मेरा स्क्रीन ड्राइवर इतना डेटा कैसे संभालता है?

Question

मैंने अभी कुछ त्वरित गणनाएँ की हैं:

मेरी मैकबुक पर मैं का एक संकल्प है 2560x1440 से गुणा 24 बिट रंग हम मिल के लिए 11.05MB एक ही चित्र या के लिए 663MB पर प्रति सेकंड 60 एफपीएस ।

मुझे लगता है कि कुछ संपीड़न है, लेकिन उदाहरण के लिए जब मैं अपने स्पर्श पैड पर तीन उंगलियों से ले जाता हूं तो काफी यादृच्छिक होता है, स्क्रीन पर आगे क्या होता है और लगभग हर पिक्सेल बदलता है। लगभग हर दूसरे इंटरैक्शन की तरह।

कृपया बताएं कि क्या मेरी गणना गलत है और यह डेटा मेरे ग्राफिक्स कार्ड से मेरी स्क्रीन पर कैसे पहुँचाया गया है? मेरे ग्राफिक्स कार्ड और मेरी स्क्रीन के बीच बसें कितनी चौड़ी हैं? शायद संक्षेप में समझाएं कि पिक्सल कैसे डिस्प्ले करता है? शिफ्ट रजिस्टर? कैश?

Comments

"शायद संक्षेप में समझाएं कि पिक्सल कैसे डिस्प्ले करता है?" प्रदर्शन वास्तव में पिक्सेल डेटा को संग्रहीत नहीं करता है, यह सब ग्राफिक्स कार्ड पर रैम द्वारा संभाला जाता है (या एकीकृत ग्राफिक्स के लिए सिस्टम रैम)। रैम में आसानी से कई जीबी / एस बैंडविड्थ हैं। फ़्रेम को प्रोटोकॉल के बाद डिस्प्ले में भेजा जाता है, इसलिए डेटा उपलब्ध है क्योंकि यह डिस्प्ले के लिए आवश्यक है।

— ks0ze

आपको क्या लगता है कि संपीड़न क्यों है? आपको क्या लगता है जब डेटा संपीड़ित नहीं होता है? क्या आपको लगता है कि डिस्प्ले पीछे पड़ता है?

— मेहरदाद

@Aresloom: आह, मैं देख रहा हूँ। हानिपूर्ण संपीड़न एक तरह से होगा, हाँ। :) मुझे लगा कि आप दोषरहित सोच रहे थे!

— Mehrdad

@ ks0ze कुछ नए पैनल अंतिम स्क्रीन को स्टोर करते हैं जो वे भेजे गए थे। यह कैशिंग वहाँ GPU की तुलना में कम शक्ति का उपयोग करता है एक स्थिर छवि दूसरी बार 60 पंप। anandtech.com/show/7208/understanding-panel-self-refresh

— Dan Neely

क्या आधुनिक लैपटॉप डिस्प्ले अभी भी LVDS का उपयोग करते हैं? आधा दर्जन साल पहले जीपीयू कंपनियां एम्बेडेड डिस्प्लेपोर्ट के पक्ष में एक ही समय में इसे वीजीए (जो कि GPUs की वर्तमान पीढ़ी से चला गया है) के रूप में चरणबद्ध करने की योजना बना रहे थे।

— डैन नीली

Answer 1

आपकी गणना सही है। 1440p60Hz सिग्नल के लिए, आपके पास 5.8Gbps की डेटा दर है, जब आप खाली समय के साथ-साथ (छवि आउटपुट में गैर-दृश्यमान पिक्सेल बॉर्डर) की अनुमति देते हैं।

एचडीएमआई / डीवीआई के लिए, एक 10 / 8b एन्कोडिंग का उपयोग किया जाता है, जिसका अर्थ प्रभावी रूप से होता है, हालांकि आप 24 पिक्सेल रंग डेटा प्रति पिक्सेल कहते हैं, वास्तव में 30bit भेजा जाता है क्योंकि डेटा एन्कोड किया गया है और प्रोटोकॉल नियंत्रण शब्द जोड़े गए हैं। कोई भी संपीड़न नहीं किया जाता है, कच्चा डेटा भेजा जाता है, इसलिए इसका मतलब है कि आपको 7.25Gbps डेटा बैंडविड्थ की आवश्यकता है ।

