Carte graphique
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Détermination de la quantité de mémoire vidéo

La quantité de mémoire vidéo nécessaire pour stocker l’image qui va être affichée dépend de la définition affichée.
Le nombre de couleurs est fonction du nombre de bits utilisé pour le codage (De façon générale un codage permet de passer d'une représentation des données vers une autre.).
Exemple : 28 = 256

Nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de bits Nombre de couleurs
1 2
4 16
8 256
15 32 768
16 65 536
24 16 777 216
32 4 294 967 296

La quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir d'une information.) est simplement le nombre de pixels utiles multiplié par le nombre de bits par pixel (Le pixel, souvent abrégé px, est une unité de surface permettant de mesurer une image numérique. Son nom provient de la locution anglaise picture element, qui signifie...). On divise le tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) par 8 pour passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques Brisson (1723-1806) en 1760.) en octets (1 octet = 8 bits)
Exemple : en 640 × 480, 16 couleurs il faut \frac{640 \times 480 \times 4}{8}=153600 octets
1 Kio = 1 024 octets donc 153 600 octets = 150 Kio

Définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions...) en pixels 16 couleurs 256 couleurs 32 768 couleurs 65 536 couleurs 16 777 216 couleurs 4 294 967 296 couleurs
640 × 480 150 Kio 300 Kio 563 Kio 600 Kio 900 Kio 1 200 Kio
800 × 600 235 Kio 469 Kio 879 Kio 938 Kio 1 407 Kio 1 875 Kio
1 024 × 768 384 Kio 768 Kio 1 440 Kio 1 536 Kio 2 304 Kio 3 072 Kio
1 280 × 1 024 640 Kio 1 280 Kio 2 400 Kio 2 560 Kio 3 840 Kio 5 120 Kio
1 600 × 1 200 938 Kio 1 875 Kio 3 516 Kio 3 750 Kio 5 625 Kio 7 500 Kio

Cette indication (Une indication (du latin indicare : indiquer) est un conseil ou une recommandation, écrit ou oral.) est maintenant de peu d’intérêt car la mémoire vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un...) d’une carte graphique (Une carte graphique ou carte vidéo (anciennement par abus de langage une carte VGA), ou encore un adaptateur graphique, est une carte...) est utilisée à de nombreuses fins. Elle permet entre autres de fluidifier l’affichage des vidéos ou encore de stocker les informations nécessaires à la synthèse d’images en 3D. Les systèmes d’exploitation modernes comme Windows (Windows est une gamme de systèmes d'exploitation produite par Microsoft, principalement destinées aux machines compatibles PC. C'est le remplaçant de MS-DOS. Depuis les années 1990, avec la...) Vista, Windows 7 (Windows 7 (précédemment connu en tant que Blackcomb et Vienna) est le dernier en date des systèmes d’exploitation de la société Microsoft et successeur de Windows Vista.), Mac OS (Mac OS (pour Macintosh Operating System) est le nom du système d'exploitation d'Apple pour ses ordinateurs Macintosh. Il est surtout connu pour être...) ou GNU/Linux requièrent tous trois une grande quantité de mémoire vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un support...) pour optimiser leur affichage (L' affichage désigne l'application d'une surface de papier script dans un lieu public(et non du foyer)sur un support destiné à son émission, externe ou interne, ce qui en fait un média à part entière sans...). Quant aux jeux vidéo les plus récents, ils fonctionnent d’autant mieux que la quantité de mémoire vidéo est importante. En 2010, on trouve couramment des cartes graphiques équipées de 1 Gio de mémoire.

Composants

Le processeur graphique (Un processeur graphique (en anglais GPU pour Graphics Processing Unit) est un microprocesseur présent sur les cartes graphiques au sein d’un ordinateur ou d’une console de jeux vidéo. Le processeur graphique se charge des...)

Le processeur (Le processeur, ou CPU (de l'anglais Central Processing Unit, « Unité centrale de traitement »), est le composant de l'ordinateur qui exécute les...) graphique NV43 d’une GeForce (GeForce est le nom donné par nVidia à ses séries de cartes graphiques depuis 1999. La première GeForce était la GeForce 256. Lancée en automne 1999, elle fut la...) 6600 GT.

