Ekran Kartları ve Grafikler

... konulu sunumlar: "Ekran Kartları ve Grafikler"— Sunum transkripti:

1 Ekran Kartları ve Grafikler
Display Adapters & Graphics Fon müziği

2 Bilgisayar Grafiği Kavramı
Grafik terimi PC'nin birçok parçası arasındaki karmaşık bir etkileşimi içerisinde barındırır Monitör veya ekran, işletim sistemimiz veya programlarımızda ne tür ilerlemeler olduğunu bize gösterir Ekranlar PC için birincil çıktı aygıtıdır Ekran kartı (veya bağdaştırıcısı) ise CPU ve monitör arasındaki iletişimi yönetir

3 İçindekiler Bu bölümde grafik kavramı ve ekran kartlarını ele alacağız; Grafik kavramının teknik detayları Görüntü modları ve standartları Ekran kartları ile ilgili temel özellikleri ve türleri GPU, 3D grafikler ve DirectX arasındaki ilişki Ekran kartı bağlayıcı türleri Ekran kartları ile ilgili montaj ve kurulum işlemleri Sorun giderme ipuçları

4 Piksel Kavramı Tüm sayısal görüntülerin en küçük parçası olan üçlü nokta grubuna piksel denir Dijital görüntüler, yatay ve dikey biçimde yan yana sıralanmış piksellerden oluşur Ekranda seçtiğiniz 1024x768 gibi bir çözünürlük değeri kaç adet yatay ve dikey pikselin gösterileceğini belirler

5 Piksel ve Renk Bileşenleri
RGB ve CMYK kavramları piksel renk yeteneklerini ifade eder. Genellikle karışımı kullanılan renklerin ilk harflerinin birleşimi ile ifade edilirler. Bilgisayarda renkler RGB, yani kırmızı - yeşil - mavi renkler ile gösterilir; bu renklerin karıştırılması ile diğer renkler elde edilir Her piksel için kullanılan bit sayısı gösterilebilecek maksimum renk sayısını belirler. Matbaa makineleri yaygın olarak CMYK yani dört farklı rengin karışımını kullanırlar. Her piksel için kullanılan bit sayısı gösterilebilecek maksimum renk sayısını belirler.

6 RGB Renk Katmanları RGB bir görüntüde, 3 farklı rengin farklı tonlarını taşıyan 3 ayrı katman olduğunu ve bunların üst üste gelmesi ile görüntünün elde edildiğini düşünebilirsiniz Matbaa da bir kağıt üzerine 4 farklı renk ayrı ayrı kağıdın üzerine püskürtülür. 4 rengin belirli yüzden oranları ile üst üste gelmesi hedeflenen rengin elde edilmesini sağlar.

7 Renk Derinliği Her bir pikselin bit derinliği, o noktanın kaç farklı rengi ifade edebileceğini gösterir 4 bit (24 = 16) farklı renk tonunu taşıyabilir 8 bit 256, 16 bit , 24 bit ise rengi ifade eder Yaygın olarak 24 bit “true color”, yani gerçek renk olarak tanımlanır 32 bit renklendirme de 16 milyon rengi ifade eder; farklı olarak ilave 8 bit ile donukluk saydamlık gibi değerleri saklar 24 bit 4 bit

8 Çözünürlük Standartları
Ekran kartımız ve monitörümüz, pencereleri belirli sayıda farklı çözünürlük ve renk derinliklerinde gösterme yeteneğine sahiptir. Çözünürlük, yani yatay ve dikey piksel sayıları ile ilgili çeşitli standartlar vardır. Bu çözünürlük değerleri monitör büyüklüğü ve ekran kartının özelliklerine göre değişmektedir. Çok farklı çözünürlük standardı olmasına rağmen temel olarak kullanılan 5 tip orantı vardır. 3:2 4:3 5:4 16:9 16: 10

