Yeni başlayanlar için ekran kartı teknolojileri
PC mimarisi yaklaşık 20 yıldır ortalıkta ancak güçlü 3B veya 2B hızlandırıcı ekran kartların hayatımıza girmeye başlaması 1990'ların ortalarını buldu.
Kolay değiştirilebilir olması için ekran kartları genellikle kasanızın içinde bulunan anakartın yuvalarından birine eklenen bir kart şeklinde tasarlanır. Düşük fiyat sınıfına giren modeller (özellikle 2B ekran kartları veya Windows ya da yazı gösterme amaçlı tasarlananlar) genellikle anakartın üzerine tümleşik olarak gelirler. Yeni ekran kartları pek çok akıl karıştırıcı özellik sunabiliyorlar ve bu özelliklere her ay bir yenisi ekleniyor. HDMI, ROPs, veriyolu genişliği, noktacık tarayıcı (pixel shader) ve diğer pek çok ilk bakışta anlamsız gelen kelime incelemelerde havada uçuşuyor. Eğer ekran kartlarına yeni yeni ilgi duymaya başladıysanız veya donanım meraklısı olmaya bir süre ara verdiyseniz karşınıza çıkan yeni teknolojilerin karmaşıklığı korkutucu olabilir. Eğer kendinizi aklı karışmışlar veya yeni başlayanlar arasına dahil ediyorsanız bu yazı tam size göre.
Ekran Kartlarının Temel Bileşenleri
Ekran kartlarının çıkışları resimde görülen bölgede bulunur. Neredeyse bütün genişleme kartlarının bir tarafı mutlaka kasanın arkasından erişilebilir şekilde tasarlanır, bu bölgede üzerinde farklı çıkışlar bulunan metal bir bağlantı arayüzü bulunur.
Ekran kartı bilgisayarınıza takılı olduğunda sadece kasanın arkasından görünür. Bu bölgeye ekrandan gelen kabloluyu takabilirsiniz. Günümüzde pek çok ekran kartı birden fazla çıkış imkanı sunuyor böylece birden fazla ekranı aynı anda kullanabiliyorsunuz. Ekran çıkışlarının hem sayısal hem de analog olarak birkaç çeşidi vardır ancak son zamanlarda sayısal çıkışlar artık iyice yaygın hale geldiler.
Bilgisayarlar birlerle ve sıfırlarla ikilik sistem göre çalışan aletlerdir. Bu yüzden aslında sayısal çıkışlar ekran kartlarının doğal çıkışlarıdır. Modern ekranlar uzunca bir süredir ortalıkta bulunan CRT ekran teknolojisi üzerine yapılan geliştirmeler sonucunda ortaya çıktı. CRT ekranlar elektron tabancasından fırlatılan üç farklı malzemenin kırmızı, yeşil ve mavi renkleri oluşturması temeline dayanır. Bu eski tip aletler doğaları gereği analogturlar. Bu yüzden ekran kartından gelen sayısal sinyallerinden ekrana gönderilmeden önce analoga çevrilmesi gerekir. Bu işi yapan birime sayısal-analog dönüştürücü denir (digital to analog converter - DAC). Sıvı kristal ekranların (LCD) ortaya çıkmasıyla birlikte DAC birimine gerek kalmadı ancak yine de DAC bileşeni olası bir analog desteği için kartlarda yerini almaya devam ediyor.
VGA Çıkışlar (D-Sub)
Analog ekran çıkışı 15 adet iğnesi ve mavi rengiyle tanınabilir.
Eğer VGA'yı bir çeşit çözünürlük olarak alırsanız açılımı "video grafik dizisi" (video graphics array) olarak düşünülebilir ancak ekran kartı sektöründe VGA "video graphic adaptörü" (video graphics adapter) olarak karşımıza çıkıyor. Bu çıkışa uyan bağlantıya D-Sub 15 denir ve ürünün kalitesine göre değişebilen analog ekran sinyalini iletir. Pahalı ekran kartları yüksek çözünürlükleri destekleyebilen ekranlarda kullanılabilmesi için temiz sinyaller gönderebilmelidirler.
