EKRAN KARTI

EKRAN KARTI NEDİR?

Bilgisayarlarda herhangi bir işlem yapılırken, yapılan işlemi bilgisayarın ekranında görmek mümkündür. Elde edilen işlemlerin sonuçlarının alındığı ortam veya cihazlara çıkış ünitesine ekran kartı denilmektedir. Ekran kartı, diğer bir adıyla grafik kartları, bilgisayar monitöründeki her türlü yazı, grafik, resim, film gibi şekillerin oluşturulmasında işlemci ile monitör arasında görev yapan adaptörlerdir. Monitörlerde görülen her türlü çıkışlar ekran kartından gelen bilgilerdir. Daha farklı olarak, ekranda oluşacak görüntü; işlemci ile monitör arasında bir ara birim olan ekran kartı tarafından toplanıp, bilgisayarın oluşturduğu bilgiler, ekran kartı tarafından monitöre video sinyali olarak gönderilmektedir.

Ekran kartları farklı çeşitlerde ve kalitelerde üretildiklerinden, bu kartlarla ilgili standartlar geliştirilmiştir. Bunlar; MDA (monochrome display adapter); Bilgisayar ekranında sadece harfleri, sayıları, özel karakterleri ve ASCII karakter özel grafik simgelerini görebilir. CGA(colar graphics adapter); İlk renkli ekran kartıdır. 16 renk gösterir, yazı, grafik ve renk olmak üzere üç ayrı modda çalışır. Şu anda kullanılmamaktadır. Hercules mono graphics; Tek renkli olmasına rağmen renkleri grinin tonlarıyla gösterilmekte ve grafikleri de desteklemektedir. 720×348 piksellik çözünürlüğü ile CGA’dan daha iyi bir görüntü sunmaktadır. Bu ekran kartı da şuanda kullanılmamaktadır. Günümüzde kullanılan ekran kartları grafik standardı VGA kartıdır. VGA bütün görüntü modlarıyla uyumlu olarak çalışmaktadır. Sayısal sinyalleri analog sinyallere dönüştürme yoluyla diğer kartlardan ayrılır. 64 bit veri yolu üzerinde 8 byte ve daha üzeri VRAM kullanan çok hızlı ekran kartıdır. VGA ekran kartıyla birlikte renkli monitörlerle kullanılmaya başlanmıştır.

Ekran Kartı Nasıl Çalışır?

Ekran kartlarının hepsinin farklı özellikleri bulunur. Fakat buna karşın 3 temel özelliğe sahiptirler. Bunlar; Video Chip; ekranın yansıtması gereken görüntüleri oluşturacak olan sinyalleri üretir. RAM; Ekrana gönderilen görüntü bilgilerinin saklandığı bölümdür. Erişimin mümkün olduğunca hızlı olması gerekir. RAMDAC; Grafik işlemcisinde işlenen ve video belleğine aktarılan bilgiler monitöre gönderilemez. Bunun nedeni bu sinyallerin dijital olmasıdır. Bu sinyallerin monitörlerin kabul edebileceği analog RGB sinyallere dönüştürülmesi gerekir. Bu görevi de grafik kartındaki RAMDAC ünitesi yapmaktadır. Bu üç bileşenin teknolojilerine göre performans gösterirler ve bilgisayar işlemcisine büyük oranda yardımcı olurlar. Ekran kartları PCI ya da AGP veri yolunu kullanmaktadırlar. CPU’dan aldıkları verileri çok hızlı bir şekilde ekrana yansıtırlar. Bu da CPU’nun rahatlamasına yol açmaktadır. Ekran kartının gücü ve hafızası ekrana yansıtılan görüntünün hızını ve kalitesini belirler. Yukarıda bahsedilen 3 unsur grafik kalitesinde büyük önem taşımaktadır.

