Grafická karta

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání
Radeon X850XT Platinum Edition

Grafická karta je v současné době volitelnou součástí počítače. Jejím úkolem je přijímat úkoly od CPU nebo APU, zpracovávat je a vytvářet grafický výstup na monitoru, nebo též ve spolupráci s CPU provádět obecné výpočty (GPGPU) atd. Dříve byla připojena přes AGP slot, zatímco dnes je většinou připojena přes PCI-Express slot.

Stavba karty[editovat | editovat zdroj]

Popis karty[editovat | editovat zdroj]

Grafická karta se stará o grafický výstup na monitor, TV obrazovku či jinou zobrazovací jednotku. V případě, že grafická karta obsahuje tzv. VIVO (video - in a video-out), umožňuje naopak i analogový vstup videosignálu např. při ukládání videosouborů z videokamery, videopřehrávačů apod.

Součástky v grafické kartě[editovat | editovat zdroj]

(= součásti grafické karty)

  • GPU - grafický procesor. Obsahuje řadič paměti, unifikované shadery, TMU jednotky, ROP jednotky a další. Zpracovává 3D geometrii na 2D obraz, zobrazitelný na zobrazovacím zařízení.
    • Unifikované shadery - moderní náhrada za pixel shadery a vertex shadery. Jsou programovatelné a díky tomu nemusí počítat pouze zobrazovaná data, ale i výpočty pro vědu a další (GPGPU, viz například OpenCL, DirectCompute, CUDA). V současné době (2014) jde v podstatě o RISC procesory. Shadery AMD (architektura GCN) se dále dělí na skalární (celočíselnou) a vektorovou část (pohyblivou řádovou čárku).
    • Řadič pamětí - stará se o komunikaci mezi grafickou pamětí a GPU. NVIDIA i AMD podporují až GDDR5.
    • TMU jednotky (Texture mapping unit) - mapuje textury na objekty.
    • ROP jednotky (Render Output unit) - zabezpečuje výstup dat z grafické karty.
  • Paměť - zde jsou ukládány informace potřebné pro činnost GPU.
Typ DDR DDR2 DDR3 GDDR2 GDDR3 GDDR4 GDDR5
Efektivní frekvence paměti (MHz) 166 - 950 533 - 1000 700 - 2200 700 - 1000 700 - 2400 2000 - 3600 3400 - 5600
Propustnost (GB/s) 5,3 - 30,4 12,8 - 32 22,4 - 70,4 22,4 - 32 22,4 - 76,8 63 - 115,2 108,8 - 179,2

Propustnost je při 256-bitové sběrnici. Brát pouze orientačně. Záleží na daném modelu grafické karty.

  • Firmware (=BIOS) - základní programové vybavení grafické karty, které je na vlastním paměťovém čipu. Jsou v něm uloženy informace o modelu grafické karty, GPU, taktovací frekvenci GPU a grafické paměti, napětí GPU a další informace.
  • Výstupy:
    • VGA - analogový grafický výstup (používán starými monitory CRT a kompatibilními zařízeními). Možno převést redukcí z digitálního výstupu DVI.
    • DVI - digitální grafický výstup (používaný většinou LCD panelů, projektory a novějšími zobrazovacími zařízeními).
    • S-Video
    • Component video - analogový výstup, používá 3 RCA konektory (Y, CB, CR), konektory jsou na některých projektorech, TV, DVD přehrávačích a dalších.
    • Composite Video - analogový výstup s malým rozlišením, používá RCA konektor
    • HDMI - výstup na zobrazovací zařízení (nejčastěji televizor) s vysokým rozlišením.
    • DisplayPort - digitální grafický výstup ve vysokém nekomprimovaném rozlišení. S konektory DVI ani HDMI není kompatibilní.
    • DB13W3 - analogový výstup používaný v systémech Sun Microsystems, SGI a IBM.

