, как: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. + +За ним последовал адаптер CGA (Color Graphics Adapter), выпущенный в 1982 году той же корпорацией IBM. Данный +адаптер был способен работать либо в текстовом режиме, либо в графическом. В текстовом режиме стало доступно +256 атрибутов (16 цветов фона и 16 цветов символа). При этом в графическом режиме 320х200 были доступны 4 палитры +по 4 цвета каждая (но режим повышенного разрешения 640х200 был монохромным). + +Развитием данного адаптера стали EGA (Enhanced Graphics Adapter), затем MCGA (Multicolor Graphics Adapter) и +после него VGA (Video Graphics Array). Которые являлись последовательным улучшением предыдущих поколений видеоадаптеров. +При этом VGA стал фактическим стандартом видеоадатера с конца 80-х годов. +В нём были добавлены текстовое разрешение 720x400 для эмуляции MDA и графический режим 640x480. + +Развитием карты CGA стал адаптер EGA (Enhanced Graphics Adapter), который поддерживал расширенную до 256 цветов +палитру, имел улучшенное до 640х350 разрешение в графическом режиме и 80х43 при матрице символа 8х8 в текстовом. + +В 1991 году появилось поняте SVGA (Super VGA) -- расширение VGA с расширенной палитрой и увеличенными +поддерживаемыми разрешениями. До принятия SVGA как стандарта, практически все видеоадаптеры этого типа были +несовместимы между собой. + +\section{Видеоадаптер} + +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. + +Современные видеоадаптеры состоят из следующих частей: +\begin{itemize} + \item \textbf{Графический процессор} -- занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. + \item \textbf{Видеоконтроллер} -- отвечает за формирование изображения в видеопамяти. + \item \textbf{Видеопамять} -- выполняет функцию кадрового буфера, в котором хранится изображение, генерируемое и постоянно изменяемое графическим процессором и выводимое на экран монитора. + \item \textbf{Видео-ПЗУ} -- постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в которое записаны BIOS видеокарты, экранные шрифты, служебные таблицы и т.п. + \item \textbf{Цифро-аналоговый преобразователь} -- служит для преобразования картинки, формируемой видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на аналоговый монитор. + \item \textbf{Коннектор} -- необходим для подключения к монитору. +\end{itemize} + +Основными характеристиками видеоадаптера является частота работы графического процессора, объём видеопамяти и тип коннектора. + +Большинство компонентов видеоадаптера скрыто под кожухом системы охлаждения графического процессора (GPU), включающей в себя вентилятор и теплоотвод. +Практически все видеоадаптеры, представленные сегодня на рынке, используют наборы микросхем, обеспечивающие ускоренную обработку трехмерной графики. + +\section{Видеопамять и ее назначение} + +Видеопамять -- это внутренняя оперативная память, отведённая для хранения данных, которые используются для формирования изображения на экране монитора. + +При включённом графическом видеорежиме в видеопамяти хранится информация о +каждом пикселе на экране. При включённом текстовом видеорежиме хранятся только +символы, соответствующие знакоместам на экране. + +Одно из узких мест любого видеоадаптера -- это пропускная способность памяти самого видеоадаптера. Причём изначально проблема возникла даже не столько из-за скорости обработки видеоданных (это сейчас часто стоит проблема информационного ``голода'' видеоконтроллера, когда он обрабатывает данные быстрее, чем успевает их читать/писать из/в видеопамять), сколько из-за необходимости доступа к ним со стороны видеопроцессора, центрального процессора и цифро-аналогового преобразователя. + +Сегодня существует несколько типов видеопамяти: +\begin{itemize} + \item \textbf{FPM DRAM} (Fast Page Mode Dynamic RAM) -- динамическое ОЗУ с быстрым страничным доступом; + \item \textbf{VRAM} (Video RAM) -- видео ОЗУ; + \item \textbf{WRAM} (Window RAM) -- вариант VRAM, с увеличенной на ~25\% пропускной способностью и поддержкой некоторых часто применяемых функций; + \item \textbf{EDO DRAM} (Extended Data Out DRAM) -- динамическое ОЗУ с расширенным временем удержания данных на выходе; + \item \textbf{SDRAM} (Synchronous Dynamic RAM) -- синхронное динамическое ОЗУ; + \item \textbf{SGRAM} (Synchronous Graphics RAM) -- синхронное графическое ОЗУ; + \item \textbf{НВМ} (High Bandwidth Memory) -- память с высокой пропускной способностью. +\end{itemize} + +Объём памяти большего количества современных видеокарт варьируется от 256 МБ (например, AMD Radeon HD 4350) до 24 ГБ (например, NVIDIA GeForce GTX TITAN RTX). Поскольку доступ к видеопамяти GPU и другими электронным компонентами должен обеспечивать желаемую высокую производительность всей графической подсистемы в целом, используются специализированные высокоскоростные типы памяти, такие, как SGRAM, двухпортовые VRAM, WRAM, другие. Приблизительно с 2003 года видеопамять, как правило, базировалась на основе DDR технологии памяти SDRAM, с удвоенной эффективной частотой (передача данных синхронизируется не только по нарастающему фронту тактового сигнала, но и ниспадающему). И в дальнейшем DDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 и на момент 2016 года GDDR5X. С выходом серии высокопроизводительных видеокарт AMD Fury совместно с уже устоявшейся на рынке памятью GDDR начала использоваться память нового типа HBM, предлагая значительно большую пропускную способность и упрощение самой платы видеокарты, за счёт отсутствия необходимости разводки и распайки чипов памяти. Пиковая скорость передачи данных (пропускная способность) памяти современных видеокарт достигает 480 ГБ/с для типа памяти GDDR5X (например, у NVIDIA TITAN X Pascal) и 672 ГБ/с для типа памяти GDDR6 (например, у TITAN RTX). + +\section{Монитор} + +Монитор -- это универсальное устройство вывода текстовой и графической информации. В современном мире существуют следующие разновидности мониторов: +\begin{itemize} + \item на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) + \item жидкокристалические (ЖК или LCD) + \item плазменные + \item OLED-мониторы и проекционные +\end{itemize} + +Все они отличаются по технологии построения попиксельного (состоящего из множества точек) изображения. + +В ЭЛТ-мониторах используется поток электронов, сконцентрированный в форме одиночного +луча или пучка лучей, которые управляются как по интенсивности (току), так и по положению в пространстве, и +взаимодействуют с неподвижной пространственной мишенью (экраном). + +\begin{enumerate} + \item Электронные пушки + \item Электронные лучи + \item Фокусирующая катушка + \item Отклоняющие катушки + \item Анод + \item Маска + \item Красные, зелёные и синие зёрна люминофора + \item Маска и зёрна люминофора (увеличенно) +\end{enumerate} + +%Библиографический список, составленный вручную, без использования BibTeX +% +\begin{thebibliography}{99} + \bibitem{Tannenbaum} Э.Танненбаум "Архитектура компьютера" (6-e издание) + \bibitem{RISC} http://shackmaster.narod.ru/vidmodes.htm + \bibitem{ALU} https://profi-user.ru/videoram/ + \bibitem{IBM} https://ru.wikipedia.org/wiki/Видеопамять +\end{thebibliography} + +%Библиографический список, составленный с помощью BibTeX +%\bibliographystyle{mdpi} +\bibliographystyle{gost780uv} +\bibliography{thesis} + +% Окончание основного документа и начало приложений +% Каждая последующая секция документа будет являться приложением + +\end{document} -- cgit v1.2.3