Ekran Kartı Teknolojisi (Grafik Kartı Teknolojisi)
Ziyaretçi
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
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)
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 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 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.
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
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.
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.
<a href="http://www.gittigidiyor.com" target="_blank">Gittigidiyor</a>
İlgili Bağlantılar Yazıya ilişkin forum tartışmamıza katılın...
Barındıran
Anasayfa » Ekran Kartı » Yeni Başlayanlar İçin: Bölüm 1 - Ekran Kartları
Don Woligroski Çeviri: Hamdi Kellecioğlu 1 Ağustos 2006 - Ekran Kartı
Ekran Kartı İşlemcileri
Grafik işlemcisini ekran kartının kalbi olarak tanımlayabiliriz, aynı CPU'nun bilgisayarın beyni olduğu gibi. Çoğu durumda bir grafik işlemcisini kartın üzerinde göremezsiniz çünkü genellikle soğutucunun arkasına gizlenmiş olurlar. Grafik işlemcileri genellikle ekran kartlarının en sıcak bileşenleridir.
Grafik işlemcisi ekran kartının en önemli parçasıdır. Noktacık tarayıcıları, tepe tarayıcıları, işhatları bileşen saat hızları gibi nerdeyse bütün donanımsal özellikler grafik işlemcinin mimarisini ve yeteneklerini tanımlar. İşlemciyle ilgili olmayan tanımlamalar ise 3B oyunlar gibi uygulamalarda işlemcilerle birlikte çalışan grafik bellekleri için kullanılır.
Video Belleği
Eğer grafik işlemcisi bir ekran kartının kalbiyse bellek kanıdır. Mükemmel bir grafik işlemcisi kötü ya da yetersiz bellek yüzünden yavaşlamak zorunda kalabilir ya da tam tersine hızlı bir bellekle uçuşa geçebilir.
Bellek yongaları genellikle ekran kartının üzerinde işlemcinin bir kenarında veya çevresini saracak şekilde küçük kareler ya da dikdörtgenler biçiminde düzgün olarak dizilirler (iki ile sekiz arasında değişen sayıda).
Çoğu zaman bellek birimlerinin üzerinde ısı emici bulunmaz bu yüzden kartın üzerinde rahatça görülebilirler. Ancak bazen de üzerlerinde ısı emiciler bulunur hatta tamamen tek parçalı bir ısı emici tarafından kaplanmış olabilirler.
Günümüz ekran kartları 128, 256 veya 512 MB belleğe ve hem DDR2 hem de GDDR3 bellek tiplerine sahip olarak satılıyorlar. Ne kadar fazla ekran kartı belleği olursa işlemci o kadar çok grafik verisine (genellikle dokulara - textures) daha kolay erişebilir yani bu verilerin bilgisayarın ana belleğinden aktarılmasını beklemez (ki bu durum büyük zaman kaybına neden olur).
Ancak bellek büyüklüğü her şey demek değildir bazen düşük seviyeli ekran kartları pazarlama stratejisi olarak büyük bellek miktarlarıyla satışa sunulur ancak genellikle bellek başarımından ciddi ödünler verilir. Çoğu yeni ekran kartı 128 bit veya 256 bit genişliğinde veriyoluna sahipken bazı düşük ve orta seviyeli ekran kartları 64 bit veriyolu genişliğine sahip olabilir. Basitçe aralarındaki farkı açıklamak gerekirse; 128 bit genişliğe sahip veriyolu 64 bit genişliğe sahip olana göre aynı zaman diliminde iki kat daha fazla veri aktarabilir. Şu an piyasada bulunan oyunlar bellekleri ciddi şekilde kullanıyorlar, eğer grafik işlemcisi gerekli veriyi beklemek zorunda kalırsa oyun keyfiniz ciddi şekilde zarar görebilir.
Eğer iki farklı saat hızına, bellek büyüklüğüne ya da veriyolu genişliğine sahip ekran kartları arasında seçim yapmak zorundaysanız tercihinizi daha çok düşük bellek büyüklüğü ve hızlı veriyolu genişliğinden yana kullananın. Buna değecektir. Şeytan ayrıntılarda saklıdır ve bunlara dikkat ederseniz oyun keyfinizi arttırabilirsiniz.
