Bilgisayar monitöründe gördüğünüz görüntüler piksel denilen en küçük görüntü birimleri tarafından oluşturulurlar. Günümüz bilgisayarlarında bir görüntü milyonlarca pikselden oluşur ve bilgisayarın bu piksellerden bir resim oluşturabilmesi için hepsiyle ayrı ayrı ne yapacağını bilmesi gerekmektedir. Bunu yapmak için bir çevirmene ihtiyacı vardır. Bu çevirmen bilgisayardan aldığı binary bilgiyi resme çevirerek bizim görmemizi sağlamaktadır.

Bir ekran kartının işlevi oldukça karmaşıktır. Ancak çalışma prensibini ve oluştuğu parçaları anlamak kolaydır. Bu makalede ekran kartlarının basit parçaları incelenecek ve ne yaptıklarına göz atılacaktır.

Bilgisayarı kendi özel sanat departmanına sahip bir şirket olarak düşünün. Şirketteki insanlar bir sanat eseri yapmak istediklerinde bu isteklerini sanat departmanına gönderirler. Sanat departmanı görüntünün nasıl oluşturulacağına karar verir ve bu görüntü oluşturur. Sonuç olarak kişilerin fikirleri görülebilir bir resim halini almış olur.

Ekran kartlarıda aynı prensiple çalışır. CPU yazılım uygulamaları ile bağlantılı şekilde çalışır ve ekran kartına resimle ilgili bilgi gönderir. Ekran kartı pikselleri nasıl kullanacağına karar verir. Sonuç olarak elde ettiği görüntüyü kablosu aracılığıyla monitöre gönderir.

Binary datalardan görüntü oluşturmak çaba gerektiren bir işlemdir. 3 boyutlu bir görüntü oluşturmak için ekran kartı öncelikle cismin dış ana hatlarından oluşan bir iskelet oluşturur. Daha sonra görüntüyü hücrelere ayırır ve ihtiyaç duyulan pikselleri doldurur. Ayrıca ışık, doku ve renk bilgilerini de ekler. Hızlı oyunlarda ekran kartı bu işlemi saniyede 60 kez tekrarlamak zorundadır. Ekran kartları olmadan bu hesaplamaları yapabilmek çok uzun sürecekti.

Grafik kartı bu hesaplamaları dört ana malzeme kullanarak başarır :
– Data ve enerji bağlantısı için anakart
– Ekrandaki piksellerle ne yapılacağına karar vermek için işlemci
– Pikseller hakkındaki bilgiyi tutmak için hafıza
– Sonucu görmek için bir monitör.

Ekran Kartlarının Evrimi
Ekran kartları 1981 yılında IBM tarafından geliştirilmelerinden beri çok önemli geişmeler kaydetmişlerdir. IBM firması 1981 yılında Monochrome Display Adapter ( MDA ) ekran kartını çıkarmıştır. Bu ekran kartı siyah bir ekranda beyaz veya yeşil yazılar gösterebilmekteydi. Şimdi en düşük ekran kartı bile 256 renkten oluşan VGA’ ya sahiptir. Yüksek performanslı ekran kartları ise milyonlarca rengi çok yüksek çözünürlüklerde desteklemektedirler.

İşlemci ve Hafıza
Ekran kartlarıda anakartlar gibi kendi üzerlerinde işlemci ve RAM taşıyan elektronik kartlardır.

Ayrıca kart ayarlarını içerisinde saklayan bir giriş/çıkış sistem çipinede sahiptir ( BIOS gibi ) Grafik kartının işlemci ünitesi grafik işleme ünitesi ( GPU ) olarak anılır ve bilgisayarın CPU’ su ile benzerlik göstermektedir. GPU görüntü oluşturmada ihtiyaç duyulduğu üzere karmaşık matematiksel ve geometrik işlemler gerçekleştirmek için kullanılır. Öyleki bazı çok hızlı GPU’ lar CPU’ dan bile fazla transistör içerebilir. GPU çalışması sonucu yoğun bir şekilde ısı üretir bu yüzden fan ve ısı dağıtıcı kullanmak gereklidir.

Güçlü işleme gücüne ek olarak GPU dataları kullanmak ve analiz etmek için özel programlar kullanır. ATI ve nVidia piyasadaki GPU’ ların bir çoğunu üretir ve her iki firmada kendi özel yazılımlarını geliştirmişlerdir. Görüntü kalitesini arttırmak için işlemciler :

– Full scene anti aliasing ( FSAA ) : 3 boyutlu cisimlerin köşelerini yumuşatır.
– Anisotropic filtering ( AF ) : Görüntüleri daha canlı gösterir.

Her firma renk, şekil, yüzey, doku gösteriminde kendine özel teknikler geliştirir.

GPU oluşturduğu resimlerle ilgili bilgiyi bir yerde tutmak ve tamamlanan resmi bir yerde saklamak ister. Bunun için üzerindeki RAM’ leri kullanır. Bu RAM’ ler görüntü ekranda gösterilene kadar görüntüyü üzerlerinde tutarlar. Genel olarak video RAM’ leri çok yüksek hızlarda çalışır ve aynı anda hep yazılıp hem okunabilir özelliktedirler.

RAM doğrudan dijital analog dönüştürücüye bağlıdır ( DAC ). Bu konverter ayrıca RAMDAC olarakta isimlendirilir. Görüntüyü monitörün görüntüleyebileceği analog sinyale dönüştürür. Bazı ekran kartları birden fazla dönüştürücüye sahiptir böylece performans artar ve birden fazla monitör desteklenebilir.

RAMDAC final görüntüsünü kablo üzerinden bilgisayar monitörüne gönderir.

Giriş ve Çıkış
Grafik kartları bilgisayara anakart üzerinden bağlıdır. Anakart ekran kartının enerjisini sağlar ve CPU ile haberleşmesini gerçekleştirir. Bazı yeni nesil ekran kartları anakartın verdiğinden daha fazla enerjiye ihtiyaç duymaktadır. Bu ekran kartları bilgisayar güç kaynağına doğrudan bağlantıyada sahiptirler.

Anakarta bağlantı genellikle aşağıdaki üç yoldan biriyle yapılmaktadır.
– PCI slot ile
– AGP slot ile
– PCI Express slot ile

PCIe en yeni nesil bağlantı şeklidir. Anakart ve ekran kartı arasında daha hızlı veri transfer imkanı sağlar. PCIe ayrıca tek bilgisayarda iki ekran kartı kullanımına izin vermektedir.

Birçok ekran kartı iki monitör çıkışına sahiptir. Genellikle bir tanesi LCD ekranları destekleyen DVI konnektör diğeri ise klasik VGA konnektördür. İhtiyaç halinde bu iki ekran çıkışıda aynı anda kullanılabilir.

DirectX ve Open GL uygulama programlama arayüzleridir ( API ). API donanım ve yazılımın 3D biçimlendirme gibi karmaşık konularda daha verimli bir şekilde çalışmasını sağlar. Geliştiriciler grafik temelli oyunları optimize etmek için özel API’ ler kullanırlar. Yeni oyunların düzgün bir şekilde çalışabilmesi için DirectX ve Open GL’ nin son sürümlerine ihtiyaç duymalarının sebebi budur. API’ ler driverlardan farklıdır.