Grafikus kártya

Grafikus kártya típusai



A monitorokon megjelenő képet a számítógépbe épített grafikuskártya (videokártya) állítja elő. A választható képfelbontás és a színmélység nagyban függ a grafikuskártya tudásától.
A videokártya rendelkezik azzal az elektronikával, amely a monitort illeszti számítógépünkhöz. A kártya típusa (paraméterei) meghatározza azt a monitortípust, amelyre szükség van a kártya képességeinek optimális kihasználásához. A videokártya a legtöbb esetben valamelyik bővítőhelyen található, de vannak olyan PC-k is, amelyekben a videokártya az alaplapra van integrálva.

Főbb típusok

• Kezdetben csak monokróm adapterek léteztek. Ezek egyik legelterjedtebb típusa az MDA (Monochrome Display Adapter) kártya volt. Ez a kártya csak szöveg kiírására volt alkalmas, grafikus ábrát nem tudott megjeleníteni. Később a Hercules Corporation kifejlesztette a népszerű Hercules videokártyát (HGC, Hercules Graphics Controller). Ez a kártya már képes volt monokróm grafikus ábrákat is megjeleníteni.

• A színes szövegek és képek megjelenítéséhez fejlesztették ki a CGA (Color Graphics Adapter) színes grafikus videokártyát. Ez a kártya 640x200-as képfelbontással mindössze két színt, 320x200-as felbontással pedig a létező 16 színből egyszerre már négy színt tett láthatóvá.

• Az EGA (Enhanced Graphics Array) videokártya 64 színből 16–ot tudott megjeleníteni egyidejűleg a képernyőn 640x350-es felbontással. Ez a kártya még digitális videojelet szolgáltatott a monitor számára.

• 1987-től kezdték gyártani az első VGA (Video Graphics Array) adaptereket, amelyek már analóg videojelet szolgáltatnak és a felbontásuk 640x480 képpont.

• A VGA kártyatípus továbbfejlesztett változata az SVGA (Super Video Graphics Array) videokártya, melynek felbontása rugalmasan változtatható a monitor és a felhasználó igényei szerint. Általánosan 640x480; 800x600; 1024x768, 1152x864, 1280x1024 a legtöbb SVGA kártya felbontása.

A grafikuskártya tulajdonságai és működése

A videokártyák paraméterei

1. Sebesség: a videokártya határozza meg a kép megjelenítéséhez használható színek számát. A különböző videokártyák az alábbiak szerint jelenítik meg a színeket:

2. Felbontás: a videokártya felbontása a képernyőn megjelenő pixelek számát jelenti. Ha nagyobb a kártya felbontása, nagyobb a pixelek száma is, így élesebb a képernyőn megjelenő kép. Az ideális videokártyának nagy felbontása van és ezzel a felbontással képes sok szín megjelenítésére.

3. Megjeleníthető színek száma: Az, hogy egy kártya hány színt tud megjeleníteni különböző felbontásokkal, a memóriája nagyságától függ. Az táblázat első három sorában található színmélységek használata ma már nem jellemző. A 8 bit segítségével előállítható 256 színt a napjainkban még használatban lévő régebbi, kis kapacitású PC-ken alkalmazzák. A 16 bites üzemmód használata manapság általánosan használt színmélységnek tekinthető. A 24 és a 32 bites üzemmódokat grafikai, illetve professzionális videó alkalmazások esetében használják. A 16 bites színmélységet gyakran High color, a 24 és 32 bites színmélységeket pedig True color üzemmódnak nevezik.

A kép megjelenítéséhez a CPU információt küld a videokártyának, ami azt továbbítja a monitornak. Sok esetben a videokártya a számítást igénylő műveleteket (pl. 3D grafika létrehozásakor) maga végzi el. A számítógép videofelbontását vagy sebességét - több tényező mellett - leginkább a videokártya befolyásolja.

