Đề tài Vi xử lí đồ hoạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐÀO TẠO QUỐC TẾ
VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG

──────── * ───────

ĐỀ TÀI:
Vi xử lí đồ hoạ

Sinh viên thực hiện: Cai Việt Hoàng
Lớp VUW-IT 15
MSSV: 20168205

HÀ NỘI 12-2016


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

1


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

MỞ ĐẦU
1. Lí do chọn đề tài
Trong những năm đầu của ngành công nghệ thông tin, máy vi tính là một cái gì
đó xa xỉ, mới lạ mà con người muốn dày công tìm hiểu. Từ đó các ý tưởng, tiến dần tới
các hãng máy tính bắt đầu hình thành.
Ban đầu, các thế hệ máy tính vô cùng đơn giản, các yếu tố đồ hoạ không hề phức
tạp, cầu kì nên chưa hình thành khái niệm card đồ hoạ. Cho đến khi các thiết bị bắt đầu
chạy trên hệ điều hành có giao diện người dùng (interface), các yếu tố đồ hoạ đã được

gắn kết với nền tảng hệ điều hành. Từ đó card đồ hoạ ra đời.
Những ngày đầu phát triển card đồ hoạ, chúng vô cùng đơn giản và có thiết kế
thô kệch, xử lí đồ hoạ khiêm tốn, chậm chạp. Sau này, cùng với sự phát triển của máy
tính cá nhân, card đồ hoạ dần được hoàn thiện và phát triển mạnh mẽ. Chúng ta đều thấy
rằng gần như các máy tính cá nhân hiện nay đều được tích hợp card đồ hoạ. Chúng ta
hãy cùng tìm hiểu về thiết bị vô cùng quan trọng này.

2. Mục đích, phạm vi, ý nghĩa của đề tài
- Mục đích: giới thiệu sơ lược về card đồ hoạ (sự hình thành, phát triển và
- Phạm vi nghiên cứu: trong khuôn khổ lĩnh vực công nghệ thông tin
- Ý nghĩa: giúp người đọc hiểu và nắm được công dụng, cách dùng card đồ hoạ

2


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU ................................................................................................................2
NỘI DUNG ............................................................................................................4
I. Sự hình thành, thành phần và sự phát triển của vi xử lí đồ hoạ......................4
1. Khái niệm vi xử lí đồ hoạ...........................................................................4
2. Phân loại và giới thiệu một số hãng sản xuất card đồ hoạ nổi tiếng..........4
3. Thành phần của một vi xử lí đồ hoạ...........................................................6
4. Ý nghĩa của những thông số của card đồ hoạ ............................................9
5. Các kiểu kết nối phổ biến.........................................................................11
6. Các hàm API trong đồ hoạ .......................................................................12
7. Tản nhiệt trên vi xử lí đồ hoạ ...................................................................12
8. Sự phát triển của card đồ hoạ ...................................................................13
II. Nguyên lí hoạt động và các khả năng xử lí của vi xử lí đồ hoạ ..................20

1. Nguyên lí chung .......................................................................................20
2. Khả năng ép xung.....................................................................................20
3. Các khả năng và tiện ích của card đồ hoạ ................................................22
III. Ứng dụng của vi xử lí đồ hoạ trong các thiết bị điện tử.............................33
1. Xử lý hình ảnh, hiệu ứng trong phim ảnh và hoạt hình ...........................33
2. Những lĩnh vực sử dụng GPU ..................................................................33
3. Khả năng tính toán dấu chấm động cực lớn nhờ vào sự hỗ trợ của GPU
trong hệ thống ra-đa .....................................................................................34
4. CPU có thể thay thế cho GPU được không? ............................................34
KẾT LUẬN CHUNG ...........................................................................................35

3


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

NỘI DUNG
I. Sự hình thành, thành phần và sự phát triển của vi xử lí đồ hoạ
1. Khái niệm vi xử lí đồ hoạ
Card màn hình (VGA: Video Graphics Adaptor hay Video Graphics Card) còn
được gọi là bo mạch đồ hoạ (Graphics Adapter), thiết bị đồ hoạ … là thiết bị có nhiệm
vụ xử lí các thông tin về hình ảnh trong máy tính, thông qua kết nối với màn hình (CRT,
LCD …) để hiển thị hình ảnh cho người sử dụng giao tiếp được với máy tính. Bất kì máy
tính các nhân nào (Personal Computer) hay máy tính xách tay (Laptop) cùng đều phải có
card màn hình, thậm chí có thể nói thiết bị nào có xuất hình ảnh ra thì phải có chip điều
khiển việc đó và nó thường gọi là card màn hình cho dễ hiểu. Tên gọi phổ biến của nó là
VGA (còn được hiểu là một chuẩn kết nối phổ thông: Analog or D-Sub 15pin). Có nhiều
cách phân biệt card màn hình như phân biệt theo dạng vật lí, theo chip xử lí (GPU), theo
cách giao tiếp với bo mạch chủ (Mainboard) như PCI, AGP, PCI Express, MXM … và
còn theo hãng sản xuất ra thiết bị.

2. Phân loại và giới thiệu một số hãng sản xuất card đồ hoạ nổi tiếng
Để dễ phân biệt, chúng ta thường phân biệt theo dạng vật lí:
+ Card gắn trực tiếp: là loại card
được tích hợp trên bo mạch chủ (main)
của máy tính, cụ thể hơn nó được tích
hợp vào CPU (CPU là bộ vi xử lí trung
tâm, là bộ não điều khiển mọi hoạt động
của máy tính) và sử dụng sức mạnh của
CPU cùng bộ nhớ RAM (bộ nhớ tạm
chứa thông tin của các ứng dụng đang
chạy) để hỗ trợ giúp xử lý hình ảnh. Chính vì vậy mà việc xử lý đồ họa của card onboard
thường không bằng card rời trong cùng một cấp độ. Bù lại, Card Onboard lại giúp giảm
giá thành đáng kể cho chiếc máy tính. Ngày nay, với công nghệ tiên tiến của các thế hệ
CPU thế hệ mới, điển hình là của hàng Intel, sức mạnh của Card Onboard được gia tăng
đáng kể. Việc chơi game 3D hay xem các bộ phim HD là việc mà các bộ xử lí đồ hoạ
tích hợp hoàn toàn có thể đảm đương được.

