Student Tali Adis

Visoka kola za Ekonomiju I Informatiku Prijedor

Seminarski rad iz predmeta Arhitektura i funkcija raunaraTema: Grafike Kartice

Br.Indexa: 30/12

Mentor: Student:Prof. dr Boris Damijanovi Adis Tali

Prijedor,Decembar 2014UvodU ovom seminarskom radu cemo posmatrati graficke kartice , njihovu historiju i nacin rada.Svi mi danas koristimo raunare , bili to laptopi ili raunari , koristimo ih za gledanje filmova .Igranje igrica itd Za ovu svrhu grafike kartice ili video kartice su jako bitne .Koritenjem istih jasona slike se poveava.Ona uzima digitalne podatke iz raunara te ih pretvara u jedinstvenu cijelinu koju mi moemo vidjeti. Kod veine raunara , ona pretvara digiatlne podatke u analogne kako bi ih prikazala na monituru. Dok kod laptopa informacije ostaju digitalne ,zato to kod laptopa displeji su digitalni.Na nekim monitorima, pikseli su pune boje ,I imaju I do 16,8 miliona izvodljivih nijansi. Budui da ljudsko oko ce razlikovati samo oko 10 miliona potpuno razliitih boja , 16,8 je i vienego dovoljno za nas.Cilj grafike kartice jeste da napravi grupe signala koje ce pokazivati take na ekranu.Ako se je neko bavio i istraivao o tome kako rade monitori ili kako rade TV ureaji, onda imaju predstavu o tome kako monitor te signale pretvara u svijetlostne tackeAko bi se dobro zagledali u monitor , mogli bi smo da primjetimo da sve sto je prikazano na monotoru sastavljeno od odreene grupe individualnih taki.Te take se nazivaju pixeli , I svaki pixel daje odreenu boju.Na nekim ekranima pixeli proizvode samo dvije boje crnu I bijelu. (npr. Prvi macintosh).Grafiki ip uobiajno sadri odreenu koliinu memorije , te uzima odreenu koliinu RAM memorije od raunara , i umanjuje koliinu RAM memorije kojom raunar moe da raspolae. Ovaj vid rada koriste integrisane grafike, ili on-board grafike , i one uobiajno umanjuju preformanse I nisu poeljne za one koji ele da pokreu 3D aplikacije.[footnoteRef:2] [2: bs.wikipedia.org Graficka Kartica]

Historija grafikih kartica.Prve grafike kartice , bile su predstavljene u Augustu 1981 godine od strane IBM-a , to su bile monochrome kartice tzv kao Monochrome Display Adapters (MDAs).Ekrani koji su kristile ove kartice su bili veinom text-only (samo Text), sa zelenim ili bijelim tekstom na crnoj pozadini.Uobiajno je bilo da grafike kartice imaju port za printer ,poto su printer printali isti tekst koji je prikazivan na monitorima niske razolucije . Boja za IMB-kompaktabilne raunare pojavila se na scenu sa Hercules Grafikom karticom (HGC) koja je imala 4 boje, zatim sa 8 boja Color Graphics Adapter(CGA) ,te sa 16 boja Enchanced Graphics Adapter(EGA).U isto vrijeme , drugi proizoai raunara , poput komodora(Commodore), predstavljali su raunare sa integrisanim grafikim adapterima koji su mogli da podnesu varirajui broj boja.2Kada je IBM prestavio Video Graphics Array(VGA) u 1987moj godini , novi grafiki standard je nastupio. VGA displej je mogao da prikazuje i do 256 boja (od moguih 262,144 )na rezoluciji i do 720x400. Moda najinteresantnija razlika izmeu VGA i ostalih jeste u tome sto je VGA bio analogni , dok su ostali do tad bili Digitalni. Idui iz digitalnog nazad u analogni ,moda se inilo udnim ,ali ono je zapravo omoguilo da se signali kombiniraju na vie naina .Nain na koji danas rade grafike su se znatno promijenili od dana CGA , i EGA.Danas proizvoai grafikih kartica nam omoguavaju da digitalni displeji mogu da podravaju isti boj boja kao I analogni adapter.Tokom godina ,VGA je zamijenio SVGA (Super video graphics array). SVGA kartice su se bazirale na VGA,ali svaki proizvoa je na razliit nain dodao rezolucije i dubinu boja . VESA(Video electronics standards Association) je odluio da SVGA koji je prikazivao I do 16,8 miliona boja i imao 1280x1024 rezoluciju bude standard. Danas veina dostupnih kartica podrava i UXGA(ultra extended graphics array) koji je mogao da ponudi paletu boja od 16,8 miliona I rezoluciju I do 1600x1200 pixela.2Danas, razvoj industrije nam omoguava da imamo veliki izbor grafikih kartica za nae raunare.Iako veina kartica koje smo u mogunosti da kupimo danas , e da ponudi daleko vei broj boja I daleko veu rezoluciju od osnovne VGA ,VGA je postao de facto standard za grafike kartice i postao je minimum za sve . [footnoteRef:3] [3: www.techspot.com lanak -650- history of the gpu]

ta je to Grafika kartaVeina podataka koji dolaze za obradu se privremeno smjeta na memoriju koja se nalazi na grafikoj kartici. Time se obezbjeuje brz protok i samim time bra obrada grafike, to na kraju daje vei broj slika u sekundi inei grafiku scenu ljepom i fluidnijom. Zbog toga proizvoai nastoje poboljati brzinu RAM-a na kartici koja je davno prela brzinu sistemskog RAM-a. Brzina memorije na grafikoj kartici je ve odavno prela Gigahercne granice. Grafika karta, video karta, grafiki adapter ili grafiki akcelerator je komponenta raunara namenjena za obradu i prikaz vizuelnih podataka na odgovarajuim izlaznim ureajima, npr. na monitoru. Pored ovoga se moe koristiti i za obradu negrafikih podataka dok je u skorije vrijeme primjetan trend da se na grafike karte prebacuju poslovi koji su tradicionalno pripadali centralnim procesorima.[footnoteRef:4] [4: hr.wikipedia.org -grafika kartica]

Slika 1: Titan Grafika karticaModerne grafike karte osim ove osnovne funkcije takoe na sebe preuzimaju brojne poslove sa polja raunarske grafike, ime od njih rastereuju ostatak sistema. Moderne grafike kartice su opremljene snanim grafikim procesorima koji svojom procesorskom snagom i brojem tranzistora gotovo nadmauju glavne procesore. Grafiki procesor obrauje podatke koje dobija posredstvom neke sabirnice (najee AGP, PCI i PCI Express). Sama arhitektura ipa je najbitnija, to znai da njegove instrukcije i brzina izvoenja istih su glavne odlike jednog GPU-a. Iako se grafike karte mogu nai u integrisanom obliku u sklopu matine ploe, u zadnje vrijeme se u veini sluajeva javljaju kao posebna komponenta, poseban sistem koji ima itav niz podsistema.Za razliku od integrisanih grafikih karti koje imaju mali kapacitet sopstvene memorije i obino koriste sistemsku memoriju, nove grafike karte posjeduju sopstvenu memoriju koja se koristi samo za grafiku i koja je posebno modifikovana. Skoro sve matine ploe imaju opciju iskljuivanja integrisane grafike karte i mogunost da na sebi prime modernu grafiku kartu sa vrlo visokim performansama preko AGP, PCI i PCI-E magistrala.2Prve grafike karte konstruisane su 1995. godine od strane kompanija Matox, Creative, S3 i ATI i one su bile u stanju da proizvedu 3D prikaz. Zatim je 1997. godine kompanija 3dfx izdala novi grafiki ip Voodoo koji je bio u stanju da proizvede i neke 3D efekte. Ubrzo je izbaen i Voodoo 2 koji je uslovio pojavu jaih ipova kao to su TNT i TNT 2 od strane Nvidie. Kompanija Intel, shvativi u kom e pravcu da krene razvoj grafikih karti, poinje da radi na unapreivanju naina konekcije grafike karte sa matinom ploom, iji je rezultat bio pojava magistrale AGP, ime se definitivno povukla crta izmeu grafikog procesora i centralnog procesora samog raunara. Od 1999. godine primat u proizvodnji i presti preuzima Nvidia, koja poinje da radi na unapreenju 3D algoritama i DDR tehnologiji, ime se kapacitet memorije grafike karte skoro udesetostruio, sa 32 na 128 megabajta. 2Nain rada grafike kartice.Proces rada grafike kartice moemo opisati u nekoliko rijei , tj moemo rei da grafika kartica uzima podatke koji su sadrani u njezinoj memoriji (grafika memorija) , te pomou posebnog sklopa zvanog RAMDAC (digitalno-analognog pretvaraa) pretvara u analogni signal , koji dalje alje na monitor. Podaci od grafike kartice dolaze preko AGP sabirnice , a moe ih izravno uzeti i sama kartica , odnostno grafiki procesor , ali najee e sve to biti pod kontrolom glavnog procesora.1Digitalno-analogni pretvara je prilino precizan i sloen sklop, njegova funkcija je jako jednostavna, a pravi se posao pripreme slike prije njezinog konanog pohranjivanja u grafiku memoriiju obavlja u glavnom procesou raunara ,te grafikom procesoru smjetenom na samoj grafikoj kartici.Osnovna e aplikacija (npr neka igra) uz pomo glavnog procesora pripremiti podatke i zahtjeve o tome kako eli da ih grafiki processor obradi. Zatim te podatke predaje upravljakom programu (driver), koji je veza izmeu softverskog I hardverskog dijela, a upravljaki e program sve to prenijeti u samu grafiku karticu. Nakon to su podaci I naredbe smijetene u grafiku memoriju, posao nastavlja grafiki processor , i obrauje pristigle podatke prema zadanim zahtjevima .Ti su zahtjevi ve djelomino obraeni I pripremljeni od strane driver ,kojeg moemo vidjeti kao prvu instance samog grafikog procesora.Upravo zbog te poetne pripreme utjecaj driver na ukupnu brzinu neke grafike kartice moe biti vrlo znaajan, pa se radi toga driverima prua velika panja , i nije nimalo neobino to to ih proizvoai grafikih procesora esto obnavljaju i unapreuju[footnoteRef:5] [5: computer.howstuffworks.com lanak Grafika kartica2 www.techspot.com lanak -650- history of the gpu]

Slika 2: Nain rada grafike karticeDijelovi grafike karticeDananje kartice najee imaju neku vrstu hlaenja tj hladnjaka (aktivnog ili pasivnog) zbog komplikovanosti grafikog procesora koji je ve po broju tranzistora prestigao centralni processor te dolazi do visokih temperatura.Monije kartice obino imaju i pasivne hladnjake (heatstink) na VRAM-u zbog visokih frekvencija koje su i do dva puta vee nego kod obinog RAM-a. RAMDAC je dio koji se brine za prikazivanje i kvalitetu 2D slike, dok 3D slike obrauje grafiki procesor u saradnji sa centralnim procesorom i RAM memorijom.

Slika 3: Dijelovi grafike karticeGPU-grafiki procesor, ujedno i glavni dio koji prevodibinarni kodu sliku VRAM-slui za pohranjivanje najnunijih podataka za GPU, najee teksture(nalazi se ispod pasivnih hladnjaka).KONEKTOR-Slui za spajanje na matinu plou tj. za spajanje na raunalo,postoje AGP,PCI,PCI Express.VGA IZLAZ-To je ulaz koji slui za spajanje grafike kartice na CRT monitor.DVI IZLAZ-To je ulaz koji slui za spajanje grafike kartice na LCD monitor.HDMI IZLAZ Za spajanje na novije monitore ,plazme lcd, i danas se nalazi na svakoj jaoj grafickoj kartici[footnoteRef:6] [6: www.bug.hr/forumTopic-grafike kartice Post-cega sastavljena graficka kartica(9517)]

