Grafická karta

 Vytlačiť 

 

 

Grafická karta je komponent počítača, ktorý zabezpečuje zobrazenie informácií na zobrazovacej jednotke, napríklad na monitore.Niekedy je grafická karta (grafický čip a podporné obvody) integrovaná na matičnej doske, prípadne je priamo integrovanou súčasťou čipovej sady (chipset). Obvykle je potom grafická pamäť zdieľaná s operačnou pamäťou procesora. Takéto riešenie ide samozrejme na úkor výkonnosti v zobrazovaní grafiky, a aj na úkor výkonu samotného hlavného procesora.

Moderné integrované riešenia sú však schopné nahradiť externé grafické karty s 3D akceleráciou nižšej triedy. Dôležité parametre grafickej karty sú: rýchlosť (bodová frekvencia/riadková a snímková frekvencia), rozlíšenie (počet zobrazených bodov v oboch smeroch), farebná hĺbka (počet zobraziteľných farieb, často vyjadrené počtom bitov), veľkosť pamäte, jej typ a rýchlosť a typ zbernice prostredníctvom ktorej je karta pripojená ku matičnej doske. V minulosti výkonnosť grafických kariet určovala hlavne veľkosť pamäte ktorou karta disponovala. Bolo jasné, že grafická karta s pamäťou 32MB je výkonnejšia ako karta disponuje len 16MB pamäťou. Hlavným parametrom výkonu grafickej karty je však dnes najmä typ použitého grafického procesora (GPU) a pamäťovej zbernice. Keďže je stále pomerne bežné medzi spotrebiteľmi posudzovať výkony jednotlivých kariet na základe veľkosti ich pamäte, výrobcovia často používajú marketingové triky – karty s nižším výkonom, resp. brzdené nedostatočnou šírkou pamäťovej zbernice, sú vybavené väčšou pamäťou, než akú sú schopné pri svojej činnosti využívať, aby vznikol falošný dojem výkonnosti. V počiatkoch znázorňovania 3D objektov v počítačovej grafike bolo požadované, aby sa trojrozmerná scéna prepočítala a zobrazila za niekoľko minút. Dnešné grafické karty musia takýchto trojrozmerných scén zvládnuť okolo 70 za jedinú sekundu.

VPU-Visual Processing Unit  je nové označenie grafického procesora. GPU pomáha CPU tým že dáta alebo príkazy ktoré súvisia s grafickým prostredím spracuje čím odbremeňuje aj operačnú pamäť RAM. Súčasné GPU majú okrem zobrazovania dát na monitore za úlohu aj prehrávať video (plynulé FULL HD) a vytvárajú realistické 3D scény a pracujú so zložitými matematickými operáciami.

Grafická pamäť je špeciálna pamäť umiestnená na grafickej karte označuje sa VRAM – Video RAM (GDDR) jej kapacita sa pohybuje od 256MB – 3GB.

Video BIOS Firm ware – základný program ovládajúci operácie na grafickej karte. Vykonáva inštrukcie dávané grafickému procesoru od CPU počítača.

RAM DAC (Random Access Memory Digital to Analog Converter) Prevádza digitálny signál s grafického procesoru (GP) do analógovej formy pre zobrazovaciu jednotku (Monitor)

 

Grafická karta sa skladá z:

  • Grafický procesor – GPU (Grafic Processing Unit) je mikroprocesor pre 2D a 3D renderovanie. Hlavným parametrom GPU je frekvencia jadra – rádovo v GHz. VPU (Vizual Processing Unit) nové označenie pre grafický procesor. Výkonný grafický procesor odbremeňuje CPU, informácie ktoré nemusí spracovať CPU spracováva grafický procesor čím odbremeňuje aj operačnú pamäť. Súčasné grafické karty  majú okrem zobrazovania dát v monitore za úlohu aj prehrávať video (plynule v HD), vytvárať realistické 3D scény, pracovať so zložitými matematickými rovnicami.

  • Grafická pamäť - Je to špeciálna pamäť umiestnená na grafickej karte, označujeme ju ako VRAM (VideoRAM) GDDR.

  • Video BIOS – firmware – základný program ovládajúci operácie na grafickej karte, vykonáva inštrukcie dávané grafickému procesoru od CPU. Má na starosti správu pamäti, časovanie napätia, atď…

  • RAMDAC – (Random Access Memory Digital to Analog Convector) – prevádza digitálny signál z grafického procesora do analógovej formy pre monitor.

  • Pasívne chladenie – Zabezpečujú ho hliníkové chladiče upevnené na samotnej grafickej karte.

  • Aktívne chladenie – Je zabezpečované ventilátormi pripojenými k hliníkovým chladičom.

  • Vstupné rozhranie.

Výstupné konektory grafických kariet:

  • SVGA - Konektor určený pre analógové VGA. Problém pri jeho používaní je rušenie, deformácia obrazu, deformácia bodu.

