Ekran Kartının Çalışma Mantığı Nasıldır?

Ekran Kartının Çalışma Mantığı Nasıldır? Merhaba değerli okurlar hiç merak ettiniz mi Ekran Kartları Nasıl Çalışır diye ya da yapısı nasıl hangi ekran kartının oyunlara göre performanslı bulunduğu ya da bunun benzeri bazı örnekler… Hemen hepimizin bilgisayar almaya kalktığımızda ilk seçtğimiz parçalardan bir tanesi de ekran kartıdır ama sadece işlemci, hafıza ve sabit diske bakarak bilgisayar seçtiğimiz günlerin üstünden o kadar da uzun yıllar geçmedi. şimdi noktayı geldiğinde bir bilgisayar parası verebildiğimiz ekran kartlarına biraz yakından bakalım. Ekrandaki Görüntü Nasıl Oluşur? Monitörünüze yeteri kadar yakından bakarsanız görüntünün çok küçük noktalardan oluştuğunu görürsünüz. İşte bu noktlara görüntünün en küçük birimi olan piksel diyoruz. Her pikselin kendine ait renk ve yoğunluk ayrıntıları vardır. Daha genel bir tanımla piksel için ekranın müstakil şekilde kontrol edilebilmekte en küçük parçası olduğunu söyleyebiliriz. İşte bu piksellerden binlercesi bir araya gelerek ekrandaki görüntüyü oluşturuyor. Çözünürlük Çözünürlüğün görüntü kalitesini belirleyen en önemli etken olduğunu söyleyebiliriz. Üözünürlük, ekrandaki görüntünün kaç pikselden oluşacağını belli eder ve yatay ve dikey piksel cinsinden belirtilir (800×600,1024×768 gibi). Üözünürlük arttıkça görüntü birbirinden müstakil şekilde kontrol edilebilen daha aşırı pikselden oluşur ve görüntü kalitesi de yükselir. Windows 95 ile hayatımıza giren “scaleable screen objects” teknolojisi sayesinde çözünürlük arttıkça ekrandaki kullanılabilir sektör da artar. Windows ekranında çözünürlük ne olursa ekrandaki nesneleri yapan piksel sayısı değişmez. Üözünürlük arttıkça pikseller de küçüleceği için nesneler daha az yer kaplar ve masaüstündeki kullanılabilir sektör çözünürlükle doğru orantılı olarak artar. Üözünürlük arttıkça yükselen görüntü kalitesinin de bir bedeli mevcut tabi ki: Üözünürlük yüseldikçe kontrol edilmesi gereken piksel sayısı ve dolayısıyla da gerekli işlem gücü, bununla birlikte bu piksellerin bilgilerini tutmak için lüzumlu hafıza miktarıyla onların transferi için gereken hafıza bant genişliği artar. Bu sebepten dolayı de performans düşer. Kullanmak dilediğiniz çözünürlüğü hem ekran kartınız desteklemeli, hem de monitörünüz fiziksel şekilde lüzumlu sayıda pikseli ekranda oluşturabilmeli. Renk Derinliği Piksellerin kendilerine ait renklerinden bahsetmiştik, piksellerin alabileceği renkler kırmızı, yeşil ve maviden türetilir. İşte renk derinliği bu renklerin miktarını belirler. Renk derinliği ne kadar artarsa her pikselin alabileceği renk sayısı artar, renkler gerçeğe daha yakın olur. Renk derinliği bit cinsinden belirtilir, işlemcilerle ilgili yazımızda bitlere kısaca değinmiştik. Her bit 1 ve 0 şekilde iki kıymet alabilir. 8 bit uygulandığında bu bitlerden 28 = 256 kombinasyon üretilir. Aynı biçimde 8 bit renk derinliğinde de her piksel için 256 renk kullanılabilir. İnsan gözünü aldatıp ekrandaki görüntüyü gerçek benzeri göstermek için uygulanan 3 rengin de (kırmızı, yeşil ve mavi) 256şar tonu gereklidir, bu da renk başına 8 bitten 24 bit yapar. Bu moda True Colour (Gerçek Renk) ismi verilir. Fakat çoğu güncel ekran kartı görüntü belleğini kullanma yolları yüzünden pikselleri bu modda göstermek için 32 bite ihtiyaç duyarlar. Kalan 8 bit alpha kanalı (piksellerin saydamlık bilgisini tutar) için kullanılır. High Colour (16 bit) modunda ise yeşil için 6 ve maviyle al için de beşer bit kullanılır. Yeşil için 64, maviyle al için de renk başına 32 türlü yoğunluk olmaktadır bu modda. Renkkalitesinde 32 bite göre aşırı az ayrım olsa da piksel başına 4 yerine 2 byte (8 bit = 1 byte) hafızagerekeceğinden 32 bite göre performans avantajı sağlar. 