Sabirnice za grafike karticeSabirnice su podskup unutar raunala ili neke druge elektronike opreme koja kroz jedan dogovoreni standard omoguava usmjeravanje podataka i upravljakih signala izmeu: integriranih krugova kao na primjerCPUi memorije, ostalih ureaja koje sainjavaju raunalo pod skupova unutar raunala, ili izmedu meu spojnica koje dozvoljavaju spajanje raunara s vanjskim svijetom.5Postoje:ISA-sabirnica za IBM raunala,napravljena je za spajanje(proirenje) grafikih kartica sa matinom ploomPCI-ova sabirnica stvorena je kao zamjena za zastarjelu ISA sabirnicuAGP-takoer i ova sabirnica poboljana je od PCI i radi na duplo brem taktu,smislio je IntelPCI Express-dosad najbra i najmanja sabirnica.5

Prikaz sabirnica :ISASlika 4: Sabirnice grafike kartice

Prikaz outputao VGA (Video Graphics Array) o DVI(Digital Visual Interface)o Video in/Video out (VIVOo Te HDMI

Slike 5 i 6: Izlazi na grafikim karticama

GPU(Grafiki procesor)GPU, grafika procesorska jedinica (engl. Graphics Processing Unit, ponekad i Visual Processing Unit (VPU) te grafiki ip) je procesor koji je namjenjen za prikazivanje raunarske grafike. Ovaj ip se nalazi na grafikim karticama ili matinim ploama.Od njega u najvioj mjeri zavise mogunosti neke grafike kartice, a u puno manjoj mjeri od koliine memorije na istoj. Grafiki procesor obavlja glavni zadatak obraivanja scene, dok memorija slui kao spremnik za teksture i ostale neophodne podatke do kojih se dolazi u toku rada neke aplikacije. to je bra memorija na grafikoj kartici, ona moe bre da pohranjuje i dostavlja podatke koje GPU obrauje.6Grafiki ip je isprogramiran tako da veoma brzo obrauje neku vrstu grafike. Prvi grafiki ipovi su imali jako jednostavne I primitivne operacije kojima se iscrtavanje trouglova, krugova i uglova izvravalo mnogo bre, to ujedno znai da je glavni procesor osloboen od tih radnji i ne mora izvravati te operacije to je imalo rezultat mnogo breg sistema. Svi noviji ipovi imaju podrku za obraivanje jednostavnih i naprednih 3D i video operacija.4

Slika 7: Prikaz GPU-a i lokacija istog na samoj grafikoj karticiOna je primarno koritena za 3d aplikacije , to je ip koji stvara svijetlosne efekte ti ransformie objekte svaki put kada je neka 3d scena ponovo iscrtana .To su matematiki teki procesi ,koji bi inae davali mnogo zadataka koje bi cpu trebao da obrauje .Na ovaj nain ,uklanjanjem tih zadataka od cpu-a i zaposljavanjem drugog procesora, tj gpu-a , nas cpu ima dosta slobodnih ciklusa koje sada moe da iskoristi za neke druge radnje.6Prva kompanija koje je proizvela GPU jeste Nvidia. Njihova GeForce 256 gpu je bila sposobna da izvri bilione izraunavanja u sekundama ,da procesuira minimalno od 10 miliona grafikih objekata ,imala je preko 22 miliona tranzistora naspram tadanjeg Pentium 3 koji je imao samo 9 miliona.Njihova verzija zvana Quadro , koja je bila dizajnirana za CAD aplikacije (auto-cad ), moe da procesuira i preko 200 biliona operacija u sekundi, i da dostavi 17 miliona trouglova u sekundi.[footnoteRef:7] [7: .wikipedia.org Graphics processing unit4 computer.howstuffworks.com lanak Grafika kartica]