9 Ekran Çözünürlük Modları
Ekran çözünürlüklerinin atası IBM’in VGA, yani görüntü grafik dizisi (video graphics array) standardıdır Bu standart 640x480 piksel çözünürlükte 16 renk sunmaktadır Görüntü teknolojilerindeki ilerlemeler VGA üzerine çok sayıda görüntü standardının oluşmasını zorunlu kılmıştır Farklı görüntü modlarının kullanımında 3 temel etken vardır Monitörün fiziksel boyutu ve desteklediği maksimum piksel sayısı Ekran kartının üretebildiği maksimum piksel boyutu Ekran kartı ile monitör arasında kullanılan bağlayıcı ve kablolar

10 Ekran Çözünürlük Standartları
Görüntü Modu Çözünürlük En Boy Tipik Aygıt QVGA 320 x 240 4:3 PDA'lar ve küçük video oynatıcılar VGA 640 x 480 WVGA 800 x 480 5:3 Araç navigasyon sistemleri ve taşınabilir PC'ler SVGA 800 x 600 Küçük monitörler XGA 1024 x 768 Monitörler ve taşınabilir projektörler WXGA 1280 x 800 16:10 Küçük geniş ekran laptoplar HDTV 720p 1280 x 720 16:9 HDTV olarak adlandırılabilen en düşük çözünürlük SXGA 1280 x 1024 5:4 Çoğu masaüstü LCD monitör için doğal çözünürlük WSXGA 1440 x 900 Geniş ekran laptoplar SXGA+ 1400 x 1050 Laptop monitörleri ve yüksek teknoloji projektörler WSXGA+ 1680 x 1050 Büyük laptoplar ve 20” geniş ekran monitörler UXGA 1600 x 1200 Büyük CRT monitörler HDTX 1080p 1920 x 1080 Tam HDTV çözünürlük WUXGA 1920 x 1200 Büyük 24” geniş ekran monitörler WQUXGA 2560 x 1600 Büyük 30” geniş ekran monitörler

11 Ekran Kartı Kavramı Ekran kartı, CPU'dan gelen bilgiyi işleyip onu monitöre gönderen fiziksel donanımı ifade eder Çoğu masaüstü sistemde özel bir genişleme yuvasına takılan bir genişleme kartı şeklindedir Taşınabilir cihazlarda ve bazı masaüstü sistemlerde ise anakart üzerine entegre edilmiş şekildedir Çok farklı isimlerle anılsa da hepsi aynı kavramı ifade eder Grafik kartı, görüntü bağdaştırıcısı veya video adaptörü gibi.

12 Ekran Kartlarının Bileşenleri
Ekran kartları 4 temel parçadan oluşur; görüntü RAM'i, görüntü işlemci devresi, bağlayıcılar ve soğutucular Görüntü RAM'i video görüntüsünü depolar GPU, yani görüntü işleme devresi görüntü RAM'inden bilgiyi alır ve onu bağlayıcılar aracılığı ile monitöre gönderir Modern ekran kartlarında bulunan GPU ve bellekler, ana sistem işlemcileri ve belleklerinden çok daha güçlüdür. Bu sebeple GPU’lar aktif veya pasif nitelikte özel soğutma birimlerine ihtiyaç duyar.

13 Ekran Kartı Yapısı GPU Soğutucusu ve Altında GPU
SLI / CrossFire Köprüsü Arayüzü (Çift ekran kartı kullanımı sağlayan köprü arayüzü) HDMI Bağlayıcı Eski nesil kartlarda S Video veya Composite Bağlayıcı VGA Bağlayıcı DVI Bağlayıcı PCI Express Arayüz Video Belleği

14 Anakart Bağlantı Arayüzleri
Ekran kartları 3 farklı bağlantı arayüzü kullanır PCI AGP (Özelleşmiş PCI) PCI Express PCI veri yolları bir çok aygıt için yeterli hız imkanı sunuyor olsa bile, güncel ekran kartları için yeterli değildir AGP ise, ekran kartları için özelleşmiş bir PCI türevidir PCI Express ise PCI’ın yerini alan yeni nesil genişleme yoludur

