그래픽 보드의 구조

그래픽 보드에는 그래픽 프로세서와 램댁 , 메모리, 바이오스 그리고 다른 AV 장치와 연결하는 피쳐 커넥터로 구성되어 있습니다 . 모든 그래픽 카드가 다음의 그림과는 같지 않지만, 대부분이 아래와 같은 배열을 가지고 있습니다. 

[그림] 전형적인 그래픽 보드

1. 그래픽 프로세서( Graphic Processor)

초기의 그래픽 프로세서는 시스템 버스를 통해서 전달되는 그래픽 정보를 그래픽 메모리로 전달하는 기능과 그래픽 메모리의 정보를 램댁을 전달하여 화면으로 출력하는 단순한 기능만을 가지고 있었습니다 . 하지만, 가속기능이 등장하면서 화면의 한쪽 영역을 다른쪽으로 이동하거나 복사하고 또는 그래픽 메모리 블럭을 시스템 메모리로 복사하거나 이동하는 기능으로 윈도우즈와 같은 그래픽 운용 시스템을 고속으로 처리할 수 있도록 돕고 있습니다. 이것을 2차원 그래픽 가속기능이라 합니다. 최근의 그래픽 보드에서는 2차원 그래픽 기능 이외에도 3차원 그래픽 가속 기능과 멀티미디어 가속 기능을 갖추고 있습니다.

  - 멀티미디어 가속 기능은 크게 3가지로 구분이 됩니다. 먼저, 동영상은 YUV 형식의 대이터로 구성되어 있으며 , 컴퓨터가 출력하기 위해서는 RGB 형태로 변환해야 합니다 실제로 변환 과정은 단순한 곱과 합의 단순 연산이 필요하게 됩니다. 하지만, 한 화면이 64 K 픽셀로 구성되고 이것을 초당 30 프레임 출력하기 위해서는 초당 2 M 픽셀을 변환해야 하고 이때 , 하나의 픽셀을 변환하기 위해서는 18회정의 연산을 필요로 하므로 펜티엄 36 MHz 정도의 성능을 사용하게 됩니다 .   이것을 그래픽 보드가 직접 변환 처리하게 하여 CPU 의 이용율을 현저하게 줄이고 초당 30 프레임의 동영상을 부드럽게 출력할 수 있게 하는 기능입니다 . 이 기능을 CSC(Color Space Conversion) 이라 합니다 . 두번째로 Streching 기능이 있으며 이것은 320 x200 영상을 자동적으로 확대하거나 축소하는 기능으로 이 과정에서 단순하게 픽셀을 반복시키지 않고 픽셀과 픽셀을 부드럽게 처리하는 선형 필터링 기능을 이용하여 부드럽게 처리합니다 . 실제로 320 x200 화면을 1024 x768 수준으로 단순 확면 확대를 위해서는 64 K 픽셀을 초당 30 fps 를 처리하는 경우에는 16 MHz 연산 성능이 필요하다 . 또한, 1024 x768 16 bpp 데이터는 프레임당 1.5 MB/s 의 데이터 전송 속도를 사용하고 초당 30프레잉은 45 MB/s 에 해당하므로 데이터 전송량에 의한 버스 사용율이 과대하여 CPU 의 성능을 감소시키는 역할을 하게 된다 . 따라서 스트레칭 기능이 있는 경우에는 기본 1:1 화면을 그래픽 카드로 전송하며, 이때, 그래픽 보드에서 자동적으로 필요한 만큼 그래픽 화면을 확대하게 됩니다. 마지막으로 오버레이 기능이 있으며, 이것은 지정된 특정 이미지를 현재 화면의 프레임 메모리의 특정 블럭에 복사하거나 또는 컬러 값을 참조해서 화면을 합성하는 기능입니다. 특히, MPEG-2 의 경우에 기존의 MPEG-1 에 비하여 4배 이상의 CPU 성능을 필요로 하기 때문에 결과적을 펜티엄 II 200MHz 의 연산 성능을 사용하고 특히 , 음성 디코딩을 위해서도 상당한 연산 성능이 필요하므로 동영상 가속기능이 없는 경우에는 MPEG-2 영상의 처리를 위해서는 최소한 펜티엄 III 500MHz 정도의 성능이 필요하다 . 하지만, 가속기 능이 있는 경우에 300 MHz 정도로 처리가 가능하게 된다 .

- 3차원 그래픽 가속기능은 폴리곤으로 구성된 3차원 그래픽 정보를 2차원 화면에 출력할 수 있는 형태의 비트맵 이미지로 변환하는 기능입니다 이때, 폴리곤에 텍스쳐를 입히는 기능과 각종 이펙터를 부여하여 보다 현실적인 이미지를 생성할 수 있습니다.

2. Video Memory

화면에 출력할 그래픽 정보를 저장하고 있는 메모리 입니다 . 화면을 구성하는 픽셀 하나 하나를 모두 그래픽 메모리에 데이터를 저장하고 있어야 합니다. 예를 들어 1024 x768 해상도라면 한 화면이 768 K 픽셀로 구성되어 있고 32비트 컬러모드라면 픽셀당 4바이트로 구성되어 3 MB/s 메모리를 사용하게 됩니다 . 3차원 그래픽 보드에서는 두개 이상의 프레임 버퍼를 사용하고 깊이 버퍼, 텍스쳐 버퍼와 같은 추가적인 메모리 공간을 필요로 하기 때문에 3-4배 가량의 메모리가 필요하게 됩니다. 실제로 1024 x768 해상도의 3차원 그래픽 화면을 처리하기 위해서는 16 MB 정도의 그래픽 메모리가 마련되어야 합니다 .

3. RAMDAC

그래픽 정보는 메모리에 디지털 형태로 저장되어 있습니다 . 하지만, 모니터로 출력하기 위해서는 아날로그 형태로 변환해야 하며, RAMDAC 이 담당하는 역할입니다 . 램댁은 성능을 MHz 단위로 표현하며 최근의 그래픽 보드에는 350 MHz 급의 램댁이 그래픽 프로세서 내에 내장되어 있으며 , 초당 350 M 픽셀을 변환하게 됩니다 . 램댁의 성능이 높을 수록 고해상도에서도 안정된 화면을 출력할 수 있게 됩니다.

[ 표 ] 해상도와 수직 주파수에 따른 램댁 주파수

4. Feature Connector

그래픽 보드와 멀티미디어 기기를 연결하기 위해서 처음 개발되었으며 , 그래픽 커넥터로 출력되는 신호를 얻을 수 있습니다. 최근에는 VMI(Video Media Interface) 규격이 새롭게 정의 되어 사용되고 있으며 , 그래픽 프로세서를 통해서 그래픽 메모리의 데이터를 직접 억세스 할 수 있고 반대로 그래픽 메모리의 일정 영역에 그래픽 정보를 저장하여 램댁에서 모니터로 직접 출력하는 기능도 수행합니다.

5. AGP or PCI Slot

CPU 를 이용하여 처리된 그래픽 정보를 화면으로 출력하기 위해서는 그래픽 메모리에 저장하고 그 정보를 램댁에서 출력하게 됩니다 . AGP 또는 PCI 슬롯은 컴퓨터 시스템과 그래픽 보드를 연결하는 역할을 합니다 . PCI 방식에서는 초당 132 MB/s 의 데이터를 전송할수 있으며 , 3차원 그래픽 기능이 일반화 되면서 그래픽 보드에서 처리해야하는 그래픽 정보의 양이 급격하게 증가되어 이제는 AGP 방식이 일반적으로 사용되고 있습니다 . AGP 는 1 x, 2x, 4x 등과 같은 전송 모드로 구분이 되며 , AGP 1x 는 264 MB/s 의 전송 대역을 가지고 있으며 , 2 x 는 528 MB/s 그리고 4 x 모드에서는 최대 1 GB/s 대역을 가지고 있습니다 .