کارت گرافیکی

برای اینکه بتوان در صفحه نمایش رایانه ، تصویرهای مربوط به داده ها و اطلاعات را مشاهده نمود باید ارتباطی بین مادربرد و نمایشگر برقرار شود ، به همین دلیل کارت گرافیکی در یکی از شکاف های توسعه مادربرد قرار می گیرد و یا یک کابل به مادربرد وصل می شود و نمایش اطلاعات بر روی صفحه را کنترل می کند. کارت گرافیکی در رایانه دارای جایگاه خاصی است. در بیشتر رایانه ها ، کارت گرافیکی اطلاعات دیجیتال را برای نمایش توسط نمایشگر به اطلاعات آنالوگ تبدیل می نمایند. در واقع نقاط تشکیل دهنده تصویر بر روی نمایشگر پیکسل نام دارند. هر پیکسل یک رنگ را نمایش می دهد. در نمایشگرهای مکینتاش هر پیکسل دارای دو رنگ است (سفید و سیاه). در بعضی نمایشگر های امروزی هر پیکسل دارای ۲۵۶ رنگ است. در بیشتر صفحات نمایشگر ، پیکسل ها به صورت تمام رنگ (True Color) هستند و دارای ۱۶/۸ میلیون حالت مختلفند. کارت گرافیکی یک برد مدار چاپی به همراه حافظه و یک پردازنده اختصاصی است. پردازنده محاسبات مورد نیاز گرافیکی را انجام می دهد. کارت های گرافیکی با نامهای زیر شناخته می شوند: کارت ویدیویی،کنترل گر گرافیکی یا ویدیویی، آداپتور گرافیکی یا ویدیویی، شتاب دهنده گرافیکی یا ویدیویی. کارت گرافیکی از سه بخش اساسی تشکیل می شود: حافظه:یکی از مهمترین اجزای کارت گرافیکی است.حافظه رنگ مربوط به هر پیکسل را نگهداری می کند. در ساده ترین حالت (دو پیکسل سیاه و سفید) به یک بیت برای ذخیره سازی رنگ هر پیکسل نیاز می باشد. با توجه به اینکه هر بایت شامل هشت بیت است ، نیاز به هشتاد بایت برای ذخیره سازی رنگ مربوط به پیکسل های موجود در یک سطر در روی صفحه نمایشگر و ۳۸۴۰۰ بایت حافظه به منظور نگهداری تمام پیکسل های قابل مشاهده بر روی نمایشگر خواهد بود. اینترفیس رایانه: اینتر فیس با اتصال کارت گرافیکی به گذرگاه مربوطه بر روی برد اصلی ، محتویات حافظه را تغییر می دهد. در این حالت رایانه سیگنال ها را از طریق گذرگاه برای تغییر محتویات حافظه ارسال می کند. اینترفیس ویدیو: این قسمت سیگنال مورد نیاز برای مانیتور را می سازد. کارت گرافیکی سیگنال های رنگی را تولید می کند و باعث حرکت اشعه در CRT می شود. در واقع کارت گرافیکی تمام حافظه ای مربوطه را بیت به بیت اسکن می کند. سیگنال های مورد نظر جهت هر پیکسل موجود برای هر خط ارسال و در نهایت یک پالس افقی Sync ارسال می گردد ، عملیات فوق برای ۴۸۰ خط تکرار و در پایان یک پالس عمودی Sync ارسال خواهد شد. کارت های گرافیکی ساده frame Buffer نامیده می شود. این نوع کارت یک Frame از اطلاعات را نگاهداری می کند. ریزپردازنده رایانه مسئول بهنگام سازی هر بایت در حافظه کارت گرافیک است. در صورتی که عملیات گرافیکی پیچیده ای وجود داشته باشد ، ریزپردازنده مدت زیادی را صرف بهنگام سازی حافظه کارت می نماید. بنابراین برای سایر عملیات زمانی باقی نخواهد ماند. مثلاً اگر یک تصویر سه بعدی دارای ۰۰۰/۱۵ ضلع باشد ، ریزپردازنده باید هر ضلع را رسم و عملیات مربوط را در کارت انجام دهد ، بدین صورت این عملیات زمان زیادی لازم دارد. در صورتی که کارت های گرافیکی جدید حجم عملیات مربوط به پردازنده را به شدت کاهش می دهد. این نوع کارت های جدید دارای یک پردازنده قوی هستند که مختص این عملیات می باشند. با توجه به نوع کارت گرافیک پردازنده می تواند یک کمک پردازنده گرافیکی و یا یک شتاب دهنده گرافیکی باشد. پردازنده کمکی و پردازنده اصلی همزمان فعالیت نموده و زمانی که از شتاب دهنده گرافیک استفاده می شود دستورات لازم از طریق پردازنده اصلی برای شتاب دهنده ارسال و شتاب دهنده سایر کارها را انجام می دهد. در سیستم های کمک پردازنده درایو کارت گرافیک عملیات مربوط به کارهای گرافیکی را به طور مستقیم برای پردازنده کمکی گرافیکی ارسال می کند. در سیستم های شتاب دهنده گرافیکی درایو کارت گرافیک در ابتدا همه چیز را برای پردازنده اصلی ارسال می کند. سپس پردازنده اصلی شتاب دهنده گرافیک را هدایت می نماید. عناصر کارت گرافیکی - حافظه: در کارت گرافیکی از حافظه های مختلف استفاده می شود. یکی از بهترین نوع آنها از پیکربندی dual-ported استفاده می نماید. در این نوع کارت ها امکان نوشتن در یک بخش و خواندن از بخش دیگر به صورت همزمان امکان پذیر است. بدین صورت مدت زمان کاهش خواهد یافت.
(Digital-to-Analog Converter ) DAC یک نوع تبدیل کننده می باشد که داده ها را به دیجیتال تبدیل می کند. سرعت این نوع تبدیل کننده تأثیر بسیار زیادی بر مشاهده تصویر بر روی صفحه نمایش خواهد داشت.
Display Connector اغلب کارت های گرافیکی از کانکتور ۱۵ پین استفاده می کنند. این نوع کانکتورها در زمان عرضه VGA مطرح شدند.
Graphic BIOS کارت های گرافیکی دارای یک تراشه کوچک می باشند. این تراشه به قسمت های دیگر کارت نحوه انجام عملیات را اعمال خواهد کرد. این قسمت مسئولیت تست کارت گرافیک یعنی عملیات ورودی و خروجی را نیز بر عهده دارد.
Computer (bus)Conneetor این نوع پورت امکان اتصال کارت بر حافظه را فراهم می آورد و دارای سرعت بیشتری می باشد. بیشتر این گذرگاه ها از نوع AGP می باشد.

