Karty graficzne
Obrazy, które widzisz na monitorze, składają się z małych kropek zwanych pikselami. Przy najbardziej typowych ustawieniach rozdzielczości ekran wyświetla ponad milion pikseli, a komputer musi zdecydować, co zrobić z każdym z nich, aby utworzyć obraz. Aby to zrobić, potrzebuje tłumacza - czegoś, co pobierze dane binarne z procesora i przekształci je w obraz, który możesz zobaczyć. O ile komputer nie ma wbudowanych funkcji graficznych na płycie głównej, to tłumaczenie odbywa się na karcie graficznej. Zadanie karty graficznej jest złożone, ale jej zasady i komponenty są łatwe do zrozumienia. Przyjrzymy się podstawowym częściom karty graficznej i temu, co robią. Przeanalizujemy również czynniki, które współdziałają, aby stworzyć szybką i wydajną kartę graficzną oraz opiszemy czy kierować się podczas zakupu karty graficznej. Pomyśl o komputerze jak o firmie z własnym działem artystycznym. Kiedy ludzie w firmie chcą jakieś grafiki, obrazu lub wykonania prawdziwego dzieła sztuki, wysyłają zapytanie do działu graficznego. Dział artystyczny decyduje, jak stworzyć obraz, a następnie przenosi go na papier. W rezultacie czyjś pomysł staje się faktycznym, widocznym obrazem.
Karta graficzna działa na tych samych zasadach. CPU, pracując w połączeniu z aplikacjami, wysyła informacje o obrazie do karty graficznej. Karta graficzna decyduje, jak wykorzystać piksele na ekranie do utworzenia obrazu. Następnie wysyła te informacje do monitora za pomocą kabla. Tworzenie obrazu z danych binarnych to skomplikowany i wymagający proces. Aby wykonać obraz trójwymiarowy, karta graficzna najpierw tworzy drucianą ramkę z prostych linii. Następnie rasteryzuje obraz (wypełnia pozostałe piksele). Dodaje również światła, tekstury i kolor. W przypadku gier, gdzie akcja jest szybka, komputer musi przejść ten proces około sześćdziesięciu razy na sekundę. Bez karty graficznej do wykonywania niezbędnych obliczeń obciążenie komputera byłoby zbyt duże. Karta graficzna wykonuje to zadanie za pomocą czterech głównych komponentów. Połączenie na płycie głównej do przesyłania danych i zasilania. Procesor musi zdecydować wtedy, co zrobić z każdego piksela, który zostanie wyświetlony na ekranie. Następne zdanie należy do pamięci karty, która przechowuje informacje o każdym pikselu. Następuje tymczasowe przechowywanie ukończonej grafiki (w pamięci). Na końcu wszystko zbierane jest w całość i kierowane do źródła wyświetlającego obraz, czyli najczęściej monitora - dzięki temu można zobaczyć wynik końcowy obliczeń karty i współgrających z nią podzespołów.
Karta graficzna - jak jest zbudowana i jak działa
Podobnie jak płyta główna, karta graficzna to płytka drukowana, która zawiera procesor i pamięć RAM. Posiada również układ wejścia / wyjścia (BIOS, który przechowuje ustawienia karty i przeprowadza diagnostykę pamięci. Procesor karty graficznej, zwany jednostką przetwarzania grafiki (GPU), jest podobny do procesora komputera. Jednak procesor GPU został zaprojektowany specjalnie do wykonywania złożonych obliczeń matematycznych i geometrycznych, które są niezbędne do renderowania grafiki. Niektóre z najszybszych procesorów graficznych mają więcej tranzystorów niż przeciętny procesor. GPU wytwarza dużo ciepła, więc zwykle znajduje się pod radiatorem lub wentylatorem. Oprócz mocy obliczeniowej procesor graficzny wykorzystuje specjalne oprogramowanie, które pomaga analizować i wykorzystywać dane. Firmy takie jak ATI i nVidia produkują zdecydowaną większość procesorów graficznych na rynku. Obie wciąż pracują nad własnym systemem ulepszeń wydajności GPU. Aby poprawić jakość obrazu, procesory używają pełnego wygładzania krawędzi (FSAA), które wygładza krawędzie obiektów trójwymiarowych oraz filtrowanie anizotropowe (AF), które sprawia, że obrazy wyglądają ostrzej. Każda firma opracowała również specjalne techniki, które pomagają układowi GPU w zastosowaniu kolorów, cieniowania, tekstur i wzorów.
