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ACADEMIA MILITAR

E316 2008/9 2º SEMESTRE

Sistemas Computacionais e de Comunicação Trabalho de Pesquisa Temática Hardware

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Índice

Resumo…………………………………………………………………………..3 Parte I…………………………………………………………………….... 4 a 12 História…………………………………………………………………...….4 e 5 O que é a Placa Gráfica?........................................................................5 e 6 Principais Fabricantes de GPU………………………………………………..6 Fabricantes de places………………………………………………………….6 Evolução das placas gráficas…………………………………………………7 Como é hoje em dia?....................................................................................8 Exibição de vídeo, saída para TV e captura de vídeo……………………….8 Quais os aspectos importantes a ter em consideração no acto da compra?..........9 Que tipos de ligação de placas gráficas existem?...........................................9 Quais as saídas que uma placa gráfica pode ter?............................................10 Exemplos de placas gráficas:…………………………………………...11 a 13

Parte II………………………………………………………………………….. 14 Parte III……………………………………………………………………........ 14

Trabalho de Hardware

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Resumo Neste trabalho irá ser abordado o tema hardware. Em que importa referir que o hardware é a parte física do computador, ou seja, é o conjunto de componentes electrónicos, circuitos integrados e placas, que se comunicam através de barramentos. Este tema irá ser abordado somente através de um exemplo de hardware, que vai ser as placas gráficas. Com este trabalho aprendemos o que era uma placa gráfica - Placa gráfica é um componente de um computador que envia sinais deste para o monitor, de forma que possam ser apresentadas imagens ao utilizador. Normalmente possui memória própria, com capacidade medida em bytes. Aprendemos também um pouco sobre a sua história, em que as placas gráficas 3D têm uma história relativamente recente E que durante uns tempos, o grande problema que os designers de placas gráficas enfrentaram foi conseguir com que a placa gráfica mostrasse todos os dados e texturas. Apenas com a introdução da placa GeForce DDR este assunto foi resolvido: com a memória DDR, a verdadeira velocidade da última geração de placas gráficas era aproveitada ao máximo. Ficamos a conhecer a sua evolução de 2D para 3D assim como alguns fabricantes. Ficamos consequentemente a saber o que devemos ter em atenção no momento da compra. Aprendemos mais algumas coisas sobre o tipo de saídas que a placa gráfica pode ter, entre outros aspectos. Por fim ficamos a conhecer alguns exemplos de placas gráficas, o que nos permitiu

observar

com

pormenor

Trabalho de Hardware

as

suas

características.

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Placas Gráficas Parte I História As placas gráficas 3D têm uma história relativamente recente. O chipset S3 Virge foi um dos primeiros a oferecer aceleração 3D ao nível do consumidor. Infelizmente, deixou muito a desejar. E só com o lançamento da placa Voodoo da 3dfx o negócio arrancou, isto apenas em 1996. Desde essa altura foram lançadas no mercado centenas de placas gráficas, cada uma com mais memória, um processador mais rápido e mais características. Durante uns tempos, o grande problema que os designers de placas gráficas enfrentaram foi conseguir com que a placa gráfica mostrasse todos os dados e texturas. Apenas com a introdução da placa GeForce DDR este assunto foi resolvido: com a memória DDR, a verdadeira velocidade da última geração de placas gráficas era aproveitada ao máximo. Deste modo, já se podia jogar a resoluções da ordem dos 1024 x 768 com cores a 32 bits e os designers de jogos podiam começar a usar milhares de polígonos numa situação em vez de apenas umas centenas. Enquanto isso, a qualidade das texturas aumentava de 64 pixels para 1024 pixels, tudo graças ao aumento da memória de texturas e da velocidade a que corria. Outra das áreas que começaram a ter alguma atenção com o advento da placa GeForce foi a tecnologia T&L, ou Transform & Lighting. Esta tecnologia refere-se a processos que as cenas 3D têm de passar antes de serem mostradas no ecrã. Colocando as coisas a claro, todos os modelos de uma dada situação têm de ser transformados, o que significa que têm de ser escalonados e rodados para a posição correcta antes de a situação ser mostrada, sendo neste ponto que se aplica a iluminação artificial. O T&L Trabalho de Hardware

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por hardware levou este fardo para bem longe do processador, libertando-o para outras tarefas como a parte física, a IA e outras particularidades relacionadas com os jogos. Hoje em dia, o último grito em tecnologia dá pelo nome de vertex shaders e pixel shaders. Estas são duas tecnologias de renderização que permitem que a placa gráfica leve a cabo animações avançadas e deformações de modelos, gerando texturas de superfície com pequenos programas criados pelos designers de jogos.

