در قسمت سوم آموزشهای سخت افزار کامپیوتر به کارت گرافیک از دیگز اجزای داخلی و اصلی کامپیوتر می رسیم. در این مقاله به معرفی کارت گرافیک، حافظه کارت گرافیک، استانداردهای کارت گرافیک و معرفی دو کمپانی مهم عرضه کارت گرافیک یعنی شرکتهای ATI و Nvidia و همچنین فناوری CrossFire می پردازیم.
کارت گرافیک
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 مادر برد قرار می گیرد و نمایشگر با یک کابل به خروجی کارت گرافیک 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 از نمایشگرهای امروزی هر پیکسل دارای 256 رنگ است. در بیشتر صفحات نمایشگر، پیکسلها به صورت تمام رنگ (True Color) هستند و دارای 8/16 میلیون حالت مختلفند.کارت گرافیکی یک برد مدار چاپی به همراه حافظه و یک پردازنده اختصاصی است. محاسبات مورد نیاز گرافیکی را انجام می دهد.
حافظه کارت گرافیک
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 8 بیت است نیاز به 80 بایت برای ذخیره سازی رنگ مربوط به پیکسل های موجود در یک سطر در روی صفحه نمایشگر و 38400 بایت حافظه به منظور نگهداری تمام پیکسل های قابل مشاهده بر روی نمایشگر خواهد بود.حافظه کارت گرافیک خود دارای دو فاکتور میزان حافظه و سرعت حافظه می باشند. در حال حاضر کارتهای گرافیکی با نوع حافظه های سریع DDR3 به سرعت جایگزین نوع قبلی خود یعنی DDR2 شده اند.
نکته: یکی از شرکتهایی که بهترین و پرفروش ترین کارتهای گرافیکی را در ایران توزیع می کند شرکت سازگار ارقام است که نمایندگی فروش محصولات XFX را در ایران دارد. این کارتهای گرافیکی جزء بهترین انتخابهای کاربران حرفه ای بازی (گیمرها) هستند بخصوص که قیمت مناسبی هم دارند. البته کارتهای گرافیکی شرکت گیگابایت هم کیفیت بسیار بالایی دارند اما قیمت آنها بسیار بالاتر است.
استانداردهای کارت گرافیک
اولین کارت گرافیک در سال 1981 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 کارتها استفاده می کردند، متنی بودند و سپس کارتهای چهار رنگ HGC در بازار عرضه گردیدند.
بعد از آن کارتهای 8 رنگ CGA و کارتهای 16 رنگ EGA تولید شدند. شرکت IBM در سال 1978 کارت VGA را تولید کرد. این نوع کارتها 256 رنگ را نشان می دادند و وضوح آنها 400720 بود. سپس کارتهای SVGA عرضه شدند. این نوع کارت 8/16 میلیون رنگ با وضوح 10241280 بود. هرچه تعداد رنگ و وضوح تصویر افزایش یابد کارت گرافیک بهتر خواهد بود. کارتهای گرافیکی به راحتی به سیستم متصل می شوند.
کارتهای جدید از طریق پورت PCI-Express و کارتهای قدیمی از طریق اسلات های AGP و ISA و یا PCI بر سیستم متصل می شدند.
ATI یا Nvidia
این هم مانند CPUها داستانی مختص خود دارد. شرکت ATI در سال 1985 تاسیس شده و همواره قطب تولید پردازنده های گرافیکی و پدید آورنده تکنولوژی های بسیاری مانند استفاده از دو پردازنده گرافیکی بر روی یک برد (Dual GPU) می باشد. این شرکت علاوه بر تولید پردازنده های گرافیکی که بیشتر برای پردازش تصویر خروجی و انجام بازی ها کاربرد دارند به تولید قدرتمند پردازنده های مبتنی بر پردازش موازی هم ادامه می دهد.
