Bilgisayar denince en çok duyulan terimlerden biri de ekran kartlarıdır. Görüntünün monitöre yansıtılmasını sağlayan ekran kartları aynı zamanda görüntünün kalitesini de belirlemektedir.
Bilgisayar ekranındaki bir görüntünün kalitesi hem görüntü bağdaştırıcısı yani ekran kartına, hem de monitöre bağlıdır. Çünkü monitörünüz yeterince özellikli değilse, ekran kartınız ne kadar iyi olursa olsun kaliteli bir görüntü elde edilmeyecektir.
Günümüzde birçok farklı tipte üretilen ekran kartları, özelliklerine göre farklı video modları sunmaktadır. Monitörler görüntüleri göstermek için analog sinyaller kullanırlar. Ekran kartları ise ekrana gidecek olan görüntünün dijital bilgisini alır, kendi belleğinde depolamak suretiyle analog sinyallere çevirir ve ekrana yansıtır. Ekran kartlarının kendinde olan belleği sayesinde, bilgisayar görüntüleri depolamak zorunda kalmaz. Ekran kartlarının bu işlevsel yapısı aynı oranda güce ihtiyacı olduğunu da göstermektedir. Özellikle yüksek performanslı ekran kartları büyük ölçüde güç tüketmektedir.
Ekran Kartı Nasıl Çalışır?
Ekran kartlarının hepsinin farklı özellikleri bulunur. Fakat buna karşın 3 temel özelliğe sahiptirler. Bunlar; Video Chip; ekranın yansıtması gereken görüntüleri oluşturacak olan sinyalleri üretir. RAM; Ekrana gönderilen görüntü bilgilerinin saklandığı bölümdür. Erişimin mümkün olduğunca hızlı olması gerekir. RAMDAC; Grafik işlemcisinde işlenen ve video belleğine aktarılan bilgiler monitöre gönderilemez. Bunun nedeni bu sinyallerin dijital olmasıdır. Bu sinyallerin monitörlerin kabul edebileceği analog RGB sinyallere dönüştürülmesi gerekir. Bu görevi de grafik kartındaki RAMDAC ünitesi yapmaktadır. Bu üç bileşenin teknolojilerine göre performans gösterirler ve bilgisayar işlemcisine büyük oranda yardımcı olurlar. Ekran kartları PCI ya da AGP veri yolunu kullanmaktadırlar. CPU’dan aldıkları verileri çok hızlı bir şekilde ekrana yansıtırlar. Bu da CPU’nun rahatlamasına yol açmaktadır. Ekran kartının gücü ve hafızası ekrana yansıtılan görüntünün hızını ve kalitesini belirler. Yukarıda bahsedilen 3 unsur grafik kalitesinde büyük önem taşımaktadır.
Konunun daha iyi anlaşılması için, bilgisayarda bulunan işlemci bir yazılımı ya da bu yazılımın gerektirdiği grafik ve resimlerin bilgilerini ekran kartına bir kablo aracılığı ile gönderir. Ekran kartı bu bilgileri kullanarak resmin ekranda hangi piksel boyutunda gözükeceğine karar verir. İşlemci bilgileri ekran kartına kendi hafızasında depolaması için gönderir. Daha sonra geometrik bilgiler ve komutlar ile ön belleğe gönderilir. Burada gölgelendirme adı verilen işlem uygulanır. Bu işlem sayesinde ön belleğe gönderilen bilgiler kullanılarak şeklin gerçeklik ve boyut kazanması sağlanır.
Ekran Kartının Yapısı Nelerden Oluşur?
- Grafik İşlemcisi (GPU)
- Görüntü Belleği (Video RAM)
- Dijital Analog Çevirici (RAMDAC)
- Video BIOS
- Ekran Çıkış Bağlantıları (VGA-Out, DVI-Out, Video-In/Out, TV-Out)
- Soğutucu
- Z-Buffer (Tampon Bellek)
- V-Sync
- Video Codec
GPU Nedir?
GPU ekran kartının işlemcisine verilen addır. Görüntü
bilgilerini işler ve bilgisayarın yavaşlamasını engeller.
Görüntü Belleği/ Video RAM Nedir?
Bu bellek görüntü bilgilerini GPU’ya gönderir ve bunları
içerisinde saklar.