Bu arayüz DVI (Digital Visual Interface - Sayısal Göresel Arayüz) ortaya çıkmadan önce standart olarak bütün ekran kartlarında kullanılıyordu ve hala da çok yaygın olduğunu söylemek mümkün. D-Sub VGA çıkışları neredeyse bütün CRT ekranlara bağlanabilirler. Ayrıca pek çok sayısal gösterim (projection) aleti ve hatta bazı HDTV'ler bu arayüzü destekler ancak biz resim kalitesinin sağlanması açısından sayısal seçeneği varken bu arayüzü kullanmanızı tavsiye etmiyoruz.
DVI Çıkışlar
DVI: Digital Video/Visual Interface - Sayısal Video/Görsel Arayüz
DVI çıkış, LCD ekranların standart sayısal çıkış arabirimidir (ucuz modellerin dışında). Eğer 2004 yılından daha eski olmayan bir ekrana sahipseniz DVI çıkışının olma ihtimali çok yüksektir. Pek çok ekran kartı üreticisi modellerinin yanına DVI ekranınız olmaması durumunda kullanmanız için DVI-VGA dönüştürücü eklemeyi unutmuyor. Yüksek seviye ekran kartlarının hepsi iki adet DVI çıkışı sunuyor, bu sayede Windows masaüstünüzü iki ekrana genişletebiliyorsunuz.
Ekran Kartı Arayüzleri
Ekran kartı arayüzü resimde görülen bölgede bulunur. Günümüzde en çok AGP veya PCI Express arayüzleri kullanılır.
Bu bölüm ekran kartınızın anakarta bağlanmasını sağlar. Bilgisayarınız ve ekran kartınız arasındaki bilgi alış verişi bu yuva veya arayüz tarafından sağlanır. Pek çok anakartın sadece tek bir arayüzü desteklediğini düşürseniz anakartınıza uyan bir ekran kartı almak çok önemlidir. Örneğin, PCI Epxress ekran kartları AGP arayüze sahip anakartlarda çalışmazlar. Sadece fiziksel olarak yuvaya oturmamanın dışında haberleşmeyi sağlayan protokoller de çok farklıdır.
Ekran kartı arayüzünün en önemli yönü sağladığı veriyolu genişliğidir. "Veriyolu genişliği" terimi arayüzün belirli bir sürede üzerinden geçirebileceği bilgi miktarı olarak tanımlanabilir. Arayüzün sağladığı veriyolu genişliği arttıkça daha hızlı ekran kartlarını destekleyebilir (teorik olarak). Uygulamada ise arayüz bilgisayar çevrelerinin iddia ettiğinden daha az önemlidir.
SA: Industry Standard Architecture (Endüstri Standardı Mimarisi)
Bu en eski PC kartı arabirimini sadece referans olması açısından yazıya dahil ettik. Bu standardı kullanan ekran kartları çok uzun zaman önce piyasayı terk ettiler. Hatta günümüzde ISA yuvası olan yeni bir anakart satın almanız bile mümkün değildir.
ISA kartların 8 bit ve 16 bit olan iki çeşidi vardır; resimde görülen iki bağlantı bloğunun ikisini de sadece 16 bit olan modeller kullanır. EISA (Extended ISA - Uzatılmış ISA) kartlar daha yüksek veriyolu sunabilen (32 bit) anakartlar için tasarlanmışlardır ve genellikle veriyolu iyileştirmesi (bus mastering) özelliğini desteklerler.
PCI
32 bit klasik PCI veriyolu. Günümüzde pek çok genişleme kartı için bu yuva kullanılıyor.
PCI'nın açılımı Pheripheral Components Interconnect'dir (Çevresel Bileşen Arabağlantısı). 32 bit genişliğe ve 33 MHz aktarım hızına sahiptir ve teorik olarak saniyede 133 MB veri aktarımı yapabilir. PCI arayüzü daha fazla veriyolu hızı sağlayarak, ISA ve türevlerinin (VL - Vesa Local Bus) 1990'ların ortalarında piyasadan kalkmasını sağlamıştır. PCI şu anda pek çok bilgisayar bileşeninin standart bağlantı arayüzüdür ancak gelişmiş ekran kartları AGP'ye (ve oradan PCI Express'e) geçerek PCI arayüzünü çoktan bir kenara itmişlerdir.
