Grafická karta
Grafická karta (iné názvy: grafický adaptér, videoadaptér, videokarta) je komponent počítača, ktorý slúži na spracovanie obrazu a zabezpečuje jeho zobrazenie na zobrazovacej jednotke, napríklad na monitore.
Grafická karta je kombináciou (grafickej) pamäte (obvykle DRAM resp. jej modernejšie verzie DDR2, GDDR2 – GDDR5) a grafického procesora (videoprocesora). Grafický procesor spracúva informácie z centrálneho procesora (CPU) a výsledok zobrazuje na monitore prostredníctvom analógového (D-SUB, DVI), respektíve digitálneho (DVI, HDMI alebo Display Port) výstupu. Súčasťou karty (okrem podporných logických obvodov a radičov) je aj RAMDAC – digitálno-analógový prevodník.
Niekedy (najmä u lacnejších počítačov a počítačov nevyžadujúcich grafický výkon), je grafická karta (grafický čip a podporné obvody) integrovaná na matičnej doske, prípadne je priamo integrovanou súčasťou čipovej sady (chipset). Obvykle je potom grafická pamäť zdieľaná s operačnou pamäťou procesora. Takéto riešenie ide samozrejme na úkor výkonnosti v zobrazovaní grafiky a aj na úkor výkonu samotného hlavného procesora. Moderné integrované riešenia sú však schopné nahradiť externé grafické karty s 3D akceleráciou nižšej triedy.
Dôležité parametre grafickej karty sú:
- rýchlosť (bodová frekvencia/riadková a snímková frekvencia)
- rozlíšenie (počet zobrazených bodov v oboch smeroch)
- farebná hĺbka (počet zobraziteľných farieb, často vyjadrené počtom bitov)
- veľkosť pamäte
- typ pamäte
- rýchlosť a typ zbernice, prostredníctvom ktorej je karta pripojená ku matičnej doske
Grafický procesor
| Grafický procesor GeForce 6600GT |
 |
GPU (anglicky Graphics Processing Unit, alebo novšie aj Visual Processing Unit, skrátene VPU) je procesor slúžiaci na výpočet grafických informácií pre zobrazenie údajov z počítača (alebo iného zariadenia spracúvajúceho digitálne dáta) na viditeľný grafický obraz zobraziteľný na monitore. Prevádza digitálne dáta do formy zobraziteľnej pomocou obrazových pixelov. Nachádza sa buď na grafickej karte alebo ako samostatný čip na matičnej doske počítača (vtedy hovoríme o integrovanej grafickej karte).
Úlohou grafického procesora nie je len jednoduché zobrazenie dát, ale aj prepočty virtuálnych trojrozmerných obrazových scén v reálnom čase. Vtedy hovoríme o 3D akcelerátoroch.
GPU vykonáva všetky grafické inštrukcie, čím šetrí strojový čas mikroprocesora počítača a zrýchľuje dostupnosť údajov. Tieto nemusia pri spracovaní v CPU putovať prostredníctvom zbernice do operačnej pamäte a odtiaľ do grafickej karty. V praxi to znamená že v keď sa v programe vyskytne inštrukcia pre spracovanie obrazu, tú vykoná nie CPU, ale GPU.
Známi výrobcovia sú: AMD (od konca 2010, kedy bola ATI oficiálne zrušená), NVidia, 3DLabs.
Grafická pamäť
Ak je grafická karta integrovaná na matičnej doske, používa pamäť RAM počítača (zdieľaná pamäť – menšia priepustnosť). Ak je pamäť na karte, tak je označená ako VRAM (Video RAM). Kapacita VRAM u moderných kariet dosahuje 256 – 3 072 MB. Pred rokom 2003 bola typicky používaná pamäť typu DDR, teraz sa používajú pamäte typu DDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5. Obnovovacia frekvencia pamätí je 400 – 6 600 MHz. Dôležitou súčasťou video pamäte je tzv. Z-buffer, v ktorom sú uložené hodnoty koordinátov (súradníc) pri zobrazení v 3D režime.
| Typ pamäte | Frekvencia [MHz] | Priepustnosť [GB/s] |
| DDR | 166 – 950 | 1.2 – 30.4 |
| DDR2 | 533 – 1000 | 8.5 – 16 |
| GDDR3 | 700 – 1800 | 5.6 – 54.4 |
| GDDR4 | 1600 – 2400 | 51.2 – 76.8 |
| GDDR5 | 3000 – 6600 | 96 – 128 |
Video BIOS (firmware)
Je to čip obsahujúci základný program ovládajúci operácie na grafickej karte. Má na starosti aj správu pamäti VRAM (časovanie, operačná rýchlosť, napätia a iné…) Niekedy je umožnený zápis do BIOSu (BIOS je odomknutý) a je možné zmeniť hodnoty ako napr. časovania pamätí (pretaktovanie). Táto činnosť je však pre kartu potenciálne nebezpečná - po zadaní nesprávnych parametrov hrozí jej zničenie.
