VideoCore VI

VideoCore VI to nowsza generacja zintegrowanego procesora graficznego tej firmy, oferująca ulepszoną wydajność.

VideoCore VI w układzie Broadcom BCM2711

VideoCore VI to zintegrowany układ graficzny firmy Broadcom, stosowany między innymi w system-on-chip BCM2711 używanym w Raspberry Pi 4 Model B. Nie jest to osobna karta graficzna montowana w gnieździe komputera, lecz część układu scalonego zawierającego również czterordzeniowy procesor ARM Cortex-A72, kontrolery pamięci i interfejsy wejścia-wyjścia. Funkcje graficzne są więc realizowane bez oddzielnego procesora GPU instalowanego na płycie.

W porównaniu z VideoCore IV stosowanym w starszych generacjach Raspberry Pi, VideoCore VI zapewnia obsługę nowszego interfejsu programistycznego OpenGL ES 3.2. Oznacza to dostęp do bardziej rozbudowanych funkcji renderowania grafiki trójwymiarowej, między innymi nowszych mechanizmów cieniowania i pracy z buforami graficznymi. Dokumentacja Raspberry Pi określa część 3D jako VideoCore VI 3D Graphics, a częstotliwość jednostki 3D w BCM2711 może sięgać 500 MHz.

Renderowanie 2D i 3D bez własnej pamięci VRAM

VideoCore VI korzysta z pamięci operacyjnej systemu zamiast z oddzielnych kości VRAM typowych dla wielu kart graficznych w komputerach stacjonarnych. W Raspberry Pi 4 jest to pamięć LPDDR4 współdzielona przez procesor ARM, układ graficzny i pozostałe elementy system-on-chip. Taka organizacja upraszcza konstrukcję płyty, ale oznacza również, że obciążenie grafiką wpływa na dostępność pamięci dla systemu operacyjnego i uruchomionych programów.

Układ może obsługiwać aplikacje wykorzystujące grafikę trójwymiarową, interfejs graficzny systemu operacyjnego, odtwarzanie materiałów wideo oraz wyświetlanie obrazu na monitorach. Raspberry Pi 4 obsługuje dwa wyjścia micro-HDMI, a dane techniczne platformy przewidują pracę dwóch ekranów nawet w rozdzielczości 4K przy 60 Hz, zależnie od konfiguracji, użytych przewodów, ustawień systemu i możliwości wyświetlaczy. Sama obecność VideoCore VI nie oznacza jednak, że każda aplikacja uzyska taką rozdzielczość lub płynność.

Sterowniki VC4 i V3D w systemie Linux

W systemie Linux obsługa grafiki Raspberry Pi jest związana ze sterownikami określanymi jako VC4 i V3D. Nazwa VC4 odnosi się do szerszego stosu sterowników graficznych Raspberry Pi, natomiast V3D obsługuje funkcje jednostki trójwymiarowej. W konfiguracji wykorzystującej kernel mode setting, czyli zarządzanie trybem obrazu przez jądro systemu, stosowane jest urządzenie graficzne opisane między innymi jako vc4-kms-v3d. Sterownik pośredniczy między aplikacją, bibliotekami graficznymi, jądrem systemu i sprzętem VideoCore.

Problemy z obrazem nie muszą oznaczać uszkodzenia VideoCore VI. Przyczyną mogą być niezgodne lub nieaktualne sterowniki, błędna konfiguracja wyjścia HDMI, uszkodzony przewód, zasilanie o zbyt małej wydajności, przegrzewanie układu albo błąd konkretnej aplikacji korzystającej z OpenGL ES. Podczas diagnostyki warto rozdzielić awarię sprzętową od problemu stosu graficznego: sprawdzić, czy system uruchamia się prawidłowo, czy obraz pojawia się przed uruchomieniem środowiska graficznego, czy problem występuje na obu wyjściach oraz czy dotyczy również prostych aplikacji wykorzystujących akcelerację 3D.

Objawy problemów z grafiką w Raspberry Pi

Nieprawidłowe działanie części graficznej może objawiać się brakiem obrazu, migotaniem, artefaktami, zawieszaniem aplikacji 3D, niską płynnością interfejsu lub nieprawidłowym wykrywaniem rozdzielczości monitora. Znaczenie ma moment wystąpienia objawu. Obraz zanikający już podczas startu urządzenia może wskazywać na problem z zasilaniem, połączeniem HDMI albo konfiguracją trybu wyświetlania. Artefakty pojawiające się dopiero po obciążeniu grafiki mogą być związane z temperaturą, sterownikiem lub niestabilnością całej płyty.

Przy sprawdzaniu sprzętu należy zweryfikować temperaturę układu, stabilność zasilania, działanie obu wyjść micro-HDMI oraz zachowanie urządzenia z inną kartą pamięci i świeżo przygotowanym systemem. Przydatne jest także porównanie działania aplikacji z akceleracją sprzętową i bez niej. Jeżeli problem występuje tylko w jednym środowisku graficznym lub jednym programie, bardziej prawdopodobna jest niezgodność oprogramowania niż uszkodzenie VideoCore VI. Warszawskie Pogotowie Komputerowe zajmuje się profesjonalną naprawą laptopów, komputerów PC i ich podzespołów, a w przypadku podobnych objawów możliwe jest sprawdzenie połączeń, zasilania, temperatury oraz poprawności działania sprzętu komputerowego.