4


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

- Card màn hình rời: là card
màn hình độc lập, giao tiếp với
mainboard thông qua bus giao tiếp ở
các khe cắm mở rộng như PCI, AGP,
PCI Express hay MXM, cũng có tính
năng công việc như card onboard
nhưng card rời có đẩy đủ hẳn một bộ

phận riêng để hoạt động độc lập,
chuyên xử lý tất cả dữ liệu về hình ảnh. Vì vậy nên những sãn phẩm có card rời sẽ cho
hình ảnh đồ họa tốt hơn với card onboard cùng cấp độ.
Phân biệt các dạng card màn hình này thì chúng ta phân biệt theo tên gọi của nó.
Hiện nay đa số các laptop có card màn hình rời đều là dạng hàn dính trên mainboard
không thể thay thế cũng như nâng cấp nên nó thuộc dạng rời mà không rời
Xét về hiệu năng để xem card màn hình có phù hợp với công việc của mình không,
người ta thường chia card màn hình ra làm 5 dòng cơ bản:
- Integrated Cards: card màn hình onboard hay còn gọi là card share. Trước đây
card có hiệu năng rất thấp hầu như chỉ đáp ứng đủ như cầu office và web cơ bản cũng
như xem phim và chơi game. Gần đây với công nghệ mới từ Intel và AMD đã nâng hiệu
năng các loại card này lên ngang ngửa một số loại card rời dòng thấp và tầm trung khác,
có khả năng chơi game online mượt và xem phim FHD và 4K dễ dàng. Với hiệu năng
tốt và được tích hợp sẵn trong CPU thì dạng card này sẽ tiết kiệm chi phí kha khá khi
bạn chưa cần hiệu năng đồ hoạ cao
- Low-End Cards: card màn hình rời loại yếu phù hợp với dân văn phòng, có thể
chơi vài game đơn giản.
- Mid-Range Cards: là dòng card phổ biến nhất ở Việt Nam vì chi phí chỉ tầm 1
– 3 triệu. Với dòng card này thì bạn có thể thoải mái chơi game online hay game 3D khác
ở cấu hình thấp. Về xem phim thì phim FHD hoặc 4K (tuỳ card).
- Performance Cards: là loại card tầm trung, phù hợp chơi game cấu hình trung
bình
- High-End Cards: card màn hình cao cấp và chuyên nghiệp thường được người
dùng có nhu cầu cao về game 3D đồ hoạ tối ưu. Card đồ hoạ này giá cao và dành cho
người dùng cao cấp
Hiện nay trên thị trường có hai hãng sản xuất chính cho card đồ họa đó là
hãng Nvidia và ADM. Cả 2 đều là hãng sản xuất có danh tiếng và các sản phẩm của họ
cũng có ưu khuyết điểm khó có thể so sánh ai hơn ai. Tuy nhiên tại thị trường Việt Nam
thì số lượng card rời Nvidia được sử dụng trên máy tính có phần vượt trội hơn so với
AMD.

5


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

3. Thành phần của một vi xử lí đồ hoạ
-

Bộ xử lí đồ họa GPU:
GPU chính là bộ phận tạo nên sức mạnh tính toán của card màn hình rời, nó cũng
giống với CPU là trung tâm của máy tính chúng ta. NVIDIA và AMD đang cố
gắng chạy đua ra mắt những GPU cao cấp có tốc độ xử lí nhanh, ít hao điện và hỗ
trợ những ứng dụng GPGPU. Song song với những cấu trúc mới để có hiệu năng
cao, vấn đề về điện năng cũng được quan tâm. 1 trong nhưng cách làm giảm công
suất tiêu thụ của GPU chính là các công nghệ sản xuất ngày càng nhỏ như 40nm,
32nm và gần đây nhất là đang tiến hành sản xuất GPU với 28nm (trong năm sau
chúng ta có thể thấy 14nm rồi). Mỗi đời GPU sẽ công nghệ khác nhau cũng như
các hỗ trợ khác từ nhà sản xuất nên về cơ bản có thể nói, tầm 1 mức tiền thì bạn
nên lấy con GPU đời sau hơn là đời trước (tôi không nói hiệu năng nó sẽ cao hơn
nhưng chắc chắn về mặt công nghệ sẽ hay ho hơn, như bây giờ là thời đại DirectX
12 của Windows 10, mua card mà không có DirectX 12 thì hơi tù 1 tí, hehe)

1 số GPU của NVIDIA
-

Bộ nhớ card:
là thành phần không thể thiếu trong card màn hình rời. Bộ nhớ càng nhiều và tốc
độ càng cao sẽ hổ trợ rất nhiều cho những dữ liệu tính toán và những dữ liệu chờ
đưa ra màn hình. Bộ nhớ Video nhanh nhất hiện nay là GDDR5. Để hạ giá thành

của card màn hình, NVIDIA và AMD có khi lại dùng bộ nhớ Video cấp khác như:
DDR2, GDDR, GDDR3 ... GDDR5 khác với DDR ở tốc độ xung nhịp và tốc độ.
Thông thường card màn hình dùng bộ nhớ Video GDDR5 có tốc độ 4000MHz thì
chúng ta hiểu tốc độ DDR là 4000MHz nhưng tốc độ xung nhịp chỉ là 1/4 tức là
1000MHz. Bên cạnh dung lượng bộ nhớ và tốc độ, cần quan tâm đến Bus bộ nhớ
Video. Bus càng lớn càng tốt, ít nhất là 64-bit, 128-bit và 256-bit. Những card
màn hình cao cấp của NVIDIA thường có bus 384-bit, card đồ họa đôi SLI hay
Crossfire có khi lên đến 768 bit. Hiện các hãng đang phát triển loại bộ nhớ
GDDr5X có hiệu năng và tốc độ gấp đôi dòng GDDr5. Hiện tại thì với công nghệ
HBM (High Bandwidth Memory) thì giao tiếp bộ nhớ đã đạt mốc 4096 bit với

6


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

băng thông lên đến 512GB/s còn HBM2 theo dự báo sẽ đạt mức băng thông
1TB/s.

-

Giao tiếp kết nối Motherboard:
Phổ biến nhất hiện nay là PCI Express. PCI Express 2.0 có băng thông gấp 2 lần
so với PCI Express 1.0. Nhiều Motherboard có 1,2 hoặc 8 làn PCI Express. PCI
Express mới nhất hiện nay là PCI Express 3.0 (đã có thông số của 3.1 và 4.0
nhưng vẫn chưa thương mại). Chú ý rằng PCI Express có tính tương thích ngược
tức là nếu card màn hình hay mainboard xài khác đời vẫn xài được bình thường
nhé (hiệu năng hình như có giảm nhưng không đáng kể)

-

Nguồn phụ:
Nhiều card màn hình rời sẽ cần có thêm đầu nối nguồn phụ để cung cấp thêm điện
năng khi PCI-e không cung cấp đủ. Mỗi khe PCI-e chỉ cấp điện năng khoảng
75W, nếu card màn hình yêu cầu công suất lớn hơn 75W thì nó sẽ có thêm đầu
nối nguồn phụ. Người dùng cần xác định xem PSU - bộ nguồn máy tính của mình

7


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

có đủ công suất cấp cho toàn bộ hệ thống hay không. Chính vì điều nầy nên khi
mua máy tính, bạn nên mua PSU có công suất thật để sau nầy có dùng card rời
cũng đỡ chi phí hơn. Ngoài ra, nguồn dỏm thì khả năng bị tụt áp và cháy máy
cũng cao hơn rất nhiều