Ma a közepesen jó és jó videokártyákon általában 16-64 megabájt memória van. Ebben a videomemóriában tárolja a kártya az egyes pixelek színértékét. Ha a monitor például 1024x768 felbontással működik, a kártyának 768.432 pixelről kell színértékeket tárolnia. Ahhoz, hogy a kártya ilyen esetben 256 színt tudjon megjeleníteni minden pixel színe 8 bitet, azaz 1 bájtot igényel (28=256), összesen tehát 768.432 byte (=750 kB =0.74 megabájt) videomemóriára van szüksége. A videokártyáknak általában saját BIOS-uk (Basic Input Output System - alapvető rendszerprogram a perifériák kezelésére) is van, ami a kártyán lévő ROM-ban található. A legtöbb videokártyához tartozik eszközvezérlő program a különféle operációs rendszerekhez (DOS, Windows, OS/2, stb.). Ezeket ajánlott a számítógépre telepíteni, mivel a PC enélkül előfordulhat, hogy nem tudja a kártya képességeit kihasználni, és a legegyszerűbb módon fogja azt működtetni, figyelmen kívül hagyva a gyorsítás vagy a nagyobb felbontási képesség lehetőségét. A videokártyák ma az AGP (Accelerated Graphics Port) vagy a PCI (Peripheral Components Interface) buszt használják.

3D kártyák

A ma használatos számítógépekben legtöbbször olyan videokártyák vannak, amelyek támogatják a háromdimenziós alakzatok modellezését.

Az új 3D-s generáció grafikus memóriája - az igényes architektúra következtében - lényegesen nagyobb igénybevételnek van kitéve mint a kétdimenziós grafikus kártyák esetében. Ebből kifolyólag a 3D-s adaptereket még 64 bites sávszélesség esetén is legalább 4 Mbájtnyi video-RAM-mal érdemes összeépíteni. A szokványos RAM-ok és a gyors VRAM modellek helyett EDO RAM-okat, WRAM-okat, MDRRAM-okat és hamarosan 3D-RAM-okat is használnak. A 3D-s kártyák nagyban megkönnyítik a térhatású effektusokat tartalmazó interaktív számítógépes animációkat készítő stúdiók munkáját. Ezeket az animációkat be lehet építeni a különféle multimédia alkalmazásokba. Az OpenGL interfésszel felszerelt adapterek hardveresen segítik a 3D-s effektusok előállítását.

A piacvezető nVIDIA chip-jeire (TNT, TNT2, illetve a GeForce sorozatra) épülő videokártyák (pl. Leadtek, Elsa, Abit, Asus, stb.) mellett elterjedt még a hasonló tudású, ATI Radeon, és más grafikus chip-ekre (GPU) épülő ATI, Matrox, S3, stb. videokártyák is. Egy 3D videokártya képességei lemérhetők a számítási teljesítményén (hány millió elemi háromszöget jelenít meg egy másodpercben), az integrált memória méretén (16, 32, 64, 128 MB), típusán és hozzáférési sebességén. Ezen videokártyák némelyike kapható integrált TV-kimenettel és/vagy bemenettel, vagy digitális kimenettel (DVI) is. Egyes, az ún. Dual Head technológiával készülő videokártyák képesek két eszközt (egy monitor és egy második monitor/TFT monitor/TV) kezelni.

Kártyacsatlakoztatási lehetőségek

A grafikus kártyák működésének feltételei

• megfelelő fizikai állapot

• megfelelő vezérlőprogram

• kártya hűtése

• rendeltetésszerű használat

A grafikus kártya és a számítógép kapcsolata

Milyen szabvány szerint csatlakoznak a számítógéphez:

• Integrált: Az integrált vezérlők azok a perifériavezérlő alkatrészek, amelyek kivétel nélkül minden mai PC-hez hozzátartoznak, így fölösleges külön bővítőkártyahelyet áldozni rájuk. Az idők során ezek közül egyre több került az alaplapra, így a videokártyák esetében is.

• nem integrált: ISA, PCI, AGP: a bővítőkártyák csatlakozóaljzatai. Az AGP- be csak a videokártya csatlakozik), míg az ISA- t már nem nagyon használják a kártyák, leggyakrabban PCI- s egységekkel lesz dolgunk. Itt elvileg minden slot-ban minden kártya működik,

• rendszerfüggőség

Grafikus kártyák kimeneti lehetőségei

• VGA: analóg kimenet a monitorra

• DVI: digitális kimenet a monitorra, illetve a DVI-s bemenettel rendelkező HDTV szabványnak megfelelő televízió-készülékekre

• S-Video, Composite Video: televíziós szabványnak megfelelő analóg kimene

• HDMI a legújabb

Grafikus üzemmódok

A képernyő felbontása nagyban függ a grafikus kártyától, illetve a kártyák különböző gyártói specifikációi is sokat számítanak a minőség javításában.

OpenGL: A Silicon Graphics által kifejlesztett API(Az alkalmazások fejlesztését segítő, előre megírt függvények gyűjteménye. Segítségével a programozók egyszerűen kommunikálhatnak az operációs rendszerrel, vagy bármilyen hardvereszközzel.), melyet nemcsak játékok, hanem 3D-s tervezőprogramok is használnak. Előnye a platformfüggetlensége, mivel nemcsak Windows alatt használható, hanem akár más operációs rendszer esetén is.