Výrobci grafických čipů[editovat | editovat zdroj]

  • nVidia - Vývoj grafických čipů, čipsetů a dalších integrovaných obvodů (čipů pro přenosná zařízení).
  • AMD - Vývoj grafický čipů, čipsetů a dalších integrovaných obvodů.
  • Intel - Grafické čipy od Intelu jsou pouze na základních deskách v podobě IGP provedení a jako součást procesorů.
  • VIA Technologies - Vyvíjí levné grafické čipy hlavně pro svoji platformu, ale grafické čipy jsou kompatibilní, takže je možné je použít i u jiných platforem.
  • Matrox - Vyvíjí drahé, profesionální grafické karty pro práci s grafikou a úlohami CAD/CAM ve vysokém rozlišení.
  • Existují další specificky zaměření výrobci.

Funkce grafické karty[editovat | editovat zdroj]

Grafická karta vykonává grafické výpočty a vytváří údaje srozumitelné zobrazovacímu zařízení (monitor, TV a další). Ovladače informují Operační systém o způsobu komunikace s grafickou kartou.

Chlazení grafické karty[editovat | editovat zdroj]

Vzduchové chlazení[editovat | editovat zdroj]

Na vzduchové chlazení grafické karty se používá buď pasivní kovový chladič, nebo se přidává ventilátor. Případně se používá v kombinaci s heatpipes ke zvýšení chladicí účinnosti.

Vodní chlazení[editovat | editovat zdroj]

Většinou se používá pouze u nejvýkonnějších grafických karet, který produkují největší odpadní teplo a to jenom jako TOP edice. Slouží k snížení teploty a hlučnosti a používá se zejména, pokud je celý počítač chlazen vodním chlazením.

Problémy s chlazením[editovat | editovat zdroj]

Referenční chladiče jsou v 95 % dostatečné na uchlazení grafické karty (GPU). Problém vzniká při kombinaci pasivního chlazení a nedostatečného větrání skříně nebo prachu na pasivních částech a znemožnění proudění vzduchu (částečné nebo úplné).

Problémy, ale vznikají také při výměně chlazení a nesprávném odhadu teploty GPU, paměťových čipů, napájecích obvodů, případně ještě jiné součástky na grafické kartě (tzv. poddimenzované chlazení). K tomu většinou dojde při výměně aktivního chlazení za pasivní, většinou za účelem snížení hlučnosti. Proto je dobré se informovat (výrobce, prodejce, internet,...), o množství ztrátového tepla, kartou vyzářeném a podle toho zvolit adekvátní způsob chlazení.

Omezení grafické karty[editovat | editovat zdroj]

Grafická karta je limitována:

  • Návrh grafické karty - Grafické karty jsou roztříděny do řad (nižší, střední, vyšší, HIGH-END) a na tom závisí jejich výkon.
    • PCB - Stabilitu ovlivňují použité součástky a chladič.
  • Výkonem CPU - Podle výkonu grafiky je potřeba výkonné CPU, aby byla schopna dodat potřebná data.
    • Výkonné grafické karty postavené na 2 a více GPU potřebují pro plný výkon buďto vysoko taktovaný dvoujádrový CPU (2,8 GHz a výš) nebo vysoko taktovaný čtyřjádrový CPU (2,5 GHz a výš), třeba u Radeon HD4870 X2 se projeví výkon čtyřjádrového CPU až na 3 GHz.
  • Velikostí a frekvenci operační paměti - Načíst data z paměti trvá podstatně kratší dobu než z HDD.
    • A současně si může do ní přistupovat pro data, ale naopak to nejde.
  • Rychlostí slotu - To se projevuje hlavně při CF nebo SLI u PCI-Express slotu 1.1, kde při zapojení 8x8 linek nestačí přenosová rychlost.
  • Ovladače - starají se o to, aby grafická karta pracovala na plný výkon. bývají často nedoladěné, problémy řeší až novější verze.
  • Zdroj - Pokud máte slabý zdroj, nemusí dodat dostatek elektrické energie počítači a díky tomu se PC chová nestabilně a nepodává maximální možný výkon.
  • Nedostatečné chlazení - Pokud máte na grafické kartě nedostatečné chlazení, může dojít k přehřátí pamětí, napájecích obvodů nebo dalších součástí. Moderní grafický čip má ochranu proti přehřátí, jako CPU, která při dosažení určité teploty přepne kartu do 2D režimu.
  • Software - V současné době je nejlepším příkladem software Mantle (oproti OpenGL a zejména DirectX), při jehož použití dochází k odlehčení CPU a/nebo řádovému zvýšení výkonu[1][2][3].

