Karta graficzna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Karta graficzna MSI GTX 770 Lightning
Procesor graficzny karty 6600GT
Jedna z kart Nvidia – GeForce 8800 GTS

Karta graficznakarta rozszerzeń komputera odpowiedzialna za renderowanie grafiki i jej konwersję na sygnał zrozumiały dla wyświetlacza.

Podzespół ten jest też nazywany kartą VGA.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Pierwsze karty graficzne potrafiły jedynie wyświetlać znaki alfabetu łacińskiego ze zdefiniowanego w pamięci karty generatora znaków – tryb tekstowy. Kolejna generacja kart graficznych potrafiła już wyświetlać w odpowiednim kolorze poszczególne punkty (piksele) – tryb graficzny. Nowoczesne procesory graficzne udostępniają wiele funkcji ułatwiających i przyśpieszających pracę programów. Możliwe jest narysowanie odcinka, trójkąta, wieloboku, wypełnienie ich zadanym kolorem lub wzorem, tzw. akceleracja 2D. Większość kart na rynku posiada również wbudowane funkcje ułatwiające tworzenie obrazu przestrzeni trójwymiarowej, tzw. akceleracja 3D. Niektóre posiadają zaawansowane algorytmy potrafiące na przykład wybrać tylko widoczne na ekranie elementy z przestrzeni. W nowych układach graficznych zrezygnowano ze sztywnego schematu obliczeń, dając użytkownikowi pewną ilość jednakowych "rdzeni", które może on sobie zaprogramować (przy pomocy shaderów) do wyświetlania dowolnych efektów graficznych. Umożliwia to też wykorzystanie karty graficznej jako procesora ogólnego przeznaczenia (GPGPU), zdolnego do przeliczania dużych zbiorów uporządkowanych danych.

Typy[edytuj | edytuj kod]

Wyróżniamy dwa typy procesorów karty graficznej:

Przystosowane do pracy jako oddzielne karty graficzne tzw. dedykowane:

Zintegrowane z mostkiem północnym lub bezpośrednio w CPU:

Historyczne różnice w terminologii[edytuj | edytuj kod]

Wraz z pojawieniem się kart Voodoo firmy 3dfx, które znacznie przyspieszały wyświetlanie grafiki trójwymiarowej, pojawił się termin akcelerator graficzny. Karty te wymagały bowiem obecności w komputerze zwykłej karty graficznej.

Pozostali producenci zdecydowali się na integrację akceleratorów grafiki trójwymiarowej z samymi kartami graficznymi, podobnie jak to miało miejsce z akceleratorami grafiki dwuwymiarowej. Później także firma 3dfx zdecydowała się zintegrować swoje akceleratory z kartami graficznymi.

Funkcje[edytuj | edytuj kod]

Najważniejsze funkcje współczesnych akceleratorów graficznych to:

Poza tym karty graficzne oferują inne sprzętowe efekty, jak mgła, przezroczystość (dodatkowy kanał Alpha). Zasoby kart graficznych mogą być udostępniane innym stacjom roboczym sieci komputerowych. W obecnych topologiach sieciowych istnieje możliwość przesyłania obrazów na monitory innych stacji roboczych.

Budowa karty graficznej[edytuj | edytuj kod]

Większość kart graficznych (i wszystkie współczesne) składają się z następujących elementów:

  • Procesor graficzny (GPU) – odpowiedzialny za generowanie obrazu w pamięci obrazu
  • Pamięć obrazu – bufor ramki (ang. framebuffer) – przechowuje cyfrowe dane o obrazie, tekstury, dane geometrii sceny, etc
  • Pamięć ROM – pamięć przechowująca dane (np. dane generatora znaków) lub firmware karty graficznej, obecnie realizowana jako pamięć flash EEPROM
  • RAMDAC (ang. Digital-to-Analog Converter) przetwornik cyfrowo-analogowy – odpowiedzialny za przekształcenie cyfrowych danych z pamięci obrazu na sygnał sterujący dla monitora analogowego; w przypadku kart wyłącznie z wyjściem cyfrowym RAMDAC nie ma zastosowania.
  • Interfejs do systemu komputerowego – umożliwia wymianę danych i sterowanie kartą graficzną – zazwyczaj PCI, AGP, PCI-Express
  • Interfejs na slocie karty graficznej – zazwyczaj P&D, DFP, VGA, DVI, HDMI, DisplayPort

Wiele z kart graficznych posiada także:

  • Framegrabber – układ zamieniający zewnętrzny, analogowy sygnał wideo na postać cyfrową (tylko w kartach posiadających przechwytywanie obrazu)
  • Procesor wideo – układ wspomagający dekodowanie i przetwarzanie strumieniowych danych wideo; w najnowszych konstrukcjach zintegrowany z procesorem graficznym.

Układ chłodzenia[edytuj | edytuj kod]

Większość kart graficznych do poprawnego działania potrzebuje układu chłodzenia. Najwięcej ciepła wytwarza GPU, dlatego montuje się na nie same radiatory (chłodzenie pasywne) bądź z wentylatorem lub turbiną (chłodzenie aktywne) która używana jest w chłodzeniach referencyjnych. Jej plusem jest to, że ogrzane powietrze jest wypuszczane poza obudowę komputera ponieważ radiator jest zabudowany plastikową obudową. Jest wydajna przy wyższych obrotach co wiąże się z dużym hałasem. Firma Nvidia na procesor graficzny nakłada IHS czyli aluminiową osłonę mającą na celu lepsze rozpraszanie ciepła oraz chronić procesor przed uszkodzeniami. Następnym elementem wydzielającym ciepło są pamięć RAM karty graficznej. Często chłodzi je ten sam radiator co GPU. W starszych modelach kart pamięci nie posiadają dodatkowego chłodzenia. Na nowszych kartach posiadających dodatkowe złącza PCIe 6 pin lub 8 montowane są radiatory na sekcje zasilania. Jest ona chłodzona pasywnie. W radiatorach coraz częściej dodatkowo są montowane Heat pipe dla poprawienia wydajności układu chłodzenia. Możliwa jest wymiana radiatora standardowego na chłodzenie wodne bądź inny, większy, bardziej wydajny radiator co podniesie karcie podatność na overclocking. Obecnie większość kart ze względu na rozbudowany układ chłodzenia wymaga więcej miejsca (szerokość) niż przewidziany dla karty pojedynczy slot. W efekcie czego po zamontowaniu takiej karty traci się możliwość zamontowania 1 lub 2 dodatkowych kart rozszerzeń gdyż ich miejsce zostaje zasłonięte przez układ chłodzenia karty graficznej.

Najczęściej wykorzystywane złącza do podłączania kart graficznych do płyty głównej[edytuj | edytuj kod]

Wikimedia Commons