Uvod u seminarski rad : Grafička kartica
Informatičko društvo u kojem živimo tjera nas da se služimo i sve više koristimo informatičke uređaje u svakodnevnom životu i radu. To je način i stil života modernog čovjeka i društva. Da bi uspješno i sa lakoćom koristili date uređaje odnosno rač unare potrebno je saznati pojedine osnovne podatke o njima, način na koji funkcionišu i od kakvih su konponenti sastavljeni. U ovom seminarskom radu pisaću o jednoj jako bitnoj konponenti računara a to je Grafič ka Kartica ka Kartica..
Grafičk a tehnologija je jedna od najbrže razvijenih oblasti u računarima. Pisać u o nastanku i razvoju grafičke kartice, o njenoj strukruri, mogućnostima, upotrebi, i nastojaću da pomenem sve ono što je bitno da se kaze o grafičkoj kartici da bi se uponali sa ovim hardverskim elementom i stekli osnovno poznavanje. Nadam se se da ću biti uspješan uspješan u tome.
1
Prvo Poglavlje :
Grafička kartica predstavlja jedan od esencijalnih djelova računarskog sistema. Njena uloga je da omogući prikaz sa rač unara na monitor. Osnovne karakteristike grafičke kartice su količ ina memorije i brzina, sto je i očekivano očekivano pošto ona danas predstavlja r ačunar u malom.
Mnogo naziva se koristi za ovu komponentu video pod sistema PC-a. A to su : video adapter, displej adapter, video – grafička – grafička kartica, i grafički accelerator. Postoji izvjesna nelogičnost kad se koriste ovi razni nazivi a misli se na danasnju grafič ku karticu. Naime dok je na prvim PC-ima ona mogla praktično samo da omogući prikaz slota i brojeva nazivana je video adapterom. Danas kada moze da prikazuje video snimke i filmove naziva se gr afičkom karticom, vjerovatno da bi je razlikovali od kartice za obradu video snimaka, koja sada nosi naziv video kartica.
sa monitorom cini takozvani podsistem PC-a koji obrađuje Grafička kartica sa obrađuje video video grafičke sadržaje u digitalnom obliku a zatim ih pr etvara u analogne pomoću RAMDAC čipa, da bi ih monitor kao analogni uređaj mogao prikazati na ekranu.
Video ili grafička kartica je zapravo i adapter između matične matične ploče i monitora. Kod nekih PC-a grafička kartica može biti integrisana na matičnoj ploči ( nije zamjenljiva ) a to je uvijek slučaj kada je LapTop racunar u pitanju. Grafička kartica sastavljena sastavljena je od određenih određenih elementa i ima ima određenu ulogu u sistemu računara računara o čemu ću u nastavku ovog seminarskog rada pisati.
ka kartica uz pomoc raznih adaptera i programa programa omogućava sledeć e : Grafič
1.Stvaranje staticke slike u bojama, ili crno bijele slike u vektorskoj ili rasterskoj grafici. ( text, crtezi, fotografije, i sl.).
2. Stvaranje dinamicke slike ( sekvence video filma, animirani crtezi, ili tv slike).
3. Snimanje video filmova tv programa ( digitalizacija analogne video i tv slike sat v izlaza ili video ulaza ).
4. Obradu digitalnih i analognih video snimaka sa karticom sa digitalnim i analognim ulazom i izlazom ( VIVO ).
2
Drugo poglavlje :
Struktura graficke kartice
Vec prvim pogledom na graficku karticu moze se sagledati njena osnovna struktura. Centralno mjesto zauzima graficki processor, obicno pokriven hladnjakom, najcesce sa ventilatorom. U njegovoj neposrednoj blizini nalaze se cipovi ci povi sa memorijom, obicno DDR SDRAM. Na doljnjoj strani kartice je ivicni konektor AGP, a na ceonoj strani na prikljucnoj plocici nalazi se izlazni i ulazni prikljucak za povezivanje sa monitorom, tv i video uredjajima.
