Bus de communication et mémoire graphique

Il s’agit de la voie express par laquelle transitent toutes les informations en provenance de l’ordinateur vers la carte graphique. Ce sont des informations brutes qui demandent un traitement pour pouvoir être affichées comme images.

L’affichage d’images traditionnel suit un processus relativement simple tandis que l’affichage de scènes 3D est notablement plus compliqué et demande des étapes bien plus longues. Tout commence par le CPU et toute la plateforme qui se chargent de traiter les modèles et d’envoyer les données au GPU. Le Bus PCI-Express est alors sollicité plus que la moyenne des bus de communication de la carte mère (voir guide dédié aux cartes mère). C’est pourquoi il bénéficie dans le cas de la carte graphique d’un traitement de faveur. En effet, le bus PCI Express graphique s’arroge à lui seul 16 lignes pour un maximum de 32 que permet la norme sur les modèles de cartes mère les plus courants. C’est dire si les échanges sont nombreux malgré la taille de plus en plus grande des mémoires embarquées sur les cartes.

Mémoire graphique dédiée

La mémoire graphique dédiée est une solution globalement adoptée par les industriels de la carte graphique, car bien que le bus de communication soit de plus en plus rapide, il est loin pouvoir répondre aux besoins d’un GPU. C’est pourquoi on utilise une mémoire de proximité dans laquelle sont stockées toutes les informations nécessaires au bon déroulement des calculs : textures, données géométriques, etc. Elle joue donc localement un rôle identique à celui de la RAM centrale auprès du CPU.

En cas d’absence de cette mémoire dédiée (souvent constaté dans les solutions d’entrée de gamme ou dans le cas de GPU intégrés au chipset de la carte mère comme c’est le cas sur la majorité des ordinateurs portables), le GPU se réserve un espace en mémoire centrale qu’il utilise comme mémoire graphique, il va sans dire que le bus graphique joue alors un rôle très important dans les communications incessantes qui s’établissent entre le GPU et la RAM centrale.

Le calcul géométrique en amont

En amont, les données géométriques en provenance de la mémoire graphique sont traitées par les vertex unit qui se chargent tout d’abord de mettre en ordre les données et les opérations qu’il convient de leur appliquer (transformations diverses qui simulent le mouvement relatif des objets dans l’espace tridimensionnel simulé).

Cette étape est aujourd’hui relativement bien traitée et ne constitue pas, dans une grande partie des cas, un facteur limitant.

Le calcul des effets spéciaux

Vient ensuite toute l’étape de traitement des données vectorielles pour les transformer en données traitables par les unités de pixel shader. On appelle cela la « rasterisation ». À partir de ce point, les données traitées font partie de ce qu’on appelle la « texture unit ». Les textures sont alors accolées aux surfaces géométriques et passent ensuite par les unités de traitement pixel shader qui leur appliquent tous les effets spéciaux voulus. C’est cette étape qui est actuellement la plus gourmande en calculs et ressources.

La finalisation avant affichage

Une fois faits, les éléments 3D sont acheminés vers ce qu’il convient d’appeler « ROP Unit » soit unités opérantes de rasterisation. C’est là que les derniers traitements de l’image sont appliqués. Par exemple, c’est ici que s’effectue l’antialiasing (anticrénelage), ou le calcul de profondeur des plans pour n’afficher que les pixels visibles.

L’image est alors pleinement constituée et peut être envoyée au « frame buffer » qui est l’antichambre de l’affichage. Les organes tels que le ramdac viennent ensuite puiser dans le « frame buffer » pour envoyer l’image vers les sorties (analogiques).