Autrefois cantonnée au rôle de composant annexe, la carte graphique fait aujourd’hui office de véritable star chez les ordinateurs, au point de voler parfois la vedette au processeur ! Une célébrité méritée dans la mesure où
cette carte s’occupe de la partie la plus visible, à savoir l’affichage à l’écran. Et comme elle est de plus en plus mise à contribution par les jeux en 3D et la vidéo, ses caractéristiques et ses performances font
l’objet d’une perpétuelle surenchère.
Un composant très compétent
La carte graphique ou carte vidéo se charge de tout ce que l’ordinateur affiche sur l’écran. Au début de la micro-informatique, elle servait juste d’interface, récupérant les données visuelles calculées par le
processeur pour les envoyer au moniteur sous forme de signal vidéo.Aujourd’hui, elle effectue nombre de tâches à la place du processeur. Grâce à des figures géométriques simples, elle ‘ dessine ‘ fenêtres, icônes et tout élément graphique requis par le système d’exploitation et les
logiciels . Dans certains cas, elle décode seule des flux vidéo pour la lecture de DVD. Et surtout, elle s’occupe en temps réel des gros calculs imposés par les logiciels de 3D, en particulier les jeux, pour afficher objets, décors et
personnages.
Transistors à gogo
Au c?”ur d’une carte graphique, se trouve tout d’abord un processeur. Il fonctionne de la même manière que le processeur principal de l’ordinateur, mais, lui, est spécialisé dans les calculs graphiques. Conçu
de la même façon qu’un processeur généraliste, il est plus ‘ peuplé ‘, c’est-à-dire qu’il contient plus de transistors. Certains circuits haut de gamme en comptent entre 63 et 107 millions (contre ‘ seulement ‘ 55 millions pour
un Pentium 4). Et s’il tourne à une fréquence sensiblement inférieure à celles des processeurs (entre 183 et 325 MHz selon les modèles), ce processeur spécialisé dégage tout de même assez de chaleur pour être souvent couplé à un
ventilateur.A l’instar d’un processeur généraliste, un circuit graphique a besoin de mémoire vive pour stocker ses données. Dans certains ordinateurs d’entrée de gamme, il utilise pour cela une partie de la mémoire principale
(on parle alors de mémoire partagée). Mais le plus souvent, il a droit à sa propre mémoire, qualifiée de mémoire vidéo. La plupart des cartes graphiques actuelles sont dotées de 32 ou 64 Mo, certains modèles haut de gamme en possèdent même 128 Mo.
Avant d’être envoyées vers l’écran, les images stockées dans la mémoire traversent un convertisseur (le Ramdac) qui se chargera de les traduire en un signal vidéo.Les circuits graphiques sont soit montés sur des cartes d’extension avec leur mémoire, soit directement placés sur la carte mère ; certains sont même directement intégrés dans le chipset. Une façon simple de réduire les coûts,
mais qui nuit parfois aux performances.
Sous les ordres du pilote
Comme tout processeur, le circuit graphique exécute des instructions en traitant des données. Mais ces calculs servent à fabriquer des pixels, les points élémentaires affichés à l’écran. Le circuit reçoit ses ordres du système
d’exploitation qui le dirige via un petit module, le pilote. Ce logiciel discret connaît toutes les fonctions du circuit graphique pour lequel il a été écrit et lui envoie les instructions le concernant, soulageant le processeur de calculs
inutiles.Les jeux modernes mettant en scène de très nombreux éléments en mouvement, les circuits graphiques ont beaucoup de travail… Chacun a sa palette propre de fonctions, et pour éviter d’écrire un pilote par circuit, la plupart
des fonctions courantes sont regroupées dans des ensembles de commandes standardisés, comme Open GL ou Direct3D (la couche logicielle spécialisée de Windows). Dans le but d’accélérer ces calculs, les constructeurs enrichissent leurs puces
graphiques de fonctions et d’effets, et optimisent les pilotes en permanence. Une mise à jour de pilote suffit souvent à gagner en performances.