256 renk (8 bit) modu ilk duyuşta size renk fakiri izlenimi verebilir ama renk paleti denen bir yöntemle bu 8 bit olabilecek en verimli şekilde kullanılarak renk kalitesi biraz arttırılır. Renk paletinin mantığı söyledir: Kullanılacak 256 renk gerçek renk modundaki üç bytelık renklerden seçilir ve bu renklerden bir renk paleti oluşturulur. Her program ilgili paletteki 256 renkten istediğini seçip kullanabilir. Böylece örneğin al için iki, mavi ve yeşil için de üçer bit kullanılarak elde edilen renklerden daha canlı renkler elde edilebilmekte ve elimizdeki 8 bit en verimli şekilde kullanılmış olur. En aşırı uygulanan 3 renk modunu tanıdık, peki ekran kartımız üretemediği renklere ne yapıyor? Sistemimizin 256 renge ayarlı olduğunu lakin 16 bitlik bir resim dosyası açtığımızı varsayalım. Bu halde hazırdaki renklerin farklı kombinasyonları kullanılarak üretilemeyen renge yakın bir renk oluşturulur ve bu renk üretilmesi gereken rengin yerine gösterilir. Buna dithering denir. Tabi ki dithering yöntemiyle elde edilmiş bir resmin kalitesiorjinal resme göre göre çok fazla daha düşüktür. Görüntü Arayüzleri Ünceleri ekrandaki piksellerin adreslenmesi için bir standart olmadığı için üreticiler de programcılar da (dolayısıyla son kullanıcılar da) sıkıntı yaşıyorlardı. Bu sıkıntısı çözmek için üreticiler VESA (Video Electronics Standarts Association) adında video protokollerini standartlaştırmayı amaçlayan bir konsorsiyum oluşturdular. VGA ile beraber geriyeuyumluluk da sağlanarak çözünürlük devamlı arttı. VGA öncesindekiler de dahil standartlara kısaca bir göz atalım: MDA (Hercules): Monochrome Display Adapter, 1981 yılındaki ilk IBM PCdeki ekran kartı. Ekranda bölgeleri önceden belirlenmiş olan 256 özel karakteri gösterebilyordu sadece. 80 kolona 25 satırlık bir ekranda gösterebildiği ova karakterlerinin boyutları da önceden belirlenmişti ve grafik görüntülemek mümkün değildi. IBM, bu kartlara extra slotmasrafından kurtulmak için bir de yazıcı bağlantı noktası eklemişti. CGA: Bu arayüzde ekran kartları RGB monitörlerle çalışıp ekranı piksel piksel kontrol edebiliyorlardı. 320×240 çözünürlüğündeki bir ekranda 16 renk üretilebiliyor ama tıpkı anda bunlardan yalnızca 4 tanesi kullanılabiliyordu. 640×200lük bir yüksek çözünürlük modu olmaktadır ama bu modda yalnızca 2 renk gösterilebiliyordu. Görüntü kalitesi kötü olsa dahi en azından grafik çizilebiliyordu. Zaman zaman piksellerin gidip gelmesi ve ekranda rastgele noktalar oluşmasına karşın bu standart aşırı uzun bir vakit kullanıldı. EGA: CGAdan birkaç yıl sonra sırada Enhanced Graphics Adapter vardı. CGA ile VGA arasındaki bu kartlar 1984ten IBMin ilk PS/2 sistemlerini ürettiği 1987ye kadar kullanıldı. EGA monitörle uygulandığında imal edilen 64 renkten tıpkı anda 16 tanesi kullanılabiliyordu. Yüksek çözünürlük ve monochrome modları da vardı ,ayrıca eski CGA ve monochrome monitörlerle de uyumluydu. Bu kartlardaki bir yenilik de hafıza genişletme kartlarıydı. 64K bellekle satılan bu kartları hafıza genişletme kartıyla 128Kya upgrade etmek mümkündü. Ek şekilde satılan IBM hafıza kitiyle bir 128K daha eklemek de mümkündü. Sonraları bu kartlar standart şekilde 256K bellekle imal edilmeye başlandı. PGA: IBMin 1984te pazara sürdüğü Professional Graphics Array adını hitap ettiği pazardan alıyordu. 