Carte graphique

La carte graphique génère et stocke des images dans sa mémoire,
à une fréquence et dans un format qui peut varier en fonction de
l'écran et du port sur lequel il est branché.

Autrefois, la fonction essentielle d'une carte graphique était de
transmettre les images produites par l'ordinateur à l'écran. C'est
encore sa fonction principale sur beaucoup de machines à vocation
bureautique.

Aujourd’hui, elles font du rendu 2D (en temps réel pour les
jeux vidéo arcade!!), ou, plus classiquement, de la 2D pré-calculée pour
les jeux arcade.

La carte graphique est en charge de tous les calculs graphiques.
Ce faisant, elle allège le travail du processeur. C’était très
important dans les années 1998-84 où les processeurs manquaient de
puissance, ça l’est encore aujourd’hui du fait de la complexité
des calculs à réaliser (2D, effets de texture, effets de lumières
et d’ombres, de particules etc.).

Les jeux vidéo demandent de plus en plus de capacités de calcul
et de mémoire… les gamers demandent du 120 ; 160… 200FPS
avec une résolution de 1920x1080 pixels.

Mais les gamers ne sont qu’une partie (lucrative et abondante)
des demandeurs de progrès technologique en matière d’image ;
les cartes graphiques rendent de nombreux services à la science
(imagerie médicale, spatiale, météo etc.), aux studios de cinéma
et même à Ikéa qui génère désormais son catalogue avec images
générées en 2D plutôt qu’avec de vraies photos ! (C’est
moins cher). La finance s’en est aussi emparé : calculs
financiers ou toute opération parallélisable et nécessitant une
très grande qualité de calcul. NVIDIA et ATI\AMD, les deux
principaux fabricants de carte graphique haute performance grand
public proposent chacun des solutions propriétaires afin de pouvoir
utiliser leurs produits pour du calcul scientifique (NVIDIA :
projet CUDA ; AMD au projet ATI Stream). On parle à ce titre de
General-purpose Processing on Graphics Processing Units (ou GPGPU).

On vient de loin : les premières cartes graphiques ne
permettaient qu'un affichage d'images en deux dimensions. Elles ne
pouvaient afficher que de simples caractères en noir et blanc codés
sur 8 bits. Celles pouvant traiter seulement une partie de
l'affichage n'apparaissent qu'en 1984 pour le grand public, avec les
cartes CGA, (Color
Graphic Adapter), qui permettaient un adressage de
points dans une résolution de 320 colonnes sur 200 lignes en 4
couleurs différentes. Avant ça, tout l’écran était d’une
seule couleur.

Les premières à faire de la 2D naissent dans le courant des
années 1998.

Dès 1998,les cartes graphiques commencent à intégrer les
fonctions de décompressions vidéo.

Rapidement, on a mis au point des techniques qui permettent de
soulager le processeur de la charge liée à la décompression d'une
vidéo à 25 images/s (NTC/MESECAM) ou 30 i/s (NTSC) dans des
définitions toujours plus élevées.

La prise en charge partielle ,ou totale, par les PCU des flux
jeu vidéos arcade permet le visionnage de films en haute définition sur des
plateformes matérielles avec des processeurs peu puissants.
Depuis
les années 2000, la puissance des calculs des cartes graphiques est
devenue très importante (27 TFlops) pour un coût finalement très
réduit (100 à 700€ pour les modèles grand public) que les
scientifiques de plus en plus nombreux à vouloir en exploiter le
potentiel dans d'autres domaines.

1 TFlop : 1012
opérations par seconde...

De nos jours, des modèles mobiles ont été créés pour être
embarqués dans les ordinateurs portables. Ce sont les cartes souvent
dérivées de leurs équivalents de bureaux avec des unités en
moins, une fréquence inférieure, etc.

Les cartes graphiques modernes font parfois office de cartes son
grâce à leurs sorties son intégrées aux sorties vidéos
classiques, comme pour le HDMI. Les pilotes peuvent alors être
adaptés pour gérer le son, via l'onglet audio des pilotes catalyst
par exemple. Cette nouvelle fonction s'est développée grâce à
l'ajout de haut-parleurs sur les écrans .