Fámy o grafické kartě[editovat | editovat zdroj]

  • Typ paměti na grafice nesmí být vyšší než na základní desce - není to pravda, není vyloučená například spolupráce operační paměti DDR1 počítače a paměti GDDR5 na grafické kartě.
  • Podle velikosti paměti je výkon grafiky - tady vždy záleží nejdřív na grafickém čipu a až pak na paměti. Na 64-bit sběrnici to je 256 MB, 128-bit to je 512 MB, 256-bit to je 1 GB, 512-bit to je 1,5 GB, berte to orientačně, přesně sejde na daném kusu grafiky, použitých pamětech a použitém grafickém čipu.
  • Vyšší cena rovná se vyšší výkon - to neplatí už dávno, vždy je dobré si projít testy a vybrat si tu pravou.
  • Vyšší taktovací frekvence znamená vyšší výkon - u dané karty ano, ale všeobecně je nejdůležitější architektura a programové vybavení jádra a až potom taktovací frekvence.

Historie[editovat | editovat zdroj]

První "2D" akcelerátor byl vyvinut firmou IBM pro IBM PC v roce 1981. Jednalo se o MDA (Monochrome Display Adapter), který uměl pracovat v textovém režimu.

Původní 3D akcelerátor byl vyráběn na desce, která byla spojena s normální grafickou kartou.

Jedním z největších představitelů grafických karet byla karta Hercules Graphics Adapter (HGC). Ta s sebou přinesla i další možnosti v rozlišení, kdy se v jednobarevných obrázcích hodnota rozlišení zvedla z doposud maximálních 80×25 znaků na vysoce kvalitních 720×348 pixelů.

Pravou revoluci mezi 3D akcelerátory udělala firma 3dfx s řadou Voodoo. Na tu dobu "velmi revoluční", ale i "moc výkonné" řešení. Zprvu firma nebyla schopna najít někoho, kdo by podporoval její API Glide nebo vyrobil karty (a to tento nápad nabízeli jako "výhodnou" nabídku). Nakonec po méně vydařené řadě Voodoo 4 a problémové řadě Voodoo 5 byla odkoupena společností NVIDIA.

V dnešní době jsou na trhu již velice výkonné grafické adaptéry, které bez problému zvládají i rozlišení 3200×2400 pixelů při barevné hloubce 32 bitů, tak vysoké hodnoty však obvykle nedokáže zobrazit jeden monitor. Hlavní výrobci těchto grafických karet jsou firmy ATI (koupena společností AMD v roce 2006) a nVidia a v oblasti integrovaných grafických karet především Intel. Firma ATI svou řadu grafických karet pojmenovala Radeon, firma nVidia GeForce. V polovině roku 2006 byly na světovém trhu vládci v oboru grafických karet grafické čipy nVidia 7900 GTX (která již podporovala SLI) od firmy nVidia a grafický čip Radeon X1900 XTX od firmy ATI. V roce 2007 má obrovský náskok nVidia, díky svojí sérii GeForce8, podporující DirectX 10, kdy první dvě karty 8800GTX/GTS vyšly už na podzim 2006. Během května 2007 se na trhu objevila nová vlajková loď nVidie - 8800 Ultra, nejvýkonnější karta ze série GeForce8, a od AMD Radeon HD 2900 XT. Dle očekávání není verze 2900 XT výkonnější než starší 8800GTX od nVidie. Další výrobci, jako je např. Matrox, Kyro, S3/Via, Rendition, SIS, Trident, XGI zaujímají v současnosti pouze minoritní část trhu, nebo se soustředí na specifické grafické požadavky. Zaměřují se (např. Matrox) na profesionální oblast trhu (zpracování videa a CAD programy).