Ponieważ GPU tworzy obrazy, potrzebuje miejsca do przechowywania informacji i ukończonej grafiki. Wykorzystuje w tym celu pamięć RAM karty, przechowującą dane o każdym pikselu, jego kolorze i położeniu na ekranie. Część pamięci RAM może również działać jako bufor ramki, co oznacza, że przechowuje ukończone obrazy do czasu ich wyświetlenia. Zazwyczaj pamięć karty graficznej RAM działa z bardzo dużą prędkością i jest dwuportowa, co oznacza, że system może z niej odczytywać i zapisywać w tym samym czasie. Pamięć RAM łączy się bezpośrednio z przetwornikiem cyfrowo-analogowym, zwanym DAC. Ten konwerter, zwany także RAMDAC, przetwarza obraz na sygnał analogowy, którego następnie używa monitor. Niektóre karty mają wiele przetworników RAMDAC, które mogą poprawić wydajność i obsłużyć więcej niż jeden monitor. RAMDAC przesyła ostateczny obraz do monitora za pomocą kabla.
Karta graficzna - połączenie PCI
Karty graficzne łączą się z komputerem przez płytę główną. Płyta główna zasila kartę i umożliwia jej komunikację z procesorem. Nowsze karty graficzne często wymagają więcej mocy niż może zapewnić płyta główna, więc mają również bezpośrednie połączenie z zasilaniem komputera. Karta graficzna łączy się z płytą główną przez jeden z trzech interfejsów - połączenie komponentów peryferyjnych (PCI), zaawansowany port graficzny (AGP) lub PCI Express (PCIe). PCI Express jest najnowszy z wszystkich trzech i zapewnia najszybszy transfer między kartą graficzną a płytą główną. PCIe umożliwia także używanie jednocześnie dwóch kart graficznych w tym samym komputerze, w tym samym czasie. Większość kart graficznych ma dwa złącza monitora. Jednym złączem jest często DVI, które obsługuje ekrany LCD, a drugie to złącze HDMI, które obsługuje ekrany z portem HDMI. Niekiedy pojawia się także trzecie starsze złącze VGA - zależy od karty. Ekrany CRT można łączyć z portami DVI za pomocą adaptera. Kiedyś firma Apple produkowała monitory, które korzystały z zastrzeżonego złącza Apple Display Connector (ADC). Chociaż te monitory są nadal używane, nowe monitory Apple wykorzystują połączenia Thunderbolt, DVI lub HDMI.
Większość ludzi używa tylko jednego z dwóch połączeń monitora. Osoby, które muszą korzystać z dwóch monitorów, mogą kupić kartę graficzną z obsługą dwóch portów, która dzieli wyświetlacz między dwa ekrany. Komputer z dwiema podwójnymi kartami graficznymi z obsługą PCIe mógłby teoretycznie obsługiwać cztery monitory. Ale wysokiej klasy karta graficzna zapewnia więcej mocy, niż większość ludzi tak naprawdę potrzebuje. Osoby, które używają swoich komputerów głównie do poczty e-mail, edycji tekstu lub surfowania po internecie, nie potrzebują takiej mocy, przez co lepsze (dla ich potrzeb i portfela) jest wykorzystanie zintegrowanej karty graficznej z płytą główną - zintegrowany układ można spotkać często w laptopach i notebookach. Do grania w gry często wystarczy średniej klasy karta graficzna. Ludzie, którzy potrzebują więcej mocy, to zwykle entuzjaści gier i cyferek - lubują się w patrzeniu na spadki FPS, a także wykrzesywać z gier każdy możliwy szczegół. Dobrym ogólnym miernikiem wydajności karty jest liczba klatek na sekundę (liczona w FPS). Liczba klatek na sekundę określa, ile pełnych obrazów karta może wyświetlić w ciągu sekundy. Ludzkie oko może przetwarzać około 25 klatek na sekundę, ale szybkie gry akcji wymagają co najmniej 60 klatek na sekundę, aby zapewnić płynną animację i czy przewijanie stron na ekranie monitora.