फिर से एचडीएमआई / डीवीआई को देखना। यह डेटा ट्रांसफर के लिए "टीडीएमएस" सिग्नलिंग मानक का उपयोग करता है। HDMI V1.2 मानक सिंगल-लिंक (3 सीरियल डेटा लाइन + 1 क्लॉक लाइन) के लिए अधिकतम 4.9Gbps का आदेश देता है , या ड्यूल-लिंक DVI के मामले में अधिकतम 9.8Gbps (6 सीरियल डेटा लाइन, मुझे लगता है) )। इसलिए डुअल-लिंक डीवीआई के माध्यम से 1440p60 करने के लिए पर्याप्त बैंडविड्थ से अधिक है, लेकिन एचडीएमआई वी 1.2 के माध्यम से नहीं।

एचडीएमआई V1.3 मानक में (अधिकांश डिवाइस वास्तव में V1.4a जो कि 1.3 के रूप में एक ही बैंडविड्थ है) को छोड़ दिया गया, बैंडविड्थ को लगभग 10Gbps तक बढ़ाया गया जो 1440p60 का समर्थन करेगा, और 30Hz (2160p30) पर UHD के लिए पर्याप्त बैंडविड्थ भी है।

अन्य उदाहरण के रूप में डिस्प्लेपोर्ट में 4 धारावाहिक डेटा धाराएँ हैं, प्रत्येक सक्षम (V1.1 में) 2.16Gbps प्रति स्ट्रीम (एन्कोडिंग के लिए लेखांकन), इसलिए V1.1 लिंक के साथ आप सभी 4 धाराओं के साथ 1440p60 आसानी से कर सकते हैं। उन्होंने एक नया मानक, V1.2 भी जारी किया है जो कि दोगुना होकर 4.32Gbps / स्ट्रीम UHD @ 60Hz के लिए अनुमति देता है। अभी भी एक नया संस्करण है जिसे उन्होंने 6.4Gbps / स्ट्रीम तक आगे बढ़ा दिया है ।

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प्रारंभ में वे आंकड़े बहुत बड़े लगते हैं, लेकिन वास्तव में ऐसा नहीं है जब आप यूएसबी 3.0 पर विचार करते हैं। यह सिर्फ एक केबल (वास्तव में दो, TX के लिए एक, RX के लिए एक है, लेकिन मैं खुदाई) पर 5Gbps की डेटा दर के साथ जारी किया गया था। PCIe जो आपके ग्राफिक्स कार्ड का उपयोग करता है आंतरिक रूप से आजकल 8Gbps तक एक अंतर अंतर जोड़ी के माध्यम से चलता है, इसलिए यह सब आश्चर्यजनक नहीं है कि बाहरी डेटा इंटरफेस पकड़ रहे हैं।

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लेकिन सवाल यह है कि यह कैसे किया जाता है? जब आप वीजीए के बारे में सोचते हैं, तो यह आर, जी और बी डेटा के लिए एकल तारों से युक्त होता है, जो एक एनालॉग प्रारूप में भेजे जाते हैं। एनालॉग के रूप में हम जानते हैं कि अत्यधिक शोर की संभावना है, और डीएसी / ADCs के प्रवाह क्षमता भी सीमित ताकि बड़े पैमाने पर सीमित करता है कि आप उन्हें के माध्यम से धक्का कर सकते हैं (कहा कि आप कर सकते हैं मुश्किल से वीजीए से अधिक कर 1440p60Hz अगर तुम भाग्यशाली हो)।

हालांकि आधुनिक मानकों के साथ हम डिजिटल मानकों का उपयोग करते हैं जो शोर के लिए बहुत अधिक प्रतिरक्षा हैं (आपको केवल बीच में हर मूल्य के बजाय उच्च या निम्न अंतर करने की आवश्यकता है), और आप एनालॉग और डिजिटल के बीच रूपांतरण की आवश्यकता को भी दूर करते हैं।

