Ekran Kartı Nedir Ne işe Yarar

EKRAN KARTI,

Ekran kartı nedir ne işe yarar? Ekran Kartı özellikleri, ekran kartı çeşitleri nelerdir? Ekran kartı nasıl çalışır? Ekran kartı hakkında herşeyi bu yazımızda anlatacağız.

Ekran Kartı Nedir?

Ekran kartı, mikroişlemcide (CPU) işlenen verilerin monitörde görüntülenmesini sağlayan sinyallere dönüştüren donanım birimidir. Harici ve dahili (tümleşik) olmak üzere iki farklı teknolojide üretilir. Harici ekran kartları bilgisayar sistemine anakart üzerinde bulunan slotlar (genişleme yuvaları) ile bağlanırlar. Dahili ekran kartları ise anakarta tümleşik biçimde üretilir. Ekran Kartı yerine grafik kartı, görüntü kartı, görüntü adaptörü, video kartı…vb kavramlar da kullanılır.

Görüntü kalitesi ekran kartına ve monitöre bağlıdır. Ekran kartının kalitesini ise fiziksel yapısı, kullandığı genişleme yuvası ve arayüz çeşidi (CGA, VGA, SVGA) belirlemektedir.

Eski ekran kartları görüntü bilgilerini sistem belleğinden kendi belleğine alıp monitöre gönderrmekteydi. Günümüzdeki teknolojik gelişmelerle birlikte ekran kartlarının görüntülenecek bilgileri işleyebilecek işlemciler (GPU) bulundurmasıyla mikroişlemcinin (CPU) yükü önemli ölçüde azalmıştır.

Ekran kartı, bilgisayar sisteminin 4 bileşenini kullanır.

• Anakart : Ekran kartına veri transferi için bağlantı ve enerji sağlar.

• Mikroişlemci : Yapılacak işleme karar verir.

• Bellek : Ekran kartına gönderilecek verileri geçici olarak tutar.

• Monitör : Ekran kartından gelen verileri görüntüler.

Ekran Kartının Yapısı

Ekran kartları genellikle aşağıdaki gibi bazı temel bileşenleri içerir:

• Grafik İşlemci (GPU)

• Görüntü Belleği (Video RAM)

• Dijital Analog Çevirici (RAMDAC)

• Video BIOS

• Ekran Kartı Çıkış Bağlantıları

• Soğutucu (FAN)

• BUS yapısı

• Z-Buffer ve V-Sync

• Video Codec

• Video Driver

Yukarda saydığımız bileşenlerle ilgili ayrıntılı bilgiler aşağıda anlatılmıştır.

Grafik İşlemcisi (GPU)

Grafik işlemcisi ekran kartının kalbi olarak tanımlanabilir. Görüntü hesaplamalarını ve görüntü işlemlerini ekran kartında gerçekleştiren bir işlemci yongasıdır. Grafik işlemcileri GPU (Graphics Processing Unit – Grafik İşlemci Birimi) adıyla adlandırılmaktadır.

Görüntü Belleği (Video RAM)

Görüntü ile ilgili hesaplamaların geçici olarak saklandığı bellektir. Bilgisayar sistemindeki ana bellek gibi çalışır. Görüntü belleği, bilgileri grafik işlemcisinden alır ve bunları saklar. Görüntü belleği kapasitesi büyük olursa yüksek çözünürlükle kaliteli görüntü alınabilir. Günümüz ekran kartları 128, 256, 512 MB veya 1GB, 2GB, 3GB, 4GB, 6GB, 8GB kapasiteli olup DDR, DDR2, DDR3 veya GDDR, GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 bellek tiplerine sahiptir. Bellek kapasitesi kadar veri yolu genişliği de önemlidir. GPU ile görüntü belleği arasındaki veri yolu 64-bit, 128-bit, 192-bit, 256-bit, 320-bit, 384-bit, 448-bit, 512-bit, 768- bit genişliklere sahip olabilmektedir.