Karty graficzne - na co powinieneś zwrócić uwagę podczas zakupu karty graficznej
Przede wszystkim na ilość zdolnych do wyświetlania klatek FPS. Są to trójkąty lub wierzchołki, które karta graficzna wyświetla na sekundę (obrazy trójwymiarowe składają się z trójkątów lub wielokątów). Ten pomiar opisuje, jak szybko GPU może obliczyć cały wielokąt lub wierzchołki, które go definiują. Opisuje także, jak szybko karta graficzna jest w stanie poradzić sobie ze stworzeniem obrazu szkieletowego. Nie zapominajmy również o współczynniku wypełnienia pikseli. Ten pomiar z kolei opisuje, ile pikseli procesor GPU może przetworzyć w ciągu sekundy, co przekłada się na szybkość rasteryzacji obrazu. Sprzęt karty graficznej wpływa bezpośrednio na jej szybkość. Oto elementy sprzętowe, które najbardziej wpływają na szybkość karty i jednostki, w których są mierzone:
- Taktowanie GPU (MHz)
- Rozmiar magistrali pamięci (bity)
- Ilość dostępnej pamięci (MB)
- Częstotliwość taktowania pamięci (MHz)
- Przepustowość pamięci (GB/s)
- Prędkość RAMDAC (MHz)
Procesor komputera i płyta główna również odgrywają ważną rolę, ponieważ bardzo szybka karta graficzna nie może zrekompensować niezdolności płyty głównej do szybkiego dostarczania danych. Podobnie, połączenie karty z płytą główną i szybkość, z jaką może otrzymywać instrukcje z procesora, wpływają na jej wydajność.
Karta graficzna - zintegrowana grafika i overlocking
Wiele płyt głównych ma zintegrowane układy graficzne i działają bez oddzielnej, tudzież dedykowanej karty graficznej. Zintegrowane układy graficzne są montowane bezpośrednio na płycie głównej, dzięki czemu ta z łatwością obsługują obrazy 2D. Dlatego też mówi się, że zintegrowane układy graficzne są idealne do zastosowań biurowych i internetowych. Podłączenie oddzielnej karty graficznej, do płyty głównej zastępuje wbudowany układ i przejmuje wszelkie zadania i funkcje graficzne. Niektórzy ludzie decydują się na poprawę wydajności swojej karty graficznej, ręcznie ustawiając częstotliwość taktowania zegara na wyższy - w wolnym tłumaczeniu można to nazwać “przetaktowywaniem”. Ludzie zwykle podkręcają pamięć, ponieważ podkręcanie GPU może prowadzić do przegrzania i uszkodzenia karty graficznej. Pamiętaj jednak, że chociaż podkręcanie może prowadzić do lepszej wydajności, unieważnia gwarancję na kratę od producenta - robisz to na własne ryzyko.
DirectX i Open GL
DirectX i Open GL to interfejsy programowania aplikacji lub interfejsy API. Interfejs API ułatwia wydajniejszą komunikację między sprzętem i oprogramowaniem, udostępniając instrukcje dotyczące złożonych zadań, takich jak renderowanie 3D. Programiści optymalizują gry wymagające dużej mocy grafiki pod kątem określonych interfejsów API. Dlatego najnowsze gry często wymagają zaktualizowanych wersji DirectX lub Open GL do poprawnego działania. Interfejsy API różnią się od sterowników, czyli programów umożliwiających sprzętowi komunikację z systemem operacyjnym komputera. Ale podobnie jak w przypadku zaktualizowanych interfejsów API, zaktualizowane sterowniki urządzeń mogą pomóc programom/grom działać poprawnie.
