كارت گرافیكی

برای اینكه بتوان در صفحه نمایش رایانه ، تصویرهای مربوط به داده ها و اطلاعات را مشاهده نمود باید ارتباطی بین مادربرد و نمایشگر برقرار شود ، به همین دلیل كارت گرافیكی در یكی از شكاف های توسعه مادربرد قرار می گیرد و یا یك كابل به مادربرد وصل می شود و نمایش اطلاعات بر روی صفحه را كنترل می كند.كارت گرافیكی در رایانه دارای جایگاه خاصی است. در بیشتر رایانه ها ، كارت گرافیكی اطلاعات دیجیتال را برای نمایش توسط نمایشگر به اطلاعات آنالوگ تبدیل می نمایند. در واقع نقاط تشكیل دهنده تصویر بر روی نمایشگر پیكسل نام دارند. هر پیكسل یك رنگ را نمایش می دهد. در نمایشگرهای مكینتاش هر پیكسل دارای دو رنگ است (سفید و سیاه). در بعضی نمایشگر های امروزی هر پیكسل دارای ۲۵۶ رنگ است. در بیشتر صفحات نمایشگر ، پیكسل ها به صورت تمام رنگ (True Color) هستند و دارای ۱۶/۸ میلیون حالت مختلفند.كارت گرافیكی یك برد مدار چاپی به همراه حافظه و یك پردازنده اختصاصی است. پردازنده محاسبات مورد نیاز گرافیكی را انجام می دهد.كارت های گرافیكی با نامهای زیر شناخته می شوند: كارت ویدیویی،كنترل گر گرافیكی یا ویدیویی، آداپتور گرافیكی یا ویدیویی، شتاب دهنده گرافیكی یا ویدیویی.
كارت گرافیكی از سه بخش اساسی تشكیل می شود:
حافظه:یكی از مهمترین اجزای كارت گرافیكی است.حافظه رنگ مربوط به هر پیكسل را نگهداری می كند.در ساده ترین حالت (دو پیكسل سیاه و سفید) به یك بیت برای ذخیره سازی رنگ هر پیكسل نیاز می باشد. با توجه به اینكه هر بایت شامل هشت بیت است ، نیاز به هشتاد بایت برای ذخیره سازی رنگ مربوط به پیكسل های موجود در یك سطر در روی صفحه نمایشگر و ۳۸۴۰۰ بایت حافظه به منظور نگهداری تمام پیكسل های قابل مشاهده بر روی نمایشگر خواهد بود.
اینترفیس رایانه: اینتر فیس با اتصال كارت گرافیكی به گذرگاه مربوطه بر روی برد اصلی ، محتویات حافظه را تغییر می دهد. در این حالت رایانه سیگنال ها را از طریق گذرگاه برای تغییر محتویات حافظه ارسال می كند.اینترفیس ویدیو: این قسمت سیگنال مورد نیاز برای مانیتور را می سازد. كارت گرافیكی سیگنال های رنگی را تولید می كند و باعث حركت اشعه در CRT می شود. در واقع كارت گرافیكی تمام حافظه ای مربوطه را بیت به بیت اسكن می كند. سیگنال های مورد نظر جهت هر پیكسل موجود برای هر خط ارسال و در نهایت یك پالس افقی Sync ارسال می گردد ، عملیات فوق برای ۴۸۰ خط تكرار و در پایان یك پالس عمودی Sync ارسال خواهد شد.كارت های گرافیكی ساده frame Buffer نامیده می شود. این نوع كارت یك Frame از اطلاعات را نگاهداری می كند. ریزپردازنده رایانه مسئول بهنگام سازی هر بایت در حافظه كارت گرافیك است. در صورتی كه عملیات گرافیكی پیچیده ای وجود داشته باشد ، ریزپردازنده مدت زیادی را صرف بهنگام سازی حافظه كارت می نماید. بنابراین برای سایر عملیات زمانی باقی نخواهد ماند. مثلاً اگر یك تصویر سه بعدی دارای ۰۰۰/۱۵ ضلع باشد ، ریزپردازنده باید هر ضلع را رسم و عملیات مربوط را در كارت انجام دهد ، بدین صورت این عملیات زمان زیادی لازم دارد.در صورتی كه كارت های گرافیكی جدید حجم عملیات مربوط به پردازنده را به شدت كاهش می دهد.این نوع كارت های جدید دارای یك پردازنده قوی هستند كه مختص این عملیات می باشند. با توجه به نوع كارت گرافیك پردازنده می تواند یك كمك پردازنده گرافیكی و یا یك شتاب دهنده گرافیكی باشد.