Dijital Analog Çevirici (RAMDAC )

Ekran kartı üzerinde dijital sinyalleri analog sinyallere çeviren bir digital – analog çevirici bulunmaktadır. RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog) adı verilen bu sistem CRT (Cathode Ray Tube- Katot ışınlı Tüp) monitörlerin yenileme süreleri için ayarlama özelliği sağlamaktadır. RAMDAC’in verileri dönüştürme ve aktarma hızı, ekran tazeleme hızını belirler. Bu hız Hz cinsinden ölçülür. Örneğin monitörün ekran tazeleme hızı 75 Hz olarak ayarlanmışsa görüntü saniyede 75 defa yenilenir

RAMDAC, CRT monitörde kullanılmakta olduğu için LCD monitör kullanıldığında veri sinyalleri doğrudan ekran kartının DVI (Digital Visual Interface) çıkışına aktarılır.

Video BIOS

Video BIOS, ekran kartı içindeki tüm veri akışını düzenler ve ekran kartı bileşenleri arasındaki koordinasyonu sağlar. Bu işlemleri yapabilmesi için video bios içinde bir yazılım vardır.

Ekran Kartı Çıkış Bağlantıları

Ekran kartı çıkışlarına göre çoklu monitör kullanımı mümkündür. Çıkış portuna göre LCD ,CRT ,HDMI ve TV çıkışları aynı anda kullanılabilir. Bunun için işletim sisteminde bulunan çoklu monitör ayarlarının yapılması gerekir.

• VGA-OUT: CRT monitörlerin ve projeksiyon aygıtlarının bağlandığı ve bu aygıtlara görüntü aktarıldığı çıkış portudur.

• DVI-OUT: Dijital cihazlara ve LCD ekranlara görüntü aktaran çıkış portudur.

• Video-IN/OUT: Televizyon, video, VCD player, DVD gibi aygıtlardan görüntü alan veya aktaran porttur.

• HDMI: Yüksek çözünürlükte görüntü ve ses aktarımı için kullanılır.

• Component ve Composite: Bu Bağlantılar HDMI bağlantının çıkmasıyla birlikte tarihe karıştılar. VGA gibi analog sinyal gönderdikleri için RAMDAC’a ihtiyaç duymaktadır.

Soğutucu

Ekran kartlarının 150 W’ lık güç tüketmeleri sıcaklığı arttıran bir etmendir. Ekran kartları yeteri kadar soğutulmazlarsa oluşacak yüksek ısı nedeniyle çalışmaz hale gelebilir. Soğutma sayesinde ekran kartlarının kararlı ve sorunsuz bir şekilde çalışması sağlanır. Soğutma işlemi aktif ve pasif olmak üzere iki farklı biçimde gerçekleştirilir. Soğutulacak bölgedeki ısıyı daha geniş alana yayarak soğutan pasif soğutucularda ısıyı iyi ileten metal malzeme kullanılır. Bu tür soğutma işleminin yetersiz kaldığı durumlarda hareketli fanlar kullanılarak aktif soğutma gerçekleştirilir.

Teknolojinin gelişmesiyle ısıyayım ve buharlaşma temeline dayalı bir soğutma sistemi geliştirildi. Bu sayede her geçen gün daha da küçülen grafik işlemcisi gibi yongaları daha büyük soğutma elemanlarına bağlayabilir hale geldik.Yani ısı borulu soğutma sistemleri yaygınlaşmaya başladı.

 Z-Buffer (Tampon Bellek)

İki boyutlu görüntülerde yatay (x) ve düşey (y) olmak üzere iki boyut vardır. 3 boyutlu görüntülerde ise derinlik (z) boyutu da mevcuttur. Z-Buffer belleği üç boyutlu ortamdaki nesnelerin görüntülenmesi için kullanılır. Derinlik boyutu (z) bilgisi bu bellekte saklanır. Ekran kartı, üç boyutlu görüntüler oluşturabilmek için bu tampon belleği kullanır. Z-Buffer tampon bellek 3D (üç boyutlu) desteği olan ekran kartlarında bulunmaktadır.

 V-Sync

Monitörün tazeleme hızını tespit edip, monitörün tazeleme hızına göre görüntüyü monitöre gönderir. Ekran kartı, monitöre belirli bir zamanda monitörün gösterebileceğinden daha fazla kare (bildiğiniz gibi görüntüler kare kare hesaplanıp sırayla monitöre gönderiliyor) gönderirse ekranda kırılmalar olur ve bu kırılmalar da hassas bir gözü çoğu zaman rahatsız eder. Görüntüdeki bu kırılmalara “tearing” denir. İşte bu kırılmaları engellemek için V-Sync kullanılır ve oyunlarda saniyede gösterilecek kare sayısının monitörün tazeleme hızını geçmemesi sağlanır.

