Ekran Kartı

EKRAN KARTI
Ekran Kartları hiç kuşkusuz oyuncular için bilgisayarın en önemli parçasıdır. Özellikle oyunların 2D’den 3D’ye geçmesiyle birlikte ekran kartları piyasasında büyük ve hızlı bir gelişme gözlendi ve bununla birlikte piyasada bulunan ekran kartları arsından ihtiyacı karşılayacak olanı bulmak ustalık isteyen bir iş halini aldı.
Yıllar önce kullanılan ilk kişisel bilgisayarlarda ekran kartı diye bir şey yoktu. Dolayısıyla bütün yük işlemci üzerindeydi. Ancak zaman içinde işletim sistemlerinin ve programların gelişmesiyle birlikte bu yükü işlemci üzerinden atmak şart oldu. Böylece ekran kartları kullanılmaya başlandı. Ekran kartlarının o zamanlardaki tek görevi, işlemci ve programların ürettiği görüntüleri monitör tarafından kullanılabilir hale getirmekti. Tabi teknoloji yine durmadı ve ekran kartlarına ek hızlandırıcı çipler takılarak, hem işlemci üzerindeki yükü azaltıldı, hem de daha başarılı görüntüler elde edildi. Bununla birlikte işlemci ile ekran kartı arasındaki koordinasyonu sağlamak için sürücü (Driver) adı verilen programlar geliştirildi ve bu programlar, artık işletim sistemlerinin vazgeçilmez parçası olan DirectX, Talisman gibi yazılımlarla birlikte çalışmaya başladı.
Ekran kartları eskiden verileri bilgisayarın RAM’ inden alır kendi RAM’ine aktarır ve monitöre gönderirdi. Fakat günümüz ekran kartları bundan çok daha fazlasını yapabilmektedir. İşlemcinin hafızasından veri alıp göndermek, gerektiğinde sistem hafızasını kullanmak ya da işlemcinin çalışmasını düzenlemek günümüz ekran kartlarının yapabildiklerinden sadece birkaçıdır.
Çalışma Prensibi
Bilgisayarın o anda çalışmakta olan programın meydana getirdiği görüntü bilgileri, işlemci ve RAM üzerinde bulunan Ekran kartının kullandığı adres ve portlara yazılır. Buradaki bilgiler veriyolu aracılığı ile ekran kartı üzerindeki işlemciye gelir, işlemci verileri kart üzerindeki hafızaya yazdıktan sonra gerekli işlemleri yapıp hafızadan verileri tekrar okur ve RAMDAC adlı bileşene gönderir. RAMDAC’in görevi ise dijital haldeki verileri, monitörün görüntüleyebileceği televizyon sinyali benzeri elektrik sinyallerine çevirmektir. Tabi bütün bunlar çok kısa sürede olmaktadır. Veriyolu hızı hafıza miktarı gibi faktörler bu süreyi ve elde edilen görüntü kalitesini büyük ölçüde etkilemektedir.
Her ne kadar görsel tasarım programlarında etkidi olsa da, 3D görüntü teknolojisindeki bahsettiğim bu büyük gelişmenin en önemli sebebi oyun tasarımcılarının daha gerçekçi ve üç boyutlu oyun tasarlama hayalleridir. Bunun ilk örneği Wolfenstein oldu. Daha sonra gelen Doom ve diğerleri ise 3D grafikleri günümüze kadar taşıdı.
Ekran kartlarında API (Application Programming Interface-Uygulama Programlama Arayüzü) denilen yazılım türleri vardır. Bunların görevi en basit şekliyle verileri donanıma ulaştırmaktır. APIler sayesinde veriler işletim sisteminin katmanlarında yavaşlamaya uğramaz ve en kestirme yoldan donanıma ulaşır.
ICD (Installable Client Driver-Yüklenebilir Yardımcı Sürücü) adı verilen yazılımlar ise grafik kartı üreticileri tarafından hazırlanan ve o kartın özelliklerini daha etkili kullanılmasını sağlayan sürücülerdir. Örneğin Creative firmasının bir zamanlar TNT2 için yazdığı OpenGL ICD’ si başka bir marka kartta çalışmıyor ve sadece bu ICD’yi destekleyen kartlar tarafından kullanılabiliyordu. Şimdi bu ICD lere bir göz atalım.
OpenGL: Silicon Graphics firması tarafından her tür donanım düşünülerek yazılan OpenGL bu sebeple hem oldukça yaygınlaşmış hem de ortak bir grafik dili oluşturulmasını sağlamıştır. OpenGL son derece gelişmiş özellikler ve sayısız fonksiyon imkanı sunarak grafik kalitesini oldukça yüksek tutar. Bazı üreticiler sadece OpenGL uygulamalarını destekleyen kartlar geliştiriyorlar. Bu kartlar PC’ lerimizde kullandığımız ekran kartlarından çok daha yüksek performans verebilmektedirler. Bir ekran kartının OpenGL’i desteklemesi o karta özel ICD ve API’ lerin yazılmış olmasına bağlıdır. Bu sebepten dolayı OpenGL aynı zamanda bir API’dir.
Glide: 3dfx firması tarafından yazılan Glide OpenGL kadar yaygın değildir ve sadece bu firmanın ürettiği VooDoo model ekran kartlarında kullanılmaktadır. Glide API’sini destekleyen oyunlar ve ekran kartları ile birlikte kullanıldığında oldukça yüksek performans ve kaliteli grafikler sağlamak konusunda hiç zorlanmaz.