15 AGP: Accelerated Graphics Port
AGP kullanımı azalıyor olsa da mutlaka bilinmesi gereken bir standarttır. AGP, PCI hızlarının ekran kartları için yetersiz kalması karşısında Intel tarafından geliştirilmiştir ve PCI yuvasına benzer bir yapıdadır. 66 MHz hızında çalışan 32 bitlik PCI 2.1 teknik özelliğinden üretilmiştir. Tek ve özel bir yuva olup, sadece görüntü için tasarlanmıştır. PCI karışındaki tek avantajı PCI’dan daha hızlı olması değildir. Hızın dışında bir çok teknolojik avantaja sahiptir. Birincisi, AGP kuzey köprüsüne bağlı olan kendi özel veri yolunu kullanır ve bunu başka bir aygıt ile paylaşmaz. İkincisi, AGP, CPU veri yollarına benzer şekilde veri yolu komutlarının avantajına sahiptir. Pipelining ve sidebanding desteği sunar. Ayrıca AGP, ekran kartlarının sistem belleğinden bellek adresi çalmasını mümkün kılan bir sistem hafızası erişimi de sunar.

16 AGP Hızları ve Türevleri
AGP1.0, AGP2.0 ve AGP3.0 olmak üzere 3 sürümü vardır Ancak daha çok 1x, 2x, 4x ve 8x şeklinde darbe çarpanları ile tanımlanırlar AGP 1x hızı 66 MHz’dir ve 254 MB/s aktarım hızına sahiptir 2x, 4x ve 8x modlarında aktarım hız 2, 4 ve 8 kat olmaktadır Birçok AGP kart, eski AGP anakartlar üzerine takılabilir Ancak bazı eski kartlar daha yeni AGP slotlara takılamayabilir Eski kartlar yeni kartlardan farklı fiziksel bağlantılar gerektirir

17 PCI Express PCI Express, PCI slotlarına alternatif olarak çıkmıştır
PCI Express geliştirilme sürecinde AGP’nin iyi yanlarını da dikkate alarak geliştirilmiştir AGP’nin özelleşmiş bir yuva olmasına karşın teknik olarak PCI Express’in ekran kartları için özel geliştirilmiş bir formatı yoktur Sadece ekran kartları PCI Express x16 ve x32 modunu kullanır PCI Express’in seri iletişim metodunu kullanarak mükemmel bir hıza sahip olması, doğal olarak AGP’nin yerini almasını sağlar PCI Express AGP’nin ekstra özelliklerinin çoğunu standart olarak sunar

18 PCI Express Hızları ve Türevleri
PCI x1 modu 2.5 GHz’dir ve 500 MB/s aktarım hızına sahiptir x2, x4, x8, x16 ve x32 modlarında aktarım hızı belirtilen çarpan hızı kadar artmaktadır PCI Express genel bir port olmasına rağmen, x16 ve x32 slotlarını kullanan başka bir aygıt yoktur Ekran kartları dışında bu seviyede hıza ihtiyaç duyan donanım yoktur Bu yüzden x16 ve x32 yuvalar direkt kuzey köprüsüne bağlıdır ve sadece ekran kartları tarafından kullanılır

19 GPU: Grafik İşlemci Piyasada 2 tane büyük GPU üreticisi vardır; ATI ve NVIDIA NVIDIA ve ATI GPU’ları yapar ve ekran kartı üreticilerine satar Bir ekran kartı alınırken karar verilmesi gereken en önemli ve tek şey grafik işlemci seçimidir Düşük grafik işlemciler standart işlevler için yeterlidir Yüksek grafik işlemciler ise 3 boyutlu oyunlar ve bazı özel tasarım yazılımları için özel olarak geliştirilirler GPU performans farkları gerçek anlamda 3D oyunlarda anlaşılır

20 Ekran Kartı Belleği Ekran belleği, ekranda gerçekleşen her bir değişikliğe tepki vermek için neredeyse sürekli güncellenir Ekran belleklerinin performansını etkileyen 3 kriter vardır Ekran belleği ile GPU arasındaki veri yolunun genişliği RAM türü ve hızı Toplam RAM seviyesi Ekran kartının, üzerindeki RAM‘e ulaşması, PCI Express veri yolunda bile sistem belleğine ulaşmasından daha çabuk olur Birçok render (grafik oluşturma) ve işleme işlemi, CPU yerine kart üzerindeki GPU tarafından yapılır

