Grafická karta slouží k uchování a organizaci dat určených pro zobrazení a vytvoření výstupního signálu, který se zobrazí na monitoru jako obraz. V podstatě grafická karta přebírá data z procesoru a transformuje je na videosignál. Celý obraz viditelný na monitoru je uložen v paměti video RAM na grafické kartě. Grafická karta může být konstrukčně řešena jako samostatná karta, kterou se zasune do slotu na základní desce, nebo může být i integrovanou součástí základní desky.
Grafická karta obsahuje:
GPU – graphic processing unit /grafický procesor/
Paměť
Převodník RAMDAC
Paměť typu EPROM nebo Flash
Chladič
Řídicí procesor /grafický procesor/ – jeho hlavní úlohou je přijímat příslušná data a vytvářet z nich digitální obraz. Režim zobrazení je určen počtem obrazových bodů, tzv. pixelů, v horizontálním a vertikálním směru monitoru a počtem barev, které lze zobrazit. Pixel je obrazový bod /Picture Element/. Je to nejmenší spojitá jednotka na obrazovce.
Obraz lze ve zjednodušené formě představit jako velkou tabulku, kde každý bod může mít hodnotu 1 nebo 0 /rozsvícený, zhasnutý bod/. Pro popis stačí jediný bit, proto vznikl pojem bitmapa. Pokud se počet bitů pro jeden bod zvýší, lze zobrazit více barev. Tak například 4-bitový obrázek může zobrazit 16 barev (2^4) a 24-bitová grafika zobrazí 16,7 milionu barev – jde již o tzv. true color. Počtu bitů pro vyjádření barev se říká bitová barevná hloubka.
Akcelerátor – přímo provádí celý řadu grafických výpočtů. Grafická karta přijímá z CPU krátké instrukce obsahující pokyn, co se má zobrazit, a grafická karta sama, ve vlastní režii, „kreslí“ přímky, zobrazuje okna, různé grafické prvky a provádí všechny potřebné grafické výpočty, čímž dochází k podstatné úspoře času CPU.
Současná grafická karta tedy nereprezentuje pouze převod digitální informace na obrazovou, ale podílí se na výpočtu zobrazovaných údajů.
GPU /grafický procesor, videočip, videoprocesor/: v minulosti tedy vykonával pouze převod příslušných dat na obrazový výstup, v současnosti se tímto pojmem může rozumět čip integrující 2D/3D akcelerátor s řídicím procesorem, neboť v současných grafických čipech je akcelerátor jeho integrální součástí.
Paměti grafických karet
Dalším parametrem určujícím výkon grafické karty je rychlost a kapacita paměti. Velikost požadovaného rozlišení přímo souvisí s velikostí paměti RAM.
Současné grafické karty mají paměti 128–512 MB /1024/ DDR SDRAM. Obvykle se uvádí pouze údaj DDR /někdy se uvádí i GDDR/.
RAMDAC
Pokud je grafická karta určena ke spolupráci s běžným monitorem, integrální součástí grafické karty je RAM číslicově-analogový převodník /RAM digital Analog Converter/. Princip práce CRT monitorů vyžaduje analogový videosignál. Ten je nutné převést na vstup do monitoru. PC pracuje s digitálními daty, která jsou zpracovávána v grafické kartě.
Paměť typu EPROM nebo Flash
V této paměti jsou uloženy: BIOS /označovaný také jako Video-BIOS, firmware grafické karty, základní fonty znaků …/. Video-BIOS podobně jako BIOS na základní desce umožňuje softwaru komunikaci na fyzické, hardwarové vrstvě s jednotlivými prvky grafické karty.
Chlazení
- grafické karty mohou být chlazeny pasivními i aktivními chladiči v závislosti na tepelném vyzařování konkrétní karty
Typ slotu
- AGP, PCI-Express
AGP – sběrnice byla od svého vzniku určena pouze pro připojení grafické karty. Nejedná se o sběrnici, ke které lze připojit více zařízení současně, tedy o sdílenou sběrnici, ale lze připojit pouze grafickou kartu.
Textura zabírá největší podíl dat zobrazovaného objektu, a proto vznikla myšlenka ukládat textury do systémové operační paměti /v té době video RAM 4 MB/.
Některé významné pojmy z oblasti grafiky
- 2D/3D – dvourozměrná /třírozměrná grafika
- Rastrová grafika – tabulka /1/0/
- Vektorová grafika – každý objekt je popsán vektory /výhoda: zvětšování, zmenšování/
- Nejpoužívanější formáty – GIF, JPG, BMP
- Pixel – základní bod, z něhož se skládá obraz, jejich počet v zobrazovaném snímku je dán použitým rozlišením
- Vertex – vrchol mnohoúhelníku /polygonu/, respektive jednotlivé uzly ve drátovém modelu popisovaného objektu, které popisují geometrii modelovaného tělesa.
- Textura – textura je v podstatě popis vlastností povrchu tělesa, jako jsou barva, průhlednost, lesk, hrubost apod. V nejjednodušší podobě je textura rastrový obraz nanesený na prostorový objekt.
- Grafické ovladače – programové vybavení vytvářené výrobcem grafického čipu. Úkolem ovladače je co nejefektivněji překládat požadavky operačního systému a aplikací do formy, která je srozumitelná grafickému procesoru. Kvalita ovladače tak ovlivňuje nejen rychlost, ale i kvalitu vykresleného obrazu.
Pixel Shader – program určený k provádění výpočtů s pixely
Pipeline – počet jednotek pro zpracování pixelových a vertexových operací v grafickém čipu. Vyšší počet pixel pipeline umožní zpracovat více pixelů za takt.
Vertex Shader – program určený pro geometrické výpočty s vertexy.
Anizotropní filtrování – metoda filtrování, která zabraňuje rozmazání vzdálenějších textur, přičemž bere v úvahu i úhel, pod kterým je texturová mapa zobrazována.
SLI technologie – SLI technologie od firmy Nvidia pracuje tak, že si karty rozdělí úlohy na dvě části. Hlavní úlohu při rozdělení zátěže mají ovladače. /Cross-Fire v podstatě totéž, jen od ATI/
Computer Aided Design /počítačem podporovaný návrh / CAD je počítačem podporovaný návrh součástky nebo počítačová podpora tvorby konstrukční dokumentace. Jedná se o programové vybavení pro geometrické a matematické modelování součástek a jejich vlastností. Kromě grafických činností CAD systémy umožňují provádět i různé inženýrské výpočty a analýzy. Computer Aided Design /Computer Aided Manufacturing /návrh/výroba za pomoci počítače/ CAD/CAM
Konektory na kartě mohou být:
VGA konektor grafické karty 15pinový – je konektor s otvory ve třech řadách po pěti. Vedou jím do monitoru /v analogové podobě/ informace o tom, co a kde se má zobrazit.
DVI /digital Visual Interface/ konektor – je nejnovější typ připojení monitoru, ať už CRT nebo LCD. Konektor na LCD monitorech a grafických kartách. Obecně slouží k digitálnímu propojení grafické karty se zobrazovacím zařízením. Obraz se dekóduje až na „obrazovce“, díky čemuž je kvalitnější s minimálním rušením.
S-video konektor /výstup/ Super-Video output/ je technologie přenosu videosignálu přes konektor, přičemž video informace je rozdělena na dvě samostatné části /signály/ a to: signál obsahující informace o barvě /chrominance/ a o jasu /luminance/. Televizor tak dokáže vytvářet ostřejší obraz videa, než je tomu při jednochanném přenosu.