Ekran Kartı Teknolojisi
Ekran Kartlarının Temel Bileşenleri:
Aynı filmlerde veya televizyonda olduğu gibi bilgisayarınızın ekranı da hareketi gösterebilmek için size bir birinden farklı resimleri ard arda gösterir. Ekranınızın tazeleme hızı, grafik kartınızın her resmi saniyede ne kadar güncellediğini gösterir. 75 Hz tazeleme hızı ekrandaki resmin saniyede 75 kere yenilendiği anlamına gelir.
Oyunlarda, bilgisayarınızın kareleri işleme hızı ekranınızın tazeleme hızından fazlaysa bazı sorunlar oluşabilir. Örneğin, eğer bilgisayarınız saniyede 100 kare işleyebilecek kadar güçlüyse ancak ekranınız sadece 75 Hz tazeleme hızına sahipse kısa bir an için de olsa bilgisayarınız tarafından hesaplanan kareler yarım olarak ekranınıza yansır. Bu da bazı yerlerde rahatsız edici yırtılmalara (tearing) veya kusurlara (artifact) neden olur.
Çözüm olarak V-sync (dikey eşzamanlama - vertical synchronization) özelliği kullanılabilir. Bu özellik etkin hale getirildiğinde bilgisayarınızın işlediği kare sayısı ekranınızın tazeleme hızına tam denk gelecek şekilde sınırlandırılır. Örneğin, eğer ekranınızın tazeleme hızı 75 Hz ise V-Sync etkin olduğunda bilgisayarınız tarafından hesaplanan kare sayısı saniyede 75'i kesinlikle geçmez.
Not: Aslında matematiksel olarak noktacık diye bir şey olamaz, nokta zaten boyutsuz bir şeydir. Ancak pixel kelimesi yerine nokta kelimesini kullanırsak karışıklık oluşabileceğini düşünerek bu kelimeyi türettik.
Pixel kelimesi "picture elemen" (resim elemanı) tanımının kısaltılmışıdır. Basitçe tanımlamak gerekirse ekranınızdaki grafik verisi içeren noktalar olduğunu söyleyebiliriz (kırmızı, mavi, yeşil renkleri temsil eden daha küçük üç noktanın birleşmesinden oluşurlar). Eğer ekran çözünürlüğünüz 1024x768 ise ekranınız 1024 noktacık genişliğinde ve 768 noktacık yüksekliğinde bir ızgaradan (grid) oluşturur. Bu noktacıkların hepsinin düzenli şekilde çalışması sonucu ekran istenilen görüntü oluşturulur. Gösterilen içerik, ekranınızın tipine ve ekran kartınızın üretebilme yeteneğine göre saniyede 60 ile 120 arasında değişen hızlarda yenilenir. CRT ekranlar görüntüyü satır satır oluştururken LCD ekranlar her bir noktacığı ayrı ayrı tazeleyebilirler.
Tepe (Vertex)
Resimde "vertex" olarak küpün köşeleri gösterilmiş olsa da aslında "vertex" kelimesi daha çok zirve, doruk ve özellikle matematiksel olarak tepe noktası anlamına gelir. Bu bakımdan "vertex" kelimesini tepe olarak kullanıyoruz. Üç boyutlu bir sahne tamamen tepelerden (vertex) oluşur. Tepe, üç boyutlu uzayda X, Y, Z koordinatlarına sahip bir noktadır. Çok sayıda tepenin birleşmesiyle (en az dört tane) çokgenler (polygon) oluşturulur. Bu çokgenler üçgen veya küp kadar basit olabildikleri gibi çok daha karmaşık şekillere de sahip olabilirler. Daha sonra bu elemana ya da elemanlara kaplanan dokular (texture) sayesinde daha gerçek görünmeleri sağlanır. Yukarıdaki resimde görülen küp sekiz tepe noktasından oluşmuştur. Daha karışık nesneler yuvarlak hatlara sahip olabilirler ki bu da çok daha fazla sayıda tepe noktasının kullanılması anlamına gelir.
