Bilgisayarımızın ekranına baktığımızda gördüğümüz rengarenk resimler, yazılar ve grafikler… Bu şaşırtıcı gersellik ekrandaki milyonlarca noktadan ve bunların birleşerek oluşturduğu şekillerden oluşuyor. Peki bilgisayar bu noktaların hangi rengi alacağını nereden biliyor? Cevabı ekran kartının yeteneklerinde saklı. Bu yazımda size ekran kartının yapısını ve nasıl çalıştığını anlatmaya çalışacağım.
Ekran kartıGrafik kartı ya da diğer bir adıyla video kartı (graphics card-display adapter-video card) olarak da bilinen ekran kartı, resim ve grafiklerin üretilmesini ve ekrana anlaşılır şekilde yansıtılmasını sağlayan, bilgisayarın temel donanım birimlerinden biridir. Kısaca monitör ile işlemci arasındaki iletişimi sağlayan araçtır. Bazı eklentiler ile ekran kartları video görüntüleme, televizyon yayını yapma, joystick ve ışıklı kalem gibi donanıma ara yüz sağlama ve hatta 1'den çok monitör ile iletişim kurma gibi ek işlevleri üstlenecek şekilde geliştirilebilirler.
Video kartlarının tarihçesi yazıcıların yerini monitörlerin almaya başladığı 1960'lı yıllara dayanır. İlk IBM PC video kartı ilk IBM bilgisayarının geliştirilmesiyle 1981 yılında üretilmiştir. Bu kart MDA (monochrome Display Adapter- tek renkli görüntü adaptörü) cinsiydi ve sadece yazı gösterebiliyordu. Adından da anlaşılacağı üzere tek renk gösterebildiğinden grafikler için uygun değildi. MDA’dan sonra CGA (1981),HGC(1982),MCGA(1987),VGA(1987) gibi birçok ekran kartı birbirini izleyen yıllarda piyasaya çıkmış ve MDA' yı hem renk hem de hafıza açısından geliştirmiştir. Bildiğimiz anlamda en yeni ve teknolojik kartların temelini ATI ve CREATIVE firmaları atmıştır. Ekran kartlarına bir de 3 boyutlu görünüm özelliği eklemişlerdir. Bu temeller üzerine Nvidia tarafından Tnt, Voodooo gibi gelişmiş özellikteki kartlar piyasaya sürülmüştür. Ekran kartı ile işlemcinin iletişimini sağlayan veri yolu PCI, bu kadar hızlı veri alış-verişini destekleyemeyince, Intel, AGP'yi (accelerated graphics port) geliştirmiş ve darboğazı aşmıştır. 1999'dan 2002'ye kadar ekran kartı piyasasını GeForce serisi ile Nvidia elinde tutmuştur. GeForce ile 32 MB’lık ekran kartı hafızası 128 Mb’e kadar çıkmıştır. 2006'da yılından itibaren ekran kartı devleri GeForce serisi ile Nvidia ve Radeon serisi ile ATI firmaları olmuştur. En son teknolojik ürün ise, yüksek performansı ve büyük hafızası ile Quantum Extended Graphics Array (QXGA) ekran kartıdır. Bu kart 2040x1536 pikselde milyonlarca rengi gösterebilmektedir.
Ekra kartının bileşenleriBir ekran kartı başlıca 4 temel bileşenden oluşur. Bunları açıklamak gerekirse
Ekran kartı bilgisayara anakart ile bağlıdır ve enerjisini buradan alır. Yeni ekran kartları çok enerji gerektirdiği için bazen bu kartlar bilgisayarın güç kaynağından bir kablo ile enerji çekebilir. Anakarta bağlantı 3 şekilde olabilir. PCI, AGP, PCI Express. PCI Express bu 3 bağlantının en yeni ve en hızlı olanıdır. PCI tipi bağlantı aynı zamanda birden fazla ekran kartının aynı bilgisayarda kullanılmasına imkân verir. Ekran kartı ve monitör arası 2 farklı bağlantı bulunur: LCD ekranları destekleyen DVI bağlantısı ve CRT ekranları destekleyen VGA bağlantısı.
