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¿Cómo funciona el controlador de la pantalla manejar tantos datos?

Yo solo hice algunos cálculos rápidos:

En mi MacBook tengo una resolución de 2560x1440 multiplicado por 24 Bits de colores obtenemos 11.05 MB para una sola imagen o 663MB por segundo a 60 fps.

Supongo que hay un poco de compresión, pero por ejemplo cuando me muevo con tres dedos por encima de mi touch pad eso es bastante aleatorio, lo que sucede a continuación en la pantalla y casi todos los píxeles de cambios. Igual que con casi todos los otros de la interacción.

Por favor explique si mis cálculos están mal y cómo es este el transporte de datos de mi tarjeta gráfica a mi pantalla? Cómo son los autobuses entre mi tarjeta gráfica y la pantalla de mi? Quizás esto explique en pocas palabras cómo una pantalla que hace de la tienda de píxeles? Registros de desplazamiento? La memoria caché?

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Tom Carpenter Puntos 7192

Sus cálculos son correctos, en esencia. Para un 1440p60Hz de la señal, tiene una velocidad de datos de 5.8 Gbps una vez que permitir la supresión de tiempo (no visibles píxeles de borde en la imagen de salida).

Para HDMI/DVI, un 10/8b se utiliza la codificación, lo que significa que efectivamente aunque ha decir 24 bits de los datos de color por píxel, en realidad 30bit se envía como los datos son codificados y el protocolo de control de palabras añadidas. No hay compresión se realiza en todo, la materia prima que se envían los datos, lo que significa que usted necesita 7.25 Gbps de ancho de banda de datos.

De nuevo mirando a HDMI/DVI. Utiliza el "TDM" señalización estándar para la transferencia de datos. El HDMI V1.2 norma establece un máximo de 4.9 Gbps para una conexión simple (3 serie de datos de líneas + 1 línea de reloj), o en el caso de DVI de Doble Enlace de un máximo de 9.8 Gbps (6 serie de líneas de datos, creo). Así que hay es más que suficiente ancho de banda para hacer 1440p60 a través de un Dual-Link DVI, pero no a través de un HDMI V1.2.

En el HDMI V1.3 estándar (la mayoría de los dispositivos de realidad saltado a la V1.4a que es el mismo ancho de banda como 1.3), el ancho de banda se duplica para alrededor de 10 gbps que apoyaría 1440p60, y es también un ancho de banda suficiente para UHD a 30Hz (2160p30).

DisplayPort como otro ejemplo tiene 4 serie de flujos de datos, cada una con la capacidad (en V1.1) de 2.16 Gbps por flujo (de contabilidad para la codificación), por lo que con la V1.1 enlace que usted podría hacer 1440p60 fácilmente con todos 4 los arroyos. Tienen también la liberación de un nuevo estándar, V1.2 que duplica a 4.32 Gbps/stream permite UHD @ 60Hz. Hay una versión más reciente aún los que han empujado aún más a 6.4 Gbps/stream.


Inicialmente esas cifras sonido enorme, pero en realidad no tanto cuando se considera USB 3.0. Que fue lanzado con una velocidad de datos de 5 gbps sobre un solo cable (en realidad dos, uno para TX, uno de RX, pero estoy divagando). PCIe que es lo que tu tarjeta gráfica utiliza internamente en la actualidad se ejecuta hasta 8Gbps a través de un único par diferencial, por lo que no es sorprendente que los datos externos interfaces están alcanzando.


Pero la pregunta sigue siendo, ¿cómo se hace? Cuando usted piensa acerca de la VGA, que se compone de un solo cable para R, G y B de los datos que se envían en un formato analógico. Analógica como sabemos es muy susceptible al ruido, y el rendimiento de DAC/Adc también es limitada, por lo que masivamente los límites de lo que puede empujar a través de ellos (después de haber dicho que usted puede apenas hacer 1440p60Hz a través de VGA si tienes suerte).

Sin embargo con los estándares modernos, utilizamos los estándares digitales que son mucho más inmunes al ruido (sólo tiene que distinguir de alta o de baja en lugar de cada valor en el medio), y también eliminar la necesidad de la conversión entre analógico y digital.

Además, el advenimiento de la utilización diferencial de los estándares a lo largo de una sola terminación que ayuda significativamente porque ahora estás comparando el valor entre dos cables (+ve la diferencia = 1, -ve la diferencia = 0) en lugar de la comparación de un solo alambre con un cierto umbral. Esto significa que la atenuación es un problema menor, ya que afecta a ambos alambres de igual manera y atenúa hasta el punto medio de la tensión el "ojo" (diferencia de tensión) se hace más pequeño, pero todavía se puede decir si es de +ve o -ve, incluso si es sólo 100mV o menos. De una sola terminación de señales una vez que la señal se atenúa podría caer por debajo de su umbral y se vuelven indistinguibles incluso si todavía tiene 1V o de mayor amplitud.