MiniGL: Diamond firması tarafından hazırlanan MiniGL bir bakıma OpenGL’nin daraltılmış versiyonudur. Tabi daraltılmış kelimesinden kastedilen performans değildir. MiniGL API’ side kendini destekleyen kartlarda kullanılırsa çok yüksek bir performans artışı gözlemleyebiliriz.
Direct3D: API’lerin en yaygını budur. Buna sebep ise API’nin Microsoft tarafından hazırlanmış ve Windows işletim sistemlerinde standart olarak bulunuyor oluşudur. Aşağı yukarı her ekran kartı üreticisi tarafından desteklenen Direct3D sürekli geliştirilmekte ve yeni özelliklerle donatılmaktadır.
Ekran Kartı Ram’leri Nelerdir?
Ekran Kartlarında günümüzde 3 tip RAM kullanılmaktadır. Birincisi Ekran kartları içi özel üretilmiş olan SGRAM’ LER- ki bunlar SDRAM’lerden daha hızlıdır-, ikincisi SDRAM’ler üçüncüsü ise DDRRAM’lerdir.
DDR (Double Data Rate) bellek SDRAM’ lere göre bazı avantajlarla geliyor. Teoride DDR RAM’lerin SDRAM’ lere göre veriyi iki kat daha hızlı iletmesi gerekir. Çünkü SDRAM veriyi tek döngüde iletirken. DDR RAM iki defa iletebiliyor. Aradaki fark gerçekte bu kadar fazla değil ama DDR RAM’lerin üstünlükleri yüksek çözünürlükte daha fazla belli oluyor. SDRAM zorlanırken DDR RAM üstün performans sağlıyor.
Ekran kartlarını verileri işlenebilir hale getirebilmesi için özel işlemcileri gereksinimleri vardır.Bunlara GPU (Graphics Processing Unit-Grafik İşleme Birimi) denir. Kullandığımız işlemcilerden daha fazla transistor içermeleri ve 3 boyutlu uygulamalarda sağladıkları müthiş hızlar göz önüne alındığında bu ismi gerçekten hak etmektedirler. Bunlar işlemleri sistem işlemcisine bırakmadan bütün işlemleri kendileri yapabilmektedir.
Ekran üzerindeki görüntünün en küçük birim noktasına verilen ada ise “piksel” denilir. Görüntü ise piksellerin yan yana oluşturdukları kombinasyondur. Ekran üzerindeki görüntünün yatay ve dikey olarak piksel sayısı değerlerine ise çözünürlük denir. Örneğin 800*600 çözünürlüğündeki bir değer belirtilmişse bu yataydaki tek bir satırda 800, dikeydeki tek bir satırda ise 600 ve ekranda toplamda 480000 adet piksel olduğunu belirtmektedir. Yüksek tazeleme oranlarında ve çözünürlükte çalışabilmeyi öngören teknolojiye “Interlancing” adı verilir. Ekran çözünürlüğünün veya boyutunun artması ile düşen tazeleme oranları göz önüne alındığında iyi bir çözüm olarak görülebilir. Temelde her tazeleme (*******) sırasında tek ve çift numaralı satırların ayrı olarak taranması ilkesine dayanır. Örneğin ilk taramada 1,3,5... ikinci taramada ise 2,4,6... numaralı satırların taranması…
Ekran kartları çalıştıklarında CPU gibi ciddi birer ısı kaynakları olduklarından günümüz ekran kartları üzerlerinde soğutucular veya fanlar bulunur. Ekran kartının işlemcisi ne kadar ısınırsa o kadar çok soğutulmaya ihtiyaç duyulur. Gerekli soğutma işlemleri yapılamadığı takdirde sistem (özellikle oyun oynarken) kilitlenmeye başlar. Bu yüzden ihtiyaç duyulan en yeterli soğutucu kullanılmalıdır. Örneğin yukarıdaki ekran kartı (VooDoo 5 5500) oldukça yüksek bir hızda çalıştığı için, bu kartta çift fana gereksinim duyulmuştur.
Ekran Kartlarını anakarta takabilmek için özel slotlara ihtiyaç vardır. Günümüzde bütün 3D hızlandırıcılı ekran kartları AGP slotuna takılmaktadır. 3D hızlandırıcıya sahip olmayan (eski) ekran kartları ise normal PCI yuvalarına takılır. Fakat günümüzde 3D hızlandırıcıya sahip olmayana hiç bir ekran kartı yoktur. Dolayısıyla anakart seçimi yapılırken, üstünde AGP slotu taşıyan anakartlar seçilmelidir. AGP slotları daha önceden de belirttiğim gibi 64 bit veriyoluna sahiptirler ve AGP 2x (2 hızlı), 4x (4 hızlı) ve 8x (8 hızlı) olmak üzere üçe ayrılırlar.
Görüntü kapasitesini bilgisayara vermek için takılan bir karttır. Bir bilgisayarın görüntü kalitesi hem ekran kartına ( Görüntü bağdaştırıcı) hem de monitör’e bağlıdır. Örneğin Bir Monochrome monitör, görüntü bağdaştırıcınız ne kadar kuvvetli olursa olsun renkleri görüntüleyemez.
Birçok farklı tipte görüntü bağdaştırıcısı günümüzde bulunmaktadır. Bunlardan en uygun görüntü standartlarını IBM ve VESA firması tarafından tanımlanmaktadır. Her bağdaştırıcı farklı video modları sunar. Video modlarının iki temel kategorisi text ve grafik modudur. Text modunda bir monitör yalnızca ASCII karakterleri görüntüleyebilir. Grafik modunda ise bit eşlemli şekilleri görüntüleyebilir. Text ve grafik modlarının içinde bazı monitörler çözünürlük seçeneği sunarlar. Daha düşük çözünürlükte bir monitör daha çok renk görüntüleyebilir.

