La carte graphique

Illustration d'une carte graphique

Qu'est-ce qu'une carte graphique ?

Carte graphique :
Carte vidéo, ou carte graphique. Carte qui se connecte sur la carte mère de l’ordinateur, et qui permet de traiter les informations concernant l'affichage afin de les envoyer au(x) moniteur(s). Initialement, la carte graphique servait uniquement a traiter l'affichage. Avec la généralisation de la 3D, la carte graphique soulage le processeur pour le traitement des calculs 3D.
La carte graphique se compose d’un processeur graphique (GPU), souvent d’une mémoire de travail propre (ou alors elle partage la mémoire de l’ordinateur), d’un convertisseur analogique/numérique (RAMDAC).

Interfaces des cartes graphiques

Connecteurs PCI et AGP

Les cartes graphiques étant de plus en plus gourmandes en bande passante, elles ont participé à la course que se livrent les bus. Le bus ISA est d’abord remplacé par le bus parallèle PCI. Ensuite, ce dernier est supplanté au milieu des années 90  par le bus AGP, spécialement dédié aux cartes graphiques. Le bus AGP offre une bande passante de 2 Go/s dans sa version 8x. Actuellement, le bus AGP et le bus PCI Express se partagent le marché des cartes graphiques.
Le bus PCI Express, dans sa version 16x permet une bande passante de 4 Go/s gràce à ses 16 voies. Nous pourrions parler d’une bande passante de 8 Go/s car PCI Express travaille en full-duplex, mais nous devons en réalité tenir compte du fait que les cartes graphiques n’exploitent qu’un sens de communication.

Le choix d’une interface ou d’une autre dépend plus de critères commerciaux, même si PCI Express 16x permet de doubler la bande passante. En effet, dans la majorité des applications actuelles les différences entre AGP 4x (1 Go/s) et AGP 8x (2 Go/s) sont minimes. De plus, les cartes actuelles traitent les textures directement, utilisant leur bus de communication interne (d’une bande passante de l’ordre de 30 Go/s) au lieu de les envoyer au processeur de la carte mère en utilisant le bus AGP ou PCI Express. Dès lors, la bande passante offerte par le bus PCI Express n’accélère l’affichage que d’une manière imperceptible.

Processeur de carte graphique

GPU :
La carte graphique possède son propre processeur, le GPU (Graphical Processing Unit), qui est chargé du traitement de l’affichage, de la manipulation des données graphiques, et de la gestion de la mémoire nécessaire. Sa charge de travail varie en fonction de la résolution désirée sur le périphérique (écran, téléviseur, etc.), et de la profondeur de codage. Le traitement des images 3D et la décompression Mpeg sont des tâches qui requièrent beaucoup de ressources GPU, au contraire des applications bureautiques.
Parmi les fabricants de processeurs graphiques, nous pouvons remarquer nVIDIA, ATI, Matrox, 3DLabs, Intel et XGI.
Comme les processeurs graphiques actuels ont un dégagement de chaleur important, ils sont munis d'un dissipateur thermique (radiateur) surmonté le plus souvent par un ventilateur.

Mémoire de carte graphique

Le traitement des données graphique nécessite une certaine quantité de mémoire vive. Cet espace mémoire est soit fourni par la mémoire vive de l'ordinateur (mémoire partagée) soit disponible directement sur la carte graphique.

La mémoire que nous pouvons retrouver sur une carte graphique diffère légèrement de celle de notre ordinateur car elle permet la lecture et l'écriture simultanée : il s'agit de mémoire VRAM, RDRAM, SGRAM, ou WRAM. Le type de mémoire utilisé sur la carte graphique influence fortement les performances de cette dernière.
Attention cependant à ne pas se laisser leurrer par les chiffres des vendeurs qui vantent la quantité de mémoire de la carte graphique en omettant de spécifier certaines caractéristiques extrêmement importantes comme la vitesse (en Mhz) et la largeur de bus (exprimée en bits), qui influent sur la bande passante de la mémoire

La quantité de mémoire nécessaire varie en fonction de la résolution et du nombre de couleurs à afficher.