Graficka kartica ima najslozeniju strukturu posle maticne ploce. Graficki procesor je mozak graficke kartice. Na vecini savremenih grafickih kartica procesor i RAMDAC se nalaze integrisani u jednom el.cipu. Drugi vazan dio je Video memorija ili Video RAM. Tu je i mali ROM sa BIOS-om graficke kartice (njegova namjena je slicna namjeni ROM – a na maticnoj ploci). Ostali elektronski elementi, kondezatori i otpornici sluze da obezbjede rad elektronskih kola, zatim za finu stabilizaciju, peglanje napona i sl.Neke novije graficke kartice imaju i prikljucak za dodatno napajanje. Dakle osnovni elementi strukture savremenih grafickih kartica ne racunajuci samu stampanu plocu su : graficki procesor, digitalno analogni pretvarac RAMDAC, graficka ( video) memorija VRAM, video cip ( na karticama VIVO), video BIOS u ROM-u, prikljucci i konektori. Graficki procesor Graficki procesor ( Graphics Processing Unit ) On ima slicnu ulogu kao centralni mikro procesor ( CPU ) na maticnoj ploci. Dakle to je obrada ili kako se jos kaze procesiranje grafickih podataka radi prikazivanja na ekranu. Graficki procesori izradjuju se u takozvanoj 0,15 – oj oj mikrometarskoj tehnologiji i sadrze u sebi od 50 do 120 miliona tranzistora.
Proizvodjaci ( GPU nVidia FX, ATI Radeon )
Savremeni graficki procesori su objedinjeni na jednom el. cipu sa D/A pretvaracem RAMDAC-om. Sa pojavom grafickog video cip seta GeForce 3.( nVidia ) i Radeon 5800 ( ATI ) on je dobio naziv GPU ( Graphics Processing Unit ) a to znaci graficka procesorska jedinica, analogno centralnoj procesorskoj jedinici na maticnoj ploci (CPU ).
3
Digitalno analogni pretvarac pretvarac RAMDAC RAMDAC skracenica oznacava : Random, Access, Memory, Digital, to Analog Converter. Sto u prevodu znaci : digitalno analogni pretvarac memorije sa slucajnim pristupom. On pretvara podatke o slici koje je obradio graficki procesor iz digitalnog u analogni oblik ( D/A D/A konverzija ), da bi se slika mogla prikazati na ekranu monitora koji je analogni uredjaj. Sve analogne graficke kartice imaju na sebi RAMDAC cip. Standardni CRT monitori rade sa analognim signalima. PC radi sa digitalnim podacima ( nule i jedinice ) koji se kao takvi salju na graficku karticu. Prije nego se takvi signali posalju na monitor, potrebno ih je konvertovati u analogne pomocu vec pomenutog RAMDAC cipa. Brzina rada RAMDAC-a je sledeca. Pretvaraci A/D rade na taktu od 250 do 400 Mhz i visem. Savremeni GPU imaju dva RAMDAC cipa cime se njihova djelotvornost udvostrucava, na primjer 2 x 400 Mhz. Video cip: Kartice VIVO koje omogucavaju snimanje analogne video slike imaju ugradjen poseban cip za pretvaranje analogne video slike u digitalni oblik da bi je kompjuter mogao obradjivati. Dakle ima istu ulogu kao i cip na posebnoj kartici za obradu video snimaka, a obicno su to isti tipovi cipova. Na primjer tu ulogu ima i ma ATI Rage Theatre na grafickoj kartici Gigabyte Radeon 9200 VIVO.