پردازنده كمكی و پردازنده اصلی همزمان فعالیت نموده و زمانی كه از شتاب دهنده گرافیك استفاده می شود دستورات لازم از طریق پردازنده اصلی برای شتاب دهنده ارسال و شتاب دهنده سایر كارها را انجام می دهد. در سیستم های كمك پردازنده درایو كارت گرافیك عملیات مربوط به كارهای گرافیكی را به طور مستقیم برای پردازنده كمكی گرافیكی ارسال می كند. در سیستم های شتاب دهنده گرافیكی درایو كارت گرافیك در ابتدا همه چیز را برای پردازنده اصلی ارسال می كند. سپس پردازنده اصلی شتاب دهنده گرافیك را هدایت می نماید.
عناصر كارت گرافیكی
- حافظه: در كارت گرافیكی از حافظه های مختلف استفاده می شود. یكی از بهترین نوع آنها از پیكربندی dual-ported استفاده می نماید. در این نوع كارت ها امكان نوشتن در یك بخش و خواندن از بخش دیگر به صورت همزمان امكان پذیر است. بدین صورت مدت زمان كاهش خواهد یافت.Digital-to-Analog Converter ) DAC یك نوع تبدیل كننده می باشد كه داده ها را به دیجیتال تبدیل می كند. سرعت این نوع تبدیل كننده تأثیر بسیار زیادی بر مشاهده تصویر بر روی صفحه نمایش خواهد داشت.
:Display Connector اغلب كارت های گرافیكی از كانكتور ۱۵ پین استفاده می كنند. این نوع كانكتورها در زمان عرضه VGA مطرح شدند.
:Graphic BIOS كارت های گرافیكی دارای یك تراشه كوچك می باشند. این تراشه به قسمت های دیگر كارت نحوه انجام عملیات را اعمال خواهد كرد. این قسمت مسئولیت تست كارت گرافیك یعنی عملیات ورودی و خروجی را نیز بر عهده دارد.
:Computer (bus)Conneetor این نوع پورت امكان اتصال كارت بر حافظه را فراهم می آورد و دارای سرعت بیشتری می باشد. بیشتر این گذرگاه ها از نوع AGP می باشد.
پردازنده گرافیكی: همانطور كه از نام آن پیداست مغز كارت گرافیك می باشد و می تواند در سه حالت پیكربندی كارت گرافیكی را انجام دهد.
استانداردهای كارت گرافیك
اولین كارت گرافیك در سال ۱۹۸۱ توسط شركت IBM به بازار عرضه گردید. این نوع كارت به صورت تك رنگ و با نام اختصاری MDAS ارائه گردید. رنگ نوشته در این حالت سفید یا سبز و زمینه سیاه بود. صفحات نمایشگری كه از این كارت ها استفاده می كردند ، متنی بودند. سپس كارت های چهار رنگ HGC در بازار عرضه گردیدند.بعد از آن كارت های هشت رنگ CGA و كارت های شانزده رنگ EGA تولید شدند. شركت IBM در سال ۱۹۷۸ كارت VGA را تولید كرد. این نوع كارت ها ۲۵۶ رنگ را نشان می دادند و وضوح آنها ۴۰۰* ۷۲۰ بود. سپس كارت های SVGA عرضه شدند. این نوع كارت ۱۶/۸ میلیون رنگ با وضوح ۱۰۲۴* ۱۲۸۰ بود. هر چه تعداد رنگ و وضوح تصویر افزایش یابد كارت گرافیك بهتر خواهد بود. كارت های گرافیكی به راحتی به سیستم متصل می شوند. كارت های جدید از طریق پورت AGP و كارت های قدیمی از طریق اسلات های ISA و یا PCI بر سیستم متصل می شدند.