~Nožka

Grafické karty

Grafická karta nebo také videoadaptér je součástí počítače jejímž úkolem je vytvářet grafický výstup na monitoru, grafické výpočty atd. Připojena je většinou přes PCI-Express slot.

Grafická karta je prostředníkem mezi PC a monitorem; posílá monitoru signály pro konečnou tvorbu obrazu:

• složky barev bodů,
• synchronizační a řídicí signály

Základním prvkem graf.karty je grafický procesor. GPU = Graphics Processing Unit. (V dávné minulosti to byl poměrně jednoduchý řadič) GPU může být integrován na základní desce do chipsetu (znatelně nižší výkon), popř. i přímo do procesoru (IGP)

významnými výrobci GPU jsou:

nVidia, Matrox, AMD, Intel, VIA Technologies

Některé grafické karty umožňují kromě výstupu naopak i analogový vstup videosignálu např. při ukládání videosouborů z videokamery, videopřehrávačů apod. Tato funkce se nazývá VIVO.

Dříve byla "grafická karta" (přesněji šlo o grafický čip) nedílnou součástí základní desky, dnes jsou grafické karty oddělené a připojené do počítače pomocí některého typu sběrnice.

Grafická karta může být i integrována na základní desce. Jedná se většinou o méně výkonné verze grafických čipů, výjimečně s přidanou vlastní pamětí. Grafické karty integrované na základní desce jsou vytlačovány integrací grafického jádra přímo do procesoru nebo na společnou desku spolu s procesorem.

Pokud je grafická karta integrovaná, lze ji vypnout a nahradit grafickou kartou dedikovanou, osazením do příslušného slotu na základní desce.

Součásti grafické karty

GPU

Dnes jet o hlavní řídicí prvek grafické karty. (Dříve nazýván jako grafický akcelerátor.)

VideoRAM

Paměť videokarty.

ROMBIOS

Firmware karty (software pro GPU).

DAC

Převodník D/A, tvoří obrazový signál pro monitor

Výstupní obvody

Obvody pro konverzi výstupního signálu dle různých standardů (S-Video, DVI, HDMI, atd)

Procesor PC (CPU) zapisuje obrazová data do videopaměti grafické karty. Tato data čte GPU, na jejich základě vytváří digitální obraz a posílá na převodník DAC, jehož výstupem je obrazový signál pro monitor.

Ovladače videokarty mohou využívat možnosti GPU (akcelerátoru) pro efektivnější zajištění své činnosti – ušetří tak práci hl.procesoru CPU

Text/Grafika

Rozlišujeme dva základní režimy práce:

textový režim

V tomto režimu jsou aplikovány programy nevyžadující grafiku. (Textové aplikace -- TUI) Program do videopaměti vkládá jen kódy písmen a jejich barev. Umožňuje zobrazovat pouze předem definované znaky, jako jsou písmena (A, a, B, b, C, c, ...), číslice (1, 2, 3, ...), speciální znaky (&, ^, %, ...) a pseudografické znaky (symboly pro vykreslování tabulek). Tyto znaky jsou přesně definované pomocí matic bodů a je možné je zobrazovat pouze jako celek. Znakovou sadu lze přeprogramovat podle potřeby (viz např. čeština). Běžný textový režim obsahuje 80 znaků na 25 řádcích. Počet sloupců a řádků je však nastavitelný. Tato nastavení se nazývají módy.

grafický režim

Mluvíme o tzv. GUI. Informace jsou zobrazovány po jednotlivých obrazových bodech tzv. pixelech (Picture Element). Tento režim již nepoužívá předem definované znaky, ale může z jednotlivých pixelů vykreslit prakticky libovolnou informaci (závisí na možnostech konkrétní karty. Stejně jako textový má i grafický režim různé módy. Záleží na rozlišení, počtu bodů na obrazovce (udává se počtem bodů na ose X a Y) a počtu barev. Některá rozlišení umožňují použít různého počtu barev.

Základní parametry GK

• typ a frekvence GPU
• typ a frekvence VideoRAM
• použitá sběrnice (PCI, AGP, PCI-Express, ...)
• výčet rozlišení v grafickém režimu
• výčet textových režimů
• rychlost (počet fps – frames per second)
• druhy výstupů GK (S-Video, HDMI, ...)

Historie -- Módy

U prvních ditálních monitorů barvy byly vytvářeny pouze zapínáním či vypínáním příslušného paprsku katody. - 3 katody R,G,B => pouze 8 barev. Proto došlo k přechodu od dřívějších digitálních signálů k analogovým signálům VGA standardu. Příčinou byl požadavek na zvýšení počtu barev v obrazu. Analogové monitory- došlo k přidání dalšího signálu, který určuje intenzitu paprsku což vedlo ke zvýšení počtu barev. Běžné je použití 16 druhů barev. Novější karty mohou používat 256 barev a více (až 16 milionů barev). Jednotlivé barvy však mohou být namíchány zcela libovolně a omezen je pouze počet barev zobrazených současně v jednom okamžiku.

http://cs.wikipedia.org/wiki/Rozlišení

'CGA' Color Graphic Adapter byla první grafická karta IBM a také první standard barevné grafiky pro počítače IBM PC. Na trhu se objevila v roce 1981.