Modern bağdaştırıcılar bir bellek taşırlar. Böylece bilgisayarın belleği görüntüleri depolamada kullanılmak zorunda kalmaz. Buna ek olarak çoğu bağdaştırıcının grafik hesaplamalarını gerçekleştirmek için kendi grafik işlemcisi vardır. Bu bağdaştırıcılara grafik hızlandırıcı (graphic accelerators) denir. Günümüzdeki çoğu monitör görüntüleri göstermek için analog sinyalleri kullanırlar. Görüntü bağdaştırıcısının Yaptığı işlem de bilgisayardan ekrana gidecek olan görüntünün dijital bilgisini alır. Kendi belleğinde depolar ve bunu analog sinyallere çevirerek monitöre gönderir.

Çözünürlük: Çözünürlük bilgisayar ekranındaki bulunan pixel sayısıdır. Yatay ve dikey ekrandaki pixel sayısı terimleri ile ifade edilirler. Çözünürlük bir inch’de bulunan pixel sayısı olarak ifade edilse de durum bilgisayar monitörlerinde biraz farklıdır. Bilgisayar monitörü için verilen çözünürlük; bilgisayarın yatay ekseninde ve dikey ekseninde bulunan pixel sayısını verir. Örneğin Bir monitör için 800’e 600 çözünürlük bilgisi veriliyor ise; Bunun anlamı yatay eksende 800; dikey eksende de 600 pixel bulunduğudur. Toplamda ise 800*600 pixel görüntülenebilir. Çözünürlük arttıkça görüntülenen şeklin netliği artar; fakat görüntülenen şeklin ise boyutu bilgisayar ekranında küçülür.