-

-

-

Trình điều khiển
Bo mạch đồ họa đều cần sử dụng một trình điều khiển riêng đối với các hệ điều
hành khác nhau, nếu không có các trình điều khiển thì dù có một bo mạch đồ họa
hiện đại nhất hệ thống chỉ xuất ra hình ảnh có độ phân giải thấp, độ sâu màu thấp
và với tốc độ làm tươi hạn chế. Trình điều khiển cần được cài đặt vào hệ điều hành
sau khi kết nối bo mạch đồ họa với hệ thống (trong một số trường hợp, trình điều
khiển hệ thống đã được tích hợp sẵn với hệ điều hành thì người sử dụng có thể

không cần đến việc cài đặt trình điều khiển).
Do sự quan trọng của trình điều khiển mà nó là một thành phần cơ bản, không thể
thiếu trong bo mạch đồ họa. Đôi khi trình điều khiển chưa được hoàn thiện hay tồn
tại một số lỗi dẫn đến hiệu năng của bo mạch đồ họa bị giảm ít hay nhiều tuỳ mức
độ, hoặc xuất ra hình ảnh không đúng (sọc, răng cưa, rác...)
RAMDAC
RAMDAC (Digital-to-Analog Converter): Có chức năng chuyển đổi các tín hiệu
số sang tín hiệu tương tự để hiển thị trên màn hình máy tính. Tốc độ của
RAMDAC có thể cao hơn tốc độ làm việc của bộ xử lý đồ họa.
Tốc độ RAMDAC trong thời điểm năm 2007 thường vào khoảng 300-500 Mhz.
RAMDAC có thể là một bộ phận tách rời hoặc tích hợp sẵn vào các bộ xử lý đồ
họa nếu là bo mạch rời.
Video BIOS
Cũng giống như tính năng của BIOS ở bo mạch chủ, video bios chứa toàn bộ thông
tin thiết lập về phần cứng của bo mạch đồ họa. Video Bios còn giúp cho bo mạch
đồ họa hoạt động ngay khi máy tính bắt đầu khởi động trong quá trình POST trước khi trình điều khiển của hệ điều hành được nạp.

8


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

Video bios của bo mạch đồ họa ở dạng một ROM, có thể được hàn định vị trực tiếp
vào bo mạch đồ họa, có thể ở dạng gắn trên đế cắm (đối với các bo mạch đồ họa
trước đây).
Nhiều overlocker hoặc hacker thường thay đổi Video Bios của bo mạch đồ họa để
ép xung chúng (overlock).

4. Ý nghĩa của những thông số của card đồ hoạ

Chúng ta dùng phần mềm GPU-Z để xét các thông số của nó:
- GPU: đây là tên GPU được sử dụng cho card màn hình. Ví dụ như hình trên là GPU
GK107 dùng để tạo ra card màn hình GT 650M. Nói chung thì đây là thành phần
quan trọng nhất để thể hiện sức mạnh của card màn hình và đa số trong nhiều trường
hợp thì khi so sánh 2 card màn hình với nhau thì đem GPU ra là biết ngay ai mạnh
hơn ai (dĩ nhiên là cùng hãng NVIDIA hoặc AMD sẽ chính xác hơn).
- GPU Clock hay Graphic Clock: Đây là tốc độ của vi xử lý GPU (bộ xử lý đồ họa),
ví dụ như trên hình thì GPU Clock của card màn hình NVIDIA GeForce GT 650M

9


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

-

-

-

-

-

là 745 MHz. Dĩ nhiên tốc độ này càng cao càng tốt nhưng các bạn chú ý rằng là
không so sánh tốc độ nầy của 2 card màn hình dùng GPU khác nhau vì cơ bản là
chúng khác nhau nên sẽ có nhiều thứ ảnh hưởng đến hiệu năng của chúng nhé. Vì
thế đừng khoe rằng card màn hình của tôi có xung 1000 MHz mạnh hơn card màn
hình của bạn có xung 900 MHz nhé.
Processor Clock: còn gọi là tốc độ đồng hồ hay là clock rate. Tốc độ xử lý các lệnh

của 1 bộ vi xử lý. Mỗi máy tính chứa một đồng hồ nội bộ (internal clock) có chức
năng điều hòa tốc độ xử lý các lệnh và đồng bộ hóa tất cả các thành phần khác nhau
có trong máy tính. Đồng hồ này càng nhanh bao nhiêu, số lệnh mà GPU có thể xử
lý được mỗi giây nhiều hơn bấy nhiêu. Các nầy trên hình không có nên cũng không
dám bàn gì nhiều và cũng khỏi quan tâm đi.
Texture Fill Rate: còn được hiểu là tốc độ làm đầy (TĐLĐ). TĐLĐ theo quan điểm
thông thường được qui cho tốc độ vẽ điểm ảnh của bộ xử lý đồ họa. Đối với card
màn hình cũ thì quan niệm TĐLĐ đơn giản là tốc độ dựng tam giác (triangle fill
rates). Tuy nhiên, có 2 dạng tốc độ làm đầy là: pixel fill rate (tốc độ làm đầy điểm
ảnh) và texture fill rate (tốc độ làm đầy vật liệu). Theo khái niệm mô tả ở trên, pixel
fill rate là số lượng điểm ảnh mà card màn hình có thể xuất ra và được tính bằng số
raster operations (ROPs) nhân với tốc độ xung lõi của card màn hình. Chỉ số này
càng nhiều càng tốt.
Memory Clock: Tốc độ xung của bộ nhớ (RAM), chỉ số này càng cao càng tốt. Chú
ý rằng loại bộ nhớ GDDr3 thì số sau tốc độ vậy, còn GDDr5 thì số sao tốc độ hiệu
dụng gấp 4 lần, như trên hình thì tốc độ bộ nhớ 1000 MHz sẽ tương đương với tốc
độ hiệu dụng là 4000 MHz.
Memory type: Đây là loại bộ nhớ được dùng trong card màn hình. Bộ nhớ thường
được sử dụng trên card màn hình là GDDRx. DDR thường được quảng cáo với xung
tốc độ lớn gấp đôi so với xung tốc độ vật lý thật của nó. Ví dụ DDR 1000 MHz, thực
sự chỉ có xung tốc độ là 500 MHz. Chính vì lý do này, mà nhiều người sẽ ngạc nhiên
khi card màn hình được quảng cáo có DDR 1200 MHz, nhưng chương trình báo là
RAM chỉ chạy ở tốc độ 600 MHz. DDR2 và GDDR3 nguyên tắc làm việc cũng
giống như DDR. Sự khác nhau giữa DDR, DDR2 và GDDR3 là công nghệ sản xuất.
Hiện nay, GDDr4 thì ít dùng còn GDDr5 đang chuẩn bị về vườn để nhường cho
GDDr5X và loại bộ nhớ HBM. Các thế hệ bộ nhớ về sau sẽ tốt hơn trước và dung
lượng bộ nhớ càng cao thì càng mạnh. Tuy nhiên, 1 card màn hình có 4GB GDDr3
cũng chưa chắc đã tốt hơn 1 chiếc card có 1 GB GDDr5. Đây là điều mà các ông bán
hàng hay khè khách hàng khi xách 1 con GT 630 4GB GDDr3 la khoe mạnh mẽ các
kiểu trong khi nó yếu hơn hẵn so với con GT 740 1GB GDDr5. Vẫn câu nói cũ, cùng

