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E316 – Sistemas Computacionais e de Computadores Placas Gráficas

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E316 – Sistemas Computacionais e de Computadores Placas Gráficas

1 Indice: 1 INDICE:.....................................................................................................................................................2 2 O QUE É UMA PLACA GRÁFICA?......................................................................................................3 2.1 RESOLUÇÃO............................................................................................................................................4 2.2 ESQUEMA DE CORES.................................................................................................................................5 3 QUAL A FUNÇÃO DE UMA PLACA GRÁFICA?...............................................................................5 4 CARACTERÍSTICAS DAS PLACAS GRÁFICAS .............................................................................5 4.1 BIOS VGA..........................................................................................................................................6 5 EVOLUÇÃO DAS PLACAS GRÁFICAS..............................................................................................8 5.1 PLACA GRÁFICA HÉRCULES (1984)...........................................................................................................8 5.2 ACELERADORAS GRÁFICAS 3D (TRIDIMENSIONAIS) .......................................................................................9 6 ALGUMAS TECNOLOGIAS DAS PLACAS GRÁFICAS..................................................................9 6.1 QUE TIPOS DE LIGAÇÃO DE PLACAS GRÁFICAS EXISTEM?.................................................................................9 6.2 O QUE É O OPENGL?............................................................................................................................10 6.3 O QUE SÃO API'S PARA PLACAS GRÁFICAS?...............................................................................................11 6.4 O QUE É O GPU?.................................................................................................................................11 6.5 O QUE É O RAMDAC?........................................................................................................................12 7 CONCLUSÕES.......................................................................................................................................12 8 BIBLIOGRAFIA.....................................................................................................................................13 7

CONCLUSÕES…........................................................................................................................13

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2 O que é uma placa gráfica? Uma placa gráfica é um dispositivo de hardware que permite ao computador enviar imagem para o monitor. Este tipo de placa é introduzido numa entrada na motherboard (placa-mãe) chamada AGP ou as mais recentes as PCI Express. É a partir daqui que o utilizador consegue visualizar qualquer coisa no seu computador. Normalmente esta placa é comprada à parte da motherboard, mas existem motherboards com placa gráfica onboard, ou seja, já "faz parte" da placa-mãe. Existem diversas marcas, mas na sua generalidade dependem do fabricante do "chipset", isto é, do processador dedicado da placa gráfica. Os fabricantes líderes de mercado dos chipsets de placas gráficas são: nVidia e ATI.

Uma placa gráfica, de um ponto de vista arquitectónico, é um circuito com quatro componentes essenciais. 1) Processador gráfico 2) Memória vídeo 3) Conversor digital-analógico de ram 4) Driver de software Em que o processador gráfico e o driver se encarregam de executar instruções de desenho. Executa desenho de linha, de polígonos, transferência e pintura de bitmaps e faz ainda o redimensionamento e reposicionamento das janelas. Para criar uma imagem, o CPU (unidade central de processamento) envia as instruções, o driver da placa gráfica interpreta-as e depois são executados pelo processador gráfico. O driver funciona como um tradutor, entre as instruções do “chefe” (CPU) e o “trabalhador” (Placa Gráfica). A memória vídeo é responsável pelo armazenamento da própria imagem e está normalmente implementada na placa gráfica. O conversor DigitalAnalógico serve de tradutor entre o universo digital ao interior do computador e ao mundo analógico em que vivemos. Uma placa gráfica serve para dar “vida” ao computador. Ela interpreta sinais para ela enviados e apresenta-os correctamente no monitor. Por exemplo um software “diz-

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lhe” onde deve colocar uma dada imagem ou letra e o resultado cabe à placa gráfica. A placa gráfica efectua o processamento gráfico e liberta esse esforço ao CPU (unidade central de processamento) para que esta fique livre, menos carregada, para lidar com outro tipo de informação. O aumento de número de aplicações multimédia e especialmente 3D, tem tornado as placas gráficas, um componente cada vez mais importante num computador moderno. A placa gráfica serve também para converter o sinal digital em analógico de modo a que o processamento gráfico possa ser compreendido pelo monitor, pois a maioria dos monitores usam ligações analógicas.

2.1 Resolução Chamamos de resolução o conjunto de linhas formado por pixels (ou pontos) na tela do monitor, considerando as posições horizontais e verticais. Assim, quando dizemos que a resolução está, por exemplo, em 800x600, estamos dizendo que há 800 pixels na horizontal e 600 na vertical, como mostra a imagem abaixo. É importante frisar que, quanto maior for a quantidade de pixels, melhor será a definição da imagem na tela.