پردازنده گرافیکی: همانطور که از نام آن پیداست مغز کارت گرافیک می باشد و می تواند در سه حالت پیکربندی کارت گرافیکی را انجام دهد. استانداردهای کارت گرافیک اولین کارت گرافیک در سال ۱۹۸۱ توسط شرکت IBM به بازار عرضه گردید. این نوع کارت به صورت تک رنگ و با نام اختصاری MDAS ارائه گردید. رنگ نوشته در این حالت سفید یا سبز و زمینه سیاه بود. صفحات نمایشگری که از این کارت ها استفاده می کردند ، متنی بودند. سپس کارت های چهار رنگ HGC در بازار عرضه گردیدند. بعد از آن کارت های هشت رنگ CGA و کارت های شانزده رنگ EGA تولید شدند. شرکت IBM در سال ۱۹۷۸ کارت VGA را تولید کرد. این نوع کارت ها ۲۵۶ رنگ را نشان می دادند و وضوح آنها ۴۰۰* ۷۲۰ بود. سپس کارت های SVGA عرضه شدند. این نوع کارت ۱۶/۸ میلیون رنگ با وضوح ۱۰۲۴* ۱۲۸۰ بود. هر چه تعداد رنگ و وضوح تصویر افزایش یابد کارت گرافیک بهتر خواهد بود. کارت های گرافیکی به راحتی به سیستم متصل می شوند. کارت های جدید از طریق پورت AGP و کارت های قدیمی از طریق اسلات های ISA و یا PCI بر سیستم متصل می شدند.