Ancak pek çok durumda büyük üreticilerin bilgisayarlarında AGP ve PCI Express arayüzü yoktur. Bu yüzden sistem güncellemesi için tek çözüm PCI arayüzüdür ki bu yuva için olan kartlar genellikle düşük başarımlı ve gereksiz pahalıdırlar.
PCI-X
PCI-X terimi Peripheral Component Interconnect - Extended'in kısaltılmışıdır: 64 bit veriyolu genişliğine sahip bu arayüz aktarım hızına bağlı olarak saniyede 4,266 MB'ye kadar veri aktarabilir. PCI-X (PCI Express ile karıştırmayın!) PCI veriyolu üzerinde yapılan ilk hız yükseltmesidir ancak daha çok sunucu alanında kullanılmıştır. Normal bilgisayarlarda pek görülmezler ve PCI-X ekran kartları çok nadir olarak bulunur. PCI-X kartları yeni sürüm olmak şartıyla (PCI 2.2 veya yukarısı) normal PCI yuvalarda kullanabilirsiniz ancak PCI Express yuvası olan anakartınıza takamazsınız.
Soğutma Aygıtları
Ekran kartları 150 W'lık bir lambanın kullandığı kadar güç tüketebilirler. Günümüz devreleri üzerinden geçen bu miktardaki akım, direnç yüzünden inanılmaz sıcaklıklar üretebilir. Eğer yeteri kadar soğutulmazlarsa ekran kartınız bu ısı yüzünden çalışmaz hale gelebilir. Soğutma sayesinde ekran kartlarının kararlı ve sorunsuz bir şekilde çalışması sağlanır. Soğutucu fan ya da ısı emiciler olmadan grafik işlemciniz veya grafik belleğiniz fazla ısınarak sistemin kilitlenmesine ya da ekran kartınızda kalıcı hasarlar oluşmasına neden olabilir.
Bu soğutma elemanları pasif olabilirler yani ısıyı iyi ileten malzemeden yapıldıkları için işlerini sessiz ve sabit şekilde yaparlar veya bunların yetmediği durumlarda aktif soğutma, diğer deyişle gürültü çıkaran hareketli fanlar kullanılabilir.
Isı emici terimi genellikle pasif soğutucular için kullanılır. Bir ısı emici (heatsink), hangi yüzeye yapışıksa oranın ısısını emerek ya da yüzey alanını genişleterek sıcaklığını düşürür. Verimlerini arttırmak için ısı emiciler genellikle kanıtçıklara sahip olacak şekilde üretilirler, bu bileşenleri grafik işlemcinizin ya da belleğinizin üzerinde görebilirsiniz. Bazı durumlarda küçük ısı emiciler ekran kartlarının ısınan başka parçaları için de kullanılabilir.
Özellikle pasif şekilde soğutulmuş ekran kartlarında ısı borusu çözümü kullanılır. Asus tarafından üretilmiş Radeon X1600 ekran kartı ısıyı kartın arkasında bulunan büyük emiciye ileten iki ısı borusuna sahip.
Isı emicinin yüzey alanı ne kadar genişse ısı yayımı o kadar iyi olur (ki bu işleme bir fanla yardımcı olunur). Ancak bazı durumlarda yer sıkıntısından dolayı kartın üzerine büyük ısı emiciler yerleştirme imkanı olmaz. Bazı aygıtlar o kadar küçüktür ki hantal bir ısı emici yeteri kadar dokunan yüzey alanı olmadığı için iyi verim vermez. Bu durumda bir ısı borusu (heat pipe) yardımıyla sıcaklı çok olan yerden daha az olan yere taşınabilir. Genellikle ısı iletme özelliği çok iyi olan bir metal grafik yongasının üzerine koyulur. Isı borusu bu metale bağlıdır ve ısıyı borunun öteki ucundaki ısı emicisine aktarır.
Los Alamos Ulusal Labratuvarları'ndan George Grover, ısıyayım ve buharlaşma temeline dayalı bir soğutma sistemi geliştirdi. Bu sayede her geçen gün daha da küçülen grafik işlemcisi gibi yongaları daha büyük soğutma elemanlarına bağlayabilir hale geldik.
Günümüzde ısı borusu kullanan pek çok ürün pazarda satılıyor ve her geçen gün daha fazla ekran kartı soğutma çözümünün bu temele dayandığını görüyoruz.