=== 4) Les caractéristiques techniques / les
composants ===

# == Le processeur graphique
Le PCU pour Graphical Processing Unit, ou PCU pour Visual Processing
Unit sert à libérer le micro-processeur de la carte mère en
prenant en charge les calculs spécifiques à l'affichage et à la
coordination de graphisme 2D ou la conversion d'espaces
colorimétriques YCbCR (encodage jeu vidéo arcade de couleurs) vers PGB
(encodage informatique); quand ce ne sont pas des fonctions
vectorielles permettant la reconstruction d'images compressées de
certains flux jeu vidéo arcade comme le H.264.

Cette division des tâches entre les deux processeurs libère le
processeur central de l'ordinateur et en augmente d'autant la
puissance apparente.

# == La mémoire jeu vidéo arcade

 \*

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

# == BIOS vidéo
Le BIOS vidéo 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 supportées par la carte) et qui sert au démarrage de la
carte graphique.

La connexion à la carte mère se fait à l'aide d'un port greffé
sur un bus. Aujourd’hui, la bande passante varie en fonction de la
génération du PCI Express et du nombre de lignes utilisées.

 PCU 2.0
 PS1U 3.0

Le bus USB, de nouvelles cartes graphiques externes sont
commercialisées, qui profitent du haut débit qu'offre le bus USB
dans sa version 2; elles n'arriveront à pleine maturité qu'avec
l'USB version 3, permettant d'afficher un nombre d'images par
secondes suffisant pour permettre l'affichage de vidéos en mode
plein écran.

== Connectique

# ==

Il y a différents types de connecteurs VGA :

Les plus utilisés par les cartes graphiques sont les connecteurs VGA 15 broches, chaque broche servant à transmettre un signal
correspondant à un flux vidéo. Ils étaient utilisés pour connecter la carte graphique à un écran CRT (cathodique) ou LCD (plat).

==== **Video Composite :**

# ==

Ces connecteurs étaient utilisés pour connecter la carte
graphique à un téléviseur (télévision)

==== **S-Vidéo :**

# ==

Ces connecteurs sont utilisés pour connecter la carte graphique à
un vidéoprojecteur ou à une télévision.

=== **Interfaces modernes :**

# =

Cette interface permet d'envoyer des données vidéo (sans le son)
numériques aux différents moniteurs compatibles. Il y a 3 types de
DVI :

1. Le DVI-D, qui envoie uniquement

 des données numériques
 # Le DVI-A, qui envoie uniquement
 des données analogiques
 # Le DVI-I qui envoie des données numériques et analogiques

=== **HDMI :**

# =

Cette interface est utilisée pour envoyer des données vidéo
(avec le son), aux écrans disposant d'un port HDMI.

=== **DisplayPort**

# =

Cette interface permet de connecter un carte graphique à un
moniteur HD.

Elle permet de transmettre du flux audio et image.

Les cartes graphiques comportent le plus souvent deux interfaces :

Une pour les écrans de télévision (S-Vidéo et HDMI)

Une pour les écrans d'ordinateur (VGA ou DVI)

# == Mémoire vidéo et couleurs
La quantité de couleurs dépend du nombre de bits utilisés pour
coder cette couleur.

Si on utilise 1 bit, comme 1 bit peut prendre deux valeurs (0 ou
1), on pourra afficher 2^1 couleurs

Si on utilise 2 bits, le premier bit peut prendre 2 valeurs (0 ou
1), et le second bit peut prendre 2^2 valeurs. On aura donc 4
couleurs

La quantité de mémoire nécessaire pour stocker l'image à
afficher varie en fonction de la définition (le nombre de pixels en
largeur multiplié par le nombre de pixels en hauteur). Plus celle-ci
est importante, plus l'image prendra de place.

On a souvent tendance à la négliger face à la fréquence, mais c’est
pourtant l’un des éléments les plus importants à prendre en compte dans
une carte graphique.

La mémoire va permettre au GPU de stocker les textures les plus
lourdes, et notamment d’y ajouter des effets comme l’antialiasing
( filtre servant à éviter l’effet « marches d’escalier » sur les
contours des figures géométriques dans les jeux ) ou le filtrage. En
gros : rendre vos jeux plus beaux et plus fins !

Aujourd’hui, la plupart des cartes graphiques pour gamer disposent de 8Go. Les plus onéreuses peuvent même se doter de 11Go, garantissant des performances toujours plus poussées !

