7. díl - Stavíme si počítač - Grafická karta 1/2

Hardware PC Stavíme si počítač Stavíme si počítač - Grafická karta 1/2

V minulém dílu našeho seriálu o stavbě počítače byla řeč o operační paměti RAM. Funkční základ počítače máme již sestavený, ale stále v něm chybí spousta důležitých komponent. Jednou z nich je rozšiřující grafická karta. Té se budeme dnes věnovat.

Grafická karta je zařízení převádějící data na digitální signál, který nám poté monitor zobrazí jako obraz. Naprostá většina dnešních počítačů má základní grafickou kartu integrovanou v procesoru (tzv. APU = CPU + GPU) nebo v základní desce (on-board video). Kromě této grafické karty je možné dokoupit ještě jednu, výkonnější, kterou využijeme zejména při hraní her a která umožňuje rychle vykreslovat 3D scény.

Právě o této rozšiřující (dedikované) kartě budeme dnes hovořit. Kancelářské počítače nebo i některé domácí počítače tuto kartu obvykle vůbec neobsahují. Pokud na počítači neplánujete hrát hry nebo zpracovávat grafiku, nemusíte si ji pořizovat. Nové APU (procesory s integrovanou grafickou kartou) navíc poskytují již poměrně slušný herní výkon, který pro občasné hraní stačí. Bylo naměřeno, že např. procesor Intel s integrovaným GPU Iris podá podobný výkon, jako nižší řada grafických karet GeForce (viz dále). Problém integrovaných řešení je např. s pamětí, kterou taková grafická karta ubere z paměti RAM počítače. Pokud si chcete zahrát novou hru v hezké grafice nebo pracujete na profesionální úrovni s 3D grafikou, musíte se zatím stále uchýlit k dedikované grafické kartě.

Historie

Dedikovaná grafická karta je v současné době vůbec nejvýkonnější technologie v počítači a má za sebou bohatou historii. Původní počítače neměly grafickou kartu zaintegrovanou a proto se musela vždy koupit zvlášť. První grafické karty se vyvíjely co se týče počtu najednou zobrazených barev (2, 4, 16, 256, high color, true color) a rozlišení, které podporovaly. Počet barev byl obvykle vázán na rozlišení a této dvojici se říkalo video mód.

Grafická karta Trident VGA 9000

Starší grafická karta Trident VGA 9000 na rozhraní ISA

Jakmile grafické karty dosáhly dostatečně vysokých rozlišení a maximálního počtu barev, objevila se tzv. hardwarová akcelerace.

Akcelerovaná grafika

Hardwarová akcelerace umožňuje přenést vykreslování některých tvarů jen na grafický procesor (GPU) a vůbec tím nezatěžovat centrální procesor počítače (CPU). Výsledkem je mnohem vyšší výkon a to jednak proto, že CPU toho stihne více, ale také proto, že GPU je navržené tak, aby vykonávalo specifické grafické úlohy a dokáže to tudíž mnohem rychleji, než by to zvládlo CPU.

2D akcelerace

První grafické karty podporovaly tzv. 2D akceleraci a uměly velmi rychle vykreslovat základní tvary (např. čáru, kruh nebo obrázek). Těchto funkcí se často využívalo pomocí rozhraní Direct Draw u starších 2D her. Akcelerace se využívala i pro vykreslování grafického rozhraní Windows.

3D akcelerátory

S obrovským úspěchem 3D her se začalo přemýšlet o akceleraci i při zobrazování 3D grafiky. První 3D čipy byly v podstatě jen doplněné 2D čipy o 3D funkce (např. S3 VIRGE). Tyto pokusy byly poměrně neúspěšné. Prvním pravým 3D akcelerátorem byla slavná karta Voodoo od 3Dfx, která podporovala pouze 3D akceleraci a sloužila jako další grafické karta k té s 2D akcelerací. Výsledky byly velmi dobré a umožnily mnohem kvalitnější zobrazení např. u hry Quake 2.

Zajímavost: 3D akcelerace funguje na principu rychlého zobrazování otexturovaných trojúhelníků. Trojúhelníků proto, že je to útvar, z kterého lze složit naprosto libovolné těleso. Můžete si představit, že z 2 trojúhelníků složíte obdélník, ale i kruh, když jich dáte dostatečné množství jedním vrcholem do středu.