  • DVI - Digitálny výstup určený pre novšie LCD a plazmové display-e, využíva natívne rozlíšenie to znamená že každý bod je jednoznačne určený.

  • S-Video – Modulovaný video signál pre televíziu a video.

  • HDMI – Výstup s vysokým rozlíšením aj so zvukom.

  • Kompozitné video - Kompozitný video signál pre televíziu a video rekordér.                                                                                                    

Zbernice pre grafické karty:

  • ISA - 16 bitová architektúra, 8 MHz, používaná od 1981, dominantná technológia v 1980

  • MCA – 32 bit, 10 MHz. 1987, nekompatibilná s ISA

  • EISA – 32 bit, 8.33 MHz. 1988, kompatibilná s predchádzajúcimi typmi

  • PCI - 32 bit, 33 MHz. nahradila všetky zbernice od 1993. Zaviedla rýchle dynamické prepojenie medzi zariadeniami na zbernici bez nutnosti nastavovania. Plná podpora Plug and Play

  • PCI-X – zvýšila PCI na 64 bit a 133 MHz.

  • AGP – Vyčlenená len pre grafiku, 32 bit, 66 MHz.

  • PCI-Express - 2004, 2006 PCIe 2.0, 2010 PCIe 3.x, 2011 PCIe 4.x

     

     

 

AMD CrossFireX (známe aj ako CF alebo CrossFire) je technológia vyvíjaná spoločnosťou AMD, ktorá umožňuje pripojenie až štyroch GPU napájaných na grafické karty zapojených na jednej základnejdoske tak, aby mohli fungovať súčasne a vďaka tomu vylepšiť až 4-násobne grafický výkon pri zapojení 4 GPU.

 

Scalable Link Interface (SLI) je názov pre multi-GPU technológiu vyvinutej spoločnosťou NVIDIA pre prepojenie dvoch alebo viacerých grafických kariet spoločne vyrábať jeden výstup. SLI je algoritmus paralelného spracovania pre počítačove grafiky, chcel zvýšiť výpočtový výkon je k dispozícii pre grafiku.

 

 

 

 

História:

Grafická karta začala písať svoju históriu v roku 1960, keď tlačiareň (čo bolo najbežnejšie výstupné zariadenie počítača) bola nahradená obrazovkou, a bolo potrebné výstupné informácie z počítača vizualizovať. Prvé grafické karty zobrazovali len v textovom režime. Prípadné obrázky sa len skladali z textových znakov. Prvé grafické karty použilo vo svojich počítačoch IBM (prvé IBM PC) v roku 1981. Bola to karta štandardu MDA (Monochrome Display Adapter). Pracovala len v textovom režime 25x80 riadkov na obrazovke. Mala 4kB videopamäť a len jednu farbu. Karty sa postupne s nárokmi užívateľov vyvíjali, a vznikali firmy špecializujúce sa práve na grafické karty (ATI, CirrusLogic, S3, Matrox). V roku 1987 vznikol štandard VGA (Video Graphic Array – 640x480 bodov pri 256 farbách) a neskôr SVGA (Super VGA) ktorý už potreboval 2 MB pamäte a dokázal zobraziť 1024x768 bodov pri 256 farbách.

Tieto štandardy sa líšili len počtom zobrazených bodov a farieb. Evolučným skokom vo vývoji boli prvé karty označované ako 2D/3D . Tieto karty podporovali SVGA štandard, ale ako novinku mali zabudované 3D funkcie (podporu pre 3D zobrazenie). V 1997 firma 3dfx prišla s revolučným čipom Voodoo, ktorý obsahoval nové 3D funkcie a efekty . Tieto karty boli doplnkom ku klasickej grafickej karte, boli s ňou prepojené, a spúšťali sa len pri programoch, ktoré ju podporovali. Tieto karty sa dali používať pre počítačové hry, ktoré sa stali hybným motorom celého tohoto odvetvia. Nastal rýchly rozvoj grafických kariet, ktorý trvá podnes. Nové karty vyžadovali stále väčší objem dát prenášaných cez systémovú zbernicu PCI, táto postupne prestala nárokom postačovať. Preto v 2002 prišiel Intel s novým portom AGP (Accelerated Graphics Port) ktorý riešil úzke miesto medzi procesorom a grafickou kartou. AGP bol prvý špecializovaný port len pre grafickú kartu.

V roku 2002 nVidia začala kontrolovať trh s grafickými kartami, prevzala firmu 3dfx a vytvorila rodinu GeForce. Nové 3D algoritmy, väčší výkon grafických procesorov, nové pamäte SDRAM, DDRAM, DDR2, DDR3 so stále rastúcimi frekvenciami a veľkosťami.

Dnes je trh s grafickými procesormi kontrolovaný firmami nVidia a AMD (bývalá ATI) s rodinami grafických čipov GeForce a Radeon. Ostatné firmy sa špecializujú na zvláštne karty pre profesionálne využitie.

 

 

Prečítané: 11239x