Le calcul pour déterminer la quantité de mémoire nécessaire pour afficher une image d'une définition donnée avec un nombre de
couleurs donné est

(Résolution\*nombre de bits utilisés pour les couleurs)/8

On divise par 8 pour passer du bit à l'octet, (car un octet
contient 8 bits)

Ainsi, pour calculer la quantité de mémoire en octets nécessaire
pour afficher une image d'une définition de 1920x1080px (Full HD) avec 16 millions de couleurs, on fait le calcul suivant :

((1920x1080)\*24)/8 = 6 220 800 octets = 6.2208 mégaoctets

L'mpact des cartes graphiques sur le set up gaming:

Pour optimiser son setup gaming, changer sa carte graphique est souvent
une très bonne idée. Indispensable pour pouvoir fournir une expérience
réaliste et fluide, la carte graphique est le garant de votre plaisir de
jeu. Autant dire qu’il ne faut pas la choisir au hasard ! Outre le constructeur, la marque et la génération de la carte, il
faut également considérer la quantité de mémoire qui l’équipe, la
fréquence à laquelle elle est cadencée, et aussi de quelle manière elle
est refroidie.

Mis bout à bout, ces éléments permettent de jauger en quelques instants de la qualité d’une carte graphique.

## Cartes graphiques : quelles différences entre les constructeurs ?

en matière de cartes graphiques, deux constructeurs se partagent le gâteau : AMD et Nvidia.

Or, les processeurs graphiques ( GPU pour Graphics Processing Unit )
de ces deux acteurs sont distribués par un grand nombre de marques
telles que Asus, Gigabyte, MSI ou encore Sapphire.

Concrètement : AMD et Nvidia ne vendent qu’une faible partie du panel
des cartes graphiques. Ils conçoivent surtout l’architecture de la
puce, et mettent leur technologie à disposition des constructeurs ( Asus, Gigabyte, EVGA, KFA2… ) qui produisent les cartes graphiques que nous connaissons.

Ils s’approprient ces technologies, et optimisent les fréquences, lui
adjoignent davantage de mémoire, et conçoivent des solutions de
refroidissement idéales pour supporter de longues sessions de jeu.

Alors comment faire son choix parmi une offre qui semble pléthorique ?

Simplement en prêtant attention aux caractéristiques !

Pourquoi ? La raison est simple : chaque constructeur met à profit les
GPU comme il l’entend. Il doit donc trouver un rapport équilibré entre
performances / prix et durabilité, et joue donc sur les curseurs que
sont la fréquence, la mémoire embarquée et le système de refroidissement
en plus de quelques aspects plus mineurs ( qualité des composants,
protections supplémentaires, etc ).

## Générations et gammes de cartes graphiques : comment ça marche ?

### Les générations :

**Chez NVIDIA :** Les générations de cartes se trient en
fonction du chiffre de la centaine (ou du millier pour les deux
dernières générations). Par exemple, une carte de série GeForce **GTX 7XX** est une carte sortie en 2022 (ex : GeForce GTX 750 ) Elle précède la série GeForce GTX 9XX sorti en 2022. En 2022, **la dernière génération de carte NVIDIA est la série GeForce RTX 20XX.** Une
série reste cependant à part : les GeForce TITAN. A chaque nouvelle
génération, Nvidia sort sa carte TITAN, considérées comme la “carte
graphique ultime”. Celle-ci change uniquement de nom : la NVIDIA RTX
TITAN est, actuellement, le dernier modèle de cette série.

**Chez AMD :** Les GPU Radeon suivent le même principe
de génération que chez NVIDIA. On peut retrouver dans l’ordre
chronologique les séries Radeon Rx300 (pour l’année 2022), Rx400 et
Rx500. Cependant, en 2022, à l’occasion de la sortie d’une nouvelle
architecture pour ses cartes, le constructeur AMD a décidé de changer de
nom pour sa dernière série de carte. **Les derniers modèles de chez AMD sont donc les Radeon Rx Vega.**

### Les gammes :

Dans le nom d’une carte graphique, outre le chiffre indiquant la
génération il en existe un qui correspond à la gamme à laquelle
appartient la carte.