Aşağıdaki tablo farklı çözünürlükler için ihtiyaç duyulan Video belleğini (Video RAM) göstermektedir.

Çözünürlük256 renk
(8-bit)
65,000 renk(16-bit)16.7 milyon renk (24-bit,gerçek renk)
640×480512K
1 MB1 MB
800×600512K
1 MB2 MB
1,024×7681 MB
2 MB4 MB
1,152×1,0242 MB
2 MB4 MB
1,280×1,0242 MB
4 MB4 MB
1,600×1,2002 MB
4 MB6 MB

Ekran kartları cephesinde hep tek taraflı incelemelerin yapılması, profesyonel ekran kartları incelemesinin boşlanması ve profesyonel ekran kartlarıyla ilgili bilgilerin çok nadiren verilmesi çoğu kullanıcının kafasında çok önemli soru işaretleri oluşturdu. Bu sorunlardan en önemlisi tercih meselesi. 3D ve CAD/CAM ile profesyonel olarak ilgilenen kişilerin işi OpenGL ile olduğu için, yeni oyunlarda OpenGL destekli ifadesine rastlanması, bu kullanıcı kesiminin kartların oyun performansına bakarak tercih yapmasına neden oluyor. Böyle bir seçimin neden yanlış olduğunu işin ehli kullanıcılar biliyor; fakat yeni nesillere ve yeni kullanıcılara bunu örnek testlerle anlatmak gerekiyordu. Bunların yanı sıra, profesyonel ekran kartlarını oyun kartlarından ayıran unsurlara da değinmek gerekiyordu. Bu konuyla ilgili olarak çok fazla mail gelmeye başlayınca ve haber guruplarında çok tartışılmaya başlanınca bu konuya eğilmeye karar verdik.
Profesyonel Ekran Kartı Nedir?
Genelde “müşteri CAD ile uğraşacakmış” diye tabir edilen ve “profesyonel kesim” diye belirttiğimiz, oyun haricindeki tasarım, modelleme programları için hem donanımsal, hem de yazılımsal olarak özel olarak geliştirilen ekran kartlarına bu ismi veriyoruz.
Biraz önce işaret ettiğimiz gibi profesyonel ekran kartı konseptinin hafiften unutulmasındaki en önemli sebeplerden bir tanesi de oyunlar. Profesyonel tasarım ile uğraşan kişinin genelde OpenGL(3D yazılım arabirimi) ile işi olur. Fakat 98-99 senesinden sonra yeni çıkan oyunlarda OpenGL desteklidir ibaresine rastlanması akılları biraz karıştırdı. Kullanıcılar OpenGL destekli oyunların performansına bakarak tercih yapmaya başladı.

Tüm resmi görmek için tıklayın

PNY Quadro 700XGL

Bunun haricinde, profesyonel tasarımla uğraşıyorsunuz diye hiçbir araştırma yapmadan da profi ekran kartı alma gibi yanlışlar da yapılıyor. Örneğin, 3D/DCC ile uğraşanlar için yüksek texture performansı gerekirken, CAD/CAM ile uğraşanlar için yüksek doku(texture) yani bellek performansı gerekmiyor. Bu tür konularda da yanlışlık yapılabiliyor.
Oyun Kartı vs. Profesyonel Ekran Kartı
Profesyonel kesimin gidip oyun kartı almasının yanlış olduğundan bahsettik. Peki bu yanlışlar neler? Birinci olarak bilinmesi gereken, 3D oyunlardaki sahnelerde yer alan objeler basit, yani az poligon içerdiğidir. Gerçekçilik efektleri texture(doku) adını verdiğimiz resim dosyalarının, objelerin yüzeylerine bindirilmesiyle elde ediliyor. Profesyonel tasarımda ise sahnede gerçekçilik ön plandadır. Yani objeler çok fazla poligon içerebilir. Dolayısı ile profesyonel tasarım için yüksek poligon performansına ihtiyaç duyulabileceğinin altını çizmek gerekiyor. Gerçekçiliği sağlamada çok fazla poligon kullanılması gerekiyor.
Q3 motorunu taşıyan güncel bir oyunda yaklaşık 8000-9000 poligon kullanılır. Render ise doku ve ışık bilgiler ile edilir. Fakat, örneğin CAD/CAM uygulamalarında karmaşık geometrilerle çalışılır. 256000 üçgene kadar yolu var.
Profesyonel ekran kartlarını, oyun kartlarında ayıran önemli özellik, sürücü desteği. Profesyonel tasarım yazılımları için özel olarak optimize edilmiş sürücüler ve programcıklar gelir profi ekran kartları ile. Ekran kartının performansını sürücüler aracılığı ile kullanılacak programa göre optimize etmek mümkün. Hatta nVidia’nın profi ekran kartı çözümleriyle verilen 3DSMax, AutoaCAD gibi yazılımlar için ufak eklentiler, uygulamadaki kullanılmayan özellikleri kapatarak performansın artmasına imkan tanıyor. İstendiği takdirde de daha fazla kalite için programı modifiye etmek mümkün oluyor. Oyun kartlarında böyle bir sürücü desteğinin olmadığını dikkatli kullanıcıların hepsi bilecektir.
Ekran Kartı Surucu

