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13. La carte graphique d'un ordinateur

Actuellement, la carte graphique est le plus souvent intégrée sur la carte mère. Dans ce cas, elle utilise la Ram de l'ordinateur, ce qui réduit les performances. Elle est obligatoire pour les cartes mères qui n'incluent pas de chipset graphique (et peut également être ajoutée dans les autres). Les processeurs AMD série A4, A6, ... intègrent ce circuit, utilisent également la mémoire RAM mais les transferts sont plus rapide entre le processeur et le circuit

Une carte séparée permet d'améliorer les performances dans les jeux principalement puisque le circuit électronique est meilleur que les simples intégrés, en plus d'inclure sa propre mémoire Ram (donc non partagée).

1. Les bus de connexion.

Dans la partie sur les cartes mères, nous avons déjà parlé des bus internes d'un PC. Nous allons juste un peu ajouté des détails sur les deux utilisés actuellement, l'AGP qui n'est plus utilisé sur les cartes mères actuelles et le PCI-Express.

Le PCI-Express existe en trois versions, la 1.1, depuis 2007, la version 2.0 qui permet un taux de transfert de 500 Mega octets par seconde et par canal et en 2012, la version 3.0 (1 Giga octet / seconde et par canal). Une carte graphique en utilise 16, ce qui donne 8 Giga octets par seconde. Les cartes sont compatibles entre-elles et peuvent être interchangées (une carte mère en 1.1 ne fera fonctionner une carte graphique en 2.0 qu'à la vitesse du 1.1, soit la moitié).

L'AGP est déclinée en 4 versions. La première (1X) utilise des tensions d'alimentations spécifiques, ces cartes sont introuvables et ne peuvent plus être remplacées. De toute façon, les ordinateurs qui utilisent cette version sont complètement dépassés (premiers Pentium II). Toutes les autres (2, 4 et 8) peuvent être utilisées avec une carte AGP 8X (celle qu'on trouve encore par hasard puisqu'elles ne sont plus utilisées dans les machines actuelles. Les cartes graphiques en versions 1X ont une seule encoche sur le connecteur, les autres 2 encoches.

2. Les connecteurs externes.

La sortie la plus courante est un VGA de 15 broches. Il est utilisé par tous les écrans cathodiques et la majorité des écrans plats actuels.

Le connecteur DVI n'est utilisé que pour les écrans plats, c'est un signal numérique ou analogique (via un adaptateur VGA).

Les sorties vers une télévision peuvent être du S-Video comme ci-dessous ou un connecteur RCA (identique à ceux utilisés en Hifi audio). Des adaptateurs permettent de passer de l'un à l'autre. Ces deux types de connexions ne transmettent que l'image, pas le son.

Certaines cartes graphiques actuelles (y compris intégrées sur la carte mère) intègrent le HDMI reprenant l'audio en plus, principalement utilisé en télévision digitale. Pour les cartes graphiques séparées, un connecteur audio doit être branché vers le circuit audio.

3. Le chipset graphique et le fonctionnement général.

Le principal composant est le circuit graphique, c'est lui qui récupère les données fournies par le processeur et les convertit en signaux pour l'écran. Ces circuits font d'autres choses comme créer des dessins 3D utilisés dans différentes applications multimédia mais surtout pour les jeux. Une Ram lui permet également de stocker des textures (des morceaux de dessins), même si une partie de la RAM du PC peut parfois être utilisée. Le Ramdac est en fait un convertisseur qui transforme le signal venant du chipset graphique en en un signal analogique utilisé par les écrans utilisant des tubes cathodiques (et quelques écrans plats) connectés en VGA au lieu du DVI.

Le pilote de la carte fournie par le fabricant permet de sélectionner la résolution de l'affichage et le nombre de couleurs. Il n'y a quasiment plus de limite avec les cartes actuelles. Par contre, le signal est envoyé à une fréquence de transmission vers l'écran qui diminue lorsque la résolution sélectionnée augmente. Plus elle est élevée, meilleure est l'image.

Sur le marché, il ne reste quasiment plus comme fabricants de chipset que ATI et NVIDIA. Ce dernier avec la série GeForce utilise un pilote valable pour tous ses modèles. Différents processeurs intègrent directement ce type de circuit comme l'I3 (Intel) ou l'A4 (AMD).

4. Plusieurs cartes graphiques.

Avec Windows 98, Microsoft a développé un système pour mettre deux cartes graphiques dans un PC, une en AGP et l'autre en PCI, ceci permettait deux affichages (identiques ou moitié pour chaque carte graphique). Cette fonction existe probablement encore mais n'est jamais utilisée. Par contre, les cartes actuelles utilisent le plus souvent un connecteur VGA et un connecteur DVI (ou HDMI) et permettent directement de brancher deux écrans avec les mêmes possibilités.