Po vydání řady HD3000 od AMD dorovnala poměr výkon/cena s NVIDIÍ, ale už nikdy nevydala HIGH-END jádro. Používá 2 GPU na 1 PCB pro dosažení vyššího výkonu (používá přitom CF technologie). NVIDIA při vydání 8800GT ohrožuje trh, je velmi prodávaná a má v tu dobu jeden z nejlepších poměrů výkon/cena. Dokonce ohrozí i HIGH-END, při použití SLI má vyšší výkon než nejvýkonnější grafiky. Následuje vydání řady HD4000 od AMD. Díky zvýšení výkonu se může s NVIDIÍ měřit ve všech segmentech. NVIDIA odpoví vydáním řady GTX 200, která má vysoký výkon, ale přesto model GTX280 neporazí 9800GX2, přestože cenou se mu vyrovná. V Q3 2008 vydává NVIDIA grafiky na 55 nm a ohrožuje AMD, díky vyšším frekvencím a menší spotřebě. V roce 2009 ohlasila AMD vydání RV740 (HD47x0) na 40 nm a RV790 (výkonnější RV770) stále na 55 nm. NVIDIA přejmenovala 9800GTX+ na GTS250, ale pozměnila PCB karty, kvůli lepší konkurenci a ohlašuje vydání GTX275.

Sběrnice IBM PC[editovat | editovat zdroj]

Grafické módy (PC)[editovat | editovat zdroj]

Starší[editovat | editovat zdroj]

Rok Text mód Grafický mód Barev Paměť
MDA 1981 80*25 320*200 2 4 KB
CGA 1981 80*25 640*200 4 16 KB
HGC (Hercules) 1982 80*25 720*348 2 64 KB
EGA 1984 80*25 640*350 16 256 KB
EGC 1984 80*25 640*400 16
IBM 8514 1987 80*25 1024*768 256
MCGA 1987 80*25 320*200 256
VGA 1987 80*25 640*480 256 256 KB
SVGA 1989 80*25 800*600 256 512 KB
XGA 1990 80*25 1024*768 65,536 2 MB

Novější[editovat | editovat zdroj]

Veškeré současné grafické adaptéry (pro obyčejné spotřebitele) podporují 32 bitovou barevnou hloubku. Následující seznam obsahuje některá nejpoužívanější rozlišení.

Poměr stran 4:3[editovat | editovat zdroj]

Poměr stran 5:4[editovat | editovat zdroj]

Poměr stran 8:5 (16:10)[editovat | editovat zdroj]

Poměr stran 16:9[editovat | editovat zdroj]

Výrobci grafických karet[editovat | editovat zdroj]

  • ASUS
  • BFG (v roce 2010 přestala s výrobou)
  • Club3D
  • EVGA
  • Gainward
  • GigaByte
  • Hewlett-Packard
  • Leadtek
  • MSI
  • PowerColor
  • Sapphire
  • Zotac
  • Matrox
  • HIS
  • nVidia
  • AMD

Související články[editovat | editovat zdroj]

Reference[editovat | editovat zdroj]

  1. http://pctuning.tyden.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=28411&catid=1&Itemid=57 AMD odhalilo další podrobnosti o Mantle
  2. http://www.zive.cz/clanky/amd-mantle-prvni-testy-noveho-rozhrani/sc-3-a-172305/default.aspx AMD Mantle: první testy nového rozhraní
  3. http://diit.cz/clanek/amd-mantle-api AMD Hawaii: Mantle - 3D revoluce na PC, nebo novodobý 3Dfx Glide?

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]