Konunun daha iyi anlaşılması için, bilgisayarda bulunan işlemci bir yazılımı ya da bu yazılımın gerektirdiği grafik ve resimlerin bilgilerini ekran kartına bir kablo aracılığı ile gönderir. Ekran kartı bu bilgileri kullanarak resmin ekranda hangi piksel boyutunda gözükeceğine karar verir. İşlemci bilgileri ekran kartına kendi hafızasında depolaması için gönderir. Daha sonra geometrik bilgiler ve komutlar ile ön belleğe gönderilir. Burada gölgelendirme adı verilen işlem uygulanır. Bu işlem sayesinde ön belleğe gönderilen bilgiler kullanılarak şeklin gerçeklik ve boyut kazanması sağlanır.

Ekran Kartı Ne İşe Yarar?

Ekran kartı anakart üstüne AGP ve PCI express slotlarına bağlanır. Bu portlar daha hızlı veri transferi yapabilmektedir. Ekran kartı üzerinde işlemleri yapan bir GPU (Grafik İşleme Ünitesi) ve bu işlemci ile birlikte çalışan ekran kartı belleği bulunur. Kart üzerindeki işlemlerin daha hızlı gerçekleşmesi için ekran kartı bellekleri ekran kartı üstüne takılır. Böylece bilgisayar belleği kullanma gereksinimi olmadan görüntü işlemlerinin hepsi ekran kartı üstünde gerçekleşmektedir. Yani ekran kartının ana görevi diğer ara birimlerden (işlemci, harddisk, ram gibi) ana kart aracılığı ile aldığı dijital bilgileri gerekli dönüşümlerden sonra monitöre aktararak görüntü oluşmasını sağlamaktadır.

Bilgisayarlarda ekranın çalışabilmesi için bilgisayarın kasasında ya da laptopların içinde mutlaka ekran kartı olmalıdır. Bilgisayarda gerçekleştirilen her türlü yazı, grafik, resim, film gibi şekillerin oluşturulmasında işlemci ile monitör arasında görev yapan bir cihazdır.

Ekran Kartının Üniteleri

Ekran kartı üzerindeki üniteler ve yapıları hakkında temel bilgileri verecek olursak;

GPU – Graphics processing unit:
Bilgisayar işlemcisine benzer bir yapısı vardır. Üzerinde matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için bir ALU ve bunu dışında grafik işlemeye yönelik özel bölümler bulunmaktadır. GPU yu CPU dan ayıran en temel özellik ise grafik işlemeye yönelik güçlendirilmiş bir işlemci olmasıdır. Grafik konusunda çok güçlü bir etkiye sahip olup bilgisayar işlemcisinden genel itibariyle çok daha fazla transistör sayısına sahiptir (yeni ve üst modellerde). Günümüzde ekran kartları için gpu üreten iki büyük firma bulunmaktadır. Nvidia ve Ati aralarındaki sürekli rekabetten dolayı her geçen gün gpu mimarilerini güçlendirmekte ve kapasitelerini arttırmaktadır. Nvidia ve atinin geçmişten günümüze mimarilerine bakacak olursak;

» Nvidia: NVIDIA NV4, NV5, NV10, NV11, NV15, NV17, NV18, NV20, NV25, NV28, NV30, NV31, NV34, NV35, NV36, NV38, NV40 (175 milyon transistör – 130nm üretim teknolojisi), NV41, NV44, NV44A, NV48, G70, G71, G72, G73, G80, G84, G86, G92 ve G92s mimarili gpu çekirdekleri.

» ATI: ATI R200, RV250, RV280, R300, RV350, R350, RV360, R360, RV370,RV380, R420, RV410, R423, R430, R480, RV515, R520, RV530, RV560, RV570, R580, R580+, R600, RV610, RV620 LE, RV620 PRO, RV630, RV635 PRO, RV670, RV670 XT ve RV670 PRO mimarili gpu çekirdekleri.

