Videokaart: erinevus redaktsioonide vahel

'''Videokaart''' (ka graafikakaart, graafikakiirendi, kuvaadapter, videoadapter, graafikaadapter) on [[laienduskaardid|laienduskaart]] ja seade, mis muundab arvuti mälus oleva kujutise [[kuvar|kuvarile]] arusaadavaks signaaliks. Võib öelda, et videokaart on omalaadne "tõlk" – ta võtab protsessorilt kahendsüsteemi andmed, mis peale mitmesugust töötlemist teisendab kõik need andmed pildiks, mida kasutaja kuvarilt näha võib. Kujutise loomine kahendsüsteemi andmetest on nõudlik protsess. Ruumilise, 3D-kujutise loomiseks peab videokaart esmalt looma juhtraamistiku sirgjoontest. Siis see kujutis rasterdatakse (täidetakse järelejäänud pikselid). Seejärel lisab videokaart valgustuse, tekstuuri ja värvid. Nõudlike graafiliste rakenduste puhul peab arvuti suuteline olema teostama seda protsessi kuuskümmend korda sekundis. Ilma videokaardita oleks vaja teostada selline hulk arvutusi, millistega paljud arvutid hakkama ei saaks. [[EGA]] standardi tulekuga oskasid videokaardid saata digitaalsignaali otse [[kuvar]]ile, kus see muundati [[elektronkiiretoru]]le vajalikuks [[analoog]]signaaliks. EGA'-le järgnenud uut standardit – [[VGA]]'-d – toetav videokaart oskas väljastada juba analoogsignaali. Tänapäeval, tänu [[vedelkristallkuvar]]ite laialdasele kasutamisele, väljastab videokaart nii analoog- kui ka digitaalsignaali. Uued videokaardid oskavad peale oma põhiülesande täita ka mitmeid lisafunktsioone, võimaldades näiteks [[kolmemõõtmeline arvutigraafika|kolmemõõtmelise]] ja [[kahemõõtmeline arvutigraafika|kahemõõtmelise]] arvutigraafika kiirendatud renderdamist ning [[MPEG-4]] dekodeerimist. Muid kõrgesuure jõudlusega videokaarte kasutatakse graafiliselt nõudlike protsesside läbiviimiseks, näiteks nõudlike [[arvutimäng|arvutimängude]] mängimiseks.

Osad videokaardid on integreeritud emaplaadile, mis on eriti tavaline [[sülearvuti|sülearvutite]] puhul. SelliselSel juhul on [[graafikaprotsessor|graafikaprotsessoril]] endal väga väike hulk kasutatavat mälu, mistõttu videokaart võtab kasutusele osa arvuti [[muutmälu|muutmälust]], vähendades vaba muutmälu hulka. Sellised integreeritud videokaardid on tavaliselt väikese jõudlusega ning seetõttu eiega ole populaarsedseetõttu nõudlikumate kasutajate hulgas populaarsed. Integreerimata ehk siis eraldiseisvad videokaardid omavad erinevalt integreeritud videokaartidest oma muutmälu ningja [[graafikaprotsessor|graafikaprotsessorit]], mis on spetsiaalselt mõeldud kujutiste töötlemiseks ning seeläbi vähendavad arvuti [[protsessor|protsessori]] koormust. Väiksest jõudlusest hoolimata omavadon 95%-l hetkelmüüdavatesttänapäeval müüdavatest arvutitest integreeritud videokaartivideokaart, mis jätab kasutaja enda otsustada, kas lisada juurde täiendav videokaart, või mitte.

Videokaardid on läbi käinud pika tee alates sellest, kui IBM esitles esimest esindajat 1981. aastal enda arvutiga IBM PC. Monokroomse kuvaadapteri nime (Monochrome Display Adapter – MDA) kandev kaart omas 4KB4 kB mälu ning oskas väljastada teksti näitavale kuvarile rohelist või valget teksti mustal taustal. 1987. aastal ilmus videokaartide maailma uus standard – VGA (Video Graphics Array). VGA standard sai vägagi laialt levinuks ningja viis paljude nimekate firmade, näiteks ATI, S3 ja Cirrus Logic, loomiseni. VGA standardile järgnes juba Super VGA standard, mille eeliseks VGA ees oli parem lahutus, rohkem värve ning suur hulk mälu (2MB2 MB). Aastal 1995 väljastati esimesed 2D- ja 3D -videokaardid, mis võimaldasid 3D -funktsioone. Need videokaardid olid arendatud firmade Matox, Creative, S3 ningja ATI poolt. Aastal 1997 lõi firma nimega 3dfx esimese graafikaprotsessori nimega Voodoo, mis oli enda aja kohta väga võimas ning oskas kasutada 3D -efekte. Varsti peale Voodoo ilmumist tõi 3dfx turule uue graafikaprotsessori Voodoo2, mille peale 3dfx konkurent NVIDIA tõi turule enda graafikaprotsessorid (TNT, TNT2). Samal ajal lõi Intel [[kiirendatud graafikaport|kiirendatud graafikapordi AGP]], mis täitis tühimiku videokaardi ningja mikroprotsessorite vahel. NVIDIA jätkas videokaartide turu vallutamist ningja aastal 1999 muutus NVIDIA maailma peamiseks videokaartide tootjaks. Aastatel 1999–2001 olid põhiliselt fokusseeritudfokuseeritud 3D -graafikat puudutavate algoritmide täiustamisele. Mõne aja möödudes võeti videokaartides kasutusele ka DDR tehnoloogia, kuna nähti vajadust suurendada andmete edastamise kiirust videokaardi mälu ja graafikaprotsessori vahel. DDR'-i tulekuga suurenes mälumahtudesuurenesid suurusmälumahud 32 megabaidilt 128 megabaidini.

