Une image représentant le processeur (cœur) d'une carte graphique avec une mise au point sur l'horloge

Quel est le rôle de la carte graphique ?

Les images que vous voyez sur votre écran d’ordinateur sont constituées de minuscules points appelés pixels. Avec les paramètres de résolution les plus courants, un écran affiche plus de 2 millions de pixels, et l’ordinateur doit décider ce qu’il faut faire avec chacun d’eux pour créer une image.

C’est à ce moment que le rôle de la carte graphique est primordiale : elle récupére les données binaires de l’unité centrale et les transforme en une image que vous pouvez voir.

Qu’est-ce qu’une carte graphique ?

La plupart des ordinateurs portables et de bureau grand public d’entrée de gamme sont désormais équipés d’un GPU secondaire intégré au processeur principal, appelé processeur graphique intégré. Cependant, les machines de niveau professionnel ou personnalisées disposent souvent d’un espace pour une carte graphique dédiée. L’avantage d’une carte graphique est qu’elle peut généralement rendre des visuels plus complexes beaucoup plus rapidement qu’une puce intégrée.

Le rôle de la carte graphique est complexe, mais ses principes et ses composants sont faciles à comprendre. Dans cet article, nous allons examiner les éléments de base d’une carte vidéo et leur rôle. Nous examinerons également les facteurs qui concourent à la réalisation d’une carte graphique rapide et efficace.

Imaginez qu’un ordinateur est une entreprise possédant son propre département artistique. Lorsque les employés de l’entreprise veulent une œuvre d’art, ils envoient une demande au département artistique. Celui-ci décide de la manière de créer l’image, puis la met sur papier. Le résultat final est que l’idée de quelqu’un devient une image réelle et visible.

Une carte graphique fonctionne selon les mêmes principes. L’unité centrale, en conjonction avec les applications logicielles, envoie des informations sur l’image à la carte graphique. La carte graphique décide comment utiliser les pixels de l’écran pour créer l’image. Elle envoie ensuite ces informations au moniteur par le biais d’un câble.

La création d’une image à partir de données binaires est un processus exigeant. Pour créer une image en trois dimensions, la carte graphique crée d’abord une trame à partir de lignes droites. Ensuite, elle trame l’image (remplit les pixels restants). Elle intègre également l’éclairage en utilisant des paramètres d‘occlusion ambiante ou par le biais du ray tracing, la texture et la couleur. Pour les jeux rapides, l’ordinateur doit effectuer ce processus environ 60 à 120 fois par seconde. Sans une carte graphique pour effectuer les calculs nécessaires, la charge de travail serait trop importante pour l’ordinateur.

La carte graphique accomplit cette tâche à l’aide de quatre composants principaux :

  • Une connexion à la carte mère pour les données et l’alimentation.
  • Un processeur graphique (GPU) qui décide de ce qu’il faut faire avec chaque pixel de l’écran.
  • Une mémoire vidéo (VRAM) pour contenir les informations relatives à chaque pixel et pour stocker temporairement les images terminées.
  • une connexion au moniteur pour voir le résultat final.

Nous allons maintenant examiner plus en détail le processeur et la mémoire.

Le rôle de la carte graphique

À l’instar d’une carte mère, une carte graphique est une carte de circuit imprimé qui abrite un processeur et une VRAM. Elle possède également une puce de système d’entrée/sortie (BIOS) qui stocke les paramètres de la carte et effectue des diagnostics sur la mémoire, l’entrée et la sortie au démarrage. Voici un article détaillant les caractéristiques de la mémoire de la carte graphique

Le processeur d’une carte graphique, appelé unité de traitement graphique (GPU), est similaire au processeur d’un ordinateur. Cependant, un GPU est conçu spécifiquement pour effectuer les calculs mathématiques et géométriques complexes nécessaires au rendu graphique. Certains des GPU les plus rapides possèdent plus de transistors que le CPU moyen.

Un GPU produit beaucoup de chaleur, il est donc généralement placé sous un dissipateur thermique ou un ventilateur. Les puces intégrées diffèrent légèrement, en ce sens qu’elles ne disposent pas de leur propre VRAM et doivent puiser dans la même réserve de RAM que le CPU. Cette distinction peut faire en sorte que votre système manque de mémoire lorsque vous jouez avec un GPU intégré.

En plus de sa puissance de traitement, un GPU utilise une programmation spéciale pour l’aider à analyser et à utiliser les données. AMD et NVIDIA produisent la grande majorité des GPU sur le marché, et les deux sociétés ont développé leurs propres améliorations pour les performances des GPU. Les processeurs vidéo d’aujourd’hui peuvent fournir :

  • L’anti-aliasing de la scène complète (FSAA), qui lisse les bords des objets en 3D.
  • Le filtrage anisotrope (AF), qui rend les images plus nettes.
  • Des effets physiques et particulaires en temps réel
  • Affichages multi-écrans
  • Sortie vidéo à fréquence d’images élevée
  • Vidéo ultra haute définition avec plusieurs millions de pixels
  • Calculs accélérés par le GPU

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Chaque entreprise a également développé des techniques spécifiques pour aider le GPU à appliquer des couleurs, des ombres, des textures et des motifs.