5000 dolara satılıyor ve entegre 8088 işlemcisiyle mühendislik ugulamarıyla öbür alanlardaki bilimsel çalışmalar için 640×480 çözünürlükte 256 renkte saniyede 60 kare hızla üç boyutlu animasyonları çalıştırabiliyordu. Fiyatı yayılmasını engelledi ve fazla kullanılamadan piyasadan kalktı. MCGA: 1987de tüketicilere sürülen MultiColor Graphics Array standardındaki ekran kartları teknolojide büyük bir sıçrama yaparak VGA ve SVGAya kadar gelen bir gelişimi başlattı. IBMin Model 25 ve Model 30 PS/2 PClerinde anakarta entegre durumda geliyordu. Uygun bir IBM monitörle uygulandığında tüm CGA modlarını da destekliyordu ancak TTL yerine analog sinyallerle çalıştığından daha önceki standartlarla uyumlu değildi. TTL (Transistor â?? to â??Transistor Logic) mantığında voltaj seviyesine göre transistörler açılıp kapanır ve yalnızca 1 ve 0 değerleri oluşur bunu sonucunda. Analog sinyallerdeyse bu kısıtlama yoktur. Analog sinyalleşmenin de sağladığı avantajla MCGA arayüzüyle 256 renk üretilebiliyordu. Bu arayüzle beraber 9 pinlik monitör bağlantısından halen kullanılmakta olan 15 pinlik bağlantıya geçildi. 8514/A: IBMin MCA veriyoluyla kullanımı için ortaya attığı bu arayüz zaman geçtikçe yüksek tazeleme hızlarına çıktı. VGA ile tıpkı monitörü kullanmasına karşın VGAdan muhtelif çalışıyordu. Bilgisayar ekran kartına ne yapması gerektiğini söylüyordu ama ama ekran kartı onu nasıl yapacağını kendisi ayarlıyordu. Ürneğin ekrana bir çember çizileceği süre VGAdaki benzeri işlemci görüntüyü piksel piksel hesaplayıp ekran kartına yollamıyordu. Bunun yerine ekran kartına çember çizileceğini söylüyordu ve ekran kartı da çemberi çizmek için piksel hesaplarını kendisi yapabiliyordu. Bu yüksek seviyeli komutlar standart VGA ile komutlarından çok fazla farklıydı. Bu standart çıktığı dönemin daha ilerisindeydi ve VGAdan daha kaliteli görüntü sonuyordu ama fazla destek bulamadığı için yayılma imkanı bulamadan piyasan kalktı. IBM üretimi durdurup tıpkı daha daha fazla renk gösterebilen XGA üzerine yoğunlaştı. XGA 1990da tüketicilere çıktıktan sınra MicroChannelplatformları için standart oldu. VGA: 2 Nisan 1987de, MCGA ve 8514/A ile tıpkı günde IBM anlamında tanıtılan Video Graphics Array aradan sıyrılarak masaüstü için standart olmayı başardı. IBM yeni bilgisayarlarında bu chipleri anakarta entegre ederken eski bilgisayarlarda da kullanılabilmeleri için 8 bitlik bir arayüzle anakarta bağlanabilen bir ayrı bir kart biçiminde de geliştirdi. IBM üretimi durdurduktan sonra dahi ayrıcalıklı firmalar üretime devam ettiler. VGA ile 262144 renklik bir paletten seçilen 256 renk tıpkı anda kullanılabiliyordu. 640×480lik standart çözünürlükte tıpkı anda 16 renk gösterilebiliyordu. Ayrıca 64 renk gri tonlama ile siyah beyaz monitörlerde renk siğmilasyonu yapabiliyordu. SVGA: Super VGA ilk SVGA kartlardan güncel kartlara kadar çok fazla fazla kartı kapsayan geniş bir standart. SVGA ile yanında ekran kartları için cihaz sürücüsü kavramı ortaya çıktı. Kartların beraberinde verilen sürücülerle ilşetim sistemleri kartların bütün niteliklerini kullanabiliyorlardı. SVGA ile milyonlarca renk ayrıcalıklı çözünürlüklerde gösterilebiliyor lakin bunun sınırları karta ve üreticiye bağlı. SVGA farklı şirketler anlamında uygulanan müşterek bir kavram olduğundan başlarda eski standartlar benzeri çok fazla sert sınırları yoktu. Bunun üzerine VESA bir SVGA standardı belirledi. VESA BIOS Extension adında standart bir arayüz belirlendi ve bu sayede programcılar her kart için ayrı kod yazma zahmetinden kurtuldular. Üreticiler bu arayüzü benimsemek istemediler ve başlarda kartların birlikte verilen ve her boot işleminden sonra çalıştırılan bir programla kartlarını bu BIOS uzantılarıyla uyumlu duruma getirdiler lakin sonunda bunu kartların BIOSlarına entegre ettiler. SVGA ile 800×600 çözünürlüğe çıkıldı. SVGA’dan sonra IBM XGA ile 1024×768 çözünürlüğe geçerken sonraki basamak olan 1280×1024e de bir VESA standardı olan SXGA ile geçildi. Sonra da UXGA ile de 1600×1200 çöznürlüğe geçildi. Üözünürlükteki 4:3 oranı yalnızca SXGA ile bozuldu, bu standartta oran 5:4tür. Arkadaşlar ekran kartının bileşenlerinin detaylarına bir öbür makalede daha ayrıntılı bir biçimde anlatacağım…


Yapılan Yorumlar
Erdem OFLAZ

Bir mum, diğer mumu tutuşturmakla ışığından bir şey kaybetmez.
 Kategoriler
 Popüler yazılar