O que é a Placa Gráfica? Placa gráfica é um componente de um computador que envia sinais deste para o monitor, de forma que possam ser apresentadas imagens ao utilizador. Normalmente possui memória própria, com capacidade medida em bytes. Nos computadores de baixo custo, as placas de vídeo estão incorporadas na motherboard, não possuem memória dedicada, e por isso utilizam a memória RAM do sistema, normalmente denomina-se memória partilhada. Como a memória RAM de sistema é geralmente mais lenta do que as utilizadas pelos fabricantes de placas de vídeo, e dividem o barramento com o processador e outros periféricos para acede-la, este método torna o sistema mais lento. Isso é notado especialmente quando se usa recursos tridimensionais. Já em computadores de maior capacidade, o hardware de vídeo pode ter um processador próprio, o GPU ou acelerador gráfico. Trata-se de um processador capaz de gerar imagens e efeitos visuais tridimensionais, aliviando o trabalho do processador principal e gerando um resultado final melhor e mais rápido. Esse processador utiliza uma linguagem própria para descrição das imagens tridimensionais, algo como "crie uma linha do ponto x1,y1,z1 ao ponto x2,y2,z2 e coloque o observador em x3,y3,z3" é interpretado e executado, gerando o resultado final que é a imagem da linha vista pelo observador virtual.

O resultado final normalmente é medido considerando-se o

número de vezes por segundo que o computador consegue redesenhar uma cena, cuja unidade é o FPS (Frames per second). Comparando-se o mesmo computador com e sem uma placa com processador de vídeo os resultados (em FPS) chegam a ser dezenas de vezes maiores quando se tem o dispositivo.

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Também existem duas tecnologias voltadas aos utilizadores de softwares 3D e jogadores: SLI e CrossFire. Essa tecnologia permite juntar 2 placas de vídeo para trabalharem em paralelo, duplicando o poder de processamento gráfico e melhorando seu desempenho. SLI é o nome adoptado pela nVidia, enquanto CrossFire é utilizado pela ATI. Apesar da melhoria em desempenho, ainda é uma tecnologia cara, que exige além das duas placas, uma motherboard que aceite esse tipo de arranjo. E a energia consumida pelo computador se torna mais alta, muitas vezes exigindo uma fonte de alimentação melhor.

Os fabricantes de placas de vídeo se dividem em fornecedores de processadores e fabricantes de placas, os primeiros projectam os aceleradores gráficos e sugerem configurações, enquanto os segundos recebem os processadores prontos e os implementam nas placas. Principais Fabricantes de GPU •

ATI Technologies (incorporada à AMD)

•

NVidia

•

S3 Graphics

•

Matrox

•

SiS/XGI

Fabricantes de placas •

ASUS

•

MSI

•

SapphireTech

•

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Gigabyte

•

PixelView

•

PNY

Evolução das placas gráficas Aceleradoras gráficas 2D (bidimensionais) A partir de 1994, todas as novas placas SVGA passaram a ser aceleradoras gráficas. Até então, essas placas limitavam-se a exibir os dados existentes na sua memória de vídeo. Cabia ao processador o trabalho de construir as imagens, pixel a pixel. Os chips gráficos produzidos a partir de então passaram a ajudar bastante o processador na geração das imagens. São capazes de realizar sozinhas operações repetitivas, como o controle do cursor do rato, preenchimento de polígonos, aplicação de ícones e outras tarefas típicas do Windows. Como essas operações são executadas por hardware, a velocidade da sua execução é muito maior que a obtida com o uso do processador.

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 Trabalho de Hardware

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no espaço tridimensional, tendo em conta a quantidade de luz, correção 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.

Como é hoje em dia? As placas de vídeo 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 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 elevadíssimo 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 de vídeo com barramento AGP.

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Exibição

de

vídeo,

saída

para

TV

e

captura

de

vídeo

Muitas placas de vídeo modernas são capazes de exibir imagens provenientes de uma câmara ou VCR, sintonizar emissoras de TV e digitalizar as imagens provenientes dessas fontes, armazenando-as em arquivos.

Quais os aspectos importantes a ter em consideração no acto da compra? - Formato: PCI ou AGP (só as placas mais antigas é que tem formato PCI pois o AGP é muito mais rápido, principalmente o AGP 8X). -Processador gráfico. Ati nVidia etc. -Resolução máxima (nas placas mais recentes normalmente é 2048x1536) - Memória: capacidade (8, 16, 32, 64, 128,256 ou 512 Mb ), tipo (SDRAM ou DDR, sendo este último bastante melhor), velocidade (oscila entre 300 e 900 Mhz), RAMDAC (cerca de 400 Mhz). - Compatibilidade (sistema operativo, optimizada para: DirectX 8.1, DirectX 9.0, - Interfaces (entrada: video-in, DVI-I; saida: VGA Output, TV-Out, DVI-I, etc.)