đời cùng thông số hết thì mới so tới bộ nhớ.
Memory Interface Width: Thông số này còn được biết đến với tên gọi khác là bus
bộ nhớ. Bus bộ nhớ là một trong những yếu tố quan trọng nhất ảnh hưởng đến tính

10


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

-

-

năng. Các loại card màn hình hiện nay bus bộ nhớ bao gồm từ 64 bits đến 256 bits,
và trong một vài trường hợp có thể đạt đến 512 bits. Hiện nay thì bộ nhớ với công
nghệ HBM đã đạt mức 4096 bits rồi. Bus bộ nhớ càng tăng thì lượng dữ liệu mà bộ
nhớ có thể vận chuyển trong mỗi chu kỳ càng lớn. Ví dụ, 1 card màn hình sử dụng
bus 128 bits có thể mang lượng dữ liệu nhiều gấp đôi so với 1 card màn hình được
trang bị bus 64 bits và tuyến bus 256 bits thì mang gấp 4 lần so với tuyến bus 64 bits.
Memory Bandwidth: Khả năng truyền tải dữ liệu của bộ nhớ. Đây còn được hiểu
là băng thông giữa bộ nhớ của VGA và GPU. Chỉ số này phụ thuộc vào xung của bộ
nhớ và Bus bộ nhớ. Chú ý rằng bandwidth không phụ thuộc vào dung lượng RAM
trên card màn hình. Chỉ số nầy càng cao càng tốt.
Cách thông số khác: Bên cạnh các thông số chính ở trên, đa số những loại card màn
hình khác nhau đều được trang bị 1 số công nghệ độc quyền tính năng nhất định phù
hợp với “hạng” của mình trong dòng sản phẩm của từng hãng. Ví dụ như Nvidia SLI
Ready (khả năng chạy đa card màn hình trên 1 mainboard), Nvidia 3D Vision Ready
(hổ trợ xuất hình ảnh 3D đầy đủ nhất) hay Nvidia CUDA Technology (encode bằng
GPU không thông qua CPU).

5. Các kiểu kết nối phổ biến
Kết nối đầu ra của bo mạch đồ họa đến các màn hình máy tính hoặc các thiết bị hiển
thị, sử dụng hình ảnh khác có thể gồm các loại sau đây:
- SVGA: Đầu kết nối thông dụng nhất cho đến năm 2007. Đây là
kiểu kết nối với tín hiệu đầu ra kiểu tương tự dành cho các màn
hình máy tính kiểu CRT, các máy chiếu, màn hình máy tính kiểu
tinh thể lỏng tầm trung.
-

DVI: Kiểu kết nối tín hiệu số: Dành cho các màn hình máy tính
tinh thể lỏng tầm trung và cao cấp.

-

S-Video: Kiểu kết nối đầu ra tín hiệu tương tự dành cho các thiết bị
video dân dụng: Ti vi, đầu phát video (băng từ, VCD, DVD), máy
quay, máy chiếu...

11


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

-

Video in: Đường kết nối dành riêng cho ngõ vào video ở một
số bo mạch đồ họa có tính năng mở rộng "VIVO" (Video-InVideo-Out), với tính năng này bo mạch đồ họa có một phần
tính năng của một bo mạch kỹ xảo.

-

HDMI: Thường dùng kết nối với tivi (hay gọi là chuẩn HD)

6. Các hàm API trong đồ hoạ
Sự xuất hiện của nhiều bộ xử lý đồ họa với các công nghệ khác nhau không
thống nhất theo chuẩn nhất định khiến cho các nhà phát triển phần mềm và trò chơi
trên máy tính gặp khó khăn về vấn đề tương thích.
Để thuận tiện cho các nhà viết phần mềm đồ họa và trò chơi trên máy tính cần
thống nhất các hàm API sử dụng chung mà các bo mạch đồ họa cần phải tương thích
với chúng các hãng đã đưa ra hai chuẩn chung là DiretcX và OpenGL.
- DirectX: được hãng Microsoft phát triển vào những năm 1996 nhằm hướng các nhà
lập trình sử dụng chúng để lập trình các game cho hệ điều hành Windows 95 (hệ
điều hành mang tính cách mạng trong thời bấy giờ, bắt đầu cách ly việc các phần
mềm can thiệp trực tiếp vào phần cứng) thay cho thói quen lập trình trên nền DOS
mà họ dễ dàng can thiệp vào phần cứng.
Sự phát triển các phiên bản DirectX từ đó đến phiên bản DirectX 9c mang tính kế
thừa, nhưng đến phiên bản gần đây nhất - DirectX 10 (chỉ sử dụng trong Windows
Vista và các hệ điều hành khác nếu có của Microsoft sau này) có một sự thay đổi lớn
được xem như viết trên một nền tảng mới hoàn toàn.
Đến cuối năm 2007, chỉ có một số bo mạch đồ họa hỗ trợ DirectX 10 khi sử dụng
các bộ xử lý đầu họa (có ký hiệu) đầu 8XXX (8800, 8600...) của nVIDIA và 2XXX
(2900, 2600...) của ATI (Các bo mạch đồ họa sử dụng các GPU cũ hỗ trợ đến DirectX
9c vẫn có thể làm việc với Windows Vista)
- OpenGL được Silicon Graphics phát triển những năm 1990.

7. Tản nhiệt trên vi xử lí đồ hoạ
Do phải xử lý một khối lượng công việc lớn khi chơi game hoặc thực hiện các tác vụ
liên quan nên bộ xử lý đồ họa thường toả một lượng nhiệt lớn, cũng như CPU trong máy
tính, các bo mạch đồ họa cũng cần tản nhiệt cho GPU.

12


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

Cách thức tản nhiệt với các GPU thường là:
- Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt (không dùng quạt) để tản nhiệt tự nhiên. Hình thức
này trước kia chỉ phù hợp với các GPU có xung nhịp thấp. Hiện nay đã có
những hãng (như Asus) rất thành công trong việc tạo những phiến tản nhiệt tĩnh
lặng (tản nhiệt silent) cho bo mạch đồ họa trung, cao cấp, tận dụng được quạt
của CPU và case giải nhiệt qua những ống đồng và các phiến dẫn nhiệt.
- Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt kết hợp dùng quạt.
- Tản nhiệt bằng chất lỏng: Rất hiếm gặp hình thức này ở các bo mạch đồ họa khi
xuất xưởng. Thông thường hình thức này do người dùng thay thế cách cách tản
nhiệt nguyên bản của bo mạch đồ họa để ép xung.
Do bộ nhớ đồ họa cũng phát sinh nhiệt nên trong các cách tản nhiệt trên, tấm tản
nhiệt thường bao trùm và tản nhiệt luôn cho bộ nhớ đồ họa tuy rằng một số bo mạch đã
không tản nhiệt cho bộ nhớ đồ họa hoặc thiết kế các phiến tản nhiệt riêng.

