1. La carte graphique

 

La carte graphique est un élément d’hardware. Celui-ci permet l’affichage d’informations sur un écran d’un ordinateur, le calcul d’informations et le rendu d’images en 3D. Il permet l’utilisation de logiciels beaucoup plus gourmands tels les jeux vidéo et logiciels de rendu et modélisation 3D.
La carte graphique est composée de plusieurs éléments : on y retrouve un GPU, une VRAM, un Bus mémoire, un Bus graphique, les BIOS vidéos, un système de refroidissement et plusieurs connectiques.

 

Lorsqu’on lance par exemple un jeu, celui-ci commence par utiliser la mémoire vive du PC pour installer un maximum d’informations. Le CPU s’occupe de la gestion du clavier, de la souris, des IA (intelligences artificielles), etc. et le GPU, grâce aux pilotes graphiques, s’occupe du rendu 3D. Les données concernées sont alors transférées de la RAM à la carte graphique, via le PCI-Express.

La carte graphique stocke alors les données dans la VRAM.

Enfin, l’image est affichée sur l’écran via l’interface HDMI, DVI ou DisplayPort.

 

 

 

2. Le GPU (Graphical Processing Unit)

 

Le processeur graphique allège le travail du CPU (Central Processing Unit) tout en essayant de garder une performance la plus optimale possible. Il se charge de la conversion d'espaces colorimétriques (du système YCbCr utilisé dans les vidéos, vers RGB), de calculer les informations spécifiques à l’affichage et la coordination de graphismes 3D. Il est composé d’un processeur de flux et d’une unité de texture.

 

Le processeur de flux a pour tâche de calculer les éléments géométriques (points, arrêtes, etc) et s’occuper du rendu. C’est l’élément du GPU consommant le plus de ressources et de places.

 

L’unité de texture s’occupe des éléments graphiques du rendu de l’image, c’est-à-dire qu’il gère les pixels dédiés aux textures des éléments géométriques.

 

 

 

2.1. Fonctionnement du GPU

 

 Le GPU a donc pour tâche de créer image par image ce qu’on voit à l’écran. Pour ce faire, il va lire et écrire les informations nécessaires dans la VRAM. Pour chaque image, le GPU commence par placer les objets 3D dans la scène. Ensuite il s’occupe de l’éclairage et des Vertex Shaders (programmes informatiques s’occupant de la réflexion, réfraction, etc en image de synthèse). Des algorithmes d’éliminations de faces cachées vont limiter les calculs nécessaires concernant les éléments géométriques pour éviter la perte de performances.  Une multitude de différents programmes tels DirectX ou des Geometry Shaders vont améliorer l’image (augmentation de polygones).

Enfin, le GPU va placer les textures et s’aidant, éventuellement, de Pixel Shaders (programmes calculant la couleur des pixels individuellement) et de différents philtres (anti-aliasing, anisotropic filtering, etc).

L’image étant complétée, elle est envoyée vers la VRAM.

 

 

 

3. La VRAM (Video Random Access Memory)

 

La VRAM est tout simplement une mémoire vive dédiée au stockage d’éléments destinés à être affichés.

Cette information sera ensuite envoyée et affichée à l’écran grâce au RAMDAC (convertisseur numérique-analogique).

Elle peut être ou ne pas être présente sur la carte graphique.

 

Les concepteurs d’ordinateurs se sont rapidement tournés vers une mémoire dédiée à l’affichage séparée de la mémoire vive utilisée pour les calculs et le stockage de softwares. Les ordinateurs sont munis de circuits intégrés spécifiques ayant pour but de générer les signaux d’affichages et qui doivent être synchronisés avec le balayage des tubes cathodiques.

Ces circuits ont donc besoin d’accéder aux données à des instants précis.

Le processeur, quant à lui, a un ordre d’importance au niveau des tâches qu’il doit effectuer.

Pour que les circuits puissent avoir accès à l’information sans rentrer en conflit avec le processeur on leur a attribué une mémoire dédiée, la VRAM. Initialement, la VRAM contenait les codes des caractères à afficher, qui étaient écrit par le processeur central dans la mémoire vidéo, avec l’autorisation du processus d’affichage.

 

De nos jours, on utilise la VRAM pour stocker des caractères, des points et même des vecteurs.

On trouve différents types de VROM (GDDR2, 3, 4, 5) à des fréquences différents (512 Mo, 1Go, 2Go, etc.).

 

 

 

4. Bus mémoire

 

Le bus est un ensemble de fils qui permettent à l’information d’être transmise d’un composant à un autre.

Le Bus mémoire connecte donc la mémoire vidéo au GPU.

On retrouve différents types de Bus qui se caractérisent par la largeur du bus, sa fréquence et la bande passante. Plus le Bus est large et a une fréquence élevé, plus l’information est transmise rapidement.

 

 

 

5. Le Bios Vidéo

 

Comme dans le cas de Bios de la carte mère, le Bios vidéo est un ensemble de fonctions intégrées dans la carte graphique permettant à la celle-ci d’accéder au matériel vidéo de l’ordinateur. Le BIOS Vidéo contient les paramètres de la carte graphique et les modes graphiques que celle-ci supporte. Sans BIOS Vidéo la carte graphique ne peut pas être utilisée par l’ordinateur.

 

 

 

6. Références

 

http://fr.wikipedia.org/wiki/Carte_graphique

 

http://www.commentcamarche.net/contents/731-carte-graphique

 

http://www.materiel.net/minisites/guide-achat-carte-graphique/les-principales-caracteristiques.php

 

 

 

Structure des ordinateurs et  réseaux  l  La carte graphique  l  Groupe 9  l  1TIG1

HEAJ  -  Infographie  2014-2015  l  Avenue Comte de Smet de Nayer  20  -  5000  Namur

Tel.  +32 499 31 27 50  l  lacartegraphique@etud.infographie-sup.eu

 

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