Un autre système permet également de coupler des cartes graphiques identiques mais pour augmenter les performances: SLI chez Nvidia - Cross Fire chez ATI. Dans ce cas les cartes de mêmes modèles sont insérées dans des bus PCI-Express 16X (donc une carte mère spécifique) et reliées entre-elles par un connecteur spécial livré avec la carte mère. Toutes les cartes graphiques n'acceptent pas ce système. Ci-dessous connecteur pour relier 3 cartes entre-elles (livré avec les cartes mères compatibles)

5. Choisir carte intégrée ou séparée?

Une large partie des PC bon marchés (y compris quasiment tous les portables) intègrent d'office l'affichage sur la carte mère (ou directement via le microprocesseur). La première question est finalement "A quoi sert une carte graphique performante?" Pour la majorité des utilisateurs, à strictement rien: que ce soit pour aller sur Internet (y compris les petits jeux en ligne), pour faire de la gestion d'entreprise, afficher quelques photos, regarder un film, ... Pour comprendre la réelle utilité, il faut juste comprendre que des applications utilisent principalement cette carte. Les logiciels de traitement d'images ou de traitement vidéo (on parle de logiciels professionnels permettant de les modifier) gèrent de grandes quantités de données provenant ... A chaque chargement d'une nouvelle image, ils vont la récupérer du disque dur pour la mettre en mémoire dans la carte graphique avant de l'afficher. Plus vous utilisez de grosses résolutions, plus la taille du fichier est élevée. Dans ce cas, en modification avec des logiciels comme GIMP ou ADOBE PhotoShop, une bonne carte est nécessaire et ... suffisante surtout si vous travaillez sur plusieurs fichiers simultanément (on parle de moins de 100 € ). Et plus chère? Ben oui, les jeux utilisent une particularité des circuits dédiés pour créer les images en assemblant des triangles les uns après les autres. C'est là que ces cartes graphiques ultra-performantes sont nécessaires. En gros, si vous ne jouez pas, vous pouvez utiliser soit une petite carte graphique intégrée, soit un PC l'intégrant. 

Voyons les trois cas en analysant les performances et la partie théorique explicative.

1. intégré sur la carte mère, généralement dans le chipset. Le transfert des données entre le chipset et le CPU est faible au niveau vitesses, ceci va ralentir dans les cas particuliers. Mais ... ces circuits n'intègrent pas de mémoire RAM, c'est celle de l'ordinateur qui va être utilisée (ce qui ralentit encore pour des applications spécifiques mais aussi pour des applications générales). Dans les cas les plus courant, une mémoire de 3 GB sera réduite de 256 K réservée à l'affichage.

2. Intégrée dans le processeur. De nouveau, la mémoire RAM globale sera réduite pour les applications standards mais le processeur est intégré dans le même boîtier avec une liaison entre les deux parties nettement plus rapide, y compris pour le partage de la mémoire. C'est juste un peu mieux mais permet aux fabricants de réduire les coûts, donc moins chères à l'achat pour le consommateur.

3. Séparée, intégrée dans un bus PCI-E. Déjà, Intel dans ses processeurs de haut de gamme (I5 et I7) gère directement ce bus sans passer par un circuit intermédiaire: les transferts sont plus rapides. En plus, ces cartes sont associés à une mémoire dédiée installée sur la carte avec des technologies supérieures (on en est à la DDR-5), donc plus performantes (en théorie). Différents calculs sont directement fait par le GPU (Graphic Processor Unit), ce qui réduit l'utilisation du microprocesseur de l'ordinateur et améliore les performances pour des applications gourmandes: on diminue la charge mémoire et on laisse chaque composant faire des traitements pour lequel il est dédié et optimalisé.

Pour ma part, j'utilise chaque fois une carte spécifique de bas de gamme avec 512 MB de mémoire intégrée. Ce choix donne un confort pour mes quelques traitements de photos (je joue pas à des jeux gourmands) sans réellement augmenter le budget. Par contre, toutes les cartes mères intègrent un bus PCI-E 16 bits qui permet plus tard, si nécessaire, d'en installer une. Une remarque, différents jeux ne fonctionnent pas tout simplement parce que le pilote n'est pas mis à jour, notamment les dernières versions compatibles DirectX 10 ou 11 (Vista ou Seven, XP ne les accepte pas). Dernière petite chose, bricoler un triple carburateur et autres améliorations sur une vieille voiture améliore les performances mais c'est toujours un bricolage. Si vous choisissez une machine trop petite au départ (principalement processeur), les ajouts ne donneront que peu d'améliorations des performances pour un prix qui risque très vite de monter (faites confiance aux "commerciaux" pour faire monter les prix sans réelles augmentations des performances). Ici, c'est une formation de technicien: on a pas les mêmes optiques utilisateurs

En complément: Technologies des écrans, vidéos projecteurs

La formation X41-tech -> 1. Notions techniques de base -> Les cartes écran

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