VRAMVRAM ili Video RAM je varijanta sa dva porta dinamikog rama(DRAM) koji se je nekada koristio za spaavanje framebuffera(Framebuffer je dio memorije koja je rezervisana za uvanje itavih bitmap slika koje se alju na monitor) u neke grafike adaptere.Bio je izmiljen od strane F.Dill-a , D.Linga i R. Matick-a za vrijeme njihovog rada u IBM-u 1980te , patent je bio izbaen 1985te godine (US patent 4.541,075). Prva komercijalna upotreba VRAM-a je bila u grafikom adapter visoke rezolucije 1986te godine od strane IBM-a za PC/RT system,koji je postavio novi standard za grafike displeje. Prije samog razvoja VRAM-a , memorija sa dva porta bila je poprilino skupa , limitirajui bitmapirajue grafike visoke rezolucije.

Slika 8:VRAMVram je poveao propusnost framebuffera , tako da je omoguio stvaranje grafikih u boji sa niskim cijenama , visokim rezolucijama ,i velikih brzina.VRAM ima dva seta pinova za output podataka ,i oba porta se mogu koristiti u isto vrijeme .Prvi port , DRAM port, je dostupan hostu raunara na slian nain kao i tradicionalni DRAM. Drugi port , video prot , je uobiajno read-only i koristi se za proputanje visokog protoka ,serijalizovanih podataka za grafiki ipset.[footnoteRef:8] [8: en.wikipedia.orgVRAM]

Slika 9: Lokacija VRAM-a na grafikoj kartici ZakljuakNa osnovu ovog seminarskog rada moemo zakljuiti da grafika kartica je podsistem u raunaru koji slui za prikazivanje slike na ekranu. Ona je zasluna za ono to vidimo na ekranu, bio to tekst, program ili igra. Za rad iste potrebno je instalirati odgovarajui upravljaki program (eng. driver) koji dolazi na mediju za pripadnu grafiku karticu (obino na CD-u), ali je najbolje nai i na Internetu posljednju verziju driver-a.Grafika kartica moe biti integrisana na matinoj ploi ili dolazi kao zaseban dio. Povezana je raunarom putem sabirnice. Svaka kartica na sebi ima procesor, solidnu koliinu memorije vanu za igranje te jo neke elemente. Grafika kartica moe imati jedan ili vie izlaza. Veina novijih grafikih kartica danas ima nekoliko izlaza i to: DVI za LCD, VGA za obian CRT ekran, TV izlaz(HDMI).Grafike kartice koje se spajaju na matinu plou dolaze u nekoliko standarda i ona zavisi o sabirnici koju koristi: ISA, PCI, AGP, PCI-E Zakljuili smo da danasnje kartice imaju i VRAM koji je varijanta sa dva porta dinamikog rama(DRAM) koji se je nekada koristio za spaavanje framebuffera(Framebuffer je dio memorije koja je rezervisana za uvanje itavih bitmap slika koje se alju na monitor) u neke grafike adaptere.

Literaturahttp://bs.wikipedia.org/wiki/Grafi%C4%8Dka_karticahttp://www.techspot.com/article/650-history-of-the-gpu/http://hr.wikipedia.org/wiki/Grafi%C4%8Dka_karticahttp://computer.howstuffworks.com/graphics-card.htmhttp://www.bug.hr/forum/topic/graficke-kartice/cega-sastavljena-graficka-kartica/9517.aspx?page=1http://en.wikipedia.org/wiki/Graphics_processing_unithttp://en.wikipedia.org/wiki/VRAM

Sadraj:

Uvod2Historija grafikih kartica.2ta je to Grafika karta3Nain rada grafike kartice.4Dijelovi grafike kartice5Sabirnice za grafike kartice6GPU(Grafiki procesor)7VRAM8Zakljuak9Literatura10Sadraj:10

4