DirectX: A Microsoft által kifejlesztett és a Windows 95/98/Me -operációs rendszerekbe integrált rutin- és protokollgyűjtemény, melyek segítségével a programozók hozzáférnek a hardverhez anélkül, hogy pontosan tudnák, melyik típust telepítették az adott rendszeren.

A grafikus kártya és a monitor kapcsolata

A monitor feladata, hogy láthatóvá tegye számunkra az aktuális információkat. Többnyire ezen a periférián keresztül kapunk üzenetet a számítógéptől. Össze kell hangolni tehát a számítógépet és a monitort.

A grafikus kártya az, ami betölti ezt az összehangoló szerepet. A grafikus kártya nem ér semmit a monitor nélkül és fordítva. A számítógép a grafikus kártyán keresztül küld utasításokat a monitornak:

• Kép rajzolása

• Szöveg kiírása

• Képernyő törlése

A monitornak ismernie, sőt értelmeznie kell a grafikus kártya által küldött jeleket. A zavartalan működés érdekében össze kell őket hangolni.

A grafikus kártyát az alaplap valamely szabad bővítőhelyébe kell helyezni. Alaplaptól és kártyától függően használhatunk VESA-s, PCI-os vagy AGP-s grafikus kártyát. Az AGP-s buszrendszert direkt grafikus kártyák használatához fejlesztették ki. Az ezen való kommunikálás sokkal gyorsabb, mint más egyéb buszrendszereken, de ez csak grafikus kártya esetén igaz. Az AGP csak grafikus kártya fogadására alkalmas.

A grafikus kártya határozza meg a monitor felbontását és színmélységét is. A feldolgozásra kerülő adatok mennyisége annak megfelelően változik, hogy mekkora a színmélység és a felbontás. Ezek az adatok a grafikus kártya memóriájában vannak eltárolva. A grafikus kártyára rakhatnak hétköznapi DRAM-ot (egyszerre nem lehet írni és olvasni.), illetve speciális EDO vagy Video-RAM-ot, melyeket lehet egyszerre olvasni és írni.

A grafikus kártya önmagában nem működőképes. A számítógépnek tudnia kell, hogy miként tudja használni a grafikus kártyát. Ezért a feladatért egy olyan program felelős, amely nemcsak hogy vezérli a grafikus kártyát, hanem lehetőséget nyújt arra, hogy a felhasználó maradéktalanul kihasználja a grafikus kártya által nyújtott lehetőségeket.

Accelerated Graphics Port, gyorsított grafikus port (kapu). A 3D gyorsítókártyák fejlődése során jelentkeztek a PCI busz korlátai. Ezek elhárítására tervezett 1997-ben új csatoló-szabványt az Intel, amit először a Pentium II-es chipset-ek támogattak. A videokártyák ma az AGP (Accelerated Graphics Port) vagy a PCI (Peripheral Components Interface) buszt használják.

A ma használatos számítógépekben legtöbbször olyan videokártyák vannak, amelyek támogatják a háromdimenziós alakzatok modellezését.

Az új 3D-s generáció grafikus memóriája - az igényes architektúra következtében - lényegesen nagyobb igénybevételnek van kitéve mint a kétdimenziós grafikus kártyák esetében. Ebből kifolyólag a 3D-s adaptereket még 64 bites sávszélesség esetén is legalább 4 Mbájtnyi video-RAM-mal érdemes összeépíteni. A szokványos RAM-ok és a gyors VRAM modellek helyett EDO RAM-okat, WRAM-okat, MDRRAM-okat és hamarosan 3D-RAM-okat is használnak. A 3D-s kártyák nagyban megkönnyítik a térhatású effektusokat tartalmazó interaktív számítógépes animációkat készítő stúdiók munkáját. Ezeket az animációkat be lehet építeni a különféle multimédia alkalmazásokba. Az OpenGL interfésszel felszerelt adapterek hardveresen segítik a 3D-s effektusok előállítását.

A 16 bites színmélységet High color üzemmódnak nevezzük.

A 24 és 32 bites színmélységeket True color üzemmódnak nevezzük.

Ma a közepesen jó és jó videokártyákon általában 16-64 megabájt memória van. Ebben a videomemóriában tárolja a kártya az egyes pixelek színértékét.