Adaptér nabízel textové režimy 40x25 a 80x25 znaků v 16 barvách, nebo rozlišení 320 x 200 bodů při 4 pevně zvolených barvách

Následovali další standardy:

CGA     320×200 
QVGA    320×240 
HVGA    320×480
EGA     640×350
CGA (monochrome mode)   640×400 
VGA and MCGA    640×480
HGC     720×348
MDA     720×350
WVGA    800×480
SVGA    800×600
WVGA    854×480
XGA     1024×768
XGA+    1152×864
WXGA    1280×768
WXGA    1280×800
SXGA    1280×1024
SXGA+   1400×1050
WXGA+   1440×900
HD+     1600×900
WSXGA   1600×1024
WSXGA+  1680×1050
UXGA    1600×1200
HD-1080 1920×1080
WUXGA   1920×1200
QXGA    2048×1536
WQXGA   2560×1600
QSXGA   2560×2048
QSXGA+  2800×2100
WQSXGA  3200×2048
QUXGA   3200×2400
QUXGA   3200×2560
WQUXGA  3840×2400
HSXGA   5120×4096
WHSXGA  6400×4096
HUXGA   6400×4800
WHUXGA  7680×4800

Významné funkce GPU (akcelerátoru)

• podpora techniky double/tripple buffering
• alfa kanál (částečná průhlednost)
• grafické 2D transformace, vektorové výpočty (obvykle v plovoucí řád.čárce, HW podpora)
• podpora „3D standardů“: OpenGL a Microsoft DirectX

OpenGL – vznikl začátkem 90. let jako profesionální grafické programové rozhraní, optimalizováno na přesné realistické zobrazení 3D-scény (CAD, projektanti, apod.)

OpenGL (Open Graphics Library) je průmyslový standard specifikující multiplatformní rozhraní (API) pro tvorbu aplikací počítačové grafiky. Používá se při tvorbě počítačových her, CAD programů, aplikací virtuální reality či vědeckotechnické vizualizace apod.

Standard OpenGL spravuje konsorcium označované jako ARB (Architecture Review Board), jehož členy jsou firmy jako např. SGI, Microsoft, NVIDIA, ATI atd.

Implementace OpenGL existují pro prakticky všechny počítačové platformy, na kterých je možno vykreslovat grafiku. Kromě implementací vestavěných v grafickém hardware (na grafické kartě) existují také softwarové implementace, které umožňují používat OpenGL i na hardwaru, který ho sám o sobě nepodporuje (ale obvykle nabízejí nižší výkon). Příkladem takové implementace je open source knihovna Mesa 3D, která ovšem z licenčních důvodů nemůže být označena jako implementace OpenGL, ale pouze jako implementace API, které je „velmi blízké“ OpenGL.

DirectX – vyvinul Microsoft později v 90. letech, optimalizováno spíše na rychlejší vykreslování 3D-scén na úkor přesnosti realistického zobrazení – oblíbené, často používáno v 3D-hrách podpora přehrávání digitálního videa od podpory algoritmů kompresního formátu MPEG až po téměř samostatné přehrávání Hi-definition videa (minimální zátěž CPU)

Jde o sadu knihoven poskytujících aplikační rozhraní (API) pro umožnění přímého ovládání moderního hardwaru. Jejich cílem je maximální využití možností hardware jak po stránce nabízených funkcí, tak z hlediska maximálního výkonu, což je využíváno pro tvorbu počítačových her, multimediálních aplikací i grafického uživatelského prostředí (např. Windows Aero).

Jak z názvu vyplývá, je DirectX produktem firmy Microsoft určeným výhradně pro operační systém Windows.

Paměť videokarty – VideoRAM

• VideoRAM je vedle GPU dalším rozhodujícím parametrem GK
• sestavuje se v ní obraz vysílaný na monitor a také slouží jako operační paměť GPU
• velikost VideoRAM omezuje max.rozlišení a max.barevnou hloubku

Druhy VideoRAM:

• DRAM (Dynamic RAM), popř. EDO DRAM nebo SDRAM klasická paměť, nejlevnější, nejnižší výkon
• VRAM (Video RAM) možnost 2 vstupů a výstupů (dvoubranová/dvouportová) v jednom okamžiku může CPU zapisovat a GPU číst (z různých míst)
• SGRAM (Synchronous Graphics RAM) podobně jako DRAM +podpora blokových operací např. naplnění bloku stejnou hodnotou, přesun bloku dat, ...
• WRAM (Window RAM) dvoubranová paměť s podporou blokových operací
• u sběrnice AGP není samostatná VideoRAM ve funkci videopaměti se využívá vyhrazená část RAM – nast. BIOSem
• od r. 2003 typicky DDR technologie – DDR2, GDDR3, GDDR4, ...

Fámy o grafické kartě

• "Typ paměti na grafice nesmí být vyšší než na základní desce" - není to pravda, není vyloučená například spolupráce operační paměti DDR1 počítače a paměti GDDR5 na grafické kartě.

• "Podle velikosti paměti je výkon grafiky" - tady vždy záleží nejdřív na grafickém čipu a až pak na paměti. Na 64-bit sběrnici to je 256 MB, 128-bit to je 512 MB, 256-bit to je 1 GB, 512-bit to je 1,5 GB, berte to orientačně, přesně sejde na daném kusu grafiky, použitých pamětech a použitém grafickém čipu.

• "Vyšší cena rovná se vyšší výkon" - to neplatí už dávno, vždy je dobré si projít testy a vybrat si tu pravou.

• "Vyšší taktovací frekvence znamená vyšší výkon"" - u dané karty ano, ale všeobecně je nejdůležitější architektura a programové vybavení jádra a až potom taktovací frekvence.

| navigace |