[[Personaalarvuti]] videokaart ühendatakse [[emaplaat|emaplaadi]] [[ISA siin|ISA]], [[MCA]], [[VLB]], [[PCI siin|PCI]], [[AGP]], [[PCI-X]] või [[PCI-Express]] [[siin]]iga. HetkelSeni on kõige levinumaks ühendumise viisiks PCI-Express ühendus. Videokaardi väljundi saamiseks ühendatakse videokaart omakorda [[kuvar|kuvariga]], kasutades [[VGA]], [[DVI]], [[S-Video]], [[DMS-59]] või [[HDMI]] -ühendust.

Graafikakaardi protsessor, nimega graafikatöötlusüksus (graphics processing unit – GPU), on sarnane arvuti protsessorileprotsessoriga (CPU). GPU on kavandatud nimelt teostama keerulisi matemaatilisi ja geomeetrilisi arvutusi, mis on vajalikud graafika viimistlemiseks. Lisaks oma töötlusvõimsusele kasutab graafikaprotsessor (GPU) eriprogrammeerimisviisi abi andmete analüüsiks ja kasutamiseks. Kujutise kvaliteedi parandamiseks kasutab graafikaprotsessor:

* Täisstseensettäisstseenset antiaalias põhimõtet (Full scene anti aliasing – FSAA), mis muudab kolmemõõtmeliste objektide servad sujuvamaks.

* Anisotroopsetanisotroopset filtreerimist (Anisotropic filtering – AF), mis muudab kujutise selgemaks ja teravamaks.

Tehnoloogia arengu tõttu ei pea videokaardil tingimata olema üks GPU – moodsamatel kaartidel võib GPU'-sid olla kaks või enam. Kuna GPU toodab oma tööga tublisti kuumust, paikneb ta peal tavaliselt radiaator või jahutusventillaator. Graafikaprotsessor vähendab oma tööga arvuti [[protsessor|keskprotsessor]]i töökoormust.

[[RAMDAC]] on videokaardil asuv RAM'-i [[kiip|kiip]], mis muudab digitaalsignaali analoogsignaaliks. RAMDAC reguleerib videokaardi funktsioone. Sõltuvalt RAMDAC'-is kasutusel olevatest bittide arvust ningja andmevahetuskiirusest, suudab RAMDAC toetada erinevaid värskendussagedusi. MõnedMõnel kaardidkaardil omavadon lausa mitutmitu RAMDAC'-i, mis võimaldavad suurendada tootlikkust ja ühendada kaardiga rohkem, kui ühe monitorikuvari. RAMDAC saadab lõpliku pildi läbi kaabli monitorilekuvarisse. CRT -kuvarite puhul on värskendussagedust väga oluline hoida värskendussagedust kõrgemal kui 75 Hz, kuna sellest madalam värskendussagedus väsitab "värisemise" tõttu liigselt silmi. Tehnoloogilise erinevuse tõttu ei ole nn "värisemine" LCD -kuvarite puhul probleemiks. Digitaalsete kuvarite populaarsuse kasvu tõttu integreeritakse RAMDAC GPU sisse, mistõttu on ta iseseisva osana kadumas. Kõik hetkel kasutusel olevadtänapäevased LCD'-d, plasmakuvarid ja televiisoridtelerid töötavad digitaalsignaalil, mistõttu nad ei vaja RAMDAC'-i olemasolu.