Dijital Analog Çevirici/ RAMDAC Nedir?
Görüntü belleğinden gelen dijital bilgileri yani 0 ve 1’leri
analog verilere dönüştürerek görüntünün oluşmasını sağlar.
Video BIOS Nedir?
Bilgisayarınızda bulunan BIOS gibi olan Video BIOS,
içerisindeki yazılım sayesinde ekran kartı içerisindeki bileşenler arasındaki
iletişimin gerçekleşmesini sağlar.
Soğutucu Nedir?
Ekran kartınızın daha yüksek bir performansta çalışabilmesi
için gereken ortamı sağlamak amacı ile kullanılan Fan, Haetsink ve
HeatPipes’lara verilen addır.
Z-Buffer/ Tampon Bellek Nedir?
Üç boyutlu görüntülerin görüntülenebilmesi için gereken
üçüncü boyut bilgilerini içerisinde saklayan birimdir.
V-Sync Nedir?
Monitörünüzün ve ekran kartınızın tazeleme hızını belirleyip
bu hızları eşit seviyeye getirerek sesin ve görüntünün aynı anda oynatılmasını
sağlayan birimdir.
Video CODEC Nedir?
Bilgisayar işlemcisine benzer bir yapısı vardır. Üzerinde matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için bir ALU ve bunu dışında grafik işlemeye yönelik özel bölümler bulunmaktadır. GPU yu CPU dan ayıran en temel özellik ise grafik işlemeye yönelik güçlendirilmiş bir işlemci olmasıdır. Grafik konusunda çok güçlü bir etkiye sahip olup bilgisayar işlemcisinden genel itibariyle çok daha fazla transistör sayısına sahiptir (yeni ve üst modellerde). Günümüzde ekran kartları için gpu üreten iki büyük firma bulunmaktadır. Nvidia ve Ati aralarındaki sürekli rekabetten dolayı her geçen gün gpu mimarilerini güçlendirmekte ve kapasitelerini arttırmaktadır. Nvidia ve atinin geçmişten günümüze mimarilerine bakacak olursak;
» Nvidia: NVIDIA NV4, NV5, NV10, NV11, NV15, NV17, NV18, NV20, NV25, NV28, NV30, NV31, NV34, NV35, NV36, NV38, NV40 (175 milyon transistör - 130nm üretim teknolojisi), NV41, NV44, NV44A, NV48, G70, G71, G72, G73, G80, G84, G86, G92 ve G92s mimarili gpu çekirdekleri.
» ATI: ATI R200, RV250, RV280, R300, RV350, R350, RV360, R360, RV370, RV380, R420, RV410, R423, R430, R480, RV515, R520, RV530, RV560, RV570, R580, R580+, R600, RV610, RV620 LE, RV620 PRO, RV630, RV635 PRO, RV670, RV670 XT ve RV670 PRO mimarili gpu çekirdekleri.
Aşağıdaki resimde örnek nvidia g92 ve ati r600 çekirdekleri gözükmektedir.
Firmaları son çıkardığı gpu çekirdeklerini inceleyecek olursak;
G80: 681 milyon transistör, 90nm üretim teknolojisi, 108W güç gereksinimi
G92: 754 milyon transistör, 65nm üretim teknolojisi, 146W güç gereksinimi
RV620 Pro: 180 milyon transistör, 55nm üretim teknolojisi, 40 adet SPU (Stream Processing Units)
R580: 384 milyon transistör, 90nm üretim teknolojisi
R600: 720 milyon transistör, 80nm üretim teknolojisi
Mobile PCI Express Module - MXM: Yeni nesil ekran kartlarının artık bir çoğu pci express x16 port teknolojisine göre üretilmektedir. 4000/8000MB/saniye veri transferine olanak sağlayan bu iletişim teknolojisi ile kartların daha uyumlu çalışması ise chip üreticileri kart üstüne donanımsal pci express uyumlandırıcı entegrelerini koymaktadırlar. Bu yöntemle iletişim protokolü için daha uyumlu ve daha hızlı kartlar üretilebilmektedir. Ekran kartları için kullanılan anakart portlarının tarihi gelişimine kısaca bakacak olursak;
- ISA XT- 8MB/Saniye, ISA AT 16MB/saniye, MCA, EISA, VESA, PCI, AGP 1x 264MB/Saniye, AGP 2x, AGP 4x, AGP 8x 2000MB/Saniye, PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8, PCIe x16 4000/8000MB/saniye şekline veri transfer hızlarına sahiplerdir. Aşağıdaki resimde Nvidia MXM entegre modülü gözükmektedir.