Actualmente, as resoluções mais encontradas são as de 640x480, 800x600, 1024x768 e 1280x1024. Há outras resoluções, que são usadas de acordo a aplicação. Por exemplo, em jogos para computador não é raro encontrar resoluções pouco usadas. A resolução pode ser configurada através do computador, via software. É necessário que a placa de vídeo tenha os drivers correctos instalados. Também, é preciso verificar no manual ou no site do fabricante, a resolução que a placa de vídeo e o monitor suportam.

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Não adianta colocar uma resolução suportada por um mas não pelo outro. Isso pode, inclusive, ocasionar danos.

2.2 Esquema de cores O número de cores que cada placa de vídeo suporta depende do número de bits por pixel. Assim, na época em que monitores monocromáticos eram usados, era necessário apenas 1 bits por pixel, pois essa quantidade permitia representar duas cores (preto e banco). Para uma placa suportar 256 cores, é necessário que ela tenha 8 bits (ou 1 byte) por pixel. Hoje em dia, as combinações mais comuns em placas de vídeo são: 16 bits por pixel (65.536 cores), 24 bits (16.777.216 cores) e 32 bits (4.294.967.296 cores). Quando a placa de vídeo está devidamente configurada, é possível seleccionar, pelo sistema operacional, a quantidade de cores desejada, desde que a placa de vídeo suporte. Para saber a quantidade de cores, basta fazer 2 elevado à quantidade de bits. Por exemplo: usando 16 bits, fazemos 2^16 = 65.536. Este valor indica a quantidade de cores. É importante frisar que, quando temos 32.768 e 65.536 cores, chamamos essas configurações de Hi Color. Acima de 16.777.216, chamamos de True Color (cores verdadeiras). Além disso, é muito comum representar a quantidade de cores usando símbolos, para facilitar a escrita. Por exemplo, 32.768 cores podem ser escrito como 32K. Já 16.777.216 de cores, pode ser representada como 16M.

3 Qual a função de uma placa gráfica? A função das placas gráficas é de construir imagens que são apresentadas nos monitores dos computadores. O conteúdo dessa imagem está sempre a ser actualizado pela placa gráfica e por ordem do processador. Quanta mais memória de vídeo existir no sistema, melhor é a resolução e mais cores são possíveis de representar.

4 Características das Placas Gráficas As Placas Gráficas modernas são as do tipo SVGA (Super VGA), que por sua vez derivam das placas VGA. A diferença entre as actuais placas SVGA e as antigas placas

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VGA é o maior número de cores e maiores resoluções que podem utilizar. Além disso, as placas SVGA modernas possuem recursos avançados, como aceleração de vídeo, aceleração 2D e aceleração 3D. A principal característica das placas SVGA é a obtenção de modos gráficos com alta resolução e elevado número de cores. Enquanto as placas VGA podiam operar com 256 cores apenas na resolução de 320x200, as placas SVGA do início dos anos 90 apresentavam 256 cores simultâneas nas resoluções de 640x480, 800x600 e 1024x768, desde que equipadas com quantidade suficiente de memória de vídeo. Para chegar a 1024x768 com 256 cores, é necessário 1 MB de memória de vídeo. Com 512 kB de memória de vídeo, é possível utilizar 256 cores até à resolução de 800x600. As placas SVGA produzidas a partir de 1994 passaram a utilizar 2 MB, 4 MB, 8 MB e 16 MB de memória de vídeo, podendo operar com um elevado número de cores e resoluções mais altas. As primeiras placas VGA e SVGA utilizavam o barramento ISA, em versões de 8 e de 16 bits. Rapidamente surgiu o barramento VLB (VESA Local Bus). No final de 1993, surgiram várias placas SVGA VLB. Estas placas dominaram o mercado durante 1994 e até meados de 1995, passando a dar lugar aos modelos PCI. Depois da popularização do Pentium II, passaram a ter bastante sucesso as Placas Gráficas com barramento AGP.