Que tipos de ligação de placas gráficas existem? Existem dois 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 multiplicadores AGP de 2x, 4x ou 8x que poderão aumentar a performance se forem suportadas pela motherboard. No manual da board, conforme a motherboard, usualmente vem na própria capa do manual, se suporta ou não AGP. Encontra-se também na secção “Hardware Setup“, mais precisamente na sub-secção “Expansion Cards“. Lá encontrara-se a porta AGP se a motherboard suportar este tipo de ligação. Todas as motherboards recentes suportam normalmente este tipo de ligação. Trabalho de Hardware

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Quais as saídas que uma placa gráfica pode ter? Uma placa gráfica tem saídas que lhe permitem interactuar com outros componentes, mais concretamente o monitor e o TV. As saídas que poderá encontrar numa placa gráfica são: DVI ou VGA, Saída TV e VIVO. O DVI – Digital Vídeo Interface – como o próprio nome indica o sinal é processado e permanece ao nível digital; no VGA existem conversões analógicas, pelo que o te tempo de transição de imagem será mais longo. A saída TVout permite ligar o PC a um televisor ou projectos, transmitindo para estes últimos, informações presentes no seu PC, como jogos filmes, etc. Por fim a entrada vídeo, denominada VIVO (vídeo in e vídeo out). Esta entrada permite captar vídeo analógico, no entanto não quer dizer que permita sintonização de TV. Algumas destas saídas permitem ainda ligar um segundo monitor, particularidade especialmente útil para profissionais.

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Exemplos de placas Gráficas.

Concebida para os jogadores mais exigentes, a placa gráfica Radeon HD4890 concentra a sua potência num chipset de 850 MHz acompanhado por uma memória de 1 GB DDR5. Com a HD4890, os jogos de última geração apresentam uma taxa máxima de imagens por segundo!

Características técnicas

Processador gráfico Frequência do processador Interface de troca Memória/Processador Memória Bus Frequência da memória DirectX 3D Hardware OpenGL RAMDAC Saídas Conteúdo da caixa

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ATI Radeon HD 4890 850 MHz 256-bit 1 GB GDDR5 PCI-Express 2.0 x16 3900 MHz DirectX 10.1 OpenGL 2.1 400 MHz 2x DVI 1x HDMI (via adaptador) HD4890, driver, adaptador HDMI

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Concebida para satisfazer os jogadores e cinéfilos, a Zotac GTS 250 512 MB é uma potente placa gráfica que oferece os universos 3D mais espectaculares. A placa gráfica Zotac GTS 250 512 MB suporta os jogos mais recentes com um máximo de imagens por segundo e fluidez.

Características técnicas

Processador gráfico Frequência do processador Interface de troca Memória/Processador Memória Bus Frequência da memória DirectX 3D Hardware OpenGL RAMDAC Saídas

Conteúdo da caixa

NVIDIA GeForce GTS 250 738 MHz 256-bit 512 MB DDR3 PCI-Express 2.0 x16 2200 MHz DirectX 10 OpenGL 2.1 400 MHz 2x DVI 1x HDMI (via adaptador) 1x TV-out (HDTV/S-Vídeo/Composta via adaptador) 1x VGA (via adaptador) Placa gráfica GTS 250 512 MB, CD driver, adaptador DVI/ HDMI, cabo SPDIF, adaptador DVI/VGA, adaptador Dual Molex/ 8 pinos PCI-E, jogo XIII Century

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Esta placa Asus GeForce GTX 295 beneficia de um processador gráfico de última geração e de quase 1,8 GB de memória RAM DDR3!

Características técnicas

Processador gráfico Frequência do processador Interface de troca Memória/Processador Memória Bus Frequência da memória DirectX 3D Hardware OpenGL RAMDAC Saídas Conteúdo da caixa

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NVIDIA GeForce GTX 295 576 MHz 896-bit 1,792 GB DDR3 PCI-Express 2.0 x16 1,998 GHz (999 MHz DDR3) DirectX 10 OpenGL 2.1 400 MHz 2x DVI (DVI-I) 1x HDMI Cabo de alimentação, drivers & utilities

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Parte II Como conclusão sobre este trabalho sobre placas gráficas retivemos alguma informação que nos era desconhecida e que deste modo nos veio permitir conhecer um pouco mais sobre as placas gráficas. Sobre a pesquisa que realizamos na internet é importante salientar que apesar de termos encontrado muita informação sobre placas gráficas, esta informação tornava-se muita vez repetitiva e ainda havia o facto de muita da informação sobre placas gráficas não nos interessar. O que queremos dizer é que muita da informação adquirida não nos era relevante para o trabalho, ou seja, tudo o que tenha a ver com preços de mercado não interessava. Devido ao facto de ter-mos muita informação sobre preços de mercado, tivemos que andar a fazer uma selecção sobre o que era mesmo importante e que poderia ser relevante para o trabalho.

Parte III http://www.prof2000.pt/users/afaria2004/placas.htm http://www.pcguia.xl.pt/pcg/0502/hardware/a02-00-00.shtml http://www.pcguia.xl.pt/pcg/0502/hardware/a01-00-00.shtml#7500 http://www.inforlandia.pt/faq/faq.php?id=44#107

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