La carte graphique a un rôle d'intermédiaire auprès de l'écran. Les composants de la carte graphique peuvent être intégrés sur la carte mère ou peut être emboîtée dans un emplacement spécifique. Dans les deux cas, la carte va communiquer avec le processeur par un bus.

La carte graphique est l'un des rares périphériques reconnus par le pc dès l'initialisation de la machine. Elle convertit les données numériques brutes en données affichées sur un périphérique destiné à cet usage (écran, vidéo projecteur, etc...). Son rôle ne se limite cependant pas à ça puisqu'elle décharge de plus en plus le processeur central des calculs complexes 3D et ce au moyen de diverses techniques que nous allons voir plus bas.

ℹ Informations

Depuis le début de la micro-informatique telle qu´on la connaît aujourd´hui, la carte graphique a changé de bus à de nombreuses reprises. De l´ISA on est passé au VLB, puis au PCI, pour arriver au bus

 

1.  FONCTIONNEMENT

Lorsqu'un ordre d'affichage arrive au processeur, il transmet les données à la carte graphique, via le bus ; à partir de ce moment, le processeur graphique (de la carte) prend le relais : il traite les données puis envoie le résultat, l'image, vers la mémoire vidéo. Le ramdac (convertisseur numérique / analogique) convertit le contenu de la mémoire vidéo en un signal analogique, transmis à l'écran via le connecteur vga de la carte.

2. CARACTÉRISTIQUES DES CARTES

Une carte graphique est composée de quatre éléments principaux :

a) LE GPU (GRAPHICAL PROCESSING UNIT)

C'est le processeur central de la carte graphique. Son principal intérêt est de soulager le processeur central, d'augmenter la qualité des images tout en faisant chuter le moins possible les performances

ℹ Informations

Le gpu gère les vertex, c’est-à-dire les points entre lesquels sont tracées les arêtes d’un objet (les vertex sont les sommets des objets en trois dimensions). Le processeur construit les objets multidimensionnels. Si les objets sont en deux dimensions, ou qu’il s’agit de vidéos, les données sont directement envoyées à la fenêtre d’affichage.

Le processeur graphique applique ensuite aux faces des objets les textures puisées sur le disque dur grâce au Pixel Pipeline. Le moteur graphique envoie ensuite au processeur des données sur l’éclairage des polygones, que celui-ci se charge de mettre en œuvre pour éclairer la scène. Ensuite, la puce graphique applique à l’image les divers filtres (anticrénelage ou filtrage anisotrope), et envoie le résultat à la fenêtre d’affichage, qui "aplatit" l’image pour l’afficher à l’écran

 

b) LE RAMDAC

Le ramdac (random access memory digital analog converter) est destiné à convertir les données numériques en données analogiques compréhensibles par les écrans cathodiques. La fréquence définit le nombre maximal d'images par seconde que la carte peut afficher (on parle de fréquence de rafraîchissement mesurée en hertz).
Le ramdac n'est utilisé que pour les prises vga et s-vidéo nécessitant un signal analogique. Dans ce cas, le ramdac doit faire la conversion. Dans le cas d'une connectique dvi, le ramdac n'est pas utilisé car la conversion n'est pas nécessaire, (ce sont des signaux numériques qui sont envoyés directement au moniteur).

c) LA MÉMOIRE VIDÉO

Elle est un élément essentiel de la carte graphique et est utilisée pour stocker les textures (généralement sous formes d'images).

TYPES:

- La mémoire gddr 2 (DDR pour Double Data Rate), exploite les fronts montants et descendants de la mémoire.

- La mémoire gddr 3 est presque identique à la gddr 2 ; elle gagne en fréquence et sa tension d'alimentation diminue.

- La mémoire gddr4 (Graphics Double Data Rate, version 4) atteint des vitesses supérieures à 1,4  GHz)  (2,8 Gbit/s).

- La mémoire gddr5 (Graphics Double Data Rate, version 5) supporte une bande passante de 20 Gbit/s sur un bus de 32 bits, ce qui autorise des configurations de mémoire de 1Go à 160 Gbit/s avec seulement 8 circuits sur un bus de 256 bits.