Voici un exemple de quantités mémoire nécessaire pour une carte 2D :

Résolutions 16 couleurs 256 couleurs 65000 couleurs 16,7 M couleurs
640x480 0,5 Mo 0,5 Mo 1 Mo 2 Mo
600x800 0,5 Mo 1 Mo 2 Mo 2 Mo
1024x768 1 Mo 1 Mo 2 Mo 4 Mo
1280x1024 1 Mo 2 Mo 4 Mo 4 Mo
1600x1200 2 Mo 2 Mo 4 Mo 8 Mo
1800x1440 2 Mo 4 Mo 8 Mo 8 Mo

 

Dans le cas d'une carte graphique 3D, l'architecture est différente. 3 zones mémoires distinctes sont nécessaires :

  • La mémoire tampon avant, pour maintenir l'image qui est affichée
  • La mémoire tampon arrière, pour contenir la prochaine image (frame buffer)
  • La mémoire tampon Z, pour les infos 3D

Voici un exemple de quantités mémoire nécessaire pour une carte 3D :

Résolutions 16 couleurs 256 couleurs 65000 couleurs 16,7 M couleurs
640x480 0,5 Mo 1 Mo 2 Mo 3 Mo
600x800 1 Mo 2 Mo 3 Mo 4,5 Mo
1024x768 1,5 Mo 2 Mo 5 Mo 7,5 Mo
1280x1024 2 Mo 4 Mo 8 Mo 12 Mo
1600x1200 3 Mo 6 Mo 12 Mo 18 Mo
1800x1440 4 Mo 8 Mo 16 Mo 23,5 Mo

 

La mémoire vidéo chargée de conserver les images traitées par le processeur graphique avant l'affichage. Plus la quantité de mémoire vidéo est importante, plus la carte graphique pourra gérer de textures lors de 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 sont tributaires du type de mémoire utilisée sur la carte, car leur temps de réponse est déterminant pour la vitesse d'affichage des images, ainsi que de la quantité de mémoire, jouant sur le nombre et la résolution des images pouvant être stockées dans le frame buffer.

Astuce : Comment vérifier la quantité de mémoire dont dispose notre carte graphique ?

Sous Windows XP, nous devons faire un clic droit sur le bureau, sélectionner propriété dans le menu contextuel, cliquer sur l'onglet parametres, puis sur le bouton avancé.
Dans la fenêtre des propriétés écran, si nous cliquons sur l'onglet carte, un panneau (fieldset) nous propose des informations sur la carte :

  • Type de processeur
  • Type du CNA (DAC) : convertisseur numérique analogique
  • Taille de la mémoire
  • Carte
  • Informations du BIOS

Connecteur de carte graphique

Les entrées et sorties vidéo
Les cartes graphiques actuelles disposent de différentes entrées et sorties vidéo, et parfois plusieurs, selon les modèles. Les sorties RVB et DVI sont utilisées pour les moniteurs, les sorties Composite et S-Vidéo pour la télévision.

  • RVB
    Prise au format d-sub 25 broches permettant de relier un moniteur classique à tube cathodique (appelé aussi "CRT"). C'est un connecteur analogique.
  • DVI [Digital visual interface]
    Prise 25 broches de forme rectangulaire destinée aux écrans plats LCD. Ce connecteur fonctionne en numérique.
  • Composite
    Connecteur vidéo composé de trois fiches format RCA de couleur jaune pour le signal vidéo, rouge et blanc pour le signal audio (stéréo).
  • S-Vidéo
    Connecteur vidéo au format DIN 4 Broches, offrant une meilleure qualité d'image que le connecteur composite.
  • HDMI [High-Definition Multimedia Interface]
    C'est une norme, mais on associe le plus souvent son nom au connecteur. Ce connecteur HDMI permet de transmettre non seulement les signaux video, mais aussi audio, et de manière numérique.

 

Document créé le 19/03/02 05:16, dernière modification le 28/06/17 15:26
Source du document imprimé : https://www.gaudry.be/architecture-carte-graphique.html

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Notes

  1.  DVI : Digital visual interface

  2.  High-Definition Multimedia Interface : correspond à « Interface Multimédia Haute Définition” en français

  3.  HDMI : “High-Definition Multimedia Interface” (en français, « Interface Multimédia Haute Définition »)