Le processeur graphique (GPU pour Graphical Processing Unit, ou encore VPU pour Visual Processing Unit en anglais) sert à libérer le micro-processeur de la carte mère (La carte mère est un matériel informatique (composé de circuits imprimés et de ports de connexion) servant à interconnecter toutes les composantes d’un micro-ordinateur. On peut ainsi...) en prenant en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un...) les calculs spécifiques à l’affichage et la coordination de graphismes 3D ou la conversion d'espaces colorimétriques YCbCr (YCbCr est une manière de représenter l'espace colorimétrique en vidéo, issue essentiellement des problèmes de transmission hertzienne. Une image captée par n'importe quel appareil est la somme des couleurs qui la composent, que...) vers RGB; quand ce n'est pas des fonctions vectorielles permettant le reconstruction d'images compressées de certains fluxs vidéos comme le H.264.

Cette division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par l'inverse du second. Si un nombre est non nul, la fonction "division par ce nombre" est la réciproque de la...) des tâches entre les deux processeurs libère le processeur central de l’ordinateur et en augmente d’autant la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) apparente.

Le processeur graphique est très souvent muni de son propre radiateur ou ventilateur pour évacuer la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) qu’il produit.

La mémoire vidéo

La mémoire vidéo conserve les données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) numériques qui doivent être converties en images par le processeur graphique et les images traitées par le processeur graphique avant leur affichage.

Toutes les cartes graphiques supportent deux méthodes d’accès à leur mémoire. L’une est utilisée pour recevoir des informations en provenance du reste du système, l’autre est sollicitée pour l’affichage à l’écran. La première méthode est un accès direct (Un logiciel fait un accès direct (aussi appelé accès aléatoire) à un élément (par exemple, un enregistrement d’un fichier) lorsqu’il écrit ou qu’il lit l’élément...) conventionnel (RAM) comme pour les mémoires centrales, la deuxième méthode est généralement un accès séquentiel (En informatique, un accès séquentiel signifie qu'il doit être accédé à des éléments dans une séquence préétablie et ordonnée. L'accès séquentiel peut être imposé par des contraintes, par exemple dans le cas de la...) à la zone de mémoire contenant l’information à afficher à l’écran.

Le RAMDAC

Le RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) convertit les images stockées dans la mémoire vidéo en signaux analogiques à envoyer à l’écran de l’ordinateur. Il est devenu inutile avec les sorties DVI (numériques).

Le BIOS vidéo

Le BIOS vidéo est à la carte graphique ce que le BIOS est à la carte mère. C’est un petit programme enregistré dans une mémoire morte (ROM, pour Read Only Memory) qui contient certaines informations sur la carte graphique (par exemple, les modes graphiques supportés par la carte) et qui sert au démarrage de la carte graphique.

La connexion entre la carte graphique et la carte mère

La connexion à la carte mère se fait à l’aide d’un port relié à un bus.

Au cours des années, plusieurs technologies se sont succédé pour satisfaire les besoins de vitesse (On distingue :) de transfert sans cesse croissants des cartes graphiques :

  • la première technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) utilisée fut la technologie ISA, utilisée à partir de 1984 pour adjoindre des cartes disposant de plus de mémoire vidéo que les cartes standard fournies par les manufacturiers d’ordinateurs ou des cartes utilisant des jeux d’instructions destinés à accélérer l’affichage des fenêtres ;
  • certaines machines (de marque IBM (International Business Machines Corporation (IBM) est une société multinationale américaine présente dans les domaines du matériel informatique, du logiciel et des services informatiques.) pour la plupart) ont utilisé le bus VLB (Vesa Local Bus), mais ce type de bus fut rapidement abandonné en raison de sa trop grande spécificité.
  • avec l’arrivée des premiers processeurs Pentium en 1994, on utilise ensuite l’interface PCI ;
  • le bus AGP apparu en mai 1997 est actuellement supplanté par le bus PCI Express (Express est un langage informatique servant à spécificier formellement des données. Il a fait l'objet d'une normalisation (ISO 10303-11).), apparu en 2004 ;
  • le PCI Express qui permet d’atteindre le débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) de données bi-directionnel pour le PCI-Express 2.0 (500 Mo/s) est destiné à remplacer tous les connecteurs d’extension internes d’un PC, dont le PCI et l’AGP ;
  • le bus USB, de nouvelles cartes graphiques externes sont commercialisées, qui profitent du haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès à internet supérieures à...) qu’offre le bus USB dans sa version 2; elles n'arriverons à pleine maturité qu'avec l'USB version 3, permettant d'afficher une nombre d'images par secondes suffisant pour permettre l'affichage de vidéos en mode plein écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par...).