4.1 BIOS VGA Placas Gráficas VGA e SVGA possuem uma memória ROM onde está armazenada a sua própria BIOS, conhecida como BIOS VGA. Em geral, tem o tamanho de 32 kB. Memória de vídeo Existe uma memória RAM nas placas de vídeo, conhecida como memória de vídeo. De um modo geral, quanto maior for a quantidade de memória de vídeo, maior será o número de cores que podem ser obtidas nas resoluções mais altas. As placas SVGA produzidas até 1993, na sua maioria, eram capazes de operar com no máximo 256 cores. Eram comuns os modelos de 256 kB, 512 kB e 1024 kB de memória de vídeo. O número de cores obtido em cada resolução depende da quantidade de memória de vídeo, como mostram as tabelas que se seguem:

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Placa com 256 kB Resolução

Placa com 512 kB Resolução

Placa com 1024 kB Resolução

Cores

Cores

Cores

640x480

640x480

640x480

16

256

256

800x600

800x600

800x600

16

256

256

1024x768

1024x768

1024x768

4

16

256

As modernas placas SVGA suportam modos Hi-Color (65.636 cores) e True Color (16.777.216 cores), desde que possuam memória de vídeo em quantidade suficiente. Os requisitos de memória para os modos Hi-Color e True Color decorrem do facto de utilizarem, respectivamente, 16 bits (2 bytes) e 24 bits (3 bytes) por cada pixel. As tabelas seguintes mostram o número máximo de cores que podem ser geradas em cada resolução: Placa com 1 MB

Placa com 2 MB

Placa com 4 MB

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Resolução

Resolução

Resolução

Cores

Cores

Cores

640x480

640x480

640x480

16.777.216

16.777.21

16.777.21

6

6

800x600

800x600

16.777.21

16.777.21

6

6

1024x768

1024x768

65.536

16.777.21

800x600 65.536 1024x768 256

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5 Evolução das placas gráficas 5.1 Placa gráfica Hércules (1984) As placas só se começaram a destacar após a saída da placa gráfica Hércules (HGC) foi uma placa de vídeo a qual, graças à sua popularidade, tornou-se um padrão de vídeo vastamente suportado. Era bastante comum que fosse encontrada em máquinas compatíveis como a IBM-PC, conectados a um monitor monocromático de fósforo (verde, âmbar, azul ou, com menos frequência, preto-e-branco). Ela suportava um modo de texto em alta resolução e um único modo gráfico.

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5.2 Aceleradoras gráficas 3D (tridimensionais) Visando obter gráficos tridimensionais com maior velocidade e maior realismo, principalmente para utilização em jogos, muitos chips gráficos novos passaram a realizar operações tridimensionais. Uma das principais funções desses novos chips gráficos é a aplicação de texturas sobre polígonos localizados no espaço tridimensional, tendo em conta a quantidade de luz, correcção de perspectiva e outros factores complexos que, de outra forma, ocupariam muito tempo do processador. Graças a estes novos chips gráficos (que também aceleram os gráficos 2D), o processador pode ficar ocupado com os cálculos das coordenadas tridimensionais dos elementos da imagem, deixando o trabalho de preenchimento de cores e texturas para o chip gráfico. Com isso, a velocidade de geração das imagens é bem maior.

6 Algumas tecnologias das placas gráficas 6.1 Que tipos de ligação de placas gráficas existem? Existem vários tipos de ligação, a ligação PCI, e a ligação AGP (ainda existiram as ISA, VL-Bus, e MicroChannel!). A ligação PCI é mais velha e que ainda é suportada em todas as motherboards pois muitos outros componentes utilizam este tipo de ligação. Mas encontrar uma placa gráfica PCI, já começa a ser difícil. A ligação AGP (Advanced Graphics Port) é bastante melhor, pois possui uma taxa de transferência muito mais rápida que a PCI. Todas as placas modernas usam AGP e muitas podem ter