Lorsque le GPU crée des images, il a besoin d’un endroit pour conserver les informations et les images terminées. Il utilise la RAM de la carte à cette fin, en stockant des données sur chaque pixel, sa couleur et son emplacement sur l’écran. Une partie de la VRAM peut également faire office de mémoire tampon, c’est-à-dire qu’elle conserve les images terminées jusqu’au moment de les afficher. En règle générale, la RAM vidéo fonctionne à des vitesses très élevées et est double, ce qui signifie que le système peut y lire et y écrire en même temps.

Les cartes vidéo modernes se branchent sur un emplacement d’extension PCIE x16. Les ordinateurs de petite taille dotés d’une carte graphique intégrée, comme les ordinateurs portables et les mini-ordinateurs de bureau, peuvent ne pas disposer d’un tel emplacement. Il est toutefois possible de connecter des cartes graphiques en utilisant un dispositif de contournement coûteux appelé GPU externe.

L’évolution des cartes graphiques

evolution des cartes graphiques

Les cartes graphiques ont parcouru un long chemin depuis qu’IBM a présenté la première carte graphique en 1981. Appelée Monochrome Display Adapter (MDA), cette carte permettait d’afficher uniquement du texte vert ou blanc sur un écran noir. Aujourd’hui, les cartes graphiques et les puces intégrées peuvent facilement envoyer un signal HD (1 920 x 1 080 pixels) via un câble HDMI ou DisplayPort. Les cartes autonomes émettent souvent des vidéos Ultra HD 4K (3 840 x 2 160), et des résolutions encore plus élevées sont disponibles sur les GPU les plus performants.

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Choisir une bonne carte graphique

Une carte graphique haut de gamme est facile à repérer. Elle dispose de beaucoup de mémoire et d’un processeur rapide. Souvent, elle est aussi plus attrayante visuellement que tout ce qui est destiné à être placé dans le boîtier d’un ordinateur. De nombreuses cartes vidéo hautes performances sont illustrées ou possèdent des ventilateurs ou des dissipateurs thermiques décoratifs.

Mais une carte haut de gamme fournit plus de puissance que ce dont la plupart des gens ont réellement besoin. Les personnes qui utilisent leur ordinateur principalement pour le courrier électronique, le traitement de texte ou les médias sociaux peuvent trouver toute la prise en charge graphique nécessaire sur un processeur avec des graphiques intégrés. Une carte de milieu de gamme est suffisante pour la plupart des joueurs occasionnels. Les personnes qui ont besoin de la puissance d’une carte haut de gamme sont les passionnés de jeux vidéo et les personnes qui font beaucoup de travaux graphiques en 3D.

Une bonne mesure globale des performances d’une carte est son taux de rafraîchissement, mesuré en images par seconde (FPS). La fréquence d’images décrit le nombre d’images complètes que la carte peut afficher par seconde. L’œil humain peut traiter environ 25 images par seconde, mais les jeux d’action rapide exigent une fréquence d’images d’au moins 60 FPS pour assurer une animation et un défilement fluides. Les composantes de la fréquence d’images sont les suivantes :

  • Triangles ou sommets par seconde : les images 3D sont constituées de triangles ou de polygones. Cette mesure décrit la vitesse à laquelle le GPU peut calculer le polygone entier ou les sommets qui le définissent. En général, elle décrit la vitesse à laquelle la carte construit une image filaire.
  • Taux de remplissage des pixels : Cette mesure décrit le nombre de pixels que le GPU peut traiter en une seconde, ce qui se traduit par la vitesse à laquelle il peut tramer l’image.

Le matériel de la carte graphique affecte directement sa vitesse. Voici les spécifications matérielles qui affectent le plus la vitesse de la carte et les unités dans lesquelles elles sont mesurées :

  • Vitesse d’horloge du GPU (MHz)
  • Taille du bus mémoire (bits)
  • Quantité de mémoire disponible (Mo)
  • Fréquence d’horloge de la mémoire (MHz)
  • Largeur de bande de la mémoire (Go/s)
  • Le processeur et la carte mère de l’ordinateur jouent également un rôle, car une carte graphique très rapide ne peut pas compenser l’incapacité d’une carte mère à fournir des données rapidement. De même, la connexion de la carte à la carte mère et la vitesse à laquelle elle peut recevoir des instructions du CPU influent sur ses performances.

Graphiques intégrés et overclocking

Une image montrant de près les puces de mémoire d'une carte graphique

De nombreux processeurs ont des capacités graphiques intégrées et fonctionnent sans carte graphique séparée. Ces processeurs traitent facilement les images 2D, ils sont donc idéaux pour les applications de productivité et Internet. Le fait de brancher une carte graphique externe sur l’un de ces systèmes annule les fonctions graphiques intégrées.

Certaines personnes choisissent d’améliorer les performances de leur carte graphique en réglant manuellement la vitesse d’horloge à un taux plus élevé, ce que l’on appelle l’overclocking. Les gens overclockent généralement leur mémoire, car l’overclocking du GPU peut entraîner une surchauffe. Si l’overclocking permet d’améliorer les performances, il annule également la garantie du fabricant.

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Que fait une carte graphique ?

Une unité de traitement graphique ou GPU est également connue sous le nom de carte graphique. Il s’agit d’un circuit électronique qui accélère le traitement nécessaire à la création et au rendu des images, des animations et des vidéos.

Peut-on mettre une carte graphique dans un ordinateur portable ?

La plupart des ordinateurs portables sont équipés de cartes graphiques intégrées qui sont fixées en permanence à la carte mère. Toutefois, pour les ordinateurs portables équipés du port Thunderbolt 3, il est possible de fixer une carte graphique externe.

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