Video Memory - Bellek: Yazının başlangıcında da açıkladığımız gibi ekran kartı işlemcileri, grafik işlemlerini çok daha hızlı yapmak ve kablo sorunundan kurtulmak için gerekli olan ram bellekleri kart üstüne işlemcinin çevresine takmaktadırlar. Mesafe yakınlığı ve yer avantajlarından dolayı fiziksel olarak ta bu işlem çok büyük avantaj sağlamaktadır. Ayrıca gpu ile bellekler arasındaki binlerce bağlantı bu kısa mesafede gerçekleştiği için hız konusunda da inanılmaz avantajlar oluşmaktadır. Aşağıdaki resimde gpu ve çevresinde video bellekler gözükmektedir.
Video bellek modüller çeşitli chip üreticileri tarafından üretilmektedir. Bunlardan en bilinenler; Samsung, Kingston, Hynix. Üretim teknolojilerini inceleyecek olursak;
» DDR: 166 - 950MHZ saat hızı, 1.2 - 30.4Gb/saniye veri transfer hızı
» DDR2: 533 - 1000MHZ saat hızı, 18.5 - 16Gb/saniye veri transfer hızı
» GDDR3: 700 - 1800MHZ saat hızı, 5.6 - 54.4Gb/saniye veri transfer hızı
» GDDR4: 1600 - 2400MHZ saat hızı, 64 - 156.6Gb/saniye veri transfer hızı
Yeni kartlarda kullanılan GDDR4 ram video bellek çeşitleri ile gpu lar çok hızlı bir şekilde kareleri kaydetme ve birleştirme yeteneklerine sahip hale gelmektedirler.
Video Bios: Anakart bios yapısına sahip bir biosta ekran kartı üzerinde bulunmaktadır. Ekran kartı biosu ile bilgisayar çalıştırıldıktan sonra ekran kartı başlarken üzerinde uygulanması gereken ayarlar (frekans, gerilim) buradan okunarak düzenlenir. Ekran kartı bios ayarları ile kartın performansı arttırılabilir yani anakartta işlemci üzerinde yapılan overclock çalışması burada ekran kartı işlemcisi - gpu üzerinde yapılabilmektedir.
RAMDAC: Ekran kartı üzerinde dijital sinyalleri analog sinyallere çeviren bir digital - analog çevirici bulunmaktadır. RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog) adı verilen bu sistem ile CRT monitörler için gerekli olan ve bu monitörlerde değişiklik gösteren yenileme süreleri için ayarlama özelliği sağlamaktadır.
Giriş Çıkış Üniteleri: Ekran kartının verileri işledikten sonra görüntü birimi olan monitörlere gerekli bilgiyi göndermesi için kullanılan çıkış birimleri (DVI, VGA, SVGA) portları bulunmaktadır. Bunların dışında bilgisayarı normal televizyona bağlamak için kullanılan S-Video (tv out) çıkışıda bulunmaktadır.
Bu özelliklerin dışında ekran kartları üzerinde birçok ufak modül daha bulunmaktadır. Örnek olarak nvidia G92s mimarisine sahip çekirdeği bulunan 9800GX2 128 adet stream processors - hareket işlemcisi bulunmaktadır. Ayrıca yeni nesil kartlarda çoklu birleştirme desteği ile aynı markanın 2 kartını uygun şekilde birleştirerek çok daha fazla performans sağlanmış olur bu teknolojiyi inceleyecek olursak;
NVIDIA SLI: SLI (Scalable Link Interface) teknolojisi nvidia kartları için geliştirilen iki kartı aynı anakart üzerine bağlayarak grafik işleme performansını çok büyük ölçüde arttırmaya yarayan bir yapıdır. İki ayrı fiziksel nvidia ekran kartı üst bağlantı ile bağlandıktan sonra yazılım ile gerekli ayarlamalar yapılarak tek bir ekran kartı gibi çalışma şekli göstermesine rağmen iki adet ekran kartının performansına yakın bir güç sunmaktadır.
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder