وارد شدن سيستم عاملها و نرم افزارها، عصر جديدي را در نحوه ي نمايش تصاوير در بر گرفت و تلاش محققان را در دست يابي و بست تكنولوژي هاي خروجي تصاوير بيشتر ساخت .

 


كارت هاي گرافيكي براي اولين بار توسط شركت IBM در سال 1981 ميلادي طراحي و ساخته شد . IBM نام تكنولوژي ارائه شده خود را (MDA) Mono Display Adaptor يا مبدل نمايش تك رنگ نهاد . عملاً اين كارت توانائي نمايش متون به رنگهاي سفيد يا سبز و در زمينه هاي سياه رنگ را داشت . اين سري كارتها برروي اسلات (شكاف) هاي ISA نصب مي شد و يك پردازنده 8 مگاهرتزي (8ميليون سيكل در ثانيه) و شانزده بيتي داشت به طوري كه با گذشت تقريباً 6 سال ، تحولات عظيمي را با توليد كارت هاي (HGA)Hercules Graphic Adaptor 4 رنگ ،(CGA) Color Graphic Adaptor يا كارتهاي 8 رنگ (EGA) Etta Second Graphic Adaptor يا كارتهايي با قدرت تفكيك 16 رنگ و نهايتاً باز خود IBM در سال 1987 با ارائه كارتهاي Video Graphic Array   با قدرت تفكيك 256 رنگ و ریزولوشن 720x400 كل پرونده ي كارت هاي گرافيكي را در دهه ي هشتاد به سود خود بست . خود او استارت تحولات دهه ي نودي را هم با معرفي كارت هاي (Snper (Video Graphic Array)SVGA زد .كارت هاي SVGA  توانايي تفكيك رنگها را تا 8/16 ميليون رنگ با   ریزولوشن 1024 *1284 به همراه داشت. 8/16 ميليون رنگ بسيار موفقيت خوبي محسوب مي شد  چرا که بازه دید انسان بیش از ده میلیون رنگ نیست . تقريباً تا سال 1993تمام  كارتهاي توسعه اعم از كارتهاي گرافيكي برروي شكاف (اسلات) هاي ISA قرار مي گرفت ؛ اما چيزي در این میان به موازات افزایش وضوح تصویر در نمایشگرها  و افزایش رنگ ها ، اسلات های ISA کند به نظر می رسید كه قادر به تبادل زياد داده هاي گرافيكي براي پردازنده ها نبودند . تا اينكه در سال 1993 با ارائه و بست اسلات  PCI دامنه ی  تولید کارت های گرافیکی به سمت PCI کشانده شد تا مشکلات بوجود آمده تا  حد زيادي رفع شود . در سال 1995 ، اولين سري كارتهاي  دوبعدي/سه بعدي رو نمايي شد .شركت هاي مطرح آن زمان مانند Ati و S3 و Creative و Matrox جزء ارائه دهندگان اين سري كارتها بودند . شركت voodoo در سال 1997


اولين سري پردازهاي گرافيكي را با قابليت 3dfx عرضه كرد .3dfx  امكان Anti- Aliasing(ازبين بردن لبه ها از تصاوير) ،Z-Buffering( استفاده ازBuffer براي ايجاد ارتباط سريع بين GPV, ) وMipmaping (تغيير و تبديل طرح مسير دهي ) را به كاربر مي داد .چندی بعد شركت Nvidia  هم در سري كارت هاي TNT2 , TNT از اين تكنولوژي استفاده كرد . با احساس نياز كارت هاي گرافيكي به پهنای باند باس ، تلاش براي رسيدن به پهنای باند بالا کمپانی اینتل  را به معرفي اسلات هاي AGP وا داشت . اسلات هاي AGP قابليت دسترسي مستقيم به حافظه را داشت به همين دليل تا حد زيادي از بار پردازنده هاي اصلي مي كاست . در سال 1998 اسلات هاي PCI-X عرضه شد ولي كاملاً نا موفق بود


(با اينكه پهنای باس 64 بيتي و فرکانس 133 مگاهرتزي داشت) . با نا موفق بودن پروژه ي PCI-X ، كارت هاي AGP دور بيشتري از بازار را در برگرفت و تقريباتا سال 2004 اين سري كارتها فرمانرواي مطلق گرافيك در سيستم ها بودند . در اين ميان تفكراتي مبني بر داخلي شدن كارت هاي گرافيكي مطرح شد كه موجب کاهش قيمت ها نسبت به مصرف ما براي مصرف كنندگان شد . سال 2004 را مي توان تحولي عظيم در پيدايش نسل جديد پردازنده هاي گرافيكي دانست . با ارائه اسلات هاي PCI-Express و تفاوت فوق العاده محسوس در اين سري كارت هاي گرافيكي ، بازدهي گرافیکی چند برابر شد و امكانات قابل توجهي نيز به اين واسطه به كارت هاي گرافيكي رسيد. در اواسط سال  2007و گسترش PCI-Express نسل جديد اين اسلات ها با همان شكل و ظاهر قبلي اما با قدرت انتقال اطلاعات تقريباً دو برابر بانام PCI EXPRESS v2.0 معرفی شد . تا كنون قانون مور مبني بر تحول تكنولوژي و افزايش ترانزيستورها تا دو برابر ظرف مدت 12 تا 24 ماه به واقعيت پيوسته است ؛ اما در آينده جايگاه PCI Exprss كجا خواهد بود ؟

  
كارت گرافيك چيست؟
 يك كارت گرافيكي ، عبارت است از بردي با مدار چاپي پيچيده و خاص كه تمامي اجزاي اصلي اعم از پردازنده ي گرافيكي (GPU) ، حافظه گرافيكي (VRAM) و ... بر روي آن قرار مي گيرند .
وظيفه ي اصلي كارت هاي ويدئويي تبديل يا به عبارتي ترجمه ي اطلاعات و داده هاي ديجيتالي (دوتايي) يا همان بايت ها به اطلاعات آنالوگ است . امروزه كارتهاي گرافيكي بخش لاينفكي از مبدل هاي سخت افزاري در يك كامپيوتر محسوب مي شوند و با اجراي دستورات اختصاصي قادر به انجام عمليات گرافيكي هستند كه عملا ًبار بخشي از پردازش را از پردازنده اصلي برمي دارند . كارتهاي گرافيكي را با عناوين مختلفي نظير :
• كارت ويدئو
• برد ويدئو
• برد نمايش ويدئو
• برد گرافيك – مبدل گرافيكي و مبدل ويدئويي
نيز مي خواهند .
در حال حاضر بين كمپاني هاي AMD-ATi وNVIDIA ، جنگ قدرت و قيمت وجود دارد كه هر دو با ارائه تكنولوژي هاي خاص سعي در رضايت مندي مشتريان و طرفداران خود دارند . في الواقع اين شركت ها توليد كنندگان هسته هاي گرافيكي هستند كه اصلي ترين عامل موجوديت و قدرت گرافيك ها محسوب مي شود . شركت هاي ديگر با استفاده از توليدات كمپاني ها ی فوق  تولیدات ویدئویی  خود را عرضه می کنند .

 جايگاه قرار گرفتن بر روي مادربرد:
      در اصل هميشه كارت هاي گرافيكي مي بايست بر روي توسعه يافته ترين اسلات (شكاف) از پيش تعيين شده بر روي مادربرد قرار بگيرد . حال آنكه برخي از كارت هاي ويدئويي داراي اتصالگرهايي به شكل AGP  يا ISA یا PCI یا  PCI EXPRESباشند.(((   در ادامه به اختصار در مورد   PCI  و AGP توضيح خواهيم داد و بطور مفصل در مورد شكاف هاي Pci Express بحث خواهيم كرد))).


دو واقعيت مهم در كارت گرافيكي يا ويدئويي :
      1-  هر مادربرد فقط سري محدودي از كارت هاي گرافيكي را پشتيباني مي كند و هميشه پيش از خرید يك كارت گرافيك، اطلاعات جامعي را مربوط به پشتيباني كارت ها از شركت سازنده ي مادربرد بدست آوريد .
      2-  بخشي از مادربردهاي ، عملاً كارت هاي گرافيكي مجزايي ندارند ولي داراي يك GPU يا پردازشگر گرافيكي داخلي هستند كه به چيپت اصلي مادربرد ادغام و مجتمع شده اند . اين عمل موجب كاهش هزينه تمام شده در خريد يك كامپيوتر مي شود ولي در عين حال از قدرت گرافيكي كمتري برخوردارند . اين خصيصه ويژه كاربراني است كه نياز گرافيكي بالايي را ندارند و تمايلي نيز به اجراي آخرين بازي ها و برنامه هاي گرافيكي سنگين ندارند . البته در اين سري مادربردها معمولاً يك اسلات گرافيكي نيز به منظور تمايل احتمالي به اضافه كردن يك كارت نيز وجود دارد .

 

اجزاي تشكيل دهنده يك كارت گرافيك بطور خلاصه يك كارت گرافيك داراي چهار جزء است :
1-  برد اصلي : براي اتصال قطعات و انتقال داده ها، مورد استفاده دارد .
2-  پردازنده اصلي : تصميم گيري نحوه ي نمايش هر پيكسل روي نمايشگر را بعهده دارد .
3-  حافظه : اطلاعات را درباره ي هر پيكسل نگهداري مي كند (موقتاً تصوير را ذخيره مي كند).
4- اتصالگر مانيتور: كه نهايتاً مي توانيم نتيجه كار را بواسطه ي خروج داده هاي پردازش شده ببينيم .

اما بطور كاملاً جزئي يك كارت گرافيك داراي قطعات و قسمت هاي متعددي است كه همه نقش اساسي در خروجي تصاوير ايفا مي كنند :
الف)PCB : يك صفحه مدار چاپي پيشرفته است و جز و اصلي ترين ها محسوب مي شود ؛ به بيان ديگر پردازنده گرافيكي حافظه گرافيكي ، بايوس گرافيكي و ... بر روي اين Board مستقر هستند كه در نهايت بر روي اسلات مربوط كه بر روي مادربرد تعبيه شده است ، اصطلاحاً سوار مي شود .

    

 ب) GPU-Graphic Processor Unit ( يا VPU (Visual Processing Unit) :

    نامي است كه به پردازشگر كارت گرافيك داده اند و كار پردازش دستورالعمل ها را به عهده دارد . خيلي وقت پيش اين قسمت زير مجموعه بخش محاسبات هندسي ( GC ) بود كه با استفاده از پردازشگر سيستم اين محاسبات انجام مي شد .واحد پردازنده ي گرافيكي يا GPU ، ريز پردازنده ي گرافيكي محسوب مي شود كه كاملاً اختصاصي است . GPU  جهت محاسبات شناور كه نقش مهم و اساسي را در رندرها و پردازش های 3 بعدی  ایفا می کند. این پردازش ها به صورا موازی صورت می گیرد.GPU ها دارای تعداد زیادی مسیر پردازشی هستند كه اصطلاحاً Pipeline يا Stream processor ناميده مي شود . بيشتر بودن مسيرهاي پردازش به همراه فركانس پردازش GPU موجب مي شود تا اطلاعات سريعتر پردازش شود .
     فرکانس هسته
فرکانسی است که هسته کارت گرافیکی در آن عمل می کند. هرچه این فرکانس بیشتر باشد، سرعت پردازش در کارت گرافیکی بالاتر می رود. بهتر است چنین مقایسه ای در میان کارتهای گرافیکی نسبتا مشابه صورت گیرد.

 امروز به منظور استفاده از حداكثر كارايي ، دربعضي از كارت هاي گرافيكي ، از 2 عدد GPU برروي يك PCB استفاده مي شود . همه توليد كنندگان GPU هر روز به دنبال ايجاد كارايي بيشتر حركت مي كنند و با بهبود سرعت باس و نوع حافظه هاي استفاده شده سعي در افزايش Performance و كارايي دارند. 

 

پردازنده گرافيكي به منزله مغز يك كارت گرافيكي است . البته نوع كاركرد اين مغز مي تواند متفاوت باشد :
1-  Graphic co-processor : كارت هايي از اين نوع قادر به انجام هر عمليات گرافيكي بدون كمك گرفتن از CPU  (پردازنده اصلي) مي باشد
       2-  Graphic Accderotor :تراشه هاي موجود بر روي اين نوع كارت ها عمليات گرافيكي را بواسطه ي دستورات صادر شده توسط پردازنده ي اصلي كامپيوتر انجام خواهند داد.
       يك GPU از بخش هاي متعددي تشكيل شده و توانايي هاي مختلفي را در اجراي تكنيك هاي گرافيكي داراست ؛ برخي از اين بخشها عبارتند از :
1- Stream Processor : عبارت است از مسيرهايي كه بخش عمده اي از دستورات ابلاغي که از سوي درايو (راه انداز) كه خود او نیز از سيستم عامل اخذ كرده است را اجرا مي كند .
2- Shader Unite (واحد سايه زني) : واحدهاي پايه اي هستند كه درون پردازنده گرافيكي قراردارند و بخش عمليات پردازش در داخل آنها صورت مي گيرد و واحدهاي سايه زني همانطور كه از اسم شان پيداست وظيفه تفكيك و ادغام صحيح سايه ها و روشني ها را در تصاوير داراست . واحد هاي سايه زني انواع مختلفي دارند مثل واحد سايه زني پيكسلي و واحد سايه زني راسي . اين دو واحد گرافيكي مهمترين واحدهاي سايه زني هستند . هرچه تعداد واحدهاي سايه زني بيشتر باشد ،سرعت پردازش گرافيكي بالاتر مي رود البته دقيق تراين است كه چنين مقايسه هايي مي بايست در ميان پردازنده هاي گرافيكي از يك خانواده صورت بگيرد ، بعنوان مثال در خانواده ي Geforce 7 . في الواقع واحدهاي سايه زني در Radeon سري 1000 نسبت به واحدهاي سايه زني Geforce سري 7 كارايي متفاوتي دارند؛ بنابراين مقايسه ي تعداد واحد هاي سايه زني ميان اين دو پردازنده ي گرافيكي ، ممكن نتايج قابل استفاده و درستي را در بر نداشته باشد .
در پردازنده هاي گرافيكي كه با مهندسي DirectX 10 ساخته مي شوند واحدهاي سايه زني به صورت يكپارچه بوده و از  لفظ  واحد سايه زني يكپارچه براي آنها استفاده مي شود . در اين نوع پردازنده ها ، مجموع تمام واحد هاي سايه زني ، با نام واحد سايه زني خوانده مي شود.

  منبع : پی سی مارک