Firmaları son çıkardığı gpu çekirdeklerini inceleyecek olursak;

G80: 681 milyon transistör, 90nm üretim teknolojisi, 108W güç gereksinimi
G92: 754 milyon transistör, 65nm üretim teknolojisi, 146W güç gereksinimi
RV620 Pro: 180 milyon transistör, 55nm üretim teknolojisi, 40 adet SPU (Stream Processing Units)
R580: 384 milyon transistör, 90nm üretim teknolojisi
R600: 720 milyon transistör, 80nm üretim teknolojisi

Mobile PCI Express Module – MXM: Yeni nesil ekran kartlarının artık bir çoğu pci express x16 port teknolojisine göre üretilmektedir. 4000/8000MB/saniye veri transferine olanak sağlayan bu iletişim teknolojisi ile kartların daha uyumlu çalışması ise chip üreticileri kart üstüne donanımsal pci express uyumlandırıcı entegrelerini koymaktadırlar. Bu yöntemle iletişim protokolü için daha uyumlu ve daha hızlı kartlar üretilebilmektedir. Ekran kartları için kullanılan anakart portlarının tarihi gelişimine kısaca bakacak olursak;
– ISA XT- 8MB/Saniye, ISA AT 16MB/saniye, MCA, EISA, VESA, PCI, AGP 1x 264MB/Saniye, AGP 2x, AGP 4x, AGP 8x 2000MB/Saniye, PCIe x1, PCIe x4, PCIe x8, PCIe x16 4000/8000MB/saniye şekline veri transfer hızlarına sahiplerdir. Aşağıdaki resimde Nvidia MXM entegre modülü gözükmektedir.

Video Memory – Bellek: Ekran kartı işlemcileri, grafik işlemlerini çok daha hızlı yapmak ve kablo sorunundan kurtulmak için gerekli olan ram bellekleri kart üstüne işlemcinin çevresine takmaktadırlar. Mesafe yakınlığı ve yer avantajlarından dolayı fiziksel olarak ta bu işlem çok büyük avantaj sağlamaktadır. Ayrıca gpu ile bellekler arasındaki binlerce bağlantı bu kısa mesafede gerçekleştiği için hız konusunda da inanılmaz avantajlar oluşmaktadır. Aşağıdaki resimde gpu ve çevresinde video bellekler gözükmektedir.

Video Bios: Anakart bios yapısına sahip bir biosta ekran kartı üzerinde bulunmaktadır. Ekran kartı biosu ile bilgisayar çalıştırıldıktan sonra ekran kartı başlarken üzerinde uygulanması gereken ayarlar (frekans, gerilim) buradan okunarak düzenlenir. Ekran kartı bios ayarları ile kartın performansı arttırılabilir yani anakartta işlemci üzerinde yapılan overclock çalışması burada ekran kartı işlemcisi – gpu üzerinde yapılabilmektedir.

RAMDAC: Ekran kartı üzerinde dijital sinyalleri analog sinyallere çeviren bir digital – analog çevirici bulunmaktadır. RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog) adı verilen bu sistem ile CRT monitörler için gerekli olan ve bu monitörlerde değişiklik gösteren yenileme süreleri için ayarlama özelliği sağlamaktadır.

Giriş Çıkış Üniteleri: Ekran kartının verileri işledikten sonra görüntü birimi olan monitörlere gerekli bilgiyi göndermesi için kullanılan çıkış birimleri (DVI, VGA, SVGA) portları bulunmaktadır. Bunların dışında bilgisayarı normal televizyona bağlamak için kullanılan S-Video (tv out) çıkışıda bulunmaktadır.