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multiplicadores AGP de 2x, 4x ou 8x que poderão aumentar a performance se forem suportadas pela motherboard. Uma ligação mais recente é a PCI Express é o padrão de slots para placas de PCs sucessor do AGP e do PCI. A sua velocidade vai de x1 até x32, sendo que mesmo a versão x1 consegue ser duas vezes mais rápido que o PCI tradicional. No caso das placas de vídeo um slot PCI Express de x16 é duas vezes mais rápido que um AGP 8x. Um dos frutos dessa evolução é o barramento PCI Express, o substituto do barramento PCI (Peripheral Component Interconnect) e do barramento AGP (Accelerated Graphics Port). A tecnologia PCI Express conta com um recurso que permite o uso de uma ou mais conexões seriais, isto é, "caminhos" para transferência de dados. Se um determinado dispositivo usa um caminho, então diz-se que este utiliza o barramento PCI Express 1X, se utiliza 4 conexões, a sua denominação é PCI Express 4X e assim sucessivamente. Cada “caminho” pode ser bidireccional, ou seja, recebe e envia dados. O PCI Express utiliza, nas suas conexões, linhas LVDS (Low Voltage Differential Signalling). Com arquitectura diferencial, que permite grande imunidade ao ruído, e arquitectura de baixa voltagem que permite aumentar a largura de banda, graças à redução de signal skew (atrasos na linha de transmissão). Cada conexão usada no PCI Express trabalha com 8 bits por vez, sendo 4 em cada direcção. A frequência usada é de 2,5 GHz, mas este valor pode variar. Assim sendo, o PCI Express 1X consegue trabalhar com taxas de 250 MB por segundo, um valor bem maior que os 132 MB do padrão PCI. Actualmente, o padrão PCI Express trabalha até 16X, o equivalente a 4000 MB por segundo. Certamente, com o passar do tempo, esse limite aumentará.

6.2 O que é o OpenGL? OpenGL é um standard que permite aos programadores escreverem software para mostrar objectos 3D que podem ser facilmente importados para múltiplas plataformas e sistemas operativos. Por exemplo, um programador tenha escrito um programa de modelação 3D para um computador que utilize como sistema operativo o Windows NT 10

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com OpenGL, pode utilizar as mesmas rotinas básicas escritas em OpenGL e recompilálas para que possam ser utilizadas noutros sistemas.

6.3 O que são API's para placas gráficas? API – Application Programing Interface – interfaces que estabelecem a ligação entre o software (essencialmente jogos) e o hardware (neste caso placas gráficas). Os API’s são vantajosos na medida em que uma produtora ao produzir um jogo, apenas se terá de preocupar com a compatibilidade deste com determinado API; estas interfaces permitiram tornar todo o hardware compatível com o software (lúdico por exemplo). O DirectX é um dos conjuntos de API’s (criados pela Microsoft) mais conhecidos, estes API’s, mais concretamente o Direct3D destinam-se a controladores gráficos, podendo melhorar o desempenho destes últimos. O OpenGL é também um API, embora mais vocacionado para aplicações gráficas profissionais. Conclui-se que para se obterem resultados mais satisfatórios, dever-seão manter os API’s actualizados, instalando as actualizações das drivers (actualizações produzidas pelas empresas responsáveis pelos chips gráficos, e que têm como objectivo melhorar as características das placas em questão) actualizados.

6.4 O que é o GPU? O GPU (Graphics Processing Unit) é o processador 3D das placas gráficas, o GPU liberta o CPU de todos os cálculos 3D necessários para exibir a imagem no ecrã, deixando-o disponível para outras tarefas.

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6.5 O que é o RAMDAC? O RAMDAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) é um chip da placa gráfica que converte os dados digitais guardados na memória da placa para dados analógicos que podem ser enviados directamente para um monitor analógico.

7 Conclusões Achamos que a realização deste trabalho veio esclarecer de certa maneira uma das partes mais importantes dos computadores, que são as placas gráficas. Deu para interiorizarmo-nos melhor como são constituídas, as suas funções e as suas características, aumentando assim o nosso nível de conhecimento acerca desta matéria. Procuramos alguns derivados das placas gráficas, por exemplo, as aceleradoras gráficas 3D que ajudam muito no melhoramento dos gráficos necessários para um melhor rendimento em determinadas aplicações como em jogos. Durante a pesquisa não foram encontradas muitas dificuldades, visto que, a principal intenção era procurar a informação através da Internet. Assim, procuramos colocar neste trabalho a informação mais fictícia, isto porque, como é óbvio existe muita informação disponível na Internet que não é de confiança.

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8 Bibliografia Sítios consultados: -pt.wikipedia.org/wiki/Placa_gráfica -http://pt.wikipedia.org/wiki/Placa_gráfica_Hércules -http://hugojcb.no.sapo.pt/conteudos/placas_graficas.pdf -www.escolasdesoure.pt/aes/alunos/pl/interest.htm -http://www.escolasdesoure.pt/aes/alunos/pl/interest.htm -http://www.inforlandia.pt/faq/faq.php?id=44

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