8. Sự phát triển của card đồ hoạ
Card màn hình VGA hay còn gọi là chíp đồ họa GPU xuất hiện hầu như cùng lúc với
PC. Nó là 1 thành phần cực kỳ quan trọng trong 1 hệ thống máy tính sau CPU và Ram.
Ngày nay, nhiều VGA đã trở nên rất mạnh và giá thành cũng hợp lý khi đến tay người
tiêu dùng. Cùng điểm qua những thời kỳ phát triển của nó
Card màn hình lại càng rất quan trọng hơn cho các game thủ và chuyên viên đồ họa lẫn
thiết kế. Sự phát triển của card màn hình qua nhiều thời kỳ từ khi mới ra đời, nâng cấp
cho tới khi hoàn thiện như ngày hôm nay. VGA đầu tiên dành cho PC ra đời vào năm
1981 do IBM sản xuất và được gọi là Color Graphics Adapter - CGA. Đây cũng chính
là thời điểm ra đời tiêu chuẩn màn hình màu đầu tiên cho hệ máy IBM PC.
Card màn hình CGA trang bị 16 KByte bộ nhớ và hỗ trợ vài kiểu đồ họa lẫn văn bản, độ

phân giải và độ sâu màu tối đa lần lượt là 640 x 200 và 4bit (16 màu), hầu như chỉ gồm
RAMDAC (bộ phận chuyển đổi các tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để hiển thị trên
màn hình máy tính) và bộ nhớ. Tất cả các tính toán đều do CPU đảm nhiệm và kết quả
được sao chép từ bộ nhớ hệ thống vào bộ nhớ CGA.
Card màn hình CGA của IBM
1 năm sau, IBM ra lò card màn hình đơn
sắc Hercules Graphics Card HGC hỗ
trợ độ phân giải 720 x 348

13


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

Năm 1984, cùng với sự ra đời của máy tính
thế hệ tiếp theo IBM-PC là IBM-AT, 1
loại card màn hinh mới có tên gọi là
Enchance Graphics Adapter - EGA, ra
đời. EGA cho phép hiển thị đồng thời 16
màu ở độ phân giải tối đa 640 x 350, gồm
bộ nhớ ROM dung lượng 16KByte bổ trợ
BIOS cho những chức năng đồ họa, và tích hợp chip Motorola MC6845 điều khiển màn
hình CRT, bộ nhớ video của EGA dung lượng 64KByte có thể mở rộng tới 256KByte
bằng cách gắn thêm 1 loại card phụ.
Năm 1987, card màn hình do IBM phát minh dần
dần thay thế card EGA và được sử dụng như là 1
tiêu chuẩn cho card màn hình mãi tới ngày nay.
VGA khác hoàn toàn những đời card trước vì có
thể xử lý tính năng cuộn mượt, chia màn hình và
tạo ảnh dưới dạng ô vuông (raster) ngay trên chip.

Bộ nhớ card màn hinh tăng lên 256KByte, đồng
thời hỗ trợ 2 chế độ 16 và 256 màu trên bảng màu
262144 giá trị (6bit RGB). Dòng card VGA đánh dấu mốc thời gian các thành phần của
BXL đồ họa tích hợp vào 1 chíp duy nhất nên được xem là tiền thân của GPU hiện đại.
Địa vị thống lĩnh của IBM giảm dần cùng
với sự lớn mạnh của những công ty khác
trên thị trường PC, đồng thời với sự ra đời
của những hệ thống làm việc dạng cửa sổ
như Microsoft Windows 2.1, 3.0 và 3.11,
IBM OS/2 và Microsoft Windows 95, ngành sản xuất card màn hình bắt đầu khởi sắc.
Rất nhiều nhà sản xuất và sản phẩm ra đời với tính năng, độ phân giải, hoạt động khác
nhau. Điều này gây nhiều bối rối cho các lập trình viên. Video Electronics Standard
Association - VESA, giải quyết vấn đề này bằng cách đưa ra VESA BIOS Extensions VBE, 1 giao diện chuẩn hóa chung để truy cập các card đồ họa tương thích về độ phân
giải và độ sâu màu, mở đường cho bộ đệm khung tuyến tính (linear frame buffer) dành
cho card đồ họa xuất hiện. Nhiều loại card sản xuất trong thời gian này cho mức độ xử
lý 2D khá, bộ đệm được nâng lên 2 hoặc 3 lần để tăng tốc độ tạo ảnh các cửa sổ và ứng
dụng.
Card màn hinh 3D tăng cường lần đầu tiên được giới thiệu dành cho PC là Matrox
Impression của hãng Matrox Electronic, giống như dòng card anh em Matrox
Millennium đều hướng đến thị trường máy PC CAD. Vào thời đó đồ họa 3D vẫn còn là

14


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

trò chơi xa xỉ, đắt đỏ, đơn cử là các dòng card của hãng SGI (nhà phát triển OpenGL,
cho phép lập trình viên làm việc với các khóa API trên cả 2D và 3D).
Chip đồ họa PC 3D đầu tiên tạo nên bước ngoặc lớn là Voodoo Graphics Chip từ hãng
3dfx Interactive. Hãng này được thành lập năm 1994 bởi các cựu nhân viên của SGI.

Giống với Matrox Millennium, 3dfx là loại card khe PCI không có RAMDAC tích hợp
nhưng nối vào 1 card đồ họa 2D khác theo kiểu daisy-chained.
Card đồ họa sử dụng chip Voodo và
nạp VBE trong ROM

Chip Voodoo báo trước thời đại mới của đồ họa 3D trên PC và đánh dấu sự tuột giá của
các sản phẩm đồ họa. 3dfx giới thiệu hệ thống API (Giao diện lập trình ứng dụng) của
chính họ, tên là Glide, sử dụng 1 chiến thuật khác so với các bộ API cùng thời như
Direct3D, OpenGL, QuickDraw3D và Intel 3DR, Glide không giấu nhẹm các chi tiết
phần cứng cấp thấp bằng cách thiết kế giao diện hào nhoáng, thay vào đó chỉ thực thi
những gì chip đồ họa có thể làm. Chính sự đơn giản này làm tăng hiệu năng đáng kể, vì
sử dụng giao diện hào nhoáng vào thời đó chỉ tổ ngốn RAM và CPU.
Chip Voodoo 3dfx
Chip đồ họa Matrox FS

15


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

Năm 1998, NVIDIA giới thiệu RIVA (Real-time Interactive Video and Animation
accelerator) TNT (TwinTexel) là thế hệ chíp đồ họa thứ tư của NVIDIA vào thời đó.
Đúng như tên gọi TNT, loại chip này có thể chạy 2 luồng xử lý tạo vân đơn (single
texturing pipeline) và bộ lọc vân bộ 3 tuyến tính (tri-linear texture filtering). Khác với
chip Voodoo và hậu duệ, TNT tương thích hoàn toàn với OpenGL 1.1. TNT được trang
bị ZBuffer 24bit và bộ đệm khung hỗ trợ đầy đủ 32bit màu.
Chip RIVA TNT của NVidia
Card đồ họa sử dụng chip RIVA TNT