Sihir gibi :)Bilgisayarımızdaki işlemci bir yazılımı çalıştırırken bu yazılımın gerektirdiği grafik ve resimlerin bilgilerini ekran kartına bir kablo aracılığıyla gönderir. Ekran kartı bu bilgileri kullanarak resmin ekranda hangi pikselleri kullanarak gözükeceğine karar verir. Bu işlem şöyle gerçekleşir: İşlemci, bilgileri ekran kartına kendi hafızasında depolaması için gönderir. Bu bilgiler önceki ve bir sonraki ekran görüntüsünün bilgileridir ve hafızada işlenmek için saklanır. Sonra geometrik bilgiler ve komutlar Pre-T&L ön belleğine gönderilir. Burada köşe gölgelendirme (vertex shading )adı verilen işlem uygulanır. Bu işlem sayesinde ön belleğe gönderilen bilgiler kullanılarak, şeklin gerçeklik ve boyut kazanması sağlanır. Mesela bir vadiyi gölgelendirme, bir dağın tepesinin kıvrımlarını oluşturma, deniz dalgası yaratma ve bir yüzeyi pürüzlendirme “vertex shading” ile yapılır. İşlenmiş bilgi post-T&L önbelleğinde saklanır. Üçgen oluşturma ve pikselleştirme(triangle setup and rasterization) operasyonları da gerçekleştirildikten sonra bilgi bir veri yolu aracılığıyla RAMDAC 'a gönderilir. Dijital sinyaller burada ekranın görüntüleyebileceği analog sinyallere dönüştürülür ve sonuç ekrana bir kablo aracılığıyla gönderilir.
İkilik sistemdeki bilgi ile bir şekil yaratmak ciddi anlamda zor bir işlemdir. 3 boyutlu şekillerde iş daha da zorlaşır. Mesela, 3 boyutlu bir resmi yaratmak için bilgisayar önce 2 boyutlu tel kafesler (wire mesh/frame) çizer. Bu kafesler ile polygon denilen çok yüzeyli şekiller oluşturur. Ne kadar çok polygon varsa 3 boyutlu görüntüye o kadar çok yaklaşılır. Daha sonra kalan pikseller doldurularak resme derinlik katılır. Bu işleme de “rendering” adı verilir. Hızlı resim/çerçeve değiştiren oyunlarda bilgisayar bu işlemi saniyede 60 kez yapmak zorundadır. 3D grafik çipleri, ekran kartlarında 3 boyutlu cisimlerin hesap işlemlerinin hızını normal işlem hızına düşürür ve işlemci üzerindeki yükü kaldırır. Eğer grafik kartı olmasaydı bu kadar işlemi hesap etmek bilgisayarla için en azından 3 saat sürerdi ve bu kadar hızlı oyunları oynayamazdık. Eskiden CPU, bir oyunda, çerçeve her değiştiğinde tüm resmin bilgisini ekran kartına gönderirdi. Yeni ekran kartlarında ise sadece bir önceki pencereye bakarak hangi piksellerde değişiklik olduğu bilgisi gönderilir. Bu da işlemleri ciddi biçimde hızlandırır.
Quake, Doom3, BattleField, HalfLife gibi yüksek hafıza gerektiren oyunlar 128 Mb VRAM ile akıcı biçimde çalışabilir. 256 Mb ile bu oyunları en iyi kalitede oynayabiliriz. Daha yüksek VRAM’e sahip kartlar bu oyunlar için gereksizdir. Ancak CAD gibi programları kullanan profesyonel kullanıcılar bunlara ihtiyaç duyarlar.
Oyunlar ve grafik programları gelişmeye devam ettikçe kullanıcının ihtiyaçlarına cevap veren daha hızlı ve daha verimli ekran kartları bilgisayar dünyasına adım atmaya devam ediyor. Firmalar, daha çok kullanıcıya ulaşmak için rakip firmalarla teknoloji konusunda rekabet ettikçe, fiyat ve kaliteden ödün vermeden kullanıcılar da bilgisayardaki görsel şölenlerin zevkini çıkarmaya devam edecek gibi gözüküyor. Herkese bol renkli günler dilerim…
| Yazarın Üslubunu Beğendiniz mi?: | ||
| Yazının İçeriği Yeterli mi?: | ||
| Konu İlginizi Çekti mi?: |
Bu derginin içeriği, Creative Commons lisansı ile korunmaktadır.
Kaynak göstermek ve link vermek şartıyla ticari olmayan amaçlarla yazılarımızı kullanabilirsiniz.
©2007-2008 ODTÜ Bilgisayar Topluluğu