21 GDDR Bellekler Ekran kartı bellekleri her zaman sistem belleklerinden daha ileri teknolojiye sahip olmuşlardır PC’lerde DDR2 kullanımda iken ekran kartları GDDR3 kullanıyorlardı Bugün yeni nesil ekran kartları GDDR4 ve GDDR5 kullanıyorlar GDDR, Graphics DDR bellekleri ifade eder GPU ve ekran belleği arasındaki veri yolu 32, 64, 128 veya 256 bit genişliğe sahip olabilmektedir

22 3D Grafikleri Anlamak Bilgisayar dünyasındaki gelişmelerin öncülüğü genellikle oyunlar ve 3D uygulamaları yapmıştır 3D uygulamaları 1990 öncesinde özelleşmiş Unix sistemler üzerinde idi; pahalı ve kullanımı zor sistemlerdi PC açısından ilk devrim Wolfenstein oyunu olmuştur Bu oyun sağlam RAM ve CPU gücü desteği ile ekranda 3 boyutlu bir dünya oluşturuyordu 3D objeler sabit görüntü nesnelerinden oluşturuluyordu (sprite)

23 3D Nesneler İkinci nesil 3D, "sprite"ların yerine gerçek 3D objeleri getirdi Bunlar çok daha kompleks yapıdadır ve milyonlarca noktanın birleşiminden oluşmuştur Bu yapıya “vertices” veya vektör denir ve X,Y,Z olarak tanımlanmış pozisyona sahiptir Bu vektörel noktaların hareketlerinin hesaplanması yoğun CPU ve RAM gücü gerektirir

24 Rendering Render işlemi, vektörel noktaların yoğun hesaplamalar ile nesnelere çevrilmesidir Bu sadece noktaların birleştirilmesini değil, dolgu, gölge ve renk gibi özelliklerin ayarlanmasını da kapsar Vektörel noktalar çizgilerle birbirine bağlanırlar ve kenarlar oluşur Kenarların içleri üçgenlerle doldurulur ve poligonlar elde edilir Sonraki adımda poligonlar desenlerle kaplanır (texturing)

25 GPU İle Konuşmak Ekran kartları çok güçlü işleme birimi ve bellekler bulundurur Yazılımların CPU ile konuşmasını işletim sisteminin sağladığı gibi, GPU ile olan etkileşimi yöneten arabirimler vardır API (application programming interfaces) adı verilen bu yazılım katmanları, 3D uygulamalarının doğru ve hızlı şekilde GPU ile iletişimde olabilmeleri için geliştirilmiştir. En yaygın olanlar: OpenGL DirectX

26 Ekran Kartları ve DirectX
Eskiden uygulamalar işlemler için donanıma direkt erişirlerdi Yeterince iyi olmayan yazılımlar sistem çökmelerine sebep oluyordu Bunu engellemek için Microsoft DirectX API’sini çıkarttı Amacı özellikle grafik uygulamalarında donanıma olan erişimleri doğru şekilde yönetmek ve kolaylaştırmaktır Grafiklerin dışında ses, ağ bağlantıları ve giriş aygıtları gibi çok geniş bir donanım yelpazesini destekler DirectX sadece Windows içindir Unix ortamlar için DirectX alternatifi OpenGL’dir ve hem Windows hem de Mac sürümleri bulunmaktadır

27 Çoklu Bağlantı Arayüzü
Ekran kartlarının anakart bağlantı arayüzü dışında, birbirlerine bağlanabilmelerini sağlayan ikinci bir bağlantı arayüzü vardır Bu sayede bir sistemde çift ekran kartının gücünün kullanılması ve bunların tek bir ekran kartı gibi çalışması sağlanmaktadır ATI ve NVIDIA bu teknolojilerini farklı isimlendirmiştir NVIDIA: SLI (Scalable Link Interface) ATI: CrossFire İki veya daha fazla ekran kartı bir köprüleme kartı ile birbirine bağlanır Asıl amaç GPU gücünü artırmaktır