1 năm sau đó, NVIDIA tiếp tục "xưng bá" bằng chíp Geforce256 được hãng gọi là "GPU

hàng đầu thế giới". Thuật ngữ GPU (Graphics Processing Unit) cũng ra đời từ đó.
Đây là chíp đồ họa đơn đầu tiên tích hợp đầy đủ các engine chuyển dạng, xử lý ánh sáng,
tạo - xử lý vân - cắt / điều chỉnh tam giác vào chung 1 chíp. Phiên bản pro Quadro đánh
dấu thời điểm NVIDIA chính thức nhảy vào thị trường đồ họa 3D dành cho máy bàn.
Hiệu năng của GeForce 256 là đối thủ đáng gờm của các dòng chip 3D hi-end pro sử
dụng infinite reality engine dành cho PC của SGI. GeForce256 hỗ trợ đầy đủ OpenGL
1.2 và Direct3D7 vốn tích hợp tính năng tạo vân và xử lý ánh sáng vào trong API.
Chip đồ họa NVidia Geforce256

Bước phát triển kế tiếp của GPU là việc công bố chip Geforce3 vào năm 2001. Đây là
chip đồ họa đầu tiên giới thiệu tính năng lập trình tùy chọn, được thêm vào bên cạnh
những dòng xử lý đồ họa cố định thông thường. Bộ xử lý đổ bóng pixel và đỉnh chóp
(vertex & pixel shader) ra đời. Direct3D 8 là bộ API đồ họa đầu tiên có phần tùy biến
trong 1 dòng xử lý cố định khác.

16


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

GPU Geforce3 Nvidia

Mặc dù những bộ xử lý đổ bóng pixel và đỉnh chóp vẫn còn rất hạn chế vào thời đó,
nhưng hình mẫu đó vẫn còn được sử dụng cho tới ngày nay. Đỉnh chóp và pixel không
thể nhân bản, lặp lại hay thêm vào trong tiến trình xử lý nhưng có thể bị hủy dưới một
vài tình huống và điều kiện. Mỗi đỉnh chóp hay pixel trên lý thuyết có thể được xử lý
độc lập với nhau, nhưng tất cả đều thông qua 1 mã lập trình thực thi giống nhau, giống
như kiểu bộ xử lý stream truyền thống. Các chương trình pixel và đỉnh chóp trong
Direct3D 8 được viết bằng hợp ngữ pseudo-assembly hỗ trợ véc tơ đặc biệt (4D), véc tơ
vô hướng và các thao tác tải vân.

ATI Radeon 8500 thêm vào 2 phần mở rộng trong Direct3D 8.1. Đó là bộ đổ bóng pixel
phiên bản 1.1, 1.2, 1.3 và 1.4 và bộ đổ bóng đỉnh chóp phiên bản 1.1 dành cho API có
thay đổi một ít hợp ngữ và thêm vào các chỉ dẫn mới, cho phép chương trình dài hơn và
nhiều thao tác xử lý vân hơn. Một điểm mốc khác nữa về khả năng lập trình của GPU hỗ
trợ Direct3D 9 và Direc3D 9C: chương trình xử lý pixel và đỉnh chóp nâng cấp bộ đổ
bóng pixel lên phiên bản 2.2, 2+ và 3.0. Hơn nữa, nhờ vào bản chất có thể lắp ghép với
các chương trình xử lý tương tự của phiên bản trước, phần mở rộng này thêm vào ngôn
ngữ cấp cao C-Style/Renderman, 1 dạng ngôn ngữ lập trình tương tự HLSL (High Level
Shader Language) cho phép viết ra những chương trình xử lý đỉnh chóp và pixel trừu
tượng, dễ đọc và tái sử dụng được.
Card đồ họa sử dụng Radeon 8500

Để đạt điều này, những chương trình này
bổ sung kiểu biên dịch mã áp dụng cho CPU, tuy nhiên chưa đạt độ “chin muồi” như của
CPU. Vào thời đó, với sự suy yếu của SGI, OpenGL tách riêng và ít nhiều trở thành 1
lực lượng dẫn đầu với những thay đổi căn bản và quan trọng trong ngành công nghiệp
này và đưa ra OpenGL 1.5 và OpenGL 2.0, 1 loại ngôn ngữ lập trình đổ bóng chung cấp

17


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

cao dành cho trình xử lý pixel và đỉnh chóp (common high level shading language for
vertex and pixel programs), gọi là ngôn ngữ GLSL (OpenGL Shading Language).

Mô hình minh họa Vertex Shader
Năm 2006, Microsoft lại lần nữa thay
đổi căn bản API đồ họa bằng việc cho ra
đời Direct3D 10 API, chỉ sử dụng với

Vista. Ý định của Microsoft là hợp nhất
các phiên bản trình đổ bóng khác nhau
và khả năng của GPU vào chung 1 thứ
bằng cách “ép” các nhà sản xuất sử dụng
1 lõi đổ bóng hợp nhất. Có nghĩa là cả
tiến trình xử lý dòng lệnh đỉnh chóp và
pixel do 1 bộ xử lý đơn lập trình được đảm trách thay vì sử dụng nhiều bộ xử lý như
trong Direct3D 9. Điều này mang lại thuận tiện là: bất kỳ nơi nào trong máy tính cần xử
lý đồ họa phức tạp thì mọi nguồn lực đồ họa sẽ tự dồn về đó để xử lý. Về lý thuyết, cơ
chế này giúp loại bỏ tình trạng thắt cổ chai. Dĩ nhiên, sự thống nhất chỉ nằm trên giấy tờ.
Thêm vào đó Direct3D 10 thêm vào 1 tầng lập trình khác gọi là geometry shader vào
dòng lệnh và 1 mẫu bộ nhớ ảo mới.
So sánh 2 kiểu xử lý có và
không sử dụng GLSL

Trong khi đó 2 nhà sản xuất
chính trên thị trường là NVIDIA
và AMD/ATI giới thiệu những bộ API của chính họ (CUDA của NVIDIA và CAL/CTM
và nay là StreamSDK của AMD/ATI) vượt qua được tình trạng black box (Trong khoa
học và kỹ thuật, black box là 1 thiết bị, hệ thống hay vật thể mà ta chỉ có thể biết được
đầu vào, đầu ra có gì và hoàn toàn không biết gì về tiến trình xử lý bên trong nó, black

18


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

box liên quan tới nhiều thứ: transistor, thuật toán hay tư tưởng con người. Đối lập với nó
là white box, clear box hay glassbox), đồng thời khuôn mẫu về khả năng lập trình GPU
từ các bộ API này mang lại cũng giúp đỡ các lập trình viên rất nhiều, giúp họ giao tiếp

với những tính năng phần cứng cấp thấp.

Các hãng này đang muốn tăng trưởng thị trường GPGPU (general purpose GPU) / HPC
nên họ cho lập trình viên tận dụng tối đa sức mạnh của các GPU hiện đại trong khi mức
giá và sự phức tạp khi thao tác với mã lập trình giảm đi rất nhiều.