L’?”il sur l’affichage
Une carte graphique définit tout d’abord les modes d’affichage dans lesquels on peut travailler selon trois paramètres : la définition (le nombre de points élémentaires affichés à l’écran), le nombre de couleurs
utilisables simultanément et, enfin, la fréquence de rafraîchissement (le nombre de fois où l’image est reconstituée à l’écran à chaque seconde).Ces différents modes d’affichage dépendent également du moniteur relié à la carte. Un modèle 17 pouces à tube travaillant idéalement en 1 024 x 768 pixels, inutile de placer la barre trop haut ! Toutes ces caractéristiques
importent moins de nos jours, les cartes actuelles pouvant travailler en mode haute définition (1 600 x 1 200 pixels, en millions de couleurs, avec une fréquence comprise entre 75 et 100 Hz). Un mode suffisant pour piloter un moniteur de 19
pouces.
Par ici la sortie
Tout système graphique est équipé au minimum d’une classique sortie au format VGA pour brancher un moniteur. Les modèles avec deux Ramdac ont même deux sorties indépendantes pour piloter ensemble deux écrans. Certains ont deux
connecteurs VGA, mais la plupart combinent un port VGA et une prise S-Video pour relier un caméscope ou un téléviseur. L’idéal pour regarder un DVD sur grand écran.Nombre de modèles sont aussi dotés d’une sortie DVI pour écran LCD ; elle ne requiert pas de Ramdac, car elle envoie directement les données en numérique. Enfin, certaines cartes sont polyvalentes et intègrent des fonctions
d’acquisition vidéo (et les entrées adéquates) et parfois un tuner TV, avec une prise antenne (pour regarder la télévision sur son micro).
Bus express
Il y a peu, les cartes graphiques communiquaient avec le processeur via le bus PCI. Aujourd’hui, un bus spécial bien plus rapide, l’AGP (Accelerated Graphic Port) dialogue en direct avec la mémoire
vive. Chaque version affiche un débit théorique de données. La plupart des cartes graphiques et des cartes mères actuelles utilisent le mode AGP 4X. Quelques cartes au format PCI sont destinées aux mises à jour des PC anciens d’entrée de
gamme, dépourvus de connecteur AGP.
La 3D, l’épreuve de vérité
Tous les circuits graphiques actuels offrent des performances similaires en 2D, avec seulement quelques petites différences en très haute définition. Pour la bureautique, Internet ou la retouche de photos, un modèle récent conviendra.
C’est sur le terrain de la 3D que va se faire réellement la différence.La puissance brute d’un circuit 3D, qui s’évalue en nombre de pixels traités par seconde, dépend de son architecture, mais aussi du type de mémoire utilisé (la DDR étant plus rapide que la SDRam classique) et du bus
qu’il emploie pour communiquer avec le processeur. Mais la qualité visuelle d’un jeu dépend également du rendu ; celui-ci fait appel à des fonctions particulières comme le lissage (anti-aliasing) ou le filtrage de textures, par
exemple.
Marché aux puces
Aujourd’hui, le marché des circuits graphiques sur cartes se partage entre deux constructeurs : nVidia, qui vend ses puces à des fabricants de cartes graphiques, et ATI, qui fait de même et vend aussi ses propres cartes. On
trouve enfin quelques puces Kyro de ST Electonics chez le constructeur Hercules. Les cartes utilisant une même puce graphique se distinguent en général par leur fréquence, leur type, la quantité de mémoire embarquée et les connecteurs
qu’elles offrent.Les puces les plus puissantes sont le GeForce 4 Ti 4600 de nVidia et le Radeon 9700 d’ATI. En entrée et en milieu de gamme figurent les GeForce 4 (Ti 4400, Ti 4200, MX460, etc.), GeForce 3 et GeForce 2 (plus fabriquées mais
encore en stock) et Radeon (900 Pro, 8500, 7500, 7000, etc.). Côté processeur intégré, le haut de gamme n’existe pas. Les meilleurs modèles sont aujourd’hui la nouvelle nForce 2 de nVidia (équivalente à une GeForce 4), qui ne
fonctionne qu’avec les processeurs AMD, et la SIS 650, surtout destinée aux portables. Un peu en retrait, on trouve la nForce (première version) et la puce intégrée au chipset i845 MG d’Intel ?” uniquement pour les processeurs de
la même marque.
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