Doku (Texture)
Doku (texture) aslında basit bir iki boyutlu resimdir. Büyüklükleri gerçek bir yüzey gibi görünmesini istediğiniz 3B nesnenin yüzey alanı kadardır. Örneğin, yukarıdaki üç boyutlu küpümüz sekiz tepe noktasından oluşur. Doku kaplaması yapılmadan önce basit bir kutucuk olarak görünür. Kaplama işleminden sonra 3B nesne sanki doku ile üzeri boyanmış gibi olur.
Tarayıcı (Shader)
Şu anda kullanılan iki çeşit tarayıcı var: tepe tarayıcılar (vertex shader) ve noktacık tarayıcılar (pixel shader). Tepe tarayıcılar üç boyutlu nesnelerin biçimini bozarlar (deform) veya tamamen değiştirirler. Noktacık tarayıcılar ise noktacıkların renk bilgilerini karmaşık hesaplarla değiştirebilirler; bir 3B sahneyi bir ışık kaynağının aydınlattığını düşünün, üzerine ışık düşen renkler daha parlak görünürken diğerleri gölgede kalır. Bu etki noktacıkların renk bilgisinin değiştirilmesiyle oluşturulur.
Noktacık tarayıcılar oyunlarda gördüğünüz karmaşık etkilerin yaratılması için kullanılırlar. Örneğin, tarayıcı kullanarak üç boyutlu bir kılıç üzerindeki noktacıklar parlatılabilir. Farklı bir tarayıcı ile daha karmaşık bir 3B nesne sanki patlıyormuş gibi bir izlenim yaratılabilir. Oyun geliştiricileri daha gerçekçi çizimler yaratabilmek için her geçen gün daha karışık tarayıcı programları ve mantıksal birimleri geliştiriyorlar. Görsel açıdan sizi kendine çeken bir oyun muhtemelen bolca tarayıcı etkileri kullanıyordur.
Microsoft'un yeni Uygulama Geliştirme Arayüzü (API), DirectX 10'un çıkmasıyla geometrik tarayıcı isimli üçüncü bir tarayıcı hayatımıza girecek. Bu yeni birim ile nesneler parçalara ayrılabilecek, değiştirilebilecek ve hatta istenilen sonuca göre yok edilebilecek. Bu üç tarayıcı tipi de programlama açısından bir birlerine benzeseler de tamamen farklı amaçlar için kullanılıyorlar.
Doldurma Hızı (Fill Rate)
Ekran kartlarının kutusunun bir kenarında gördüğünüz reklamlardan birisi de doldurma hızıyla (fill rate) ilgilidir. Doldurma hızı genellikle bir ekran kartının ne kadar noktacık çizebildiğini gösterir. Eski tip kartlarda üçgen doldurma hızından söz edilirdi. Ancak doldurma hızının iki çeşidi vardır: noktacık doldurma hızı ve doku (texture) doldurma hızı. Yukarıda anlattığımız gibi noktacık doldurma hızı bir ekran kartının belirtilen süre içerisinde çizebildiği noktacık sayısını gösterir ve ızgara işlemlerinin (raster operation - ROP) sayısının saat hızıyla çarpılmasıyla hesaplanır.
Doku doldurma hızı ise ATI ve Nvidia tarafından farklı şekilde hesaplanır. Nvidia bu hızı, noktacık işhatları (pixel pipeline) sayısının saat hızıyla çarpımı şekilde ifade ederken ATI, doku birimlerinin sayısının saat hızıyla çarpımı olarak ifade ediyor. Nvidia ekran kartlarında her bir noktacık işhattı başına bir noktacık tarama birimi olduğundan her iki hesaplama şekli de doğrudur.
Bu tanımlamalardan sonra şimdi de en çok bilinen grafik işlemci bileşenlerine, ne yaptıklarına ve neden önemli olduklarına bir bakalım.
Grafik İşlemci Mimarisi: Özellikler
Gerçekçi 3B gösterim işi ekran kartınızın başarımıyla son derece sıkı bağlantılıdır. 3B işlemciniz ne kadar çok tarayıcı içeriyorsa ve bunların hızı ne kadar yüksekse, görsel tecrübeyi gerçeğe daha yakın hale getirmek için 3B oyun sahnesine o kadar çok etki uygulanabilir.