28 Görüntü Çıkışları & Monitör Bağlayıcıları
Ekran kartlarında 6 farklı görüntü çıkış vardır VGA, DVI, HDMI, Component, S Video ve Composite Görüntü özellikleri bağlayıcı türüne göre ciddi farklar gösterir Harici dönüştürücülerle bir türü başka bir bağlayıcıya çevirmek, görüntü özelliklerini olumlu yönde değiştirmez VGA bir çıkışı DVI’a dönüştürmek, DVI kalitesine ulaşmayı sağlamaz Ekran kartları dijital olmayan çıkışlara görüntü vermek için özel dönüştürücü birimler kullanır

29 VGA Bağlayıcı VGA en eski analog görüntü standardıdır
En fazla 1280x1024 çözünürlüğe izin verir 15 pin D-Sub tipi bağlayıcı kullanır Bu bağlantıda dijital sinyaller bir devre yardımı ile analoga çevrilir

30 ADC - DAC Kavramı Bilgisayarlar analog sinyaller üzerinde direkt işlem yapamazlar Analog sinyaller üzerinde işlem yapmak gerektiğinde öncelikle bu sinyallerin dijital karşılıkları elde edilmelidir Aynı şekilde bilgisayar tarafından üretilen dijital sinyallerin analog cihazlarda kullanılması için tersi yönde çevrilmesi gerekir Bu işlem için kullanılan 2 tip dönüştürücü vardır ADC: Analog Digital Converter DAC: Digital Analog Converter Ekran kartları analog bağlantı türleri için RAMDAC olarak bilinen dönüştürücü kullanırlar

31 Analog Dijital Dönüşüm İşlemleri
Bir analog sinyalin dijital karşılığının alınmasında iki önemli kriter vardır; örnekleme ve her örnek için kaç bit kullanılacağı Örnekleme ne kadar sık olursa kayıp o kadar az, dosya boyutu da o kadar büyük olur Dijital sinyal üretilirken alınan örnek noktaları geri birleştirilerek dijitalden analog sinyal üretilir

32 DVI: Digital Visual Interface
DVI hem analog hem de dijital video sinyallerini iletebilir DVI girişi olan bir monitör ile kullanılması durumunda ekran kartının verileri analog olarak dönüştürmesi gerekmez Analog dönüştürme işlemi olmadığından daha net bir görüntü elde edilir 2560x1600 çözünürlüğe kadar destekler Pin sayısı ve dizilimine göre 5 türü vardır Pin sayıları desteklenen maksimum çözünürlük ve yenileme oranlarını etkiler

33 HDMI: High Definitions Multimedia Interface
Dijital ses ve video aktarımı için geliştirilen en güncel arayüzdür Herhangi bir ses veya görüntü kaynağından gelen çoklu veriyi tek kablo üzerinden aktarır PC monitörlerin yanı sıra yeni nesil TV türlerinin çoğunda HDMI desteği yer almaktadır 3200x2048 çözünürlüğe kadar destekler HDMI’dan DVI dönüşücülerle görüntü alınabilir, ancak ses için orijinal HDMI kablo gerekir Ekran kartından HDMI bağlantısı ile görüntü ve ses aktarımı için özel sürücüler yüklenmesi gerekebilir

34 Ekran Kartı Sürücüleri
Ekran kartları üzerlerindeki BIOS sayesinde sürücü yüklemesi yapılmadan, sadece görüntü vermesi için kullanılabilirler İşletim sistemi altında ekran kartının tüm özelliklerinden faydalanılması için ise uygun sürücülerin yüklenmesi gerekir Windows’un yerleşik sürücüleri sağlıklı olsalar da, özellikle 3D fonksiyonlarının tam kullanımı için en yeni sürücüleri edinin Ekran kartı sürücüleri sürekli olarak güncellenmektedir; en az ayda bir sürücü güncellemesi yapmalısınız

35 Ekran Koruyucu ve Güç Seçenekleri
Ekran koruyucu ekranda uzun süre durağan bir görüntünün kalmasını engelleyerek monitörün zarar görmesini önler Buradan ulaşacağınız diğer önemli bir işlev de güç yönetimi seçenekleridir Monitörlerin ne kadar süre sonra kapatılacağı bu sekme üzerinden ayarlanmaktadır