[[Video BIOS]] on lihtne (ning tavaliselt kasutaja eest peidetud) programm, mis juhib videokaardi operatsioone ning sisaldab juhendeid selleks, et arvuti ningja tarkvara saaksid suhelda videokaardiga. Video BIOS võib sisaldada informatsiooni videokaardi mälu viiteaegade, graafikaprotsessori töökiiruse ningja voltide ning muude videokaardiga seonduvate parameetrite kohta. Mõned spetsialistid otsustavad parandada oma arvuti graafikakaardi tootlikkust seades käsitsi läbi Video BIOSEBIOS-i sätete graafikaprotsessori kella kiiruse kõrgemakssuuremaks, see on tuntud kui juurdekruttimine (overclocking). Tavaliselt siiski krutitakse juurde mälu sagedust, sest GPU kella kruttimine võib põhjustada GPU ülekuumenemise, mis võib halval juhul teha taastumatut kahju videokaardile. Kuigi juurdekruttimine võib parandada tootlikkust, muudab see ka tootja garantii kehtetuks, sest kaardi tootja annab garantii ainult tootja poolt seadistatud tööreziimi kohta.

Kui graafikaprotsessor loob kujutise, siis ta vajab kohta, kus hoida infot lõpetatud piltide kohta. Selleks kasutab ta videokaardi mälu (RAM), ladustades andmed iga pikseli, tema värvi ja asukoha kohta ekraanil. Osa mälust (RAM) võib täita raampuhvri rolli, see tähendab, et hoitakse lõpetatud kujutisi, kuni saabub aeg neid kuvada. Tüüpiliselt töötab videomälu (RAM) väga kõrgelsuurel kiirusel ja omab ”kahepoolset sadamakaid”sadamakaid,” see tähendab, et süsteem võib andmeid lugeda ja kirjutada üheaegselt. Operatiivmälu (RAM) on ühendatud digitaal-analoog tõlgigaanaloogmuunduriga (digital-to-analog converter – DAC), mida tuntakse ka nimega RAMDAC, mis tõlgib kujutise kuvarile mõistetavaks analoogsignaaliks. Hetkel kasutusel olevate videokaartideVideokaartide muutmälu maht on vahemikus 128 MB kuni 4 GB. Tavaliselt kasutavad videokaardid spetsiaalset ningja kiiret muutmälu, näiteks [[VRAM]]i, [[WRAM]]i, [[SGRAM]]i, jne. Aastal 2003 baseerus videokaartides kasutusel olev muutmälu [[DDR (mälu)|DDR]] -tehnoloogial. Aja möödudes on videokaartide tootjad läinud üle uutele ningja palju kiirematele tehnoloogiatele, näiteks [[DDR2 SDRAM|DDR2]], [[GDDR3]], [[GDDR4]],[[GDDR5]]. HetkelLaiatarbekasutuses laiatarbekasutusesolevate olevatel videokaartidel onvideokaartide mälude taktsammud on vahemikus 400 MHz kuni 3.,8 GHz.

Videokaartide arvutusvõimsuse kasvamise tõttu on suurenenud ka nende elektrinõudmisedelektritarve. Kuna protsessorite ningja [[toiteplokk|toiteplokkide]] tootjad on läinud effektiivsuseefektiivsuse suurendamise teed, on videokaart muutumas arvutis kõige suuremaks elektritarbijaks arvutis. Moodsad videokaardid, mille elektritarbimineelektritarve on suurem kui 75W75 W, omavad seetõttu kuue- või kaheksaklemmilisi ühenduspesasidühenduspesi, et saada tööks vajalik elektrienergia otse arvuti toiteplokist.

Kuna videokaartide elektritarbimineelektritarve on üha suurenenud, on kasvanud ka videokaartide poolt eraldatava soojuse hulk. Kui see soojus kasvab liiga suureks, siisvõib videokaart võibüle ülekuumenedakuumeneda ningja lõpptulemusenalõpuks lakkadalakata töötamast. Seepärast kasutavadkasutatakse videokaardidvideokaartidel erinevaid jahutusseadmeid, et suunata töö käigus tekkiv kuumus videokaardist eemale. JärgnevaltKaks kaks kõige põhilisematlevinud jahutusseadmete tüüpi, mis on kasutusel videokaartide juures, on järgmised:

*[[Radiaator]]: passiivne jahutusseade. Suunab kuumuse eemale videokaardilt eemale, kasutades soojusjuhtivat metalli (tavaliselt tehtud alumiiniumist või vasest). Õhk (või mõnel juhul vesi) toimib seejärel soojusvahetina, mis viib kuumuse videokaardist eemale.

DirectX ja OpenGL on rakendusprogrammilised kasutajaliidesed ehk API-d. API võimaldab riistvara ja tarkvara siduda efektiivsemalt keerukamate ülesannetetoimingute sooritamiseks, nagu näiteks 33D-D graafiliste kujutiste viimistlus. Videokaartide arendajad optimeerivad intensiivse graafikakasutusega mänge tihti spetsiifilise API jaoks, mis on ka põhjuseks, miks uusimad mängud nõuavad sageli uuendatud DirectX või Open GL versioone korrektseks töötamiseks.