PC mimarisi yaklaşık 20 yıldır ortalıkta ancak güçlü 3B veya 2B hızlandırıcı ekran kartların hayatımıza girmeye başlaması 1990'ların ortalarını buldu.
Kolay değiştirilebilir olması için ekran kartları genellikle kasanızın içinde bulunan anakartın yuvalarından birine eklenen bir kart şeklinde tasarlanır. Düşük fiyat sınıfına giren modeller (özellikle 2B ekran kartları veya Windows ya da yazı gösterme amaçlı tasarlananlar) genellikle anakartın üzerine tümleşik olarak gelirler. Yeni ekran kartları pek çok akıl karıştırıcı özellik sunabiliyorlar ve bu özelliklere her ay bir yenisi ekleniyor. HDMI, ROPs, veriyolu genişliği, noktacık tarayıcı (pixel shader) ve diğer pek çok ilk bakışta anlamsız gelen kelime incelemelerde havada uçuşuyor. Eğer ekran kartlarına yeni yeni ilgi duymaya başladıysanız veya donanım meraklısı olmaya bir süre ara verdiyseniz karşınıza çıkan yeni teknolojilerin karmaşıklığı korkutucu olabilir. Eğer kendinizi aklı karışmışlar veya yeni başlayanlar arasına dahil ediyorsanız bu yazı tam size göre.
Ekran Kartlarının Temel Bileşenleri
Ekran kartlarının çıkışları resimde görülen bölgede bulunur. Neredeyse bütün genişleme kartlarının bir tarafı mutlaka kasanın arkasından erişilebilir şekilde tasarlanır, bu bölgede üzerinde farklı çıkışlar bulunan metal bir bağlantı arayüzü bulunur.
Ekran kartı bilgisayarınıza takılı olduğunda sadece kasanın arkasından görünür. Bu bölgeye ekrandan gelen kabloluyu takabilirsiniz. Günümüzde pek çok ekran kartı birden fazla çıkış imkanı sunuyor böylece birden fazla ekranı aynı anda kullanabiliyorsunuz. Ekran çıkışlarının hem sayısal hem de analog olarak birkaç çeşidi vardır ancak son zamanlarda sayısal çıkışlar artık iyice yaygın hale geldiler.
Bilgisayarlar birlerle ve sıfırlarla ikilik sistem göre çalışan aletlerdir. Bu yüzden aslında sayısal çıkışlar ekran kartlarının doğal çıkışlarıdır. Modern ekranlar uzunca bir süredir ortalıkta bulunan CRT ekran teknolojisi üzerine yapılan geliştirmeler sonucunda ortaya çıktı. CRT ekranlar elektron tabancasından fırlatılan üç farklı malzemenin kırmızı, yeşil ve mavi renkleri oluşturması temeline dayanır. Bu eski tip aletler doğaları gereği analogturlar. Bu yüzden ekran kartından gelen sayısal sinyallerinden ekrana gönderilmeden önce analoga çevrilmesi gerekir. Bu işi yapan birime sayısal-analog dönüştürücü denir (digital to analog converter - DAC). Sıvı kristal ekranların (LCD) ortaya çıkmasıyla birlikte DAC birimine gerek kalmadı ancak yine de DAC bileşeni olası bir analog desteği için kartlarda yerini almaya devam ediyor.
VGA Çıkışlar (D-Sub)
Analog ekran çıkışı 15 adet iğnesi ve mavi rengiyle tanınabilir.
Eğer VGA'yı bir çeşit çözünürlük olarak alırsanız açılımı "video grafik dizisi" (video graphics array) olarak düşünülebilir ancak ekran kartı sektöründe VGA "video graphic adaptörü" (video graphics adapter) olarak karşımıza çıkıyor. Bu çıkışa uyan bağlantıya D-Sub 15 denir ve ürünün kalitesine göre değişebilen analog ekran sinyalini iletir. Pahalı ekran kartları yüksek çözünürlükleri destekleyebilen ekranlarda kullanılabilmesi için temiz sinyaller gönderebilmelidirler.
Bu arayüz DVI (Digital Visual Interface - Sayısal Göresel Arayüz) ortaya çıkmadan önce standart olarak bütün ekran kartlarında kullanılıyordu ve hala da çok yaygın olduğunu söylemek mümkün. D-Sub VGA çıkışları neredeyse bütün CRT ekranlara bağlanabilirler. Ayrıca pek çok sayısal gösterim (projection) aleti ve hatta bazı HDTV'ler bu arayüzü destekler ancak biz resim kalitesinin sağlanması açısından sayısal seçeneği varken bu arayüzü kullanmanızı tavsiye etmiyoruz.
DVI Çıkışlar
DVI: Digital Video/Visual Interface - Sayısal Video/Görsel Arayüz
DVI çıkış, LCD ekranların standart sayısal çıkış arabirimidir (ucuz modellerin dışında). Eğer 2004 yılından daha eski olmayan bir ekrana sahipseniz DVI çıkışının olma ihtimali çok yüksektir. Pek çok ekran kartı üreticisi modellerinin yanına DVI ekranınız olmaması durumunda kullanmanız için DVI-VGA dönüştürücü eklemeyi unutmuyor. Yüksek seviye ekran kartlarının hepsi iki adet DVI çıkışı sunuyor, bu sayede Windows masaüstünüzü iki ekrana genişletebiliyorsunuz.
Ekran Kartı Arayüzleri
Ekran kartı arayüzü resimde görülen bölgede bulunur. Günümüzde en çok AGP veya PCI Express arayüzleri kullanılır.
Bu bölüm ekran kartınızın anakarta bağlanmasını sağlar. Bilgisayarınız ve ekran kartınız arasındaki bilgi alış verişi bu yuva veya arayüz tarafından sağlanır. Pek çok anakartın sadece tek bir arayüzü desteklediğini düşürseniz anakartınıza uyan bir ekran kartı almak çok önemlidir. Örneğin, PCI Epxress ekran kartları AGP arayüze sahip anakartlarda çalışmazlar. Sadece fiziksel olarak yuvaya oturmamanın dışında haberleşmeyi sağlayan protokoller de çok farklıdır.
Ekran kartı arayüzünün en önemli yönü sağladığı veriyolu genişliğidir. "Veriyolu genişliği" terimi arayüzün belirli bir sürede üzerinden geçirebileceği bilgi miktarı olarak tanımlanabilir. Arayüzün sağladığı veriyolu genişliği arttıkça daha hızlı ekran kartlarını destekleyebilir (teorik olarak). Uygulamada ise arayüz bilgisayar çevrelerinin iddia ettiğinden daha az önemlidir.
SA: Industry Standard Architecture (Endüstri Standardı Mimarisi)
Bu en eski PC kartı arabirimini sadece referans olması açısından yazıya dahil ettik. Bu standardı kullanan ekran kartları çok uzun zaman önce piyasayı terk ettiler. Hatta günümüzde ISA yuvası olan yeni bir anakart satın almanız bile mümkün değildir.
ISA kartların 8 bit ve 16 bit olan iki çeşidi vardır; resimde görülen iki bağlantı bloğunun ikisini de sadece 16 bit olan modeller kullanır. EISA (Extended ISA - Uzatılmış ISA) kartlar daha yüksek veriyolu sunabilen (32 bit) anakartlar için tasarlanmışlardır ve genellikle veriyolu iyileştirmesi (bus mastering) özelliğini desteklerler.
PCI
32 bit klasik PCI veriyolu. Günümüzde pek çok genişleme kartı için bu yuva kullanılıyor.
PCI'nın açılımı Pheripheral Components Interconnect'dir (Çevresel Bileşen Arabağlantısı). 32 bit genişliğe ve 33 MHz aktarım hızına sahiptir ve teorik olarak saniyede 133 MB veri aktarımı yapabilir. PCI arayüzü daha fazla veriyolu hızı sağlayarak, ISA ve türevlerinin (VL - Vesa Local Bus) 1990'ların ortalarında piyasadan kalkmasını sağlamıştır. PCI şu anda pek çok bilgisayar bileşeninin standart bağlantı arayüzüdür ancak gelişmiş ekran kartları AGP'ye (ve oradan PCI Express'e) geçerek PCI arayüzünü çoktan bir kenara itmişlerdir.