- La mémoire gddr6 (Graphics Double Data Rate, version 6, 2018) atteint 18 Gb/s par broche, soit 576 Go/s sur bus 256 bits et 864 Go/s sur bus 384 bits. Standard des GPU haut de gamme actuel (Radeon RX 7000, GeForce RTX 3000/4000 milieu gamme).

- La mémoire gddr6x (2020+) utilise la modulation PAM4 pour atteindre 21 Gb/s par broche, soit 1 008 Go/s sur bus 384 bits. Utilisée sur les GeForce RTX 3090, 4090 et 4080.

- La mémoire gddr7 (2024) double la bande passante avec 32 Gb/s par broche et jusqu’à 1 792 Go/s sur bus 512 bits. Lancée avec les GPU NVIDIA Blackwell (RTX 5000) et AMD RDNA 4 (RX 9000). Tension réduite à 1,1 V.

d) LES ENTRÉES-SORTIES VIDÉOS

plusieurs types

- L'interface VGA standard est composée d'un connecteur vga 15 broches (Mini Sub-D, composé de 3 séries de 5 broches), généralement de couleur bleue, permettant notamment la connexion d'un écran crt.

⚠ OBSOLÈTE

les cartes graphiques actuelles n’intègrent plus de sortie VGA depuis 2019 (NVIDIA/AMD) et 2021 (Intel). Ce connecteur analogique ne supporte pas les résolutions au-delà de 2 560 × 1 600 et est incompatible avec les écrans 4K/HDR

 

- L'interface DVI (Digital Video Interface) permet d'envoyer, aux écrans lcd, des données numériques. Ceci permet d'éviter les conversions numérique/analogique puis analogique/numérique inutiles.

⚠ DÉPRÉCIÉE

les cartes graphiques actuelles n’intègrent plus de sortie VGA depuis 2019 (NVIDIA/AMD) et 2021 (Intel). Ce connecteur analogique ne supporte pas les résolutions au-delà de 2 560 × 1 600 et est incompatible avec les écrans 4K/le DVI a été retiré de la majorité des GPU depuis 2020. Remplacé par DisplayPort et HDMI qui supportent 4K/8K, HDR et hauts taux de rafraîchissement

 

- L'interface S-Video / Composite  permettait l'affichage sur une télévision ; elle est souvent appelée prise télé (TV-out).

⚠ ABANDONNÉE

elle est complètement disparue au profit de HDMI pour la sortie TV

 

- L’interface HDMI (High-Definition Multimedia Interface) rassemble sur un même connecteur les signaux vidéo et audio. Ceux-ci sont transmis numériquement et peuvent être cryptés (protection du contenu contre la copie). Elle permet d’interconnecter une source audio/vidéo (lecteur dvd ou blu-ray, ordinateur, console de jeu ou téléviseur hd). Elle supporte aussi bien la vidéo standard que la haute définition. Elle se base sur l’interface dvi. Il existe plusieurs versions de la norme hdmi (1.0, 1.1, 1.2, 1.3…, 2, 2.0a, 2.1). La version 2.1 permet la prise en charge du High Dynamic Range ou hdr (48 Gb/s) : 4K@144Hz, 8K@60Hz, VRR, eARC, HDR. Version 2.1a (2022) : SBTM. Version HDMI 2.2 (2024, 96 Gb/s) : 4K@240Hz et 8K@120Hz .

3. CONNEXIONS

La plupart des cartes graphiques sont insérées sur des ports pci Express.

a) AGP

 Le port AGP (Accelerated Graphics Port) a été le bus dédié aux cartes graphiques de 1997 à 2004. Il permettait de partager la mémoire vive du PC quand la mémoire vidéo était saturée (via le mécanisme DIME). Il a été entièrement remplacé par le PCI Express dès 2004. Aucun GPU fabriqué après 2009 ne dispose d’un connecteur AGP.