Mediante el uso de un enlace serie, más de una paralela a uno, también se puede ir más rápido velocidades de datos debido a sesgar deja de ser un problema. En un bus paralelo, a decir de 32 bits de ancho, usted necesita para adaptarse perfectamente a la longitud y las características de propagación de 32 cables en el orden de las señales de no mover fuera de la fase uno del otro (skew). En un enlace serial solo tienes un cable, así sesgar no puede suceder.


TL;DR de Los datos se envían en el total de la tasa de bits se calcula (varios Gbps), sin compresión. Modernas técnicas de señalización de serializado digital que enlaza a través de pares diferenciales que esto sea posible.

20voto

jns Puntos 449

Las computadoras modernas son sorprendentemente rápido. La gente estará feliz de carga de hasta full HD a 30 fps videos sin darse cuenta de que que implica miles de millones de operaciones aritméticas por segundo. Los jugadores tienden a ser un poco más consciente de esto, una GTX 1060 le dará 4.4 TFLOPS (billones de operaciones de punto flotante por segundo).

Por favor explique si mis cálculos están mal y cómo es este el transporte de datos de mi tarjeta gráfica a mi pantalla?

Cómo son los autobuses entre mi tarjeta gráfica y la pantalla de mi?

Otra respuesta se ha ocupado de la multi-gigabit de la naturaleza de HDMI, DisplayLink etc.

Quizás esto explique en pocas palabras cómo una pantalla que hace de la tienda de píxeles? Registros de desplazamiento? La memoria caché?

La propia pantalla de almacenes, en teoría, no hay datos de la imagen.

(Algunas pantallas, especialmente las televisiones, tienda de un marco o dos para aplicar el procesamiento de la imagen. Esto aumenta la latencia y es impopular con los jugadores.)

El subsistema de gráficos de una de las tiendas de informática píxeles ordinario de la DRAM. Esto no suele dibujar la totalidad de la cosa desde el procesador en cada fotograma, pero las manos de algunas de las funciones de apagado a la dedicación de los subsistemas y un compositor. El compositor va a permitir por ejemplo, cada ventana en el escritorio que se almacenan como un conjunto distinto de píxeles, que puede ser movido, desplazado o ampliada por el hardware dedicado. Esto se hace muy evidente con el desplazamiento en dispositivos móviles - usted puede ir a un corto camino hasta que se acabe el "fuera de la pantalla" pre-calculadas píxeles y el software se tiene que detener y procesar un poco más para el compositor de búferes.

Los juegos se vuelve a dibujar cada fotograma, y hay un montón de literatura sobre cómo una escena que se construye. Esta se construye en un framebuffer de la tarjeta de gráficos que luego es transmitido a cabo mientras el cuadro siguiente se dibujan en un búfer diferentes.

Decodificación de vídeo generalmente se administra el hardware dedicado, especialmente en H. 264.

11voto

Liza Puntos 548

El vínculo entre la tarjeta de la pantalla y la pantalla LCD que se realiza a través de varios de alta velocidad pares diferenciales usando TMDS de señalización, que generalmente se llama "carriles". En general, de cuatro carriles se utilizan, por lo que se puede decir que el bus es de 4 bits de ancho. Para más detalles hay un stackhexchange respuesta.

Cada panel LCD modelo se produce generalmente con varios interfaz de encarnaciones, por lo que hay que tener cuidado y mirar sufijos cuando tratando de reemplazar un roto en el panel. La mayoría de los modernos enlace digital (HDMI 1.4) ha 10.2 Gbps, o simplemente 2.5 Gbps por carril. En sus cálculos (663 MBps) un total de 1,2 Gbps por carril (suponiendo 4 carriles), que no es mucho (por ejemplo SATA3 ha 6Gbps).

ADEMÁS en los paneles LCD. La matriz activa LCD en realidad intenta almacenar el marco de la imagen (píxel de datos) en los condensadores asociados con "Twisted Nematic Células" (la que controla película de polarización). El problema es que el tamaño de almacenamiento analógicos tapas deben ser de un trade-off entre el tiempo de almacenamiento y la velocidad de píxel interruptor. Lo que no puede ser realizado grandes, pierde almacenados potencial de rápido, y por lo tanto requiere actualización periódica. Cada píxel de la célula está conectada con las líneas de datos y direcciones a través de un transistor ("activo" elemento), ver este Tomshardware artículo. La pantalla LCD del controlador controlador de muliplexes líneas de datos y direcciones en línea-por-línea de moda manteniendo así la imagen que se muestra. La imagen se almacena en un búfer de trama (RAM) en el interior del controlador de gráficos.

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