Graficka video memorija – Video RAM: Njena uloga je slicna ulozi radne memorije na maticnoj ploci ( RAM ). U video RAM-u se cuvaju odredjeni digitalni podaci o slici, koje ranije pomenuti RAMDAC cip neprestano crpi i pretvara u analogne podatke radi osvjezavanja slike na ekranu. U principu sve vrste RAM-a se mogu koristiti na grafickoj kartici. Vecina kartica koristi obicni brzi RAM, kao na primjer SDRAM. Na najnovijim karticama se najcesce koristi DDR SDRAM. SDRAM. Medjutim kartice visokog kvaliteta koriste tzv. VRAM VRAM ( Video RAM ) koji se koristi iskljucivo i skljucivo u video grafickim karticama. U principu svaki memorijski elemenat u VRAM – u je sacinjen od dva memorijska elementa koji su slijepljeni. Znaci da se koristi dvostruko vise memorije nego obicno. Ali zato VRAM i kosta duplo vise. Kapacitet Video Rama na savremenim karticama je najcesce od 64 do 128 MB, ali ima i starijih kartica is a 8, 16, ili 32 MB. Radni takt VRAM-a je relativno visok, do 680 Mhz i visi. Graficki Video Ram mora da radi veoma brzo, obzirom da je neophodno prenijeti velike kolicine podataka o slici iz video memorije u izlazni sklop kartice RAMDAC. Zbog toga je osim velicine VRAM-a, bitan njen propusni opseg koji zavisi od sirine magistrale i frekvencije radnog takta memorije i magistrale. Prikljucak – Konektor
4
Graficka kartica ima dvije osnovne vrste prikljucaka – konektora. Jedan je ivicni, nalazi se na duzoj strani, kojom se ona spaja na slot konektor AGP-a na maticnoj ploci. Broj uz slova AGP u oznaci vrste kartice na primjer : 2x, 4x, 8x, ili 16x oznacava umnozak osnovne brzine rada lokalne magistrale AGP-a. Ako je osnovna brzina radnog takta magistrale AGP 33 Mhz tada ce AGP 2X raditi na 66, 66, a AGP 4X na 133 Mhz, a AGP AGP 8X na 266 Mhz.
Poslije navedenog texta postavlja se logicko pitanje koji su to osnovni elementi, za ocjenjivanje mogucnosti kartice koji ujedno sluze i kao kriterijumi za njen izbor. A to su sledeci cinioci : 1.Tip - model i radni r adni takt grafickog procesora GPU 2. Kapacitet, radni takt i propusni opseg graficke-video memorije Video RAM. 3. Brzina rada RAMDAC-a ( digit. analog. pretv) 4. Video cip ( kartice sa VIVO ) 5. Ucestalost (vertikalna frekvencija) osvezavanja slike u Mhz 6. Rezolucija slike 7. Dubina boja, broj bitova i boja 8. Brzina rada ( obrade podataka ) 9. Vrsta i broj izlazno-ulaznih prikljucaka-konektora 10. TV izlaz 11. Video ulaz i izlaz VIVO 12. Upravljacki programi- drajveri 13. Programski interfejsi 14. Podrzane tehnologije stvaranja slike 15. Kvalitet slike 16. Pouzdanost 17. Proizvodjaci 18. Cijene
5
Treće Poglavlje :
Ucestalost – ( vertikalna frekvencija ) osvezavanja slike
Ona se izrazava u hercima Hz, a broj hercapokazuje koliko puta se prikaze slika / poluslika na ekranu monitra u jednoj sekundi. Drugim rijecima, koliko puta u sekundi se sadrzaj video memorije salje na ekran monitora. To je najcesce od 60 do 160 puta u sekundi. Sto se slika cesce osvjezava to je i kvalitet slike veci a trperenje manje.
Rezolucija slike
To je jedan od osnovnih pokazatelja kvaliteta graficke kartice ali i monitora. Rezolucija slike predstavlja broj rasterskih tackica-pixela koji formiraju sliku u vidu linijskog mozaika na ekranu monitora, a predstavlja se brojem tih tackica po horizontal ii vertikali ekrana. Oznacava se sa dva broja, na primjer :800 x 600. A to znaci 800 pixela po horizontali u jednom redu, a 600 pixela po vertikali u jednom redu. Rezolucija zavisi i od velicine monitora racunara.