3D akcelerátor Voodoo 1

3D akcelerátor Voodoo1

Akcelerované grafické karty

Dnešní grafické karty akcelerují jak 3D, tak 2D grafiku. Kromě různě texturovaných trojúhelníků umožňují rychle vykonávat spoustu dalších efektů, jako jsou např. osvětlení nebo shadery, pomocí kterých se tvoří např. efekt plastičnosti (Bump mapping).

GeForce 2 MX 400 GeForce GTS 250 GeForce GTS 250

Zleva: GeForce 2 MX 400, GeForce GTS 250, GeForce GTX 760 WindForce

Stejně jako tomu bylo u CPU, i u GPU si můžeme všimnout vzrůstajícího problému s uchlazením čipu.

Stavba grafické karty

Grafická karta je v podstatě počítač v počítači, který je zaměřený na grafické výpočty. Na kartě nalezneme grafický procesor (GPU), který běží stejně jako CPU na nějaké taktovací frekvenci. Procesory grafických karet mají několik jednotek pro specifické úlohy (typicky pro shadery, texturování a renderování celkového výstupu). GPU má oproti CPU mnohem více jader (někdy jich má i stovky) a je tedy navrženo pro paralelní zpracování. Některé úlohy na něm mohou běžet až 14x rychleji (měření Intelu) než na CPU, obvykle je však "jen" několikrát rychlejší.

Dále karta obsahuje určité množství paměti RAM a to obvykle v podobě DDR 5 na frekvenci několika GHz a o velikosti několika GB. Zatímco paměť RAM na základní desce je hrami využívána zejména pro načítání např. map a zvuků, RAM grafické karty slouží k ukládání grafických dat, zejména textur. To jsou fotky, kterými jsou obalená 3D tělesa, aby vypadala realisticky.

Pokud jste si všimli, že jsou komponenty na grafické kartě technologicky dále, než PC komponenty, které jsme si popisovali v minulých dílech, máte pravdu. GPU i paměti jsou mnohem rychlejší. Je vidět, že renderování 3D scén je pro počítač velmi náročná úloha a jsou pro ni zapotřebí mnohem výkonnějších technologie než pro běžnou práci s PC. Paradoxně je tedy grafický procesor technologicky dále, než ten centrální.

Konektory

Na vnějším panelu karty nalezneme několik konektorů, pojďme si vysvětlit k čemu slouží.

Konektory na grafické kartě

DVI

DVI je nejpoužívanější digitální rozhraní pro připojení současných monitorů, televizí a projektorů. Vyskytuje se v modifikacích DVI-I a DVI-D. DVI-I je stoprocentně kompatibilní s DVI-D a má navíc i analogový výstup, který lze pomocí převodky převést na VGA.

VGA

Starší VGA konektor se na nových grafických kartách již příliš nenachází. Používal se pro analogové monitory a projektory. Pro větší rozlišení a displeje na něm vzniká nepříjemné rušení.

HDMI

HDMI je kompaktní rozhraní pro digitální přenos videa a zvuku, typicky pro propojení PC a televize.

DisplayPort

DisplayPort grafické karty

Novější grafické karty obsahují obvykle také DisplayPort, který lze na DVI nebo HDMI převést. Měl by v budoucnu DVI nahradit. Pozor, sice ho lze převést na DVI a připojit na něj DVI monitor, ale opačně to nefunguje. Monitor jen s DisplayPortem nelze zapojit do DVI.

Příště dokončíme popis grafické karty, zmíníme jejich výrobce a podle čeho je vybírat.


 

  Aktivity (1)

Článek pro vás napsal David Čápka
Avatar
Autor pracuje jako softwarový architekt a pedagog na projektu ITnetwork.cz (a jeho zahraničních verzích). Velmi si váží svobody podnikání v naší zemi a věří, že když se člověk neštítí práce, tak dokáže úplně cokoli.
Unicorn College Autor se informační technologie naučil na Unicorn College - prestižní soukromé vysoké škole IT a ekonomie.

Jak se ti líbí článek?
Celkem (5 hlasů) :
55555


 



 

 

Komentáře

Avatar
mkub
Redaktor
Avatar
mkub:

pokial viem, tak u AGP, ako aj u PCI-express graficka karta umoznuje pouzivat cast systemovej RAM na pracu s texturami, pokial sa do pamate na grafike nevojdu

 
Odpovědět 17.6.2014 4:54
Děláme co je v našich silách, aby byly zdejší diskuze co nejkvalitnější. Proto do nich také mohou přispívat pouze registrovaní členové. Pro zapojení do diskuze se přihlas. Pokud ještě nemáš účet, zaregistruj se, je to zdarma.

Zobrazeno 1 zpráv z 1.