مقاله ای در مورد کارت گرافیک

كارت گرافيك چيست ؟

 كارت گرافیك در كامپیوتر شخصی دارای جایگاهی خاص است . كارت های فوق اطلاعات دیجیتال تولید شده توسط كامپیوتر را اخذ و آنها را بگونه ای تبدیل می نمایند كه برای انسان قابل مشاهده باشند. در اغلب كامپیوترها ، كارت های گرافیك اطلاعات دیجیتال را برای نمایش توسط نمایشگر ، به اطلاعات آنالوگ تبدیل می كنند. در كامپیوترهایLaptop اطلاعات، همچنان دیجیتال باقی خواهند ماند زیرا این  كامپیوترها اطلاعات را بصورت دیجیتال نمایش می دهند.

اگر از فاصله بسیار نزدیك به صفحه نمایشگر یك كامپیوتر شخصی نگاه كنید ، مشاهده خواهید كرد كه تمام چیزهائی كه بر روی نمایشگر نشان داده می شود از "نقاط" تشكیل شده اند . نقاط فوق " پیكسل " نامیده می شوند. هر پیكسل دارای یك رنگ است . در برخی نمایشگرها ( مثلا" صفحه نمایشگر استفاده شده در كامپیوترهای اولیه مكینتاش ) هر پكسل صرفا" دارای دو رنگ بود: سفید و سیاه . امروزه در برخی از صفحات نمایشگر ، هر پیكسل می تواند دارای 256 رنگ باشد. در اغلب صفحات نمایشگر ، پیكسل ها بصورت " تمام رنگ "(True Color) بوده و دارای 16/8 میلیون حالت متفاوت می باشند. با توجه به اینكه چشم انسان قادر به تشخیص  ده میلیون رنگ متفاوت است ، 16/8 میلیون رنگ بمراتب بیش از آن چیزی است كه چشم انسان قادر به تشخیص آنها بوده و به نظر همان ده میلیون رنگ كفایت می كند!

هدف یك كارت گرافیك ، ایجاد مجموعه ای از سیگنالها است كه نقاط فوق را بر روی صفحه نمایشگر ، نمایش دهند.

كارت گرافیك چیست ؟

یك كارت گرافیك پیشرفته، یك برد مدار چاپی بهمراه حافظه و یك پردازنده اختصاصی است . پردازنده با هدف انجام محاسبات مورد نیاز  گرافیكی ، طراحی شده است . اكثر پردازنده های فوق دارای دستورات اختصاصی بوده كه به كمك آنها می توان عملیات گرافیك را انجام داد. كارت گرافیك دارای اسامی متفاوتی نظیر : كارت ویدئو ، برد ویدئو ، برد نمایش ویدئوئی ، برد گرافیك ، آداپتور گرافیك و آداپتور ویدئو است .

مبانی كارت گرافیك

بمنظور شناخت اهمیت و جایگاه كارت های گرافیك ، یك كارت گرافیك با ساده ترین امكانات را در نظر می گیریم . كارت مورد نظر قادر به نمایش پیكسل های سیاه وسفید بوده و از یك صفحه نمایشگر با وضوح تصویر 480 * 640 پیكسل استفاده می نماید.  كارت گرافیك از سه بخش اساسی زیر تشكیل می شود :

-حافظه . اولین چیزی كه یك كارت گرافیك به آن نیاز دارد ، حافظه است . حافظه رنگ مربوط به هر پیكسل را در خود نگاهداری می نماید. در ساده ترین حالت ( هر پیكسل سیاه و سفید باشد ) به یك بیت برای ذخیره سازی رنگ هر پیكسل نیاز خواهد بود. با توجه به اینكه  هر بایت شامل هشت بیت است ، نیاز به هشتاد بایت(حاصل تقسیم 640 بر 8 ) برای ذخیره سازی رنگ مربوط به پیكسل های موجود در یك سطر بر روی صفحه نمایشگر  و 38400 بایت ( حاصلضرب 480 در 80 ) حافظه بمنظور نگهداری تمام پیكسل های قابل مشاهده بر روی صفحه ، خواهد بود .

-اینترفیس كامپیوتر . دومین چیزی كه یك كارت گرافیك به آن نیاز دارد ، روشی  بمنظور تغییر محتویات حافظه كارت گرافیك است . امكان فوق با اتصال كارت گرافیك به گذرگاه مربوطه بر روی برد اصلی تحقق پیدا خواهد كرد. كامپیوتر قادر به ارسال سیگنال از طریق گذرگاه مربوطه برای تغییر محتویات حافظه خواهد بود.