Dubina boja, broj ( bitova bitova ) i boja
Takozvana dubina boje nije nista drugo do broj bitova koji stoje kartici na raspolaganje da bi odredila boju svake tacke mozaika na ekranu. Tako govorimo o 8, 16, 24, 32- bitnoj dubini ili bojama. Brzina rada graficke graficke kartice
Mjeri se vremenom koje je potrbno da bi se izvrsio neki zadatak. Brzina narocito dolazi do izrazaja pri obradi video snimaka ili gledanja filmova, igranja igrica i sl. Bzina kartice najvise zavisi od brzine radnog takta grafickog i video procesora i digitalno analognog pretvaraca RAMDAC-a. Zatim od radnog takta, kapaciteta, sirine memorijske magistrale i propusnog opsega video memorije- Video RAM kao i kvaliteta upravljackih programa.
U ovom seminarskom radu smatram da je korisno pomenuti i Digitalne graficke kartice kao i 3D Grafiku koja se koristi pri radu sa racunarima a vezano je za ovu temu.
6
Digitalne graficke kartice
LCD monitori rade sa cisto digitalnim ulaznim velicinama, tako da na njihovim digitalnim grafickim karticama nema RAMDAC-a. Moze se u stvari i naci taj cip ako je kartica napravljena da podrzava dvije vrste ekrana ( LCD i TFT ). Konvencionalne graficke kartice konvertuju digitalne u analogne signale, sto dovodi do gubitka kvaliteta. Posto digitalne kartice eliminisu ovu konverziju, rezultat je vrlo inpresivna slika na LCD ekranima. Vecina LCD monitora isporucuje se sa sopstvenim digitalnim grafickim adapterom. To nesto povecava cijenu monitora ali zato nemora da se ima u LCD monitoru converter analognog signala sa graficke kartice u digitalni. 3D Grafika
3D Grafika je polje racunarske grafike zaduzene za generisanje i prikaz trodimenzionalnih objekata na dvodimenzionalnom ekranu. Pixeli u dvodimenzionalnoj grafici imaju osobine kao sto su pozicija, boja i osvjetljaj. U 3D grafici pixelu se dodaje i posebna osobina dubine ( sjencenje ) na zamisljenoj Z osi. Kada se kombinuje mnogo 3D pixela, pri cemu svaki ima svoju dubinu rezultat je 3D povrsina koja se zove tekstura.
Pored teksture 3D grafika podrzava i interakciju vise objekata. Na primjer objekat koji se nalazi ispred moze zakloniti objekat koji je iza. Napredna 3D grafika koristi posebne tehnike ( ray tracing)- kopiranje zrakom da bi se prikazale realisticne sjenke na objektu objektu koji se nalazi iza.Konvertovanje iza.Konvertovanje 3D objekata u dvodimenzionalnu dvodimenzionalnu bit mapu, koja moze biti prikazana na ekranu zove se jos i Renderovanje i trazi znacajnu kolicinu radne memorije i snazne procesore.
Sa stanovišta korisnika, monitor, zajedno sa odgovarajućim graf ič ičkim, ili displej adapterom, predstavlja osnovni osnovni dio računarske konfiguracije. Precizno govoreći, grafički adapter je elektronski sklop namenjen za prikaz grafike, dok je j e displej adapte prvenstveno namenjen za prikaz alfanumeričkih znakova na ekranu monitora (nema mogućnost prikaza linija, krugova i slično). Međutim, danas se displej, ili tekst adapteri više ne koriste u PC računarima, tako da je ovakvo detaljno pojmovno razgraničenje ne potrebno. Grafički Grafički adapteri se se najčešće prave u obliku kartice za proširenje za određeni tip sabirnice, sabirnice, kao što su PCI (Poglavlje 25) i AGP (Poglavlje 27). Pojedine matične ploče imaju integrisani grafički adapter, koji predstavlja sastavni dio elektronike na ploči. Takvo rješenje, rješenje, međ međutim, znatno umanjuje fleksibilnost čitavog sistema i otežava nadgradnju računara.