RAMDAC
Digitálno-analógový prevodník (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) slúži k prevodu digitálneho signálu na analógový, ktorý vyžadujú CRT monitory. Ide o kombináciu troch DAC (Digital-to-Analog) prevodníkov (pre každú RGB zložku jeden) a malé SRAM pamäte pre uloženie farebnej mapy. Kvalita prevodu je závislá na kvalite výstupných filtrov, ktoré najmä pri lacných kartách môžu spôsobovať degradáciu obrazu vo vyšších rozlíšeniach. U LCD a novších monitorov prevod nie je potrebný, dokážu spracovať priamo digitálny signál. Dnes je najbežnejšia frekvencia prevodníkov 400 MHz, čo umožňuje rozlíšenie až 2048x1536 bodov.
Chladenie
So zvyšovaním výkonu grafických kariet stúpa aj stratový výkon a karty sa čoraz viac nahrievajú. Dnešné moderné karty dosahujú stratový výkon extrémne až 500W, preto je už vyžadované prídavné chladenie pasívnymi, vyššie rady aj aktívnymi chladičmi. Pri pretaktovaní je nutné karty chladiť dodatkovým chladením vrátane chladenia pamätí. Na chladenie sa používajú pasívne chladiče z hliníka alebo medi, obvykle tiež s prídavným ventilátorom, prípadne heatpipe chladenie.
Výstupné konektory (porty) pre zapojenie monitorov:
- SVGA (D-Sub) - Konektor určený pre analógové VGA. Problémom pri jeho používaní je rušenie, deformácia obrazu, deformácia bodu.
- DVI (Digital Visual Interface) - Digitálny výstup určený pre novšie LCD a plazmové displeje. Využíva natívne rozlíšenie - každý bod je jednoznačne určený. Je čiastočne kompatibilný s rozhraním HDMI. Sú aj menej používané verzie konektorov s analógovým signálom. Existujú tieto typy:
- DVI-D (digital only) - len digitálny signál
- DVI-A (analog only) - pre kompatibilitu s analógovými monitormi
- DVI-I (digital & analog) - digitálny aj analógový signál
- S-Video (Separate Video) - Prenáša analógový video signál pomocou dvoch oddelených ciest (jas a farba). Nedokáže prenášať zvuk. Používa sa pre televízory, videá...
- Kompozitné video - Kompozitný video signál pre TV a videorekordér (Cinch konektor).
- RGB - 5 konektorov, každá farba zvlášť + vertikálna a horizontálna synchronizácia, BNC konektory, analógový výstup pre drahšie obrazovkové monitory.
- HDMI (High-Definition Multimedia Interface) - Výstup s vysokým rozlíšením (2003).
- Display port - Digitálny výstup s integrovaným zvukom.
Sloty ISA, PCI, AGP, PCIe
Prenosové rýchlosti zberníc (PCIe jednosmerne a obojsmerne):
| 1.x 32 bit - 132 MB/s | 1x - 266 MB/s | 1x - 250 MB/s [500 MB/s] | 1x - 500 MB/s [1 GB/s] | 1x - 1 GB/s [2 GB/s] |
| 1.x 64 bit - 266 MB/s | 2x - 533 MB/s | 2x - 500 MB/s [1 GB/s] | 2x - 1 GB/s [2 GB/s] | 2x - 2 GB/s [4 GB/s] |
| 2.1 32 bit - 266 MB/s | 4x - 1066 MB/s | 4x - 1 GB/s [2 GB/s] | 4x - 2 GB/s [4 GB/s] | 4x - 4 GB/s [8 GB/s] |
| 2.1 64 bit - 532 MB/s | 8x - 2133 MB/s | 8x - 2 GB/s [4 GB/s] | 8x - 4 GB/s [8 GB/s] | 8x - 8 GB/s [16 GB/s] |
| 3.0 32 bit - 532 MB/s | 16x - 4 GB/s [8 GB/s] | 16x - 8 GB/s [16 GB/s] | 16x - 16 GB/s [32 GB/s] | |
| 3.0 64 bit - 1066 MB/s | 32x - 8 GB/s [16 GB/s] | 32x - 16 GB/s [32 GB/s] | 32x - 32 GB/s [64 GB/s] |
Príklad grafickej karty:
 |
| Jadro | AMD Radeon HD 7970 (Tahiti XT) |
| Počet stream procesorov | 2048 |
| Veľkosť pamäte | 3072 MB |
| Typ pamäte | GDDR5 |
| Šírka zbernice | 384-bitová |
| Priepustnosť pamäte | 264 GB/s |
| Frekvencia jadra | 1000 MHz |
| Frekvencia pamäte | 5500 MHz |
| Rozhranie | PCI Express 3.0 x16 |
| Výstupy | 1x Dual-Link DVI-I 1x HDMI 1.4a 2x Mini DisplayPort 1.2 |
| Max. rozlíšenie: | 2560 x 1600 |
| Chladenie | Dvojslotové 3x aktívny ventilátor + 3x heatpipe |
| Energetická náročnosť: | Min. doporučený výkon zdroja: 550 W |
| Externé napájanie: | 2x 6-pinový napájací PCI Express konektor Max. spotreba: 250 W (referenčný model) |
Stiahnuť prezentáciu