-اینترفیس ویدئو . سومین چیزی كه یك كارت گرافیك به آن نیاز دارد ، روشی بمنظور تولید سیگنال برای مانیتور است . كارت گرافیك می بایست سیگنال های رنگی را تولید تا باعث حركت اشعه  در CRT گردد. فرض كنید كه صفحه نمایشگر در هر ثانیه شصت فریم را بازخوانی / باز نویسی می نماید ، این بدان معنی است كه كارت گرافیك تمام حافظه مربوطه را بیت به بیت اسكن  و این عمل را شصت مرتبه در ثانیه انجام  دهد. سیگنال های مورد نظر برای هر پیكسل موجود بر هر خط ارسال و در ادامه یك پالس افقی sync ، نیز ارسال می گردد.عملیات فوق برای 480 خط تكرار  شده  و در نهایت یك پالس عمودی sync ارسال خواهد شد.

پردازنده های كمكی گرافیك

یك كارت گرافیك ساده نظیر آنچه در بخش قبل اشاره گردید ،Frame Buffer نامیده می شود. كارت،  یك فریم از اطلاعاتی را نگهداری می نماید كه برای نمایشگر ارسال شده است . ریزپردازنده كامپیوتر مسئول بهنگام سازی هر بایت در حافظه كارت گرافیك است .  در صورتیكه عملیات گرافیك  پیچیده ای را داشته باشیم ، ریزپردازنده كامپیوتر مدت زمان زیادی را صرف بهنگام سازی  حافظه كارت گرافیك كرده و برای سایر عملیات مربوطه زمانی باقی نخواهد ماند. مثلا" اگر یك تصویر سه بعدی دارای 10000 ضلع باشد ، ریزپردازنده می بایست هر ضلع را رسم و عملیات مربوطه در حافظه كارت گرافیك را نیز انجام دهد. عملیات فوق زمان بسیار زیادی را طلب می كند.

كارت های گرافیك جدید ، بطرز قابل توجه ای ، حجم عملیات مربوط به پردازنده اصلی كامپیوتر را كاهش می دهند. این نوع كارت ها دارای یك پردازنده اصلی پر قدرت بوده كه مختص عملیات گرافیكی طراحی شده است. با توجه به نوع كارت گرافیك ، پردازنده فوق می تواند یك " كمك پردازنده گرافیكی "  یا یك " شتاب دهنده گرافیكی " باشد. پردازنده كمكی و پردازنده اصلی بصورت همزمان فعالیت نموده و در مواردیكه از شتاب دهنده گرافیكی استفاده می گردد ، دستورات لازم از طریق پردازنده اصلی برای شتاب دهنده ارسال و شتاب دهنده مسئولیت انجام آنها را برعهده خواهد داشت .

 در سیستم های  " كمك پردازنده "  ، درایور كارت گرافیك عملیات مربوط به كارهای گرافیكی را مستقیما" برای پردازنده كمكی گرافیكی ارسال می كند. سیستم عامل هر چیز دیگر را برای پردازنده اصلی ارسال خواهد كرد.  در سیستم های " شتاب دهنده گرافیكی " ، درایور كارت گرافیك هر چیز را در ابتدا برای پردازنده اصلی كامپیوتر ارسال می كند. در ادامه پردازنده اصلی كامپیوتر ، شتاب دهنده گرافیك را به منظور انجام  عملیات خاصی هدایت می كند. مثلا" پردازنده ممكن است به شتاب دهنده اعلام نماید كه :" یك چند ضلعی رسم كن "  در ادامه شتاب دهنده  فعالیت تعریف شده فوق را انجام خواهد داد.

عناصر دیگر بر روی كارت گرافیك

یك كارت گرافیك دارای عناصر متفاوتی است :

-پردازنده گرافیك . پردازنده گرافیك بمنزله مغز یك كارت گرافیك است . پردازنده فوق می تواند یكی از سه حالت پیكربندی زیر را داشته باشد :

--Graphic Co-Processor . كارت هائی از این نوع قادر به انجام هر نوع عملیات گرافیكی بدون كمك گرفتن از پردازنده اصلی كامپیوتر می باشند.

--Graphics Accelerator. تراشه موجود بر روی این نوع كارت ها ، عملیات گرافیكی را بر اساس دستورات صادره شده توسط پردازنده اصلی كامپیوتر انجام خواهند داد.

--Frame Buffer . تراشه فوق ، حافظه موجود بر روی كارت را كنترل و اطلاعاتی را برای " مبدل دیجیتال به آنالوگ " (DAC) ارسال خواهد كرد . عملا" پردازشی توسط تراشه فوق انجام نخواهد شد.

-حافظه . نوع حافظه استفاده شده  بر روی كارت های گرافیك متغیر است . متداولترین نوع ، از پیكربندی dual-ported استفاده می نماید. در كارت های  فوق امكان نوشتن در یك بخش حافظه و امكان خواندن از بخش دیگر حافظه بصورت همزمان امكان پذیر خواهد بود. بدین ترتیب مدت زمان لازم برای بازخوانی / بازنویسی یك تصویر كاهش خواهد یافت .