19


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

II. Nguyên lí hoạt động và các khả năng xử lí của vi xử lí đồ hoạ
1. Nguyên lí chung
Các hình ảnh mà chúng ta thấy được trên màn hình máy tính được tạo bởi rất nhiều điểm
ảnh gọi là pixel. Trong hầu hết các thiết lập cho độ phân giải thì màn hình thường hiển
thị khoảng hơn 1 triệu điểm ảnh. Máy tính sẽ quyết định cần phải làm gì theo thứ tự đối
với từng điểm ảnh để tạo ra một hình ảnh. Để có thể làm được việc này, nó sử dụng một
bộ chuyển đổi, lấy các dữ liệu nhị phân từ CPU và chuyển chúng thành hình ảnh hiển thị
trên màn hình.
Khi CPU nhận được yêu cầu xem một hình ảnh từ phía người sử dụng, nó sẽ chuyển yêu
cầu này tới card đồ họa để quyết định sẽ dùng những pixel nào hiển thị hình ảnh. Sau đó
nó sẽ gửi những thông tin để màn hình hiển thị thông qua dây cáp.
Quá trình tạo ra những hình ảnh không phải là dữ liệu nhị phân thường đòi hỏi quá trình
xử lý phức tạp hơn rất nhiều. Để có thể vẽ ra một hình ảnh 3D, card đồ họa phải tạo ra
một khung điện từ, sau đó quét hình ảnh và thêm vào đó ánh sáng, màu. Đối với trò chơi
có nhiều hình ảnh 3D, máy tính phải lặp lại quá trình này khoảng 60 lần mỗi giây. Nếu
như không có card đồ hoạ hỗ trợ thực hiện những tính toán cần thiết, CPU sẽ không thể
xử lý kịp, từ đó dẫn đến hình ảnh thể hiện sẽ bị giật, vỡ hình.
Card đồ họa phải cần đến sự hỗ trợ của mainboard, bộ xử lý, bộ nhớ và màn hình để có
thể thực hiện việc xử lý các hình ảnh. Chúng cần được kết nối với mainboard để nhận

dữ liệu và nguồn điện, sử dụng bộ xử lý để quyết định tất cả, dùng bộ nhớ như là một
nơi lưu trữ tạm thời thông tin về các pixel trước khi chúng được hiển thị và cuối cùng
màn hình là nơi chúng ta sẽ nhận được kết quả của quá trình xử lý trên.

2. Khả năng ép xung
Trong khoảng vài năm trở lại đây thì ép xung có thể xem đi 1 giá trị gia tăng đi cùng với
CPU và card màn hình. Ngoài trừ các thông số như tên sản phẩm, hiệu năng, nhiệt độ,
giá thành ... ép xung cũng là 1 trong các yếu tố để người mua lựa chọn sản phẩm hay chỉ
là giới thiệu với nhau.

Ép xung card màn hình là việc thay đổi thiết lập phần cứng (hoặc phần mềm) để card
màn hình chạy ở tốc độ cao hơn tốc độ quy định của nhà sản xuất. Đây là giải pháp kinh
tế dành cho những ai muốn card màn hình có hiệu năng cao hơn nhưng không muốn tốn
nhiều tiền. Thường thì card màn hình chạy ở mức mặc định (default) không phải có hiệu
năng cao nhất nhưng nó đảm bảo độ bền cho card màn hình cũng như hoạt động tốt trong

20


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

thời gian liên tục và môi trường làm việc cao. Và ép xung card màn hình chỉ ở khoảng 5
- 10% là an toàn nhất.
Trước đây, nhà sản xuất thường phản đối gay gắt việc ép xung card màn hình cả bằng
phần cứng lẫn phần mềm vì nó làm giảm tuổi thọ card màn hình và thường gây ra cháy
nổ. Tuy nhiên, nhận thấy tìm năng từ thị trường ép xung, nhà sản xuất đã bắt đầu thay
đổi thái độ, tung ra các phần mềm hổ trợ ép xung card màn hình cũng như lựa chọn linh
kiện tốt cho các loại card màn hình có khả năng ép xung cao. Ép xung cũng được đưa
vào trong quảng cáo cạnh tranh giữa các nhà sản xuất. Hàng năm cũng đều có cuộc thi
ép xung card màn hình với qui mô toàn cầu.

Nhà sản xuất cũng thường ép xung card màn hình + rename tên sản phẩm lại để bán như
1 thiết bị mới và dĩ nhiên là ... giá mới. Có thể thấy ép xung card màn hình không phải
là cái gì đó ghê gớm lắm, chỉ cần thực hiện đúng quy trình, bạn có thể làm tăng tốc độ
xử lý của card màn hình 1 cách dễ dàng và từ đó tăng cường hiệu năng chung cho toàn
máy tính. Tuy nhiên, ép xung card màn hình thường làm cho card màn hình không còn
được bảo hành, nhiều nhà sản xuất từ chối bảo hành trong trường hợp hỏng hóc liên quan
đến ép xung. Ép xung làm card màn hình tiêu thụ nhiều điện năng hơn, nhiệt lượng tỏa
ra khi hoạt động cao hơn, giảm tuổi thọ card màn hình, thậm chí hư hỏng trong thời gian
ngắn nếu người thực hiện không nắm rõ bản chất vấn đề và thực hiện ép xung một cách
máy móc.
Ép xung card màn hình được cho là thành công nếu như bạn vẫn kiểm soát được nhiệt
độ của card màn hình. Trong quá trình ép xung đạt được hiệu năng lớn nhất thì nhiều
người thường thay quạt tản nhiệt đi kèm bằng một chiếc khác có công suất lớn hơn nhằm
tăng khả năng giải nhiệt cho card màn hình, thậm chí dùng luôn tản nhiệt bằng chất lỏng.
Hãy kiểm soát thật chặt nhiệt độ của card màn hình khi bạn ép xung.
Hầu hết các nhà sản xuất card màn hình đều hỗ trợ khách hàng của mình 1 số phần mềm
có chức năng ép xung và theo dõi nhiệt độ. ASUS có iTracker dành cho dòng Republic
of Gamers và SmartDoctor cho các dòng còn lại. ATI cung cấp tiện ích Overdrive trong
gói driver áp dụng cho các sản phẩm card màn hình dựa trên nền tảng ATI ...
Ở chế độ ATI Overdrive trong Advanced Mode of the ATI Catalyst Control Centre, bạn
có thể tùy chỉnh xung nhịp của cả GPU lẫn bộ nhớ. Sau đó hãy bấm vào “Test Custom
Clocks”s. Nếu xung nhịp của hệ thống ổn định, bạn có thể tăng thêm tốc độ cho đến khi
bạn cảm thấy cân bằng giữa tốc độ và sự ổn định. Nếu không dám mạo hiểm nhưng vẫn
muốn được tận hưởng cảm giác “overclock”, hãy thử để ở chế độ auto-tuning mode. Tất
nhiên sẽ luôn có câu hỏi đặt ra rằng liệu trên thực tế, hiệu năng của card màn hình có
được tăng lên đúng với những gì được truyền tai nhau hay không. Quả thực kết quả này
là khác nhau trên từng sản phẩm một.
Nếu có bất cứ sự cố nào thì bạn cũng không cần phải quá lo lắng: 1 màn hình Blue Screen
of Death (Màn hình xanh chết chóc) có thể hiện ra, nhưng khởi động lại sẽ hết. Một số