Video Codec

Video görüntüleri sıkıştırılmış formattadır. Bu görüntüler monitorde görüntülenebilmesi için Hardisk, CD-ROM veya DVD-ROM’dan okunup ekrana gönderilmeden hemen once çözülür. Ekran kartlarında video codec birimi sıkıştırılmış görüntüleri çözerek CPU’ nun yükünü azaltır.

Video Driver

Ekran kartı yazılım sürücüsü (Video Driver) donanımların birbiriyle haberleşmesini sağlayan bir yazılımdır. Genellikle ekran kartı üzerindeki işlemcinin işletim sistemi tarafından desteklenmesini sağlar. Ekran kartı ne kadar kaliteli ve performanslı olursa olsun eğer uygun sürücü yazılımı yüklenmemiş ise düşük performansta çalışır. Bu nedenle işletim sistemine uygun görüntü kartı sürücüsünü, üretici firmanın web sitesinden indirip kurmak gerekir.

Ekran Kartının Özellikleri

Ekran kartının Çözünürük, Renk derinliği, Ekran kartı tazeleme hızı, görüntü arayüzü gibi özellikleri hakkında bilgi verilecektir.

Çözünürlük

Monitöre görüntü üzerinde her rengi oluşturmak için kontrol edilebilecek noktaya piksel denir. Çözünürlük ise ekranda görünen piksel sayısıdır. Çözünürlük 800x 600 ise yatayda 800, düşeyde 600 piksel olduğunu belirtir. Çözünürlük artarsa görüntü kalitesi de bu oranla artmaktadır. Çözünürlük değeri ne olursa olsun nesneleri piksel değeri değişmez. Çözünürlük artırılırsa belleğe olan ihtiyaç artmaktadır.

Renk Derinliği

Renk derinliği bir pikselin alacağı renk miktarıdır. Renk derinliği artarsa her pikselin alabileceği renk sayısı da artar.Her pikselin bit derinliği o noktanın kaç farklı rengi ifade edeceğini gösterir. Örnegin ;4 bit (24 = 16) 16 farklı renk tonunu ifade eder. Piksellerin renk çeşitliliğinin artması görüntünün gerçeğe yakın olmasını sağlar. Bit derinliği 24 bit olan görüntüler gerçek renk olarak tanımlanır. Piksellerdeki renkler kırmızı, yeşil mavi (RGB) renklerinin karışımından oluşur.

Ekran Kartı Tazelenme Hızı

Bir ekran kartında, video bellek içeriğini okumaktan sorumlu aygıt RAMDAC’tir. Bellekteki sayısal verileri okuyup CRT monitörün görüntüleyebileceği analog video sinyallerine dönüştürür. RAMDAC’in veriyi dönüştürmesi ve aktarması tazeleme hızını belirlemektedir. Tazeleme hızı düşük olursa görüntüde titreşime neden olur. Ekran kartı tazelenme hız birimi Hz (hertz) dir.

Ekran Kartının Çalışması

Bilgisayarın işlemcisi tarafından işlenen veriler anakart üzerindeki genişleme yuvasından ekran kartının görüntü belleğine aktarılır. Görüntü işlemcisi görüntü belleğindeki verileri işler ve görüntü hesaplamalarını yaptıktan sonra görüntü belleğine gönderir. Bu veriler buradan RAMDAC birimine gider. Görüntü belleğindeki bilgiler RAMDAC’e 10 aktarıldıktan sonra bu bellek boşalır. Boşalan belleğe görüntü işlemci tekrar veri iletir. RAMDAC bu dijital verileri CRT monitörde görüntülenecek analog sinyallere dönüştürüp ekran kartının çıkışına gönderir. Bu işlemler sırasında Video BIOS’da ekran kartının veri akışını kontrol eder ve düzenler. Veriyolu hızı, görüntü belleğinin kapasite büyüklüğü bu işlemlerin süresini azaltır ve görüntü kalitesini artırır. Ayrıca CRT monitör yerine LCD monitör kullanıldığında RAMDAC dijital veriyi dönüştürmeden doğrudan LCD bağlantı portuna gönderir buda işlem süresini azaltır ve görüntü kalitesini artırır.