تا کنون کارت های گرافیکی با ظرفیت 4 مگابایت ،8 مگابایت ،16 مگابایت ،32 مگابایت ،64 مگابایت ،128 مگابایت ،256 مگابایت ،512 مگابایت و 1024 مگابایت تولید شده است.

بررسی تکنولوژی NVIDIA TurboCache™

کمپانی NVIDIA بزرگترین تولید کننده پردازنده های گرافیکی اخیرا محصول جدید خود تحت نام Geforce 6200 TurboCache را معرفی کرده است این محصول همانند Geforce 6200 که سه ماه پیش رسما معرفی شد ، بازار محصولات ارزان قیمت را هدف گرفته است . تکنولوژی TurboCache در پردازنده گرافیکی فوق از جمله نوآوری های NVIDIA در این کارت گرافیک به شمار می آید .کارت گرافیک هایی که برپایه این تکنولوژی ساخته خواهند شد با استفاده از پتانسیل های کامپیوتر تکنولوژی های روز را برای کارت گرافیک های ارزان قیمت به ارمغان می آورند . کارت گرافیک های ارزان قیمت فعلی به دلیل استفاده از تکنولوژی های قدیمی برای آن دسته که قصد دارند بازی های مدرن را تجربه کنند آینده روشنی را رقم نخواهند زد . پشتیبانی از تکنولوژی های روز در داخل پردازنده گرافیکی که در آینده به طور حتم در بافت گذاری و برنامه ریزی بازی ها از آنها استفاده خواهد شد از جمله سایه زن های نسخه 3 و پشتیبانی از DirectX 9.0C قیمت نهایی کارت گرافیک را در حدی بالا می برد که ارائه آن در بازار محصولات ارزان قیمت میسر نخواهد بود و مشتریان این بازار نه تنها در آینده بلکه در برخی از بازی هایی که هم اکنون معرفی شده اند ناکام خواهند ماند . از طرف دیگر کارت گرافیک های ارزان قیمت در هر فصل سهم بیشتری از فروش را به خود اختصاص میدهند ، این موضوع سازندگان بازی های کامپیوتری و برنامه های گرافیکی را برای استفاده از تکنولوژی های مدرن در تنگنا قرار میدهد و در صورتی که محصولات خود را بر پایه تکنولوژی مدرن طراحی کنند حجم عمده ای از متشریان را که از کارت گرافیک های ارزان قیمت با تکنولوژی قدیمی استفاده میکنند نادیده گرفته اند . ATI و NVIDIA به عنوان طلایه داران صنعت تولید پردازنده های گرافیکی به ترتیب تکنولوژی های HyperMemory و TurboCache را ابداع کرده اند تا به کمک آنها بتوان مشکل فوق را تا حدودی حل کرد . تکنولوژی های فوق امکان استفاده از یک پردازنده گرافیکی مدرن بر روی یک کارت گرافیک ارزان قیمت را میسر خواهند ساخت . در اواخر سال گذشته NVIDIA رسما از Geforce 6200 TurboCache که از تکنولوژی مذکور پشتیبانی میکند را با نام اسم رمز هسته NV44 معرفی کرد اما تا کنون ATI محصولی مبتنی بر تکنولوژی HyperMemory معرفی نکرده . در این مقاله قصد داریم ابتدا جایگاه Geforce 6200 TurboCache را در خانواده Geforce 6 مشخص کنیم سپس به معرفی تکنولوژی TurboCache پرداخته و مدل های مختلف آن را بررسی کنیم . در پایان نیز کارت گرافیک فوق را با چند کارت همرده خود از ATI مقایسه خواهیم کرد . معرفی خانواده Geforce 6 مدت زمان زیادی از معرفی Geforce 6800 Ultra به عنوان اولین عضو خانواده Geforce 6 میگذرد . در این مدت NVIDIA مرتبا بر تعداد اعضاء این خانواده افزوده است تا بتواند آن را جایگزین خانواده Geforce FX خود کند . برای حصول این امر می بایست خانواده فوق در تمام رده های بازار یک عضو شایسته داشته باشد . با معرفی پردازنده گرافیکی Geforce 6200 TurboCache با نام رمز NV44 خانواده Geforce 6 در هر رده قیمتی از بازار کارت گرافیک ها یک عضو خواهد داشت و اضافه شدن عضو دیگری به این خانواده دور از ذهن میباشد . کارت گرافیک های سری Geforce 6800 با هسته NV40 برای بازار محصولات گرانقیمت(High-End) , سری Geforce 6600 با هسته NV43 برای بازار محصولات میانقیمت(Mainstream) و سری Geforce 6200 TurboCache با هسته NV44 برای بازار محصولا ارزان قیمت(Low-End) در نظر گرفته شده اند عضو دیگر خانواده Geforce 6 یعنی Geforce 6200 با هسته NV43 نیز به دلیل فاصله زیادی که میان محصولات ارزان قمیت و میانقیمت این خانواده به وجود آمده در این میان قرار میگیرد .همانطور که در جدول زیر مشاهده میکنید معماری هسته Geforce 6200 بر پایه Geforce 6600 میباشد و نمیتوان توقع داشت این کارت در بازار محصولات ارزان قیمت قیمت مناسبی داشته باشد . کلیه اعضاء خانواده Geforce 6 از اینترفیس ارتباطی با مادربرد PCI Express بهره مند شده اند همچنی در برخی مدل ها از اینترفیس AGP 8x هم استفاده شده است .

