Ekran kartı, bilgisayarın görüntü vermesini sağlayan birimdir. Monitörlerde görülen her türlü çıkışlar ekran kartından gelen bilgilerdir. Belirli bir bellek ve işlemci kapasitesi kullanarak grafiksel hesaplamayı yapan araç olarak da tanımlanabilir.
Görüntü kartı ilk olarak seri üretilen Apple II Mikrobilgisayar’da kullanılmıştır. IBM firması 1981 yılında tek renge sahip görüntü kartına sahip PC’leri piyasaya sürmüştür (MDA Monochrome Display Adapter). Daha sonra Hercules firması 1982 yılında daha yetenekli görüntü kartı olan Hercules Graphics Card adında ürününü piyasaya sürdü. İlk renkli görüntü standartları sırası ile;
- 1981 yılında CGA (Color Graphics Adapter),
- 1984 yılında EGA (Enhanced Graphics Adapter)
- PS/2 modeller için MCGA ve VGA (Video Graphics Array)
1989 sonrası IBM firması görüntü kartı standardı geliştirmedeki gücünü yitirmiştir. Günümüzde bütün PC’lere ait ekran kartları VGA modunu (yani 16 renkli 640 x 480 piksel) desteklemektedir.
Ekran Kartı Bileşenleri
• Görüntü işlemcisi (GPU Graphics Processing Unit)
• Görüntü belleği veya Video-RAM
• RAMDAC (Random Access Memory Digital/Analog Converter)
• Video BIOS
GPU
Ekran kartındaki bu işlemci, görüntü hesaplamalarını CPU yerine yapar. Bu sayede CPU’nun yükünü hafifletmiş olur. GPU bir kartın üzerinde olmak zorunda değildir. Anakartla beraber tümleşik de gelebilir. Ekran kartlarındaki GPU’lara göre oldukça güçsüz olurlar. GPU tekrar eden, paralel işlemlere yönelik tasarlanmış bir işlemcidir. Günümüzde ekran kartları için GPU üreten iki büyük firma bulunmaktadır. Nvidia ve AMD aralarındaki sürekli rekabetten dolayı her geçen gün GPU mimarilerini güçlendirmekte ve kapasitelerini arttırmaktadır.
Aşağıdaki resinde örnek bir GPU görebilirsiniz.
Video RAM
Video RAM veya VRAM, bir zamanlar grafik belleği olan framebufferı saklamak için kullanılan dinamik RAM’in (DRAM) çift portlu bir varyantıdır. 1980 yılında IBM Research’tan F. Dill, D. Ling ve R. Matick tarafından geliştirilmiştir.GPU oluşturduğu verileri bilgisayarın ana belleğinde (RAM) saklamak yerine V-RAM’de saklar ki bu da bilgisayarda oluşacak performans kaybını önler. Bu alanda saklanan veriler RAMDAC’e gönderilir.
RAMDAC
Random-Access Memory Digital-to-Analog Converter (Dijital-analog dönüştürücü rasgele erişim belleği), rengin depolanması için bilgisayar ekran kartı denetleyicilerinde kullanılan küçük bir statik rasgele erişim belleği (SRAM) ile üç hızlı dijital-analog dönüştürücünün (DAC) birleşmiş halidir. GPU’da oluşturulan veriler dijitaldir. Monitörde yansıtılması için bu verilerin analog hale getirilmesi gerekmektedir. RAMDAC bu kısımda görev alır. Dijital veriler, analog hale getirilip, monitöre yollanır.
Video BIOS
Ekran kartlarının da birer BIOS’ları vardır. Burada ekran kartının çalışma parametreleri, temel sistem fontları kayıtlıdır. Ayrıca bu BIOS sistem açılırken ekran kartına ve onun belleğine de küçük bir test yapar
Ekran Kartı Veri Yolları
• ISA: Eski bir slottur ve 8-16 bit veriyoluna sahiptir. Bant genişliği çok düşük olduğundan günümüz anakartlarında kullanılmamaktadır.
• PCI: Bu veriyolu 64 bitlik olup 1993 yılında geliştirilmiştir ve tak-çalıştır desteklidir. Genelde güney köprüsü tarafından kontrol edilir. Güncel ekran kartları için yeterli değildir.
• AGP: Hızlandırılmış grafik portu anlamına gelen, sadece ekran kartları için kullanılan bir veri yoludur. AGP veriyolu ekran kartı üzerindeki görüntü belleği yetersiz olduğu zaman sistem belleğini kullanılmaktadır. AGP portları PCI gibi 32 bit genişliğindedir. Kuzey köprüsü tarafından kontrol edilmektedir ve kendine özel bir veri yolu vardır.