Bir diğer fark, WireFrame performansı. Özellikle 3D/DCC ve CAD/CAM ile uğraşanlar için WireFrame performansı çok önemli. WireFrame’i tel ve çizgi kafesler olarak tanımlamak mümkün. WireFrame’li obje döndürüldüğü zaman geometrik bilgilerin tekrar hesaplanma hızı oldukça önem taşır. Hatta profi ekran kartlarında hardware üzerinden ‘Wireframe Anti-Aliasing’ desteğinin olduğunu, bu desteğin oyun kartlarında olmadığını da vurgulamak gerekiyor.

Tüm resmi görmek için tıklayın

OpenGL destekli oyunların hemen her zaman tam ekran çalıştırılmasına karşın, 3D Studio MAX, Maya gibi programların gerektiğinde birden çok pencerede aynı zamanda OpenGL destekli yürütülür. Bu önemli bir farktır. Sürücüler ile birlikte gelen “Unified Back/Depth Buffer” konsepti yardımıyla bellek optimizasyonu sağlanıyor ve birden fazla OpenGL penceresinde işlem yürütülmesini kolaylaştırıyor.
Söylediklerimizin yanı sıra bir de kalite problemleri var. Bir oyun kartı ile profesyonel tasarım ile uğraştığınızda dokularda bazı bozukluklarla karşılaşabilmeniz de mümkün oluyor. Bu, hem iş kaybı hem de zaman kaybı anlamına geliyor.
Ekran Kartı

Görüntü kapasitesini bilgisayara vermek için takılan bir karttır. Bir bilgisayarın görüntü kalitesi hem ekran kartına ** Görüntü bağdaştırıcı) hem de monitör’e bağlıdır. Örneğin Bir Monochrome monitör, görüntü bağdaştırıcınız ne kadar kuvvetli olursa olsun renkleri görüntüleyemez.

Birçok farklı tipte görüntü bağdaştırıcısı günümüzde bulunmaktadır. Bunlardan en uygun görüntü standartlarını IBM ve VESA firması tarafından tanımlanmaktadır. Her bağdaştırıcı farklı video modları sunar. Video modlarının iki temel kategorisi text ve grafik modudur. Text modunda bir monitör yalnızca ASCII karakterleri görüntüleyebilir. Grafik modunda ise bit eşlemli şekilleri görüntüleyebilir. Text ve grafik modlarının içinde bazı monitörler çözünürlük seçeneği sunarlar. Daha düşük çözünürlükte bir monitör daha çok renk görüntüleyebilir.

Modern bağdaştırıcılar bir bellek taşırlar. Böylece bilgisayarın belleği görüntüleri depolamada kullanılmak zorunda kalmaz. Buna ek olarak çoğu bağdaştırıcının grafik hesaplamalarını gerçekleştirmek için kendi grafik işlemcisi vardır. Bu bağdaştırıcılara grafik hızlandırıcı **graphic accelerators) denir. Günümüzdeki çoğu monitör görüntüleri göstermek için analog sinyalleri kullanırlar. Görüntü bağdaştırıcısının Yaptığı işlem de bilgisayardan ekrana gidecek olan görüntünün dijital bilgisini alır. Kendi belleğinde depolar ve bunu analog sinyallere çevirerek monitöre gönderir.