7
Osnovni dio grafičkog adaptera je grafički kontrolni čip, koji je nadležan za pogon monitora. On obezjeđuje impulse za horizontalni i vertikalni otklon, prikazuje kursor, kontroliše broj linija i kolona teksta, ispisuje tekst i iscrtava grafiku. Slika na monitoru se ispisuje pomoću elektronskog mlaza poput onoga u TV aparatu, koji briše ekran liniju po liniju. Kada dođe do donjeg desnog ugla ekrana, mlaz se vraća na poč etak, u gornji lijevi ugao (na novu stranicu prikaza).
Grafički adapter radi u dva režima: u tekstualnom i grafič kom. Alfanumerički znaci se ispisuju u obliku fiksnog šablona tačaka, dok se grafički elementi iscrtavaju slobodno. Ukoliko je potrebno prikazati alfanumerič alfanumerički karakter (broj, ili slovo ) u tekstualnom modu, procesor će grafičkom kontrolnom čipu proslijediti samo njegov kod. Na grafičkoj kartici se nalazi posebna memorija, video RAM, koja sadrži podatke - kodove znakova koji se mogu prikazati. Generator karaktera jednostavno pretvara dobijeni kod u odgovarajući šablon tačaka, tako da se može prikazati na ekranu. U grafičkom modu, međutim, sadržaj video RAM -a se očitava direktno, tako da usluge generatora karaktera nisu potrebne. Na taj način je moguć prikaz moguć prikaz znatno znatno složenijih oblika (grafike).
Sadržaj ekrana se u obliku podataka postavlja u video RAM pomoću procesora. Pored toga, procesor može i očitavati sadržaj ove memorije i na taj način, na primjer, odrediti poziciju nekog karaktera na ekranu. Zbog toga je grafički adapter povezan sa sistemskom sistemskom sabirnicom, koja će mu signalizirati pojavu važeć važećih podataka. CPU upisuje podatke u video video RAM pomoću pomoću sabirnice, saopštavajuć saopštavajući tekst koji je potrebno prikazati na ekranu. Procesor može i č itati podatke iz video RAM-a, tako da može sačuvati sadržaj dijela ekrana koji će pod Windowsom biti prekriven novootvorenim prozorom. Nakon zatvaranja novog prozora, sadržaj ekrana se mož e regenerisati ponovnim upisom tih podataka u video RAM. Grafički kontroler se pomoću sabirnice može i reprogramirati da prikazuje različitu rezoluciju. Sistemska sabirnica podržava rad samo grafič kih kartica starije generacije (MDA, EGA), dok savremene kartice raspolažu sopstvenim BIOS-om, koji je prilagođen konkretnom grafičkom čipu. Ovaj BIOS raspolaže rutinama za uključenje različitih načina prikaza, za postavljanje boje pojedinačne tačke na ekranu, ili za prozivanje različitih stranica video memorije. U tom slučaju, CPU koristi sistemsku sabirnicu samo da bi aktivirao željeni program u BIOS -u grafičkog adaptera. Prikaz trodimenzionalnih objekata pred grafičku karticu postavlja dodatne, veoma visoke zahtjeve u pogledu performansi. Zbog toga se na 3D kartice ugrađ uje poseban 3D čip za ubrzavanje rada sa grafikom (accelerator chip). Starije kartice poseduju samo 2D ubrzavajući čip, čiji su osnovni zadataci brzi prenos sadrž sadržaja prozora (bit-blit prenos), iscrtavanje linija, ili popunjavanje poligona. Njihova upotreba znatno r astereć uje procesor računara. Sve savremene grafičke kartice sadrže, pored 2D, i 3D inte gralnom kolu. Njihova ubrzavajuće čipove - ponek ad ad se oni mogu nać i i kombinovani u jednom integralnom konstrukcija i upotreba odražava trenutno stanje moderne tehnologije. Jasan prikaz trodimenzionalnih slika na dvodimenzionalnom monitoru zahteva veliki broj složenih matematičkih proračuna. U zavisnosti od tipa, 3D čipovi sadrže veliki broj funkcija za trodimenzionalni prikaz koje su praktično ugrađene u silikon.