इसके अलावा सिंगल एंड पर डिफरेंशियल स्टैंडर्ड्स का इस्तेमाल करने में काफी मदद मिलती है क्योंकि अब आप किसी थ्रेसहोल्ड के साथ सिंगल वायर की तुलना करने के बजाय दो वायर (+ ve अंतर = 1, -वी डिफरेंस = 0) के बीच वैल्यू की तुलना कर रहे हैं। इसका मतलब है कि क्षीणन एक मुद्दे से कम है क्योंकि यह दोनों तारों को समान रूप से प्रभावित करता है और मध्य-बिंदु वोल्टेज तक नीचे जाता है - "आंख" (वोल्टेज अंतर) छोटा हो जाता है, लेकिन आप अभी भी बता सकते हैं कि यह + ve या -ve भी है यदि यह केवल 100 मीटर या उससे कम है। सिग्नल समाप्त होने के बाद सिंगल एंड सिग्नल। यह आपकी दहलीज से नीचे जा सकता है और भले ही यह 1V या बड़ा आयाम हो, अप्रभेद्य बन सकता है।

एक समानांतर एक से अधिक धारावाहिक लिंक का उपयोग करके, हम तेज डेटा दरों पर भी जा सकते हैं क्योंकि तिरछा होना एक समस्या है। एक समानांतर बस में, 32 बिट चौड़ी कहिए, आपको संकेतों के लिए एक दूसरे से (तिरछा) चरण से बाहर नहीं जाने के लिए 32 केबलों की लंबाई और प्रसार विशेषताओं से पूरी तरह से मेल खाना चाहिए। एक सीरियल लिंक में आपके पास केवल एक ही केबल है, इसलिए तिरछा नहीं हो सकता है।

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टीएल; डीआर डेटा पूर्ण बिट दर पर गणना की जाती है (कई Gbps), जिसमें कोई संपीड़न नहीं है। विभेदित युग्मों पर क्रमबद्ध डिजिटल लिंक की आधुनिक सिग्नलिंग तकनीक इसे संभव बनाती है।

Comments

इसके अलावा, मुझे लगता है कि कुछ एचडीएमआई डिस्प्ले ने इमेज पाने के लिए 2 एचडीएमआई 1.2 वी लिंक का इस्तेमाल किया, स्क्रीन को प्रभावी रूप से विभाजित करते हुए 2। यह अनिवार्य रूप से 9.8 जीबीपीएस का संयुक्त बैंडविड्थ देगा।

— इस्माईल मिगुएल

@Aresloom 5GHz वह बिंदु है जिस पर बहुत सारे CPU ट्रांजिस्टर की सरासर संख्या को एक साथ स्विच करने और बड़े पैमाने पर गर्मी पैदा करने के कारण पिघलना शुरू करते हैं। इसका मतलब यह नहीं है कि 5GHz सब कुछ के लिए उच्चतम घड़ी है , यह गर्मी के लिए नीचे आता है (और आप किस सामग्री का उपयोग करते हैं - सिलिकॉन हमेशा सबसे अच्छा नहीं होता है)। सबसे अच्छा उदाहरण मैं सोच सकता हूं कि एक Keysight Infinnium DSAX96204Q है, जिसमें चार फ्रंट सिरों में से प्रत्येक में Indium Phosphide sampler है जो 80GHz पर टिक जाता है! लेकिन उस नमूने में केवल एक दर्जन ट्रांजिस्टर हैं और इसमें कई वाट (आधुनिक सीपीयू के अरबों ) जलते हैं