-Graphic BIOS . كارت های گرافیك دارای یك تراشه كوچكBIOS می باشند. اطلاعات موجود در تراشه فوق به سایر عناصر كارت نحوه انجام عملیات (مرتبط به یكدیگر) را تبین خواهد كرد.BIOS همچنین مسئولیت تست كارت گرافیك ( حافظه مربوطه و عملیات ورودی و خروجی ) را برعهده خواهد داشت .

-Digital-to-Analog Converter ) DAC) . تبدیل كننده فوق راRAMDAC نیز می گویند. داده های تبدیل شده به دیجیتال مستقیما" از حافظه اخذ خواهند شد. سرعت تبدیل كننده فوق تاثیر مستقیمی را در ارتباط با مشاهده یك تصویر بر روی صفحه نمایشگر خواهد داشت .

-Display Connector . كارت های گرافیك از كانكتورهای استاندارد استفاده می نمایند.اغلب كارت ها از یك كانكتور پانزده پین استفاده می كنند. كانكتورهای فوق همزمان با عرضهVGA :Video Graphic Array  مطرح گردیدند.

-Computer(Bus) Connector . اغلب گذرگاه فوق از نوعAGP است ..پورت فوق امكان دستیابی مستقیم كارت گرافیك به حافظه را فراهم می آورد.ویژگی فوق  باعث می گردد كه سرعت پورت های فوق نسبت بهPCI چهار مرتبه سریعتر باشد. بدین ترتیب پردازنده اصلی سیستم قادر به انجام فعالیت های خود بوده و تراشه موجود بر روی كارت گرافیك امكان دستیابی مستقیم به حافظه را خواهد داشت .

استاندارد های كارت گرافیك

اولین كارت گرافیك در سال 1981 توسط شركتIBM عرضه گردید. كارت فوق بصورت تك رنگ  و با نامMonochrome Display Adapters)MDAs) ارائه گردید. صفحات نمایشگری كه از كارت فوق استفاده می كردند ، متنی بودند. رنگ نوشته سفید یا سبز و زمینه سیاه بود. در ادامه كارت های چهار رنگHercules Graphic Catd)HGC) ارائه گردیدند. سپس كارت های هشت رنگColor Graphic Adapter)CGA)  و كارت های شانزده رنگEnhanced Graphic Adapter)EGA) ارائه گردیدند.  تولیدكنندگانی دیگر، نظیر كمودور كامپیوترهائی را معرفی كردند كه دارای كارت های گرافیك از قبل تعبیه شده و ساخته شده در سیستم بودند. كارت های فوق قادر به نمایش تعداد زیادی رنگ بودند.

زمانیكه شركتIBM در سال 1987 كارتVideo Graphic Array)VGA) را معرفی كرد، استاندارد جدیدی در این راستا مطرح گردید. نمایشگرهایVGA قادر به ارائه 256 رنگ و وضوح تصویر 400 * 720 بودند. یك سال بعد استانداردSuper Video Graphic Array)SVGA) مطرح گردید.  استاندارد فوق قادر به ارائه 16/8 میلیون رنگ با وضوح تصویر 1024 * 1280 است .

كارت های گرافیك از استانداردهای متفاوتی پیروی می نمایند. تولیدكنندگان كارت گرافیك همواره سعی در افزایش تعداد رنگ و وضوح تصویر با توجه به راهكارهای اختصاصی خود دارند. كارت های گرافیك می بایست قادر به اتصال به سیستم باشند. كارت های گرافیك قدیمی اغلب از طریق  اسلات هایISA و یا PCI  به سیستم  متصل می شوند . اغلب كارت های گرافیك جدید از پورتAGP برای اتصال به كامپیوتر استفاده می نمایند.

آرایه نمایش تصویر، (به انگلیسی: Video Graphics Array ) ومخفف VGA یک استاندارد نمایش تصویر کامپیوتر به صورت آنالوگ است، که نخست در سال ۱۹۸۷ توسط IBM به بازار آمد. درحالیکه آن در بعضی مواقع جز در بازار کامپیوتر جیبی موقعی که آن داشت به استاندارد جدیدی تبدیل می‌شد، منسوخ بوده‌است، آن آخرین استاندارد گرافیکی بود که اکثریت تولیدکنندگان تصمیم به ادامه تولید آن گرفته و باعث شد کمترین تعدادی باشد که همه سخت‌افزار گرافیکی کامپیوتر نخست از آن پیروی کند و به عنوان یک درایور مختص یک دستگاه مورد توجه قرار گرفت. برای مثال، تصاویر جالب ویندوز مایکروسافت درحالیکه دستگاه هنوز در حالت VGA کار می‌کرد ظاهر شد که آن به این دلیل بود که این تصویر همیشه در دقت پایین و عمق رنگ کاسته شده، ظاهر می‌شد.
VGA اغلب برای رسیدن به دقت ۴۸۰x۶۴۰ صرف نظر از سخت‌افزاری که تصویر را تولید می‌کرد، مورد استفاده قرار می‌گرفت. ممکن است اشاره به رابط VGA ۱۵ پین خیلی کوچک کلاس D نماید که هنوز بطور گسترده برای انتقال سیگنال‌های ویدئوی آنالوگ در تمامی وضوح‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
VGA بطور رسمی توسط استاندارد XGA آی بی ام جایگزین شد اما آن در حقیقت توسط چندین الحاقات اضافی به VGA توسط تولید کنندگان کپی جایگزین شد که به نام Super VGA معروف است.

