Karta graficzna

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Porównanie starej i nowej karty graficznej firmy MSI, mała to Radeon R7 200, duża to Geforce 970
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]

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]

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]

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]

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]

Większość kart graficznych (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), firmware karty graficznej, obecnie realizowana jako pamięć flash,
  • RAMDAC (ang. RAM + 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 występuje,
  • złącza do monitorów oraz złącze płyty głównej.

Wiele z kart graficznych ma 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.

Połączenia karty[edytuj]

Sposób łączenia karty zmieniał się z czasem, ale zawsze obejmował połączenie z płytą główną oraz z monitorem:

Interfejs do systemu komputerowego – umożliwia wymianę danych i sterowanie kartą graficzną, zmieniał się wraz ze zmianami interfejsów wewnętrznych komputera PC:

  • ISA - wyparty przez PCI,
  • PCI - stosowany w prostych kartach,
  • AGP - obecnie nie stosowany,
  • PCI-Express - najczęściej stosowany.

Interfejs na slocie karty graficznej – złącza służące do podłączenia peryferiów i innych kart.

Złącza do wyświetlaczy:


Do łączenia kart ze sobą w celu zwiększenia wydajności używa się:

Typowe karty umożliwiają łączenie ze sobą od 2 do 4 egzemplarzy, które muszą posiadać identyczne GPU. Zazwyczaj karty różnych firm mające to samo GPU współpracują ze sobą. Do działania systemu wymagane jest wsparcie płyty głównej, większość modeli wyposaża się w rozwiązanie 2-Way lub 3-Way (do dwóch lub trzech kart)

Zasilanie[edytuj]

Karta graficzna jest podstawowo zasilana z płyty głównej, a w kartach pobierających większą moc dodatkowo:

  • MOLEX - stosowane w starych kartach,
  • Złącza PCI-E - karty stosują wtyczki 6PIN i 8PIN, często wymagane jest podłączenie 2 wtyczek, zwykle 6+8 lub 8+8.

Karty posiadają też umieszczone złącza do wentylatorów, oświetlenia czy pomp wodnych, lecz są one fabrycznie podłączone.

Często na kartach umieszcza się podświetlane loga producenta. Zwykle za pomocą oprogramowania można zmieniać ich jasność, a czasem nawet kolor.

Układ chłodzenia[edytuj]

Większość kart graficznych do poprawnego działania potrzebuje układu chłodzenia. Najwięcej ciepła wytwarza GPU, dlatego stosuje się:

  • Chłodzenie pasywne - poprzez montaż radiatora, zwykle o dużej powierzchni, w starych kartach nie stosowano dodatkowych radiatorów.
  • Chłodzenie aktywne powietrzem - poprzez montaż wentylatora(ów) na radiatorze. Dawniej montowano niewielkie i głośne wentylatory, obecnie montuje się szerokie, wolnoobrotowe generujące niewiele hałasu. Obecnie stosuje zazwyczaj się 2 lub 3 wentylatory.
  • Chłodzenie wodne - w kartach o dużej emisji ciepła montuje się układ chłodzenia wodą. We wbudowanych rozwiązaniach konstruuje się je tak jak procesorów. W komputerach chłodzonych wodą w całości, mocuje się blok wodny na samo GPU lub całą kartę (RAM i zasilanie).

Następnym elementem wydzielającym ciepło są pamięć RAM karty graficznej. Zazwyczaj chłodzi się je tym samym układem co GPU. W starszych modelach kart pamięci nie stosowano dodatkowego chłodzenia. Na nowszych kartach sekcje zasilania również chłodzi się, zwykle łącząc z głównym układem chłodzącym. W układach chłodzących 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 zajmuje 2 sloty, w efekcie czego po zamontowaniu takiej karty traci się możliwość użycia 1 lub 2 złączy na płycie głównej. Z tego powodu większość nowych płyt głównych złącza montuje się w odstępach.

Chłodzenie wodne kart zazwyczaj jest na tyle wąskie, że karty zajmują tylko 1 slot.