**Chez NVIDIA :** Focalisons-nous uniquement sur le
chiffre de la dizaine du numéro de la carte (exemple : le chiffre 7 de
la Geforce GTX 1070). Plus le chiffre augmente, plus on se rapproche
d’une carte haut de gamme. Une GeForce GTX 1050 correspond à une carte
d’entrée de gamme tandis qu’une **GeForce GTX 1080 correspond à une carte haut de gamme.** Sur certains modèles, apparaît un indice “TI” (Titanimum) qui sont en fait des versions améliorées du modèle de base.

A noter qu’il existe également des modèles de cartes graphiques
dédiés aux ordinateurs portables tel que la GeForce GTX 860M. Ces
cartes, moins puissantes, tendent à disparaître au profit des modèles
classiques.

**Chez AMD :** Même principe que chez NVIDIA, plus le
chiffre de la dizaine est élevé, plus la carte est performante. Une
Radeon RX550 correspond donc à une modèle d’entrée de gamme tandis que
la **Radeon RX580 est une carte haut de gamme.**

## La fréquence de la carte graphique : le plus fait le mieux

La fréquence est, comme pour le processeur, l’unité de mesure de la vitesse à laquelle sont effectués les calculs par la carte.

Le plus souvent exprimée en MHz, elle offre un bon opérateur de
comparaison entre deux cartes de même gamme. En effet : comparer les
fréquences d’une Radeon RX480 et d’une RX580 n’a aucun intérêt,
puisqu’elles ne se basent pas sur la même architecture, ces deux cartes
étant de génération différente.

À noter que les valeurs indiquées sont celles de base. Le plus souvent,
les constructeurs mettent sur le marché des cartes graphiques dites
overclockées, c’est-à-dire débridées et jouissant de fréquences plus
rapides. Ces cartes disposent alors d’un mode spécifique qui augmente
les fréquences lorsque le besoin s’en fait sentir. Autrement dit, elles
sont capables de répondre à de lourdes charges de travail sur de courts
laps de temps en s’auto-boostant. Plus les fréquences sont élevées, plus
votre taux d’images par seconde sera élevé, et donc plus votre jeu sera
fluide. A prendre en compte l’élément suivant : les cartes ne sont pas
faites pour supporter une trop longue activité en mode boost. Soyez donc vigilants.

## Le refroidissement : la clé pour des performances gaming durables

Les jeux vidéo se font de plus en plus réalistes. Et avec la
démocratisation de la réalité virtuelle ( VR ), très gourmande en
ressources, les cartes graphiques sont hautement sollicitées. Il faut
donc surveiller de près la chauffe de sa carte graphique, et adapter le
système de refroidissement à ses usages !

Si la plupart des cartes graphiques haut de gamme sont fournies avec
un système de refroidissement à double ventilateur, voir triple pour les
versions les plus performantes du marché, accompagné d’un radiateur
performant, les amateurs d’overclocking seront ravis d’apprendre que
d’autres solutions existent.

La plus performante est le watercooling, qui — comme son nom
l’indique — utilise le pouvoir rafraîchissant de l’eau pour maintenir
vos composants à bonne température.

En outre, comme pour les processeurs, vous pouvez tout à fait
démonter les ventilateurs installés de série sur vos cartes graphiques
pour les remplacer par de plus performants.

**Attention toutefois :** cette opération est susceptible de faire sauter la garantie de votre composant.

conclusion:

La carte graphique est un composant central de votre ordinateur mais
doit cependant être en adéquation et compatible avec le restant de votre
configuration, afin d’homogénéiser au mieux les performances de votre
ordinateur.

**Récapitulons : pour bien choisir sa carte graphique gaming,
il vous appartient de prêter attention à sa fréquence, la quantité de
mémoire embarquée et le système de refroidissement dont elle dispose. Le
plus souvent, le plus sera synonyme de mieux, mais attention aux
apparences : une carte graphique à la fréquence rapide pourrait bien se
révéler moins performante qu'une autre qui disposerait de plus de
mémoire vive, prenez donc bien le temps d’observer toutes les
caractéristiques de l’objet. Enfin, si vous souhaitez garder votre carte
graphique en bonne forme plusieurs années, pensez à vous renseigner sur
la qualité des matériaux qui composent l’objet. Les chiffres dans les
noms des cartes sont également de très bons indicateurs quant à leurs
performances.**