• PCI Express: PCI Express ekran kartları AGP ve PCI ekran kartlarına göre daha büyük bant genişliğine sahiptir. PCI-e olarak kısa isimlendirilir. PCI-e çift yönlü veri aktarımı yapar.
Görüntü Arayüzleri
Ekrandaki piksellerin adreslenmesi için bir standart olmadığından üreticiler de programcılar da (dolayısıyla son kullanıcılar da) sorun yaşıyorlardı. Bu sorunu çözmek için üreticiler VESA (Video Electronics Standarts Association) adında video protokollerini standartlaştırmayı amaçlayan bir konsorsiyum oluşturdular.
MDA (Hercules)
Monochrome Display Adapter, 1981 yılındaki ilk IBM PC`deki ekran kartı. Ekranda yerleri önceden belirlenmiş olan 256 özel karakteri gösterebilyordu sadece. 80 kolona 25 satırlık bir ekranda gösterebildiği yazı karakterlerinin boyutları da önceden belirlenmişti ve grafik görüntülemek mümkün değildi. IBM, bu kartlara ekstra slot masrafından kurtulmak için bir de yazıcı bağlantı noktası eklemişti.
CGA
Bu arayüzde ekran kartları RGB monitörlerle çalışıp ekranı piksel piksel kontrol edebiliyorlardı. 320×240 çözünürlüğündeki bir ekranda 16 renk üretilebiliyor fakat aynı anda bunlardan sadece 4 tanesi kullanılabiliyordu. 640×200`lük bir yüksek çözünürlük modu vardır ama bu modda sadece 2 renk gösterilebiliyordu. Görüntü kalitesi kötü olsa bile en azından grafik çizilebiliyordu. Zaman zaman piksellerin gidip gelmesi ve ekranda rastgele noktalar oluşmasına rağmen bu standart çok uzun bir süre kullanıldı.
EGA
CGA’dan birkaç yıl sonra sırada Enhanced Graphics Adapter vardı. CGA ile VGA arasındaki bu kartlar 1984’ten IBM`in ilk PS/2 sistemlerini ürettiği 1987`ye kadar kullanıldı. EGA monitörle kullanıldığında üretilen 64 renkten aynı anda 16 tanesi kullanılabiliyordu. Yüksek çözünürlük ve monochrome modları da vardı, ayrıca eski CGA ve monochrome monitörlerle de uyumluydu. Bu kartlardaki bir yenilik de bellek genişletme kartlarıydı. 64K bellekle satılan bu kartları bellek genişletme kartıyla 128K`ya upgrade etmek mümkündü. Ek olarak satılan IBM bellek kitiyle bir 128K daha eklemek de mümkündü. Sonraları bu kartlar standart olarak 256K bellekle üretilmeye başlandı.
PGA
IBM`in 1984`te piyasaya sürdüğü Professional Graphics Array adını hitap ettiği pazardan alıyordu. 5000 dolara satılıyor ve entegre 8088 işlemcisiyle mühendislik uygulamarıyla diğer alanlardaki bilimsel çalışmalar için 640×480 çözünürlükte 256 renkte saniyede 60 kare hızla 3 boyutlu animasyonları çalıştırabiliyordu. Fiyatı yaygınlaşmasını engelledi ve çok fazla kullanılamadan piyasadan kalktı.
MCGA
1987`de piyasaya sürülen MultiColor Graphics Array standardındaki ekran kartları teknolojide büyük bir sıçrama yaparak VGA ve SVGA`ya kadar gelen bir gelişimi başlattı. IBM`in Model 25 ve Model 30 PS/2 PC`lerinde anakarta entegre halde geliyordu. Uygun bir IBM monitörle kullanıldığında bütün CGA modlarını da destekliyordu fakat TTL yerine analog sinyallerle çalıştığından daha önceki standartlarla uyumlu değildi.
8514/A
IBM`in MCA veriyoluyla kullanmak için ortaya attığı bu arayüz zamanla yüksek tazeleme hızlarına çıktı. VGA ile aynı monitörü kullanmasına rağmen VGA`dan farklı çalışıyordu. Bilgisayar ekran kartına ne yapması gerektiğini söylüyordu ama ama ekran kartı onu nasıl yapacağını kendisi ayarlıyordu. Bu standart çıktığı zamanın daha ilerisindeydi ve VGA`dan daha kaliteli görüntü sonuyordu ama fazla destek bulamadığı için yayılma imkanı bulamadan piyasan kalktı. IBM üretimi durdurup aynı daha daha fazla renk gösterebilen XGA üzerine yoğunlaştı. XGA 1990`da piyasaya çıktıktan sonra MicroChannel platformları için standart oldu.