Ekran Kartı Çeşitleri

Ekran kartları veri yolu standarına ve fiziksel yapısına göre çeşitlilik göstermektedir.

Veriyolu Standardına Göre Ekran kartları

ISA, PCI, AGP ve PCI Express veriyollarına takılmaktadır.

• 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.

Fiziksel Yapısına Göre

Fiziksel yapısına göre ekran kartları, anakart üzerine entegre (onboard) ve anakart üzerinde bulunan genişleme yuvasına takılan olarak iki grupta incelenir.

Anakart üzerinde entegre olan (onboard) ekran kartı

Anakart üzerinde monte edilmiş olan ekran kartlarının dışarıda sadece bir çıkış portu bulunmktadır. Bu çıkış portu sayesinde ekran kartının anakart üzerinde (onboard) olduğu anlaşılmaktadır. Bu ekran kartları bilgisayarın RAM belleğini kullanır. Ekran kartına ayrılacak RAM kapasitesi BIOS üzerinden ayarlanır. Bu kartlar düşük hızlıdır ve bilgisayarın çalışma hızınıda düşürür

Anakartın genişleme yuvasına takılı olan ekran kartı

13 Genişleme yuvalarına dikey biçimde takılan donanım kartıdır. Anakart üzerine entegre edilen onboard ekran kartlarına göre daha hızlı ve performasnı yüksek ekran kartlarıdır.

Ekran Kartı Hızlandırıcı Portları

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 kullanır. AGP veriyolu PCI veriyolu gibi 32 bit genişliğindedir. PCI ekran kartları 33 MHz ile çalışırken, en düşük AGP ekran kartları 66 MHz`te çalıştığından daha büyük bant genişliğine sahiptirler. 2X, 4X ve 8X hızlarındaki AGP ekran kartlarındaki bant genişliği 2, 4, 8 katlarına çıkarılmıştır.

PCI Express

Bilgisayar genişleme yuvası arabirimi olan PCIe (PCI Express); önceleri sadece AGP slotunun yerini alarak ekran kartları için yeni teknoloji sundu. Günümüzde ise PCI genişleme yuvalarının da yerini almaya başlayarak diğer donanım kartları için de kullanılan bir teknoloji oldu. PCI Express aktarım hızı bakımından hem AGP veriyolundan hem de PCI veriyolundan daha hızlıdır. Bu yeni teknoloji güç tüketiminin düşük olması ve sistem belleğini daha verimli kullanarak alacağınız bilgisayarın diğer donanım maliyetlerini kısma imkanı vermektedir.

Ekran Kartı Seçimi ve Teknik Bilgiler

Bir ekran kartı alırken dikkat edilmesi gerekenler ;

• Video bellek miktarı görüntü performansı doğrudan etkiler. Yapılacak işe göre belleğin miktarı uygun miktarda olmalıdır. Bellek miktarının fazla olması görüntü performansını artırır.

• Yüksek hızlı grafik işlemcisi verilerin ekranda daha kaliteli görüntülenmesini sağlar.

• Ekran kartının tazeleme hızının büyüklüğü görüntü kalitesi ile doğru orantılıdır.

• Ekran kartındaki grafik işlemcisinin üzerindeki soğutucunun iyi çalışması ve soğutması ekran kartının performansını artırır.

• Anakartın desteklediği yüksek bant genişliğine sahip ekran kartı seçilmesi performansı artırır. Örneğin bellek arayüzü minimum 128 Bit olmalıdır.

• AGP ekran kartlarından daha fazla hız sağlayan PCI-E ekran kartını kullanabilmeniz için anakartınızda PCI-E genişleme yuvası olması gerekir. Örneğin; anakart PCI-E 2.0 destekliyorsa seçilen ekran kartıda PCI Express 2.0 özellikli olmalıdır.)

• Bellek seçiminde hızlı bellek tipleri daha verimli görüntü kalitesi oluşturmaktadır. (Bellek tipi ya GDDR 3 ya da GDDR 5 tercih edilmektedir.) Eğer alınacak monitör 22 inc’ten büyükse seçilen ekran kartının bellek (Ram) kapasitesi 1 GB olmalıdır

• Ekran kartı çıkışı kullanılacak monitöre göre seçilmelidir. (Monitörün DVI çıkışı varsa, ekran kartının monitör bağlantısı seçeneklerinde DVI mutlaka olmalıdır.)