Ekran Kartının ana görevi diğer arabirimlerden (işlemci, harddisk, ram vs..) anakart aracılığı ile aldığı dijital bilgileri gerekli dönüşümlerden sonra lcd ve crt monitöre aktararak görüntü oluşturulmasını sağlamaktadır. Anakart üstüne AGP ve PCI Express slotlarına bağlanmaktadır. Bu portların normal diğer portlardan farklı daha hızlı veri transferi yapısına sahip olmalarıdır. Ekran kartının üstünde işlemleri yapan bir GPU (Graphics processing unit - Grafik işleme ünitesi) ve bu işlemci ile birlikte çalışan ekran kartı belleği bulunmaktadır. Kart üzerindeki işlemleri çok daha hızlı gerçekleşmesi için ekran kartı bellekleri ekran kartı üstüne takılır böylece bilgisayar belleğini kullanma gereksinimi olmadan görüntü işlemlerinin hepsi ekran kartı üstünde gerçekleşmektedir. Aşağıdaki resimde ekran kartı üzerindeki GPU ve çevresindeki ram bellekler gözükmektedir.
Yeni nesil ekran kartlarında gpu ve bellekleri çektiği güçler arttığı için soğutulmaya ihtiyaç duyulmaktadır. Özellikle büyük güç gereksinimi bulunan kartların güç bağlantılar ayrı bir port ile yapılıp soğutma modülleri oldukça büyük yüzeyli ve petekli şekildedir. Yukarıdaki soğutucu yüzeyi çıkarılmış kart resmi Nvidia 8800GTS kartına ait olup ortadaki çekirdek G80 mimarisine sahiptir. Bu kartın soğutuculu resmi aşağıda gözükmektedir.
Yeni nesil kartlarda artık kullanılmamakla birlikte monitör bağlantı noktası olarak DVI ve CRT portları bulunmaktadır. CRT kullanıcıları için kart ile birlikte DIV/CRT dönüştürücü soketleri bulunmaktadır.
Ekran Kartı Nasıl Çalışır?Temel olarak çalışma mantığı pci express veya agp slotundan aldığı bilgileri uygun şekilde işleyerek görüntü haline dönüştürmektedir. Görüntüler işlenirken gölgelendirme, 3d efektleri gibi işlemlerden sonra video memory - video bellek entegrelerine kayıt edilerek birleştirme işlemleri gerçekleştirilir ve bu işlemlerden sonra elde edilen görüntüler çıkış portlarına gönderilir. Yani film izlerken veya oyun oynarken hareketli olan görüntüler aslında kare kare işlenerek birleştirilip oluşturulmaktadır. Eklenecek olan efektler gpu üzerindeki, (pixel, texture, shader, raster operations pipeline - rop, vertex vs..) gibi ünitelerde işlenip video bellek yani ekran kartı üzerindeki belleklere iletilmektedir.
Ekran Kartının ÜniteleriEkran 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.
Aşağıdaki resimde örnek nvidia g92 ve ati r600 çekirdekleri gözükmektedir.
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: Yazının başlangıcında da açıkladığımız gibi 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 bellek modüller çeşitli chip üreticileri tarafından üretilmektedir. Bunlardan en bilinenler; Samsung, Kingston, Hynix. Üretim teknolojilerini inceleyecek olursak;
» DDR: 166 - 950MHZ saat hızı, 1.2 - 30.4Gb/saniye veri transfer hızı
» DDR2: 533 - 1000MHZ saat hızı, 18.5 - 16Gb/saniye veri transfer hızı
» GDDR3: 700 - 1800MHZ saat hızı, 5.6 - 54.4Gb/saniye veri transfer hızı
» GDDR4: 1600 - 2400MHZ saat hızı, 64 - 156.6Gb/saniye veri transfer hızı
Yeni kartlarda kullanılan GDDR4 ram video bellek çeşitleri ile gpu lar çok hızlı bir şekilde kareleri kaydetme ve birleştirme yeteneklerine sahip hale gelmektedirler.
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.
Aşağıdaki resimde nvidia sli bağlantı şekli çizilerek gösterilmiştir.
Anasayfa