Bu özelliklerin dışında ekran kartları üzerinde birçok ufak modül daha bulunmaktadır. Örnek olarak nvidia G92s mimarisine sahip çekirdeği bulunan 9800GX2 128 adet stream processors – hareket işlemcisi bulunmaktadır. Ayrıca yeni nesil kartlarda çoklu birleştirme desteği ile aynı markanın 2 kartını uygun şekilde birleştirerek çok daha fazla performans sağlanmış olur bu teknolojiyi inceleyecek olursak;

NVIDIA SLI: SLI (Scalable Link Interface) teknolojisi nvidia kartları için geliştirilen iki kartı aynı anakart üzerine bağlayarak grafik işleme performansını çok büyük ölçüde arttırmaya yarayan bir yapıdır. İki ayrı fiziksel nvidia ekran kartı üst bağlantı ile bağlandıktan sonra yazılım ile gerekli ayarlamalar yapılarak tek bir ekran kartı gibi çalışma şekli göstermesine rağmen iki adet ekran kartının performansına yakın bir güç sunmaktadır.

ATI CROSSFİRE

Crossfire iki adet farklı crossfire destekli ATI Radeon ekrankartını crossfire destekli bir anakartta köprü yardımıyla bir birine bağlanması demektir. Burada dikkat edilmesi gereken;

1. Crossfire destekli bir anakart sahibi olmamız (anakartta çift PCIx giriş olması lazım tabiki*).

2. Kartlar farklı model olabilir ancak ikisininde crossfire desteğinin bulumasıdır.

3. Yeterli verimi almak için yeterli bir powersuply (güç kaynağı) a sahip olmamız.

Nvidia, ATI den farklı olarak SLI ı piyasada ancak SLI yapabilmek için aynı model ekrankartından iki adete sahip olmanız gerekmekte. ATI de ise daha öncede belirttiğimiz gibi crossfire yapmak için cross fire destekli iki adet farklı model ekran kartı işimizi görecektir.

Örnek vermek gerekirse bir adet ATI ekran kartımız var, zamanla yenilemek istedik (tabi kartımızın crossfire desteği var) yeni ekrankartımızında crossfire desteği var ise eski kartımızla yeni kartımızı birlikte crossfire yapıyoruz.

Ekran Kartlarında Bulunan Üç Temel Özellik Nedir ?

Ekran kartların hepsinin farklı özellikleri olmasına karşın 3 temel özelliğe sahiptirler.

1.Video Chip’i

Video chip’i, ekranın yansıtması gereken görüntüleri oluşturacak olan sinyalleri üretir. Piyasada Voodoo, Permedia, Riva TNT, Intel 740 gibi birçok video chip’i markası mevcuttur.

2. RAM

Hafıza, ekrana gönderilen görüntü bilgilerinin saklandığı bölümdür. Bu bölüme erişimin mümkün olduğunca hızlı olması gerekir.

3. RAMDAC

Grafik işlemcisinde işlenen ve video belleğine aktarılan bilgiler bu şekilde monitöre gönderilemez çünkü bu sinyaller dijitaldir. Bu dijital görüntü sinyallerinin bir şekilde monitörlerin kabul edebileceği analog RGB sinyallere dönüştürülmesi gereklidir. Bu görevi grafik kartındaki RAMDAC ünitesi üstlenir. RAMDAC, frame buffer’ dan aldığı bilgileri analog verilere dönüştürür ve klasik CRT (Cathode Ray Tube) monitörlerin anlayabileceği hale getirir. DVI (Digital Visual Interface) destekli monitörler için bu dijital/analog çevrimine gerek yoktur. Çünkü bu cihazlar yapıları gereği zaten dijitaldirler. Bu yüzden çevrim sırasında ortaya çıkan bir miktar görüntü kalitesi kaybı bu monitörlerde görülmez. Aslında bu cihazlara monitörden ziyade panel demek daha doğru olur. Çünkü LCD yapıda olan bu görüntüleme birimleri, bildiğimiz monitörlerden oldukça farklıdır. RAMDAC hızı dijital/analog çevriminin hızını gösterir ve MHz ile ölçülür.

Temel Kavramlar:

Renk Derinliği Nedir?