8
Broj i vrsta konektora na zadnjem dijelu grafičke kartice zavise od njenog tipa. Jednobojni i RGB (red-green-blue - crveno-zeleno-plavi) monitori imaju dvoredne, a analogni troredne konektore. Jednobojni i RGB monitori se kontrolišu pomoću digitalnih signala, signala, tako da je moguć jednovremeni jednovremeni prikaz najviše 16 razlićitih boja: po dve vrijednosti za plavu, zelenu i crvenu boju i dodatni signal jačine (visok, ili nizak), što ukupno čini 24-16 različitih vrednosti. EGA grafičke kartice omogućavaju izbor tih 16 boja iz palete od 64 boje, što znači da je moguć jednovremeni prikaz samo 16 od maksimalno 64 boje. VGA i ostale savremene kartice rade sa analognim monitorima, odnosno sa analognim signalima, koji omogućava ju istovremeni prikaz prikaz znatno već većeg broja boja. Grafičke kartice visoke rezolucije, 1280x1024 piksela i više, pokreću i monitore daleko boljih performansi pomoću analognih signala. Ti signali se zbog tehnič kih razloga do monitora prenose koaksijalnim kablom sa BNC konektorom. Kabl je oklopljen, tako da spoljašnje smetnje ne utiču na prenošeni signal, a istovremeno se sprečava da kabl deluje k ao ao antena koja ometa okolne uređ aje. Svaka boja (crvena, zelena i plava) i signali za horizontalnu i vertikalnu sinhronizaciju sinhronizaciju prenose se posebnim kablom. Neki Neki monitori zahtijevaju samo jedan sinhronizacioni signal, obično horizontalni, dok se vertikalna sinhronizacija izvlači iz signala boje (obično, crvene). Ukoliko monitor poseduje i D- SUB i BNC konektore, moguće je na jedan monitor priključiti dva računara. Takvi monitori posjeduju i prekidač pomoću koga se bira jedan od signala koji će biti prikazan. Prekidač Prekidač je obično postavljen na prednjem pan elu monitora, mada kod nekih može biti i pozadi. Povezivanje dva računara na jedan monitor zahteva i dva posebna kabla: jedan sa BNC i drugi sa D-SUB konektorom.
9
Zakljucak :
O hardverskoj komponenti racunara, tacnije o Grafickoj Kartici bi se dalo jos dosta toga vjerovatno napisati i sigurno i na bolji i strucniji nacin nego sto sam ja to ovom prilikom ucinio. Ali vjerujem da je i ovaj tekst napisan u ovom radu dovoljan da bi se shvatili osnovni pojmovi vezani za graficke kartice, nacin na koji one funkcionisu, i njihove koponente od kojih su sastavljene. Zadata tema mi je bila jako interesantna i dok sam sakupljao informacije o grafickoj kartici istovremeno sam i dosta toga toga naucio o njoj i ovaj seminarski rad mi mi je dosta koristio.
10
Literatura :
1. Upoznajte PC – Drugo izmjenjeno izdanje Autor : Mr Zvonko Slijepcevic dipl. Ing. Novi Sad 2001.
2.
Kompjuter po mojoj mjeri Autori : Mr Milos Milasinovic Milasinovic i Danijel Milasinovic Beograd 2004.
3. Radni marterijal iz predmeta Informacione tehnologije u menadzmentu za Prvu godinu Fakulteta za Menaczment Herceg Novi 2011.
4. Kako zastiti kompjuter Dusan j. Basic Zemun 1988
5. Elektonski izvori, internet, e knjige i sl.
11
12