از سال 1993 و روی کار آمدن شرکت Nvidia، همواره این دو رقیب اصلی تولید پردازنده های گرافیکی برای یکدیگر بوده اند و پس از رقابت بر سر تملک شرکت های کوچکتر امروزه باتکنولوژی های قدرتمند و پیشرفته تر از دیگری با هم به رقابت می پردازند.
پس از قدرتمندتر شدن روز به روز Nvidia و همزمان با ارائه کارتهای پر ایراد سری Radeon 2xxx شرکت ATi در آستانه ورشکستگی قرار گرفت، ولی با فروش سهام خود به شرکت بزرگ AMD و اتحاد این دو شرکت در سال 2006، ATI حامی مالی قدرتمندی پیدا کرد.
از بدو خرید ATI توسط AMD شرکت ATI شروع به گسترش واحد تحقیق خود کرده و کارتهای پیشرفته سری 3xxx را به بازار عرضه کرد. اما این سری هنوز برای جبران ضررهای گذشته کافی نبود و به دنبال این سری AMD/ATI در سال 2008 سری موفق و شاهکار ATI Radeon 4xxx را که از نظر طراحی برگ برنده و پله ای برای این شرکت محسوب می شد را عرضه کرد. این سری از پردازنده ها از حافظه های GDDR5 و فناوری ساخت 55 نانومتری استفاده می کرد که به دنبال آن مصرف برق و گرمای ایجاد شده به دلیل استفاده از ترانزیستورهای کوچکتر محقق می شد. با تولید این سری از کارتها تا مدتها عنوان قدرتمندترین پردازنده گرافیکی تک هسته ای به نام Radeon HD 4870 و قدرتمندترین کارت گرافیک جهان به HD 4780x2 تعلق گرفته بود. به دنبال سری 4xxx در سال 2009 شرکت ATI سری تکامل یافته و پیشرفته تر Radeon 5xxx را به بازار عرضه کرد که از بدو ورود موفقیت های بسیاری را برای این شرکت به ارمغان آورد.در حال حاضر شرکت AMD و ATI در حال تولید و گسترش نسل جدید Radeon 6xxx هستند.
فناوری کراس فایر و اس ال آی (CrossFire & SLI)
CrossFire نام یک فناوری معرفی شده توسط شرکت کانادایی ATI می باشد که توسط این فناوری امکان استفاده همزمان از چند کارت گرافیکی توسط یک مادربرد به کاربران داده می شود.
به واسطه این فناوری، یک چیپست کنترل کننده بر روی برد اصلی نصب می شود و وظیفه کنترل کانالهای واسطه و ادغام اطلاعات آنها برای نمایش بر روی صفحه نمایشگر بر عهده این چیپست می باشد.در این فناوری برای اتصال کارتها به یکدیگر از یک کابل به نام CrossFire Bridge یا پل کراس فایر استفاده می کنند. در برد اصلی پردازنده های گرافیکی که قابلیت استفاده از این فناوری را دارا می باشند، دو رابط برای اتصال به کارتهای گرافیکی دیگر تعبیه می شود که از یک رابط برای برگشت آنها استفاده می شود.به طور رسمی تا 4 عدد کارت گرافیک را می توان به صورت کراس فایر نصب کرد که در این صورت به آن Quad Cross Fire می گویند.این فناوری برای اولین بار به صورت رسمی در سال 27 سپتامبر 2005 برای رقابت با فناوری SLI شرکت امریکایی Nvidia که یک سال پیش از این معرفی شده بود ارائه گردید.در اوایل معرفی این فناوری امکان متصل کردن کارت گرافیکی به وسیله رابط PCI با سرعت x8 امکان پذیر بود ولی با معرفی PCI Express2 این سرعت به X16 (معادل 16 گیگابایت در ثانیه) ارتقا یافت.این دو فناوری همانند چند کاناله کردن رم ها بر روی مادر برد بوده و باعث افزایش پهنای باند جهت افزایش سرعت انتقال اطلاعات تصویری از سیستم به کارت گرافیکی و بالعکس می شود.