جزئیات فنی [ویرایش]

VGA به عنوان یک آرایه بجای یک آداپتور در نظر گرفته شده‌است چون آن از آغاز به عنوان یک تک چیپ اجرا شد و جایگزین موتورلا ۶۸۴۵ و چند جین از چیپ‌های منطقی گسسته در برگیرنده بورد ISA تمام طول شد که در MDA, CGA و EGA به کار می‌رفت. همچنین به آن این امکان را داد تا مستقیماً در یک مادربرد کامپیوتر با کمترین دشواری جایگزین گردد.(آن فقط نیازمند حافظه ویدئو، تنظیم شفافیت و یک RAMDAC خارجی می‌باشد) و مدل‌های اولیه PS/۲ آی بی ام با VGA بر روی مادربرد مجهز شدند.

حالت‌های متن استاندارد [ویرایش]

حالت‌های متن الفبا-عددی استاندارد برای VGA از سلول‌های متن ۲۵x۸۰ یا ۲۵x۴۰ استفاده می‌نماید. هر سلول ممکن است از یک یا ۱۶ رنگ در دسترس، برای پیش زمینه و ۸ رنگ برای پس زمینه انتخاب نماید. که ۸ رنگ پس زمینه این امکان را دارند که بدون بیت با شدت بالا باشند. همچنین هر کاراکتر ممکن است قابل چشمک زدن باشد، درصورت بودن همه کاراکترها در وضعیت چشمک زدن، آنها با هم هماهنگ خواهند بود. گزینه چشمک زدن برای کل صفحه ممکن است برای توانایی جهت انتخاب رنگ پس زمینه برای هر سلول از میان همه ۱۶ رنگ قابل رد و بدل باشد. همه این گزینه‌ها همانگونه که آنها در آداپتور CGA (آداپتور گرافیکی رنگ) توسط آی بی ام معرفی شده‌است، یکسان می‌باشند.
آداپتورهای VGA معمولاً هم از حالت تک رنگ و هم حالت متن پشتیبانی می‌کنند، هرچند که حالت تک رنگ تقریباً دیگر هرگز استفاده نمی‌شود. متن سیاه و سفید اخیراً در همه آداپتورهای VGA پیشرفته با استفاده از متن رنگی خاکستری در یک پس زمینه سیاه در حالت رنگی ترسیم می‌گردد. مونیتورهای VGA تک رنگ فروخته شده اند(به منظور برنامه‌های متنی) اما بیشتر آنها حداقل به حد کافی با یک آداپتور VGA در حالت رنگی کار خواهند کرد. بعضی اوقات یک ارتباط خطا بین یک مونیتور پیشرفته و کارت ویدئویی ممکن است باعث شود بخش VGA کارت مونیتور را به عنوان یک مونیتور تک رنگ در نظر بگیرد و این باعث می‌شود بایوس و بوت اولیه در حالت خاکستری ظاهر شوند. معمولاً وقتی درایورهای کارت ویدئو بارگذاری می‌شوند(بطور مثال توسط پیوستگی بوت به سیستم‌عامل) آنها این تشخیص را لغو کرده و مونیتور به حالت رنگی باز می‌گردد.
در حالت متن رنگی، هر کاراکتر صفحه واقعاً توسط دو بایت ظاهر می‌گردند. پایین‌ترین یا بایت کاراکتر، کاراکتر واقعی برای مجموعه کاراکتر حاضر می‌باشد و بالاترین یا بایت مشخصات یک بیت مورد استفاده برای مشخصات ویدئوی مختلف همچون رنگ، حالت چشمک زدن، مجموعه کاراکترو غیره می‌باشد. این طرح جفت بایتی از آن جمله خصوصیاتی است که سرانجامVGA از CGA به ارث می‌برد.

جدول رنگی VGA [ویرایش]

سیستم رنگ VGA سازگار با آداپتورهای EGA (وفق دهنده نگاره سازی پیشرفته) و CGA (آداپتور گرافیکی رنگی) می‌باشد. و دیگر لایه پیکربندی را بیش از همه اضافه می‌نماید. CGA قادر به نمایش تا ۱۶ رنگ بوده و EGA این را با این امکان که هر ۱۶ رنگ از یک جدول رنگ ۶۴ تایی انتخاب شده باشند گسترش داد.(این ۶۴ رنگ از دو بیت برای قرمز، سبزو آبی تشکیل شده‌است: ۲ بیت x سه کانال= ۶۴ مقدار مختلف) VGA بعدها این طرح را با افزایش جدول EGA از ۶۴ مورد به ۲۵۶ مورد گسترش داد اما برای حفظ همسازی فقط ۶۴ ورودی از ۲۵۶ ورودی کامل می‌توانستند در هر زمان قابل انتخاب باشند، در بلوک‌های ۶۴ تایی(به عبارت دیگر ۶۴ ورودی نخست، یا ۶۴ ورودی دوم و غیره). این مورد برای چهار جدول EGA کامل این امکان را می‌دهد تا در سخت‌افزار VGA در یک زمان نگهداری شوند و ممکن است برای سوئیچ سریع بین این جدول‌ها این امکان به رنگ‌ها داده شوند تا در صفحه تقریباً فوراً تغییر یابند.
بعلاوه برای جدول ۲۵۶ ورودی سبک EGA گسترش یافته، هر یک از ۲۵۶ ورودی می‌توانند با مقدار رنگ اختیاری از طریقDAC(مبدل عددی به قیاسی) VGA تعیین شوند. این هدف جدول EGA را تا حدی تغییر داده همانگونه که تحت EGA آن یک روش انتخاب هر رنگ ممکن با استفاده از فقط دو بیت در هر کانال بوده اما تحت VGA آن یک جدول مراجعه ۶۴ ورودی ساده می‌باشد، مقادیری که می‌تواند بطور اختیاری تغییر یابند – ورودی‌ها می‌توانند بسادگی تغییر یابند، بنابراین آنها نه بیشتر، سیستم EGA را جایی که پایین تریین دو بیت در شاخص مقدار قرمز را در رنگ نمایش می‌دهند، انعکاس می‌دهد.
طرح VGA ۶ بیت در کانال استفاده شده است(بیشتر از هر دو بیت EGA در هر کانال) وقتی یک ورودی در آرایه تغییر می‌یابد، ارائه یک کل از ۶۳ سطوح شدت مختلف برای قرمز، سبز یا آبی در ۲۶۲۱۴۴ رنگ ممکن نتیجه می‌دهد و هر ۲۵۶ رنگ که می‌توانند به جدول تعیین شده باشند(و بنوبت بواسطه هر ۲۵۶، هر ۱۶ تای آنها می‌توانستند در حالت‌های ویدئوی CGA نمایش داده شوند.)
اما این روش به رنگ‌های VGA جدید این امکان را داده‌اند تا در حالت‌های گرافیکی CGA و EGA مورد استفاده قرار گیرند و این نکته را داشته باشند که چگونه سیستم‌های جدول مختلف باهم می‌باشند – مثلاً برای قرار دادن رنگ متن جهت قرمز تیره در حالت متن، آن نیاز به قرار داده شدن در یکی از رنگ‌های CGA دارد(برای مثال رنگ #۷ بطور پیش فرض، خاکستری روشن). این رنگ سپس به یک رنگ در جدول EGA ترسیم می‌شود – در وضعیت رنگ ۷ CGA، آن به ورودی ۴۲ جدول EGA ترسیم می‌شود. مبدل عددی به قیاسی VGA باید سپس برای تغییر رنگ ۴۲ به قرمز تیره پیکر بندی شده و سپس فوراً هر رنگ نمایش داده شده در صفحه در رنگ خاکستری روشن، قرمز تیره(رنگ ۷ CGA) تبدیل خواهند شد. این ویژگی اغلب در بازی‌های مبدل عددی به قیاسی VGA وقتی که آنها نخست بارگذاری می‌شوند، توسط محو سازی هموار صفحه متن به مشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
درحالیکه حالت‌های CGA و EGA فقط امکان نمایش ۱۶ رنگ را در هر زمان دارند، دیگر حالت‌های VGA همچون حالت مورد استفاده گسترده ۱۳ امکان نمایش ۲۵۶ ورودی جدول را در صفحه در هر زمان دارند و بنابراین در این حالت‌ها ۲۵۶ رنگ می‌توانند خارج از ۲۶۲۱۴۴ رنگ دردسترس نمایش داده شوند.

جزئیات آدرس دهی [ویرایش]

حافظه ویدئوی VGA به حافظه کامپیوتر از طریق یک پنجره در بازه بین بخش‌های ۰xA۰۰۰ و ۰xC۰۰ در فاصله آدرس دهی حالت واقعی کامپیوتر تعیین می‌گردند. معمولاً این بخش‌های آغازین عبارتند از:
۰xA۰۰۰ برای حالت‌های گرافیکی EGA/VGA (۶۴ کیلوبایت)
۰xB۰۰۰ برای حالت متن تک رنگ (۳۲ کیلوبات)
۰xB۸۰۰ برای حالت متن رنگی و حالت‌های گرافیکی سازگار با CGA(۳۲ کیلوبایت)
به جهت استفاده از تعیین آدرس مختلف برای حالت‌های متفاوت، داشتن یک آداپتور نمایش تک رنگ امکان پذیر است و آداپتور رنگ همچون VGA, EGA یا CGA بر روی دستگاه مشابهی نصب گردید. در اوایل دهه ۸۰، معمولاً برای نمایش صفحات گسترده Lotus]] ۱-۲-۳]]در متن با دقت بالا بر روی یک نمایشگر MDA (آداپتور نمایش تک رنگ) مورد استفاده قرار می‌گرفت و گرافیک بر روی یک نمایشگر CGA (آداپتور گرافیکی رنگی) با دقت پایین مرتبط می‌ساختند. خیلی از برنامه‌ها همچنین از چنین تنظیمی با کارت تک رنگ که اطلاعات اشکال زدائی را هنگامی که یک برنامه در حالت گرافیک بر روی کارت دیگر کار می‌کرد، مورد اسفاده قرار می‌دادند. چند اشکال یاب، همچون Borland's Turbo, D۸۶(توسط Alan J. Cox) و CodeView مایکروسافت می‌توانستند در یک برنامه مونیتور دوتایی کار کنند. هر دوی آنها می‌توانستند در ویندوز کار کنند. همچنین درایورهای DOS(سیستم‌عامل دیسک) مثل ox.sys که یک شبیه سازی رابط سری را برروی نمایشگر MDA اجرا می‌کرد، وجود داشتند، برای مثال به کاربر این امکان را می‌دادند تا پیام‌های از کار افتادن سیستم را از نسخه‌های اشکال یاب ویندوز بدون استفاده از یک ترمینال سری واقعی دریافت نماید. آن همچنین استفاده از دستور حالت تک رنگ را در محیط داس برای مسیر دهی دوباره خروجی به نمایشگر تک رنگ ممکن می‌ساخت. وقتی یک آداپتور نمایش تک رنگ وجود نداشت آن برای استفاده در فضای آدرس ۰xB۰۰۰ – ۰xB۷FF همچنانکه حافظه اضافی برای برنامه‌های دیگر بود، امکان پذیر بود.(برای مثال با اضافه نمودن خط «DEVICE=EMM۳۸۶.EXE I=B۰۰۰-B۷FF» در فایل config.sys این حافظه می‌توانست برای برنامه‌هایی که می‌توانند بارگذاری بالا داشته باشند – در حافظه سطح بالا بار گذاری شوند).

ترفندهای برنامه نویسی [ویرایش]

یک تکنیک فاقد مستندات اما عمومی به نام Mode X(نخست توسط Micheal Abrash) برای دردسترس ساختن تکنیک و دقت‌های گرافیکی غیر محتمل در حالت استاندارد ۱۳ مورد استفاده قرار گرفت. این توسط آزاد سازی حافظه VGA ۲۵۶ به چهار سطح مجزا که همه ۲۵۶ کیلوبایت VGA RAM را در حالت‌های ۲۵۶ رنگ در دسترس قرار می‌دهد، انجام شد. یک تبدیل برای پیچیدگی بالا و فقدان کارائی در بعضی انواع دقت‌های گرافیکی بود، اما توسط دیگر عامل‌ها سریعتر در وضعیت‌های آشکار تخفیف داده شد:
- پر کردن چند ضلعی تک رنگ می‌توانست به خاطر توانایی قراردادن چهار پیکسل با یک نوشتن در سخت‌افزار سریعتر باشد.
- آداپتور ویدئو می‌توانست در کپی بخش‌های RAM ویدئو کمک نماید که گاهی اوقات سریعتر از این با یک CPU کند همچون ۸۰۸۸ یا ۸۰۲۸۶ انجام می‌شد.
- چند حالت نمایش دقت بالا این امکان را به وجود می‌آورد که: در ۱۶ رنگ ۵۲۸x۷۰۴، ۵۵۲۷۳۶، ۵۷۶x۷۶۸، و حتی ۶۰۰x۸۰۰. نرم‌افزار همچون Xlib (یک کتابخانه گرافیک VGA برای زبان C در اوایل دهه ۹۰) و ColoRIX (یک برنامه گرافیکی ۲۵۶ رنگ) همچنین حالت‌های ۲۵۶ رنگ پیچیده را با استفاده از ترکیبات ستونهای ۲۵۶، ۳۲۰ و ۳۶۰ پیکسل و ردیف‌های ۲۰۰، ۲۴۰، ۲۵۶، ۴۰۰، و ۴۸۰ خط(آخرین حد از ۴۰۰x۶۴۰ شروع کند که تقریباً بایت در دسترس RAM ویدئوی ۲۵۶ VGA را مورد استفاده قرار می‌داد). اما ۲۴۰*۳۲۰ بهترین و شناخته شده‌ترین بود که مورد استفاد قرار می‌گرفت و آن معمولاً در دقت نسبت ۴:۳ با پیکسل‌های مربعی بود.
- استفاده از چند صفحه ویدئو در سخت‌افزار به برنامه نویس این امکان را می‌داد تا روش میانگین مضاعف را که در همه حالت‌های ۱۶ رنگ VGA در دسترس بود و استفاده از حالت ذخیره ۱۳ امکان پذیر نبود اجرا نماید.
گاهی اوقات نرخ تجدید صفحه مونیتور باید برای تطبیق این حالت‌ها و افزایش کشش چشم کاهش داده می‌شد. آنها همچنین با دیگر مونیتورهای قدیمی ناسازگار بودند و مشکلات نمایش شامل: ناپدید شدن جزئیات تصویر مثل از دست دادن متن، چشمک زدن، فهرست عمودی و فقدان کاراکتر همگام افقی بسته به حالت انجام می‌گرفت، بود. بدین دلیل بیشتر تنظیمات VGA در محصولات تجاری که محدود به ترکیبات مونیتور ایمن بودند، همچون ۴۰۰x۳۲۰ (دقت دوبرابر، دو صفحه مونیتور)، ۲۴۰x۳۲۰ (پیسکل‌های مربعی، سه صفحه ویدئو) و ۴۸۰x۳۶۰ (بالاترین دقت سازگار با مونیتورهای VGA استاندارد، یک صفحه ویدئو) مورد استفاده قرار می‌گرفتند.

اشعه X: درون کارت‌های ویدئو [ویرایش]

بدون یک کارت ویدئو، مونیتور شما قادر به ایجاد تصاویر فرستاده شده از نرم‌افزاری که استفاده می‌نمایید، نمی‌باشد. یک ویدئو کارت، اطلاعات دیجیتالی را مستقیماً از CPU کامپیوتر دریافت می‌نماید و آن را به اطلاعاتی که مونیتور بتواند از آنها استفاده نماید، تبدیل می‌کند. مونیتورهای CRT(لامپ اشعه کاتدیک) نیاز به اطلاعات آنالوگ برای شکل دهی به تصاویر دارند، یعنی کارت ویدئو باید اطلاعات دیجیتال را به یک سیگنال آنالوگ تبدیل نماید. از طرف دیگر، LCDها(نمایشگرهای کریستال مایع) نیاز به یک سیگنال دیجیتال برای شکل دادن به تصاویر دارند. بیشتر آنها یک سیگنال آنالوگ را می‌پذیرند و مسئولیت تبدیل آن سیگنال به اطلاعات دیجیتال را که به آن نیاز دارند را به عهده می‌گیرند. اما بیشتر LCDها اکنون دارای دو ورودی (آنالوگ و دیجیتال) می‌باشند که روشی را برای کارت‌های ویدئو در دسترس قرار می‌دهند که سیگنال‌های دیجیتال را دست نخورده و سریع به یک نمایش ویدئویی با کمترین افت تبدیل می‌کنند. برای داشتن یک نگاه دقیق تر دربارهٔ اینکه کارت ویدئویی چه کاری انجام می‌دهد، ما کارت ویدئوی GeForse۳ از شرکت VisionTek را مورد بررسی قرار دادیم.

RAMADAC [ویرایش]

یک کارت ویدئوی RAMDAC(مبدل دیجیتال به آنالوگ RAM) حافظه مورد استفاده خصوصاً برای تبدیل یک سیگنال دیجیتال به یک سیگنال آنالوگ قابل استفاده در مونیتورها و بیشتر LCDها می‌باشد. سرعت RAMDAC نرخ تجدید صفحه را کنترل می‌کند که تعداد دفعات در ثانیه می‌باشد و در مقیاس Hertz]] (Hz]]) هرتز مورد اندازه گیری قرار می‌گیرد و نمایشگر توانایی پویش صفحه را دارد. در یک دقت ۱۰۲۴x۷۶۸ یک RAMDAC باید قادر به ایجاد ۱۰۳٫۸ میلیون پیکسل در ثانبه برای رسیدن به یک نرخ تجدید صفحه ۷۲ هرتز باشد که نرخ تجدید صفحه برای دیده شدن توسط چشم‌ها آسان باشد(یک نرخ تجدید صفحه پایین تر می‌تواند باعث چشمک زدن تصویر گردد). سرعت RAMDAC امروزی نوعاً در حدود ۳۵۰ مگاهرتز می‌باشد و می‌تواند نرخ‌های تجدید صفحه تا ۲۰۰ هرتز را پشتیبانی نماید.