تعداد خط لوله های پیکسل تعداد خط لوله های راس عرض باس حافظه سرعت حافظه سرعت هسته معماری هسته نام کارت گرافیک 16 6 256 Bit 1100MHz 400MHz NV40 Geforce 6800 Ultra 16 6 256 Bit 1000MHz 350MHz NV40 Geforce 6800 GT 12 5 256 Bit 700MHz 325MHz NV40 Geforce 6800 8 3 128 Bit 1000MHz 500MHz NV43 Geforce 6600GT 8 3 128 Bit 550MHz 300MHz NV43 Geforce 6600 4 3 128 Bit 550MHz 300MHz NV43 Geforce 6200 4 3 32/64 Bit 700MHz 350MHz NV44 Geforce 6200 TurboCache

تکنولوژی TurboCache هدف از بکار گیری تکنولوژی TurboCache کم کردن هزینه های اضافی در تولید یک کارت گرافیک با پردازنده گرافیکی مدرن است تا کارت فوق در بازار محصولات ارزان قیمت ; بازاری که قیمت کارت حرف اول را در موفقیت فروش آن میزند ، سهم عمده ای از فروش را به خود اختصاص دهد . پردازنده گرافیکی Geforce 6200 از نظر کیفی تکنولوژی های منحصر به فرد خانواده Geforce 6 را به ارث برده است از جمله مهمترین آنها پشتیبانی از سایه زن های نسخه 3 ، DirectX 9.0C و تکنولوژی NVIDIA PureVideo میباشد . همانطور که اشاره شد به دلیل استفاده از معماری هسته NV43 (هسته Geforce 6600 ) ، در صورتی که این پردازنده گرافیکی بر روی یک کارت گرافیک استاندارد سوار شود قیمت آن کارت را از محدوده کارت های ارزان قیمت فراتر خواهد برد و در رده های بالاتر با رقبای قدرتمند تری مقابل خواهد ساخت در نتیجه شانس موفقیت در کسب سهم مناسب از بازار را از دست خواهد داد . تکنولوژی TurboCache پس از اعمال تغییراتی در داخل این پردازنده گرافیکی شرایطی را فراهم کرده است که هزینه های تولید کارت گرافیک با هسته Geforce 6200 TurboCache کم تر شود این تکنولوژی با حذف تعدادی از تراشه های حافظه ی محلی که بر روی کارت گرافیک نصب میشوند و مقید کردن کارت گرافیک به استفاده از حافظه سیستم به این هدف رسیده است . به عنوان مثال در مدل Geforce 6200 TurboCache 32MB تعداد تراشه های حافظه ای که بر روی برد نصب شده اند در مقایسه با Geforce 6200 استاندارد از 8 عدد به دو عدد کاهش یافته است . حجم حافظه محلی در این مدل 32 مگابایت میباشد و پردازنده گرافیکی به 96 مگابایت از حافظه سیستم دسترسی مستقیم خواهد داشت تا در صورت نیاز از آن برای ذخیره داده ها , بافت ها و تصاویر مورد نیاز استفاده کند بنابر این کارت گرافیک از 128 مگابایت حافظه ترکیبی بهره مند است . عرض باس حافظه در این مدل از 128 بیت با پیکر بندی 4 کاناله در حالت استاندارد(بدون (TurboCache به 64 بیت با پیکر بندی دو کاناله کاهش یافته است و این به معنی ساده تر شدن طراحی برد کارت گرافیک همچنین کم شدن تعداد لایه های مدار آن میباشد . حجم حافظه محلی (نصب شده بر روی کارت گرافیک) نیز از 128 مگابایت به 32 مگابایت کاهش یافته است . در نتیجه قیمت نهایی کارت فوق بسیار پایین خواهد آمد در حالی که به تکنولوژی های مدرن پردازنده گرافیکی هیچ لطمه ای وارد نشده است .