D’autres types de connexions existent dans d’autres architectures (Architectures est une série documentaire proposée par Frédéric Campain et Richard Copans, diffusé sur Arte depuis 1995.) d’ordinateurs, on pourra citer par exemple le bus VME ; mais ce sont des technologies peu répandues et réservées au monde (Le mot monde peut désigner :) de l’informatique professionnelle et de l’industrie.

La connectique

Interfaces analogiques

  • L’interface VGA standard : les cartes graphiques sont la plupart du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) équipées d’un connecteur VGA 15 broches (Mini Sub-D, composé de 3 séries de 5 broches), généralement de couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) bleue, permettant notamment la connexion d’un écran CRT. Ce type d’interface permet d’envoyer à l’écran 3 signaux analogiques correspondant aux composantes rouges, bleues et vertes de l’image.
  • L’interface Vidéo composite : Pour la sortie sur un simple téléviseur (Le téléviseur (ou un télé, apocope utilisée familièrement) est un appareil doté d'un écran servant généralement à recevoir, regarder et écouter les programmes de télévision. Le plus souvent, on peut également lui connecter...) ou un magnétoscope.
  • L’interface S-Vidéo : De plus en plus de cartes sont équipées d’une prise S-Vidéo permettant d’afficher ce signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes...) sur une télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste...) ou un vidéo projecteur (Le mot projecteur peut désigner les instruments d'optique suivants :) qui le permet Cette sortie analogique (Le concept d'analogique est utilisé par opposition à celui de numérique.) est souvent livrée avec un adaptateur S-Vidéo vers Vidéo composite ; c’est la raison pour laquelle elle est souvent appelée « prise télé ».
  • L’interface TV-Out sous la forme d’un connecteur mini (MINI est une marque automobile de BMW Group. L'ancien modèle Mini était construit par MG Rover.) DIN 6 broches (comme le port PS/2). Elle transmet les informations vidéo et audio et est (était ?) utilisé par Nvidia (Nvidia Corporation est l'un des plus grands fournisseurs de processeurs graphiques, de cartes graphiques et de chipsets pour PC et consoles de jeux (Saturn, Xbox, PlayStation 3). Il s'agit d'une société dite fabless (qui conçoit,...) et Winfast (par exemple la Winfast Geforce 2 TI).

Interfaces numériques

  • L’interface DVI (Digital Video Interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de...)), présente sur certaines cartes graphiques, permet d’envoyer, aux écrans le supportant, des données numériques. Ceci permet d’éviter des conversions numérique-analogique, puis analogique numériques, inutiles.
  • Une interface HDMI permettant de relier la carte à un écran haute définition en transmettant également la partie audio (polyvalent, ce format est le remplaçant de la péritel). Le signal est un signal purement numérique (Une information numérique (en anglais « digital ») est une information ayant été quantifiée et échantillonnée, par opposition à une information dite...).
  • Une interface DisplayPort (DisplayPort est une interface numérique pour écran mise en place par le consortium « Video Electronics Standards Association (VESA). Il définit une nouvelle interconnexion...), une interconnexion digitale (Les digitales forment le genre Digitalis, environ 20 espèces de plantes herbacées classiquement placées dans la famille des...) audio/vidéo de nouvelle génération, sans droit et licence.

Note : le DVI et le HDMI peuvent supporter les DRM.

Les modèles actuels associent généralement deux types d’interface : une interface pour la télévision (S-Vidéo ou HDMI) avec une interface pour écran d’ordinateur (VGA ou DVI).

Dans le cas des interfaces analogiques, certaines lignes des signaux servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) à transmettre des informations concernant certaines données spécifiques à l'écran utilisé. Le moniteur peux transmettre des informations comme la définition optimale et ses taux limites de rafraichissement. Cela permet de renseigner intelligemment le système d'exploitation sur la meilleur définition à afficher par exemple (voir DDC pour les information concernant les informations transmises). Dans le cas des interfaces numériques, des informations sont échangées entre le moniteur et la carte graphique afin d'assurer les mêmes fonctions qu'en analogique; avec eux, transitent par la même occasion certaines information concernant des fonctionnalités supplémentaires, de protections anti copies par exemple, ou les capacités de transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de...) de son au format numérique .

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