RAM (حافظه با قابلیت دسترسی تصادفی) [ویرایش]

یک حافظه کارت ویدئویی در بیشتر موارد کار حافظه کامپیوتر شما را انجام می‌دهد، اما آن به چیپ گرافیک در روش‌های ویژه کمک می‌کند. آن داده‌ها را و رنگ هر پیکسل در یک عکس را تعیین می‌نماید، نگهداری می‌کند، همچنین اطلاعات بافت مورد استفاده در ایجاد گرافیک [[سه بعدی[[. ویدئو کارت در این مثال از DDR-SDRAM (حافظه پویای همزمان با دو نرخ داده) استفاده می‌نماید که به حافظه‌های معمول در کارت‌های ویدئو تبدیل شده‌است. SDRAM یا CPU کامیپیوتر همزمان شده و در یک سرعت ۱۳۳ مگاهرتز کار می‌کند. DDR-SDRAM قابلیت انتقال دو داده تهیه شده توسط SDRAM ساده را دارد چون آن دو دستورالعمل در هر سیکل را اجرا می‌نماید.

برای ذخیره سازی تصویر و سپس ارسال آن به مانیتور از حافظه استفاه می شود. این نوع حافظه از نوع سرعت بالا می‌باشد که امکان ادرس دهی مستقیم از طریق CPU در آن وجود نارد. اطلاعاتی که برای نمایش از طرفCPU به کارت گرافیک ارسال می‌شود به داخل این حافظه منتقل می شود. هر چه سرعت و حجم این حافظه بیشتر شود مقدار تفکیک پذیری (رزولوشن) و تعداد رنگ قابل نمایش توسط کارت گرافیک بیشتر خواهد شد. انواع حافظه کارت گرافیک حافظه DRAM از نوع خازنی که امکان خواندن و نوشتن همزمان در آن وجود ندارد. در کارت هایی که از این نوع حافظه استفاده می کنند. امکان تنظیم‌های بالای گرافیکی وجود ندارد. از این نوع حافظه در کارت گرافیکی ارزان قیمت استفاده می شود. حافظه VRAM این نوع حافظه از انوع حافظه دوگذرگاهی است لذا در این نوع حافظه امکان انجام عمل نوسازی و تجدید اطلاعات گرافیکی وجود دارد. مهمترین خصوصیات این نوع حافظه‌ها این است که امکان خواندن و نوشتن همزمان اطلاعات در آن وجود دارد. نمونه‌های پیشرفته این نوع حافظه WRAM می‌باشد که دارای پهنای باند و راندمان بیشتری نسبت به VRAM دارد.

درگاه [ویرایش]

کارت‌های ویدئو می‌توانند درگاه‌های زیادی برای خروجی دهی اطلاعات گرافیکی داشته باشند، اما نوعاً آنها حداقل یک درگاه VGA دارند. یک درگاه VGA با کانکتور D-Sub ۱۵ پین برای خروجی دهی به یک مونیتور آنالوگ(CRT) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

درگاه S-Video [ویرایش]

بیشتر کارت‌های ویدئو همچنین یک درگاه S-Video(تصویر عالی) برای خروجی دادن به یک تلویزین یا ویدئو دارند. کارت‌های چند رسانه‌ای می‌توانند درگاه‌های این چنینی زیادی برای تنظیمات پیچیده داشته باشند که عمل تبدیل و ویرایش فیلم پیشرفته را انجام می‌دهند.

درگاه DVI(رابط تصویری دیجیتال) [ویرایش]

بیشتر کارت‌های ویدئو یک درگاه DVI-I(رابط تصویری دیجیتال) دارند که خصوصاً برای خروجی دادن به یک مونیتور که از سیگنال دیجیتال استفاده می‌کند، طراحی شده‌است. DVI-I مطابق استاندارد DVI توسط گروه کاری نمایشگر دیجیتال ایجاد شده‌است که یک روش استاندارد برای حفظ یک سیگنال دیجیتال ترسیم شده‌است که یک سیگنال آنالوگ نیاز دارد و محبوب و کم هزینه می‌باشد. بیشتر کارت‌های ویدئو با درگاه VDI-I همچنین یک درگاه استاندارد VGA دارند و بنابراین دو وظیفه برعهده دارند، تحویل یک سیگنال آنالوگ به درگاه VGA و یک سیگنال دیجیتال به یک درگاه DVI-I.

FAN (فن) [ویرایش]

یک پردازنده کارت ویدئو تعداد بیشماری از محاسبات را انجام می‌دهد و همچنین میزان زیادی حرارت تولید می‌کند. فن برای خارج نمودن حرارت از پردازنده مورد استفاده قرار می‌گیرد.