21


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

card màn hình đời mới có thể tự reset và trả lại giá trị mặc định và hoạt động như cũ.
Nếu không được, bạn vẫn còn có thể boot vào Safe Mode để khôi phục lại “sức khỏe”
cho chiếc card và lấy lại sự bình tĩnh cho chính bản thân mình. Để tránh những sự cố
đáng tiếc trong quá trình ép xung trên, hãy cố gắng để ý kỹ đến nhiệt độ của GPU. Khi
cảm thấy có dấu hiệu bất thường xảy ra, hãy dừng lại và đặt xung nhịp về mức ổn định
ngay trước đó hoặc tìm cách nâng cấp quạt tản nhiệt đi kèm.
Mỗi card màn hình có một tốc độ quạt riêng và giới hạn chịu đựng ép xung khác nhau.
Không phải 2 card màn hình giống nhau từ 1 nhà sản xuất thì khả ép xung là giống nhau.

3. Các khả năng và tiện ích của card đồ hoạ
3.1 Khử răng cưa:
Cụm từ khử răng cưa có lẽ đã khá rõ ràng. Khử răng cưa là việc áp dụng các kỹ thuật xử
lý hình ảnh để giảm bớt các răng cưa trên bề mặt đó, giúp đem lại hình ảnh mịn màng và
đẹp hơn. Trong bài viết này chúng ta chỉ nói đến khử răng cưa đối với các game 3D
(Three Dimensional - đồ họa 3 chiều, không phải Stereoscopic 3D tức hiệu ứng hình ảnh
nổi). Nguyên lý làm việc của khử răng cưa rất đơn giản, nhưng quá trình xử lý thì không
đơn giản như vậy. Các phần cứng máy tính ngày nay (cụ thể là card đồ họa) cung cấp
nhiều phương pháp xử lý răng cưa, cùng với nhiều kết quả khác nhau. Thiết lập nào là
phù hợp, ưu điểm và khuyết điểm của từng loại, bạn nên chọn phương pháp nào phù hợp
với sức mạnh của Card đồ họa của bạn? Bài viết này sẽ gồm 4 phần, phần đầu tiên này
sẽ giới thiệu về nguyên lý làm việc cơ bản của kỹ thuật khử răng cưa.
Nguyên lý cơ bản của khử răng cưa
Khử răng cưa đã tồn tại từ rất lâu, từ những ngày đầu tiên của công nghệ hình ảnh 3D.
Chúng ta sẽ không đi vào lịch sử của công nghệ này, mà sẽ nói về cách thức mà AA làm
việc. Như các bạn đã biết, mọi hình ảnh ta nhìn thấy trên màn hình được cấu thành từ

các pixel có hình vuông, là đơn vị cơ bản nhất của hình ảnh và có màu sắc cố định. Tập
hợp nhiều các pixel sẽ tạo nên hình ảnh lớn. Do đó khi thể hiện các đối tượng đồ họa
như đường chéo, hình tròn, ta sẽ gặp hiện tượng “răng cưa”, hình thành bởi cạnh vuông
của các pixel cơ bản đó. Ta theo dõi ví dụ sau:
Hình nguyên gốc và hình đã được xử lý khử răng cưa

22


Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

Khi ta vẽ một hình nào đó (đường thẳng hoặc hình tròn), card đồ họa sẽ hiểu là một hình
vector có tọa độ, nhưng khi hiển thị lên màn hình thì nó sẽ hiển thị ở dạng raster, tức là
hình ảnh được cấu tạo từ các pixel độc lập. Và khi phóng to hình ảnh raster đó ta sẽ thấy
rất rõ các pixel. Răng cưa ở đây chính là các cạnh vuông của pixel hình thành, có hình
dạng như các bậc thang. Việc khử răng cưa về cơ bản, chính là việc làm giảm đi sự khác
biệt rõ ràng giữa các pixel trắng và đen, có thể do việc lấy các mẫu pixel có sắc xám đặt
bên cạnh, để làm giảm đi cảm giác răng cưa của hình ảnh.
Tương tự như vậy, khi ta chơi một game 3D nào đó, hình ảnh sẽ có dạng như sau:

Sự khác biệt giữ có và không khử răng cưa
Các cạnh của đối tượng đồ họa ở ví dụ này như hàng rào, mỏm đá… nếu không áp dụng
khử răng cưa sẽ có hình dạng rất gồ ghề, khó nhìn, nhưng khi đã được áp dụng kỹ thuật
khử răng cưa, hình ảnh trở nên mịn màn và đẹp mắt. Rất tuyệt đúng không. Lưu ý rằng
hiện tượng răng cưa sẽ càng rõ hơn nếu độ phân giải càng thấp, đơn giản vì ở độ phân
giải thấp sẽ có ít pixel để hiển thị đối tượng đồ họa đó hơn ở độ phân giải cao.

23

Cai Việt Hoàng - Đề tài: Vi xử lí đồ hoạ

Chế độ khử răng cưa khác nhau
Tiếp theo là bạn sẽ tìm hiểu khử răng cưa sẽ phải làm cụ thể những gì để đem lại hình
ảnh mịn màng hơn? Hãy cùng tìm hiểu 2 kỹ thuật khử răng cưa lâu đời nhất: SSAA
(Super Sampling AntiAliasing – Khử răng cưa siêu mẫu) và MSAA (Multi Sampling
AntiAliasing – Khử răng cưa đa mẫu), cùng với cách người ta áp dụng nó vào đồ họa
trong các trò chơi điện tử trên máy tính.
Supersampling Anti Aliasing (SSAA, tên khác là FSAA – Full Scene AA):
SSAA là phương pháp khử răng cưa ra đời đầu tiên. SSAA sử dụng sức mạnh phần cứng
thuần túy của card đồ họa để xử lý chứ không áp dụng nhiều thuật toán phức tạp như các
kỹ thuật về sau. Nguyên tắc rất đơn giản: ví dụ bạn chọn thiết lập 4x SSAA trong game
tại độ phân giải 1366 x 768 pixel, máy tính sẽ dựng một khung hình gấp 4 lần độ phân
giải gốc của game, là 2732 x 1536, sau đó thu nhỏ khung hình này xuống độ còn phân
giải gốc là 1366 x 768. Kết quả đạt được là hình ảnh trở nên mịn màng, trơn tru, bao
gồm tất cả các đối tượng trong game như: các cạnh, các vân bề mặt… Rất đơn giản
nhưng hiệu quả, tuy nhiên để đạt được chất lượng hình tối ưu như vậy máy tính bạn phải
gồng gánh một khối lượng công việc gấp 4 lần bình thường, một cái giá quá đắt để đổi
lại kết quả này.

24