Renk derinliği ekran kartının gösterebileceği minimum ve maksimum renk miktarıdır. Bu değerler günümüzde 16 renkten başlayıp 32 bite(2’nin 32. kuvveti kadar renk) kadar desteklenmektedir. Renk derinliği ne kadar yüksek ayarlarsanız görüntü o derece netleşir ve performans düşer. Bu netleşme ve performans düşüşü 2D uygulamalardan ziyade 3D uygulamalar ve oyunlarda kendini belli eder

Çözünürlük Nedir?

Monitörümüzde bizim gözle göremediğimiz pixeller vardır. Bu pixeller birleşerek görüntüyü meydana getirirler. Örneğin çözünürlüğü 640×480’e getirdiğimizde ise ekranda 3072000 pixel bulunur yani çözünürlük arttıkça pixel sayısı ve görüntü netliği artar ayrıca uygulama alanı da bir o kadar genişler. Günümüz ekran kartları normal windows ekranında 640×480 ile 2048×1536 arasındaki bir çok çözünürlüğü destekleyebilmektedir.

Vga Portu Nedir?

Monitör kablosunun ekran kartına takıldığı yerdir. Her ekran kartında bulunur.

TV-Out Nedir?

Monitörümüzde gördüğümüz görüntüyü TV’ye aktarmaya yarayan çıkıştır. Genellikle ekran kartının destekleyebildiği çözünürlükten daha düşük çözünürlükte aktarılırlar.

Frame Ratel (Çerçeve Oranı) Nedir?

Bu özellik daha çok 3D için geçerli olan bir özellik. İnsan gözü normal olarak saniyede 30 görüntü yani 30fps’yi algılar daha üstü görüntüyü fark edemez, ancak görüntü 30 fbs’nin altına düştüğü anda takılmalar fark ederiz. Bir 3D uygulama sırsında frame rate değeri sabit kalmaz devamlı değişir.

AGP( Advanced Graphic Port ) Nedir?

PCI veri yolu halen pek çok donanım için yeterli veri yolu sağlasa da, üç boyutlu grafiklerde gerçekliği yakalanamıyordu. Çünkü 132 Mbit/sn veri transferi yetersiz kalıyordu. Bu durum Intel’i yeni bir arayışa yöneltti ve 1998 yılının ortasında AGP veri yoluna sahip anakartlar ortaya çıktı. AGP sadece ekran kartına ait bir veri yolu olduğundan grafik alt sistemi için daha etkin bir veri aktarımı sağlıyor. Veri yolu frekansı 66MHz üzerinden AGP 1X 264 Mbit/sn veri aktarım hızı , AGP 2X çift veri oranı sayesinde 528 Mbit/sn veri aktarım hızı , AGP 4X 1,06 Gbit/sn veri aktarım hızı ve yeni çıkan AGP 8X düşük voltajıyla 2,1 veri aktarım hızı saylıyor.

NOT

Paylaşımlı Ekran kartı: Anakart üzerinde tümleşik olarak bulunan ve değiştirilemeyen, bellek ihtiyacını RAM'den kullanan ekran kartıdır. Örnek olarak i3-i5-i7 işlemcilerin üzerinde bulunan HD4000 ekran kartlarını verebilirim. Bu ekran kartından başka harici bir ekran kartı yoksa(AMD veya NVIDIA marka) bilgisayarın RAM'ini paylaşarak ekran kartı ile beraber kullanılması ile paylaşımlı ekran kartına sahipsin demek.

Paylaşımsız Ekran kartları RAM'ini paylaşmaz ve sadece kendilerine ait ayrılmış belleği kullanırlar. Eğer NVIDIA  GTX750 veya AMD HD8750 gibi modellere sahip harici bir ekran kartın var ise. Bunlar kendi Belleklerine(RAM) sahiptirler.(1 GB ya da 2 GB gibi). Bu ekran kartları sistemin RAM'ini kullanmadıkları için performansta düşüşe neden olmaz, ek olarak kendi üzerilerindeki ayrılmış RAM'ler çok performanslı çalışır ve paylaşımlılardan çok daha güçlü olurlar.