36 Standart Ekran Ayarları
Görüntü özellikleri uygulamasındaki en önemli araç budur Ekran çözünürlüğü ve renk derinliği buradan ayarlanabilir Windows sadece ekran kartı ve monitörlerin kabul ettiği çözünürlük ve renk derinliği kombinasyonlarını listeler Hangi çözünürlüğün kullanılacağı kullanıcı seçimi olsa da, her ekranın daha keskin görüntü vereceği ideal çözünürlüğü vardır Bu kısımdan birden fazla monitör kullanımı da yapılandırılabilir

37 Gelişmiş Görüntü Ayarları
Monitör sekmesinden ekran yenileme sıklığı değiştirilebilir ve bu CRT ekranlar için çok önemli bir ayardır Göz sağlığı için 75 Hz ve üzeri bir değeri tercih edin Renk yönetimi sekmesi, özellikle baskı ürünleri hazırlayan kişilerin ekranda gerçek baskı renklerini görebilmeleri için ileri düzey ayarlamalar gerektirir Ayrıca bu ekranda çoğunlukla ekran kartı sürücüsüne ait özel bir sekme de yer alır

38 Özel Ayarlama Yazılımları
ATI, NVIDIA ve hatta Intel’in güncel tüm ekran kartı sürücüleri, bir yönetim yazılımı ile birlikte gelirler Bu yazılıma gelişmiş ayarlar sekmesinden ulaşılabilir Bu yazılımlar parlaklık, kontrast, ekran konumu, pozisyonu, ileri düzey renk seçenekleri gibi bir çok ayarı yapmanıza olanak tanır

39 Sürücülerle Çalışmak Ekran kartı sürücüleri genellikle kurulum yazılımı ile birlikte yüklenir ve bu yazılım bir çok işlemi otomatik olarak yapar Ancak bazı sorunlu veya özel durumlarda elle sürücüyü kurmanız gerekirse, mutlaka eski sürücü versiyonlarının kaldırılması gerekir Bunun dışında sürücü özellikleri kısmında yapmanız gereken bir müdahale bulunmamaktadır

40 Ekran Kartında Problem Gidermek
Ekran kartında karşılaşılan yaygın donanım sorunları 2 tiptir GPU soğutucu fanının bozulması veya yeteri derecede soğutmaması Ekran belleğinin bozulması Ancak çoğu sorunun temeli yazılım ve sürücü problemleridir

41 Hata Belirtileri Ekranda hiç görüntü olmaması
Görüntü kablosu takılmamış veya problemli Birden fazla görüntü birimi var ise aktif olmayan bir çıkışa bağlanmış Ekran kartı arızalı Ekranda titremeler, hareket eden çizgiler, vb. şeyler olması Görüntü tazeleme oranı desteklenen miktarda değil Kablo kısmi olarak arızalı Ekrandaki görüntünün kalitesiz ve gözü rahatsız ediyor olması Doğru aygıt sürücüleri yüklenmemiş Donanımla uyumlu olmayan ayarlar seçilmiş

42 Yazılımsal Problemlerin Giderilmesi
Görüntünün ekrana tam olarak yerleşmemesi söz konusu ise monitör veya yazılım aracılığı ile uygun ayarlara ulaşabilirsiniz Eğer 640x480 ve 16 renk VGA bir ekran ile karşılaşıyorsanız ekran kartı sürücülerini kontrol edin ve yeniden kurun Eğer monitörünüz uyumsuz sinyal veya yenileme oranı gibi bir uyarı veriyorsa bilgisayarı güvenli veya VGA modda açın Mümkünse sürücüleri kaldırın ve yeniden başlatarak kurulumu baştan yapın

43 TV ve Video Yakalama Kartları
TV kartı bilgisayarda TV sinyallerini kullanabilmenizi sağlarken, video yakalama (capture) kartları ise herhangi bir dış görüntü kaynağındaki sinyalleri bilgisayarda kullanmanızı sağlar Bu iki kart işlevi de ekran kartlarına entegre durumda olabilir TV kartı takılı olan bir bilgisayar normal bir televizyondaki özelliklerin hemen hemen tümüne sahip olurken, eğer kartınız DVB-S uyumlu ise bilgisayarı uydu alıcısı olarak kullanabilirsiniz