سایر مشخصات کلیدی Geforce 6200 TurboCache عبارتند از • نام رمز هسته NV44 • پروسه ساخت هسته 110 نانومتری • هسته متشکل از77 میلون ترانزیستور • بسته بندی هسته FC بدون روکش فلزی • باس حافظه 64 بیتی دو کاناله • پشتیبانی از حداکثر 64 مگابایت حافظه محلی از نوع DDR یا GDDR2 یا GDDR3 • استقاده از باس PCI Express X16 به عنوان اینترفیس ارتباطی با مادربرد • مشخصه های پیشرفته آدرس دهی حافظه سیستم از طریق باس PCI Express X16 برای ذخیره سازی فریم بافر و بافت ها و دیگر اطلاعاتی که در داخل حافظه محلی کارت گرافیک ذخیره میشدند . • 4 خط لوله پردازش پیکسل با 1 واحد بافت گذاری در هر کدام • 3 خط لوله پردازش راس با 1 واحد بافت گذاری در هر کدام • پشتیبانی از سایه زن های راس و پیکسل نسخه 3.0 • پشتیبانی سخت افزاری از Microsoft DirectX9.0C • پشتیبانی از تکنولوژی پردازش ویدیویی NVIDI PureVideo • دو RAMDAC مجتمع با فرکانس کاری 400MHz • پشتیبانی از دو خروجی DVI • پشتیبانی از خروجی و ورودی TV
مدل های Geforce 6200 TurboCache

کارت گرافیک های برپایه پردازنده گرافیک Geforce 6200 TurboCache در سه مدل مختلف به بازار عرضه خواهند شد . آنچه موجب تمایز میان مدل ها میشود تعداد تراشه های حافظه نصب شده بر روی برد کارت گرافیک و حجم حافظه محلی آن است . در جدول زیر سایر مشخصات این سه مدل را میتوانید با هم قایسه کنید :

قیمت پیشنهادی حجم حافظه کل حجم حافظه محلی پهنای باند باس حافظه عرض باس حافظه تعداد تراشه های حافظه مدل 79$ 128 MB 16 MB 2.8 GB/s 32 Bit 1 Geforce 6200 TurboCache 16-TC/128MB 99$ 128 MB 32 MB 5.6 GB/s 64 Bit 2 Geforce 6200 TurboCache 32-TC/128MB 129$ 256 MB 64 MB 5.6 GB/s 64 Bit 2 Geforce 6200 TurboCache 64-TC/256MB

فرکانس کاری استاندارد هسته و حافظه در هر سه کارت گرافیک طبق جدول شماره یک 350 به 700 می باشد . در مدل های 32 مگابایتی و 64 مگابایتی دو تراشه حافظه در زیر و روی برد کارت گرافیک نصب میشوند . قیمت های ارائه شده در جدول پیشنهاد NVIDIA میباشد با این حال تجربه ثابت کرده سازندگان کارت گرافیک با توجه به نوع قطعاتی که در تولید این کارت گرافیک ها استفاده میکنند میتوانند قیمت ها را از آنچه پیشنهاد شده پایین تر نیز بیاورید.

منبع:فن اوری اطلاعات