- AGP 2X (500 Mo par seconde)

- AGP 4X (1 Go par seconde)

- AGP 8X (2 Go par seconde)

⚠ OBSOLÈTE

les cartes graphiques actuelles n’intègrent plus de sortie VGA depuis 2019 (NVIDIA/AMD) et 2021 (Intel). Ce connecteur analogique ne supporte pas les résolutions au-delà de 2 560 × 1 600 et est incompatible avec les écrans 4K/HDR

 

b) PCI EXPRESS

Plus rapide, existant en de nombreux formats (×1, ×4, ×8, ×16), il remplace avantageusement les ports PCI et AGP. Les versions successives doublent la bande passante : PCIe 3.0 (2012, 16 Go/s ×16), PCIe 4.0 (2017, 31,5 Go/s ×16), PCIe 5.0 (2022, 63 Go/s ×16). En 2024, les GPU haut de gamme utilisent PCIe 4.0 ou PCIe 5.0 ×16 avec le connecteur 12VHPWR 16 broches (jusqu’à 600 W). On différencie les ports en fonction du nombre de voies dont ils disposent (voir section Bus PCI Express).

ℹ Informations

Alors que le PCI utilisait un unique bus de largeur 32 bit bidirectionnel alterné (half duplex) pour l’ensemble des périphériques, le PCI EXPRESS utilisait une interface série (de largeur 1 bit) à base de lignes bidirectionnelles. Une carte mère possède alors 20 lignes PCI e. Une ligne permet théoriquement des échanges full duplex à 250 Mo/s pour la version 1.1 du protocole. Les différents périphériques communiquent alors par échange de paquets et l’arbitrage du bus PCI est remplacé par un commutateur

 

 Le principe de fonctionnement est semblable à de la commutation de paquets selon un modèle à quatre couches :

· couche logicielle : codage/décodage des paquets de données.

· couche transaction : rajout/suppression d’un en-tête de début et d’un en-tête de séquencement ou de numérotation du paquet.

· couche liaison : rajout/suppression d’un code de correction d’erreur (contrôle de redondance cyclique).

· couche physique : transmission du paquet (transmission série "point à point").

c) DISPLAYPORT 2.1

L’interface displayport 2.1 (80 Gb/s, UHBR20) supporte 8K@120Hz HDR, 4K@240Hz ou deux flux 4K@144Hz simultanément. Elle prend aussi en charge l’USB4 en mode alternatif (DP Alt Mode) via le connecteur USB-C. Standard des moniteurs gaming et professionnels haut de gamme 2024.

d) USB4 / THUNDERBOLT 4

L’interface usb4 / thunderbolt 4 (40 Gb/s via USB-C) transporte simultanément les signaux vidéo (DisplayPort Alt Mode), les données et l’alimentation (jusqu’à 100 W). Un seul câble suffit pour connecter un écran 4K@120Hz, charger l’ordinateur et transférer des données. Thunderbolt 5 (2024) monte à 120 Gb/s en mode Bandwidth Boost.

Évolution mémoire vidéo GDDR2 → GDDR7 (2002–2024)

e) GPU ET INTELLIGENCE ARTIFICIELLE (2024)

Depuis 2018, les GPU intègrent des unités spécialisées pour l’intelligence artificielle en plus du rendu graphique traditionnel :

- Ray Tracing matériel (RT Cores) : introduit avec les RTX 2000 (Turing, 2018). Calcule les rebonds lumineux, les ombres et les réflexions en temps réel. Les RT Cores de 3e génération (Ada Lovelace) atteignent 191 TFLOPS sur RTX 4090.

- Tensor Cores / IA : unités matricielles (FP16/INT8) dédiées au deep learning. Permettent le dlss (Deep Learning Super Sampling) de NVIDIA : un algorithme IA reconstruit une image haute résolution à partir d’une image basse résolution, multipliant les performances. DLSS 3.5 (2023) génère des images intermédiaires entières (Frame Generation). AMD propose l’équivalent avec fsr 3 (FidelityFX Super Resolution), Intel avec xess.

- GPGPU (General-Purpose GPU) : utilisation du GPU pour des calculs non graphiques via les frameworks CUDA (NVIDIA) ou ROCm (AMD). Applications : simulation physique, rendu 3D hors-ligne, exécution de modèles IA locaux (Stable Diffusion, LLaMA, Mistral), calcul scientifique. Les GPU de datacenter (NVIDIA H100, MI300X) sont entièrement dédiés au GPGPU sans sortie vidéo.

GPU, Ray Tracing, IA et comparatif 2024 - Source : NVIDIA / AMD specs

Modifié le: mardi 7 juillet 2026, 13:01