— सैम

@Aresloom 340MHz घड़ी की दर होगी, डेटा दर को इस तरह क्रमबद्ध किया जाता है कि (उदाहरण के लिए TDMS में) प्रत्येक घड़ी चक्र में एक केबल पर 10 बिट्स भेजे जाते हैं - इसलिए 340MHz घड़ी की उपज 3.4Gbps होगी। यह केवल केबल और (डी) क्रमांकन (SERDES) हार्डवेयर है जो उन वीडियो डेटा दर पर चलने वाले ICs की परिधि में है। SERDES हार्डवेयर के बाद, आंतरिक रूप से एक समानांतर बस फिर से निचले घड़ी की दर पर वापस चल रही है। SERDES ब्लॉक बहुत तेजी से चल सकता है - PCIe 8Gbps प्रति लेन है, इसलिए SERDES ब्लॉक 4GHz (बिट्स - DDR के लिए दोनों घड़ी किनारों का उपयोग करके) पर चलते हैं।

— टॉम कारपेंटर

8 बी / 10 बी त्रुटि अस्वीकृति में सुधार करता है क्योंकि तेज संकेतों में राज्यों की तुलना में संक्रमण का पता लगाना आसान है । एन्कोडिंग यह गारंटी देता है कि लगातार लंबे समय तक लगातार चलने वाले या शून्य नहीं होंगे।

— pjc50

@curiousdannii यह एक दिलचस्प चक्र नहीं है। पहले हमने धारावाहिक (उदाहरण के लिए UART) से शुरुआत की थी, जो बहुत धीमी गति से था (अधिकतम 115kbps कहते हैं)। फिर हम IDE जैसी समानांतर बसों में गए, जो लगभग 66MHz @ 16bit में सबसे ऊपर थी, इसलिए 1Gbps या तो। फिर हम धारावाहिक में वापस चले गए क्योंकि यह पता चला कि हम अंतर बसों के साथ बहुत जल्दी जा सकते हैं। लेकिन अब धारावाहिक फिर से पर्याप्त तेजी से नहीं चल रहा है, इसलिए हम एक तरह के समानांतर धारावाहिक के साथ चलते हैं - व्यक्तिगत धारावाहिक बसों के कई लेन जो अनिवार्य रूप से पूरी तरह से अलग से संभाले जा सकते हैं और फिर किसी भी लेन टू लेन तिरछा को फीफो के साथ ठीक किया जाता है।

— टॉम कारपेंटर

Answer 2

आधुनिक कंप्यूटर आश्चर्यजनक रूप से तेज हैं। लोग खुशी के साथ पूर्ण एचडी 30 एफपीएस वीडियो को लोड किए बिना महसूस करेंगे कि इसमें प्रति सेकंड अरबों के संचालन शामिल हैं। गेमर्स इसके बारे में थोड़ा अधिक जागरूक होते हैं; GTX 1060 आपको 4.4 TFLOPS ( ट्रिलियन फ्लोटिंग पॉइंट ऑपरेशंस प्रति सेकंड) देगा।

कृपया बताएं कि क्या मेरी गणना गलत है और यह डेटा मेरे ग्राफिक्स कार्ड से मेरी स्क्रीन पर कैसे पहुँचाया गया है?

मेरे ग्राफिक्स कार्ड और मेरी स्क्रीन के बीच बसें कितनी चौड़ी हैं?

एक अन्य जवाब में एचडीएमआई, डिस्प्लेलिंक आदि की बहु-गीगाबिट प्रकृति को संबोधित किया गया है।

शायद संक्षेप में समझाएं कि पिक्सल कैसे डिस्प्ले करता है? शिफ्ट रजिस्टर? कैश?

प्रदर्शन खुद को संग्रहीत करता है, सिद्धांत रूप में, कोई छवि डेटा नहीं।

(कुछ डिस्प्ले, विशेष रूप से टीवी, इमेज प्रोसेसिंग को लागू करने के लिए एक फ्रेम या दो को स्टोर करते हैं। यह विलंबता को बढ़ाता है और गेमर्स के लिए अलोकप्रिय है।)