Ancak pek çok durumda büyük üreticilerin bilgisayarlarında AGP ve PCI Express arayüzü yoktur. Bu yüzden sistem güncellemesi için tek çözüm PCI arayüzüdür ki bu yuva için olan kartlar genellikle düşük başarımlı ve gereksiz pahalıdırlar.
PCI-X
PCI-X terimi Peripheral Component Interconnect - Extended'in kısaltılmışıdır: 64 bit veriyolu genişliğine sahip bu arayüz aktarım hızına bağlı olarak saniyede 4,266 MB'ye kadar veri aktarabilir. PCI-X (PCI Express ile karıştırmayın!) PCI veriyolu üzerinde yapılan ilk hız yükseltmesidir ancak daha çok sunucu alanında kullanılmıştır. Normal bilgisayarlarda pek görülmezler ve PCI-X ekran kartları çok nadir olarak bulunur. PCI-X kartları yeni sürüm olmak şartıyla (PCI 2.2 veya yukarısı) normal PCI yuvalarda kullanabilirsiniz ancak PCI Express yuvası olan anakartınıza takamazsınız.
Soğutma Aygıtları
Ekran kartları 150 W'lık bir lambanın kullandığı kadar güç tüketebilirler. Günümüz devreleri üzerinden geçen bu miktardaki akım, direnç yüzünden inanılmaz sıcaklıklar üretebilir. Eğer yeteri kadar soğutulmazlarsa ekran kartınız bu ısı yüzünden çalışmaz hale gelebilir. Soğutma sayesinde ekran kartlarının kararlı ve sorunsuz bir şekilde çalışması sağlanır. Soğutucu fan ya da ısı emiciler olmadan grafik işlemciniz veya grafik belleğiniz fazla ısınarak sistemin kilitlenmesine ya da ekran kartınızda kalıcı hasarlar oluşmasına neden olabilir.
Bu soğutma elemanları pasif olabilirler yani ısıyı iyi ileten malzemeden yapıldıkları için işlerini sessiz ve sabit şekilde yaparlar veya bunların yetmediği durumlarda aktif soğutma, diğer deyişle gürültü çıkaran hareketli fanlar kullanılabilir.
Isı emici terimi genellikle pasif soğutucular için kullanılır. Bir ısı emici (heatsink), hangi yüzeye yapışıksa oranın ısısını emerek ya da yüzey alanını genişleterek sıcaklığını düşürür. Verimlerini arttırmak için ısı emiciler genellikle kanıtçıklara sahip olacak şekilde üretilirler, bu bileşenleri grafik işlemcinizin ya da belleğinizin üzerinde görebilirsiniz. Bazı durumlarda küçük ısı emiciler ekran kartlarının ısınan başka parçaları için de kullanılabilir.
Özellikle pasif şekilde soğutulmuş ekran kartlarında ısı borusu çözümü kullanılır. Asus tarafından üretilmiş Radeon X1600 ekran kartı ısıyı kartın arkasında bulunan büyük emiciye ileten iki ısı borusuna sahip.
Isı emicinin yüzey alanı ne kadar genişse ısı yayımı o kadar iyi olur (ki bu işleme bir fanla yardımcı olunur). Ancak bazı durumlarda yer sıkıntısından dolayı kartın üzerine büyük ısı emiciler yerleştirme imkanı olmaz. Bazı aygıtlar o kadar küçüktür ki hantal bir ısı emici yeteri kadar dokunan yüzey alanı olmadığı için iyi verim vermez. Bu durumda bir ısı borusu (heat pipe) yardımıyla sıcaklı çok olan yerden daha az olan yere taşınabilir. Genellikle ısı iletme özelliği çok iyi olan bir metal grafik yongasının üzerine koyulur. Isı borusu bu metale bağlıdır ve ısıyı borunun öteki ucundaki ısı emicisine aktarır.
Los Alamos Ulusal Labratuvarları'ndan George Grover, ısıyayım ve buharlaşma temeline dayalı bir soğutma sistemi geliştirdi. Bu sayede her geçen gün daha da küçülen grafik işlemcisi gibi yongaları daha büyük soğutma elemanlarına bağlayabilir hale geldik.
Günümüzde ısı borusu kullanan pek çok ürün pazarda satılıyor ve her geçen gün daha fazla ekran kartı soğutma çözümünün bu temele dayandığını görüyoruz.