कंप्यूटर का ग्राफिक्स सबमिशन साधारण DRAM में पिक्सेल स्टोर करता है। यह आमतौर पर प्रोसेसर से हर फ्रेम को पूरी तरह से नहीं हटाता है, लेकिन कुछ कार्यक्षमता को समर्पित उप-प्रणालियों और एक कंपोज़िटर को सौंप देता है । एक कंपोज़िटर डेस्कटॉप पर प्रत्येक विंडो को पिक्सेल के एक अलग सेट के रूप में संग्रहीत करने की अनुमति देगा, जिसे तब समर्पित हार्डवेयर द्वारा स्थानांतरित, स्क्रॉल या ज़ूम किया जा सकता है। यह मोबाइल उपकरणों पर स्क्रॉल करने के साथ काफी स्पष्ट हो जाता है - जब तक आप "ऑफस्क्रीन" पूर्व-गणना वाले पिक्सल से बाहर नहीं निकल जाते हैं और सॉफ्टवेयर को कंपोजिटर के बफ़र्स पर कुछ और रोकना और प्रस्तुत करना पड़ता है।

खेलों को हर फ्रेम पर फिर से तैयार किया जाता है, और एक दृश्य का निर्माण कैसे किया जाता है, इस पर बहुत साहित्य है। यह ग्राफिक्स कार्ड पर एक फ्रेम-बफ़र में बनाया गया है, जो तब बाहर प्रेषित होता है जबकि अगले फ्रेम को एक अलग बफर में खींचा जाता है।

वीडियो डिकोडिंग आमतौर पर समर्पित हार्डवेयर को भी दी जाती है, विशेष रूप से H.264 को।

Answer 3

डिस्प्ले कार्ड और एलसीडी पैनल के बीच लिंक को टीएमडीएस सिग्नलिंग का उपयोग करते हुए कई उच्च गति वाले अंतर जोड़े से अधिक किया जाता है, जिसे आमतौर पर "लेन" कहा जाता है। आमतौर पर चार लेन का उपयोग किया जाता है, इसलिए कोई कह सकता है कि बस 4-बिट चौड़ी है। कुछ और विवरणों के लिए एक स्टैकहैंचेंज उत्तर है ।

प्रत्येक एलसीडी पैनल मॉडल आमतौर पर कई इंटरफ़ेस अवतार के साथ निर्मित होता है, इसलिए किसी को टूटे हुए पैनल को बदलने की कोशिश करते समय सावधानी बरतने और प्रत्ययों को देखने की आवश्यकता होती है। अधिकांश आधुनिक डिजिटल लिंक (एचडीएमआई 1.4) में 10.2 जीबीपीएस या सिर्फ 2.5 जीबीपीएस प्रति लेन है। आपकी गणना (663 एमबीपीएस) में यह 1.2 जीबीपीएस प्रति लेन (4 लेन मानकर) का योग है, जो इतना अधिक नहीं है (उदाहरण के लिए SATA3 में 6Gbps है)।

एलसीडी पैनल पर जोड़ें। सक्रिय-मैट्रिक्स एलसीडी वास्तव में "ट्विस्टेड नेमैटिक सेल" (जो फिल्म ध्रुवीकरण को नियंत्रित करता है) से जुड़े कैपेसिटर में फ्रेम छवि (पिक्सेल डेटा) को स्टोर करने की कोशिश करता है। समस्या यह है कि एनालॉग स्टोरेज कैप का आकार भंडारण समय और पिक्सेल स्विच की गति के बीच एक व्यापार-बंद होना चाहिए। इसलिए इसे बड़ा नहीं बनाया जा सकता है, संग्रहीत क्षमता को तेजी से खो देता है, और इसलिए समय-समय पर ताज़ा करने की आवश्यकता होती है । प्रत्येक पिक्सेल सेल एक ट्रांजिस्टर ("सक्रिय" तत्व) के माध्यम से डेटा और पता लाइनों के साथ जुड़ा हुआ है, इस टॉम्स्वेयरवेयर लेख को देखें । LCD ड्राइवर-नियंत्रक muliplexes डेटा और पता लाइनों को लाइन-बाय-लाइन फैशन में प्रदर्शित करता है और इस प्रकार प्रदर्शित छवि को बनाए रखता है। ग्राफिक्स कंट्रोलर के अंदर एक फ्रेम बफर (RAM) में ही इमेज को स्टोर किया जाता है।