Grafik işlemciler pek çok farklı işleve sahip olan birimlerden meydana gelir. Bu bileşenlere bakarak bir işlemcinin ilgili görev konusunda ne kadar güçlü olduğunu anlayabilirsiniz. Daha fazla açıklamaya girmeden önce bilmeniz gereken birkaç konuya daha değinelim:
Tepe İşlemcileri (Vertex Processors Ya Da Vertex Shader Units)
Noktacık tarama birimleri gibi tepe işlemcileri de grafik işlemcinin bir bileşenidir ve sadece tepeleri (vertex) ilgilendiren etkileri hesaplamakla uğraşırlar. Daha fazla tepe noktası daha karmaşık 3B şekiller anlamına geldiğinden tepe tarayıcılar pek çok karmaşık 3B nesne içeren 3B sahne söz konusu olduğunda çok önemlidirler. Ancak açık bir şekilde genel başarım üzerinde noktacık tarayıcılara (pixel shader) göre daha az etkiye sahiptirler.
Noktacık İşlemcileri (Pixel Processors Ya Da Pixel Shader Units)
Noktacık işlemcisi, grafik işlemci üzerinde sadece noktacık tarama uygulamaları için ayrılmış bir bileşendir. Bu işlem birimleri sadece noktacıkları ilgilendiren hesaplamaları yaparlar. Çünkü noktacıklar (pixel) renk değerlerini tanımlarlar, noktacık tarayıcılar bütün göz alıcı etkileri vermek için kullanılırlar. Örneğin, bilgisayar oyunlarında gördüğünüz etkileyici su parıltıları tamamen noktacık tarayıcılar tarafından yaratılırlar. Farklı ekran kartlarının noktacık işleme başarımını karşılaştırmak için noktacık tarayıcı sayısına bakabiliriz. 8 noktacık tarayıcısı olan bir kart 16 noktacık tarayıcısı olan bir başka ekran kartına göre karmaşık noktacık hesaplamalarını ciddi şekilde daha yavaş yapacaktır. Tabi ki saat hızının da etkisi vardır ancak noktacık tarayıcı sayısını iki katına çıkarmak işlemci saat hızını arttırmaya çalışmaya göre enerji açısından çok daha verimlidir.
Birleşik Tarayıcılar (Unified Shaders)
Birleşik tarayıcılar henüz bilgisayar dünyasına girmedi ancak yeni gelecek olan DirectX 10 tanımlamaları birleşik tarayıcı mimarisine atıfta bulunuyor. Yani tepe, geometri ve noktacık tarama kod yapıları işlevsel olarak benzeyecekler ancak farklı amaçları olacak. Yeni tanımlamalar ATI tarafından Microsoft için geliştirilen Xbox 360'da karşımıza çıkıyor. Yeni DirectX 10'un potansiyel gereksinimlerini görmek etkileyici olacak.
Dokuların adreslenmesi ve süzülmesi (filtrelenmesi) gerekir. Bu iş TMU'lar tarafından noktacık ve tepe tarama birimleriyle bağlantılı olarak yapılır. Doku işlemlerini noktacıklara (pixel) uygulamak TMU'nun görevidir. İki farklı ekran kartının doku başarımını değerlendirirken grafik işlemcileri içinde bulunan doku birimlerinin sayısına bakılır. Daha fazla TMU birimi olan kartların doku işlerinde daha başarılı olduklarını düşünmek yanlış olmaz.
Izgara İşletme Birimleri (Raster Operator Units - ROPs)
Izgara (raster) işletme işlemcilerinin görevi noktacık verisini belleğe yazmaktır. Bu işlemin yapılma hızı doldurma hızı olarak da bilinir. ROP ve doldurma hızı gibi kavramlar 3B ekran kartlarının çıktığı ilk dönemlerde daha önemliydiler. ROP'un yaptığı iş önemliliğini korusa da artık eskiden olduğu gibi bir dar boğaz oluşturmuyor. Bu yüzden de karşılaştırma yapmak açısından iyi bir ölçüt değil.
İşhatları (Pipelines)
İşhattı terimi bir ekran kartının mimarisini tanımlamak için kullanılır ve genellikle grafik işlemcinin hesaplama yeteneği hakkında doğru fikir verir.
İşhattı kelimesi tek başına resmi teknik bir terim olarak kabul edilmez. Bir grafik işlemci içerisinde farklı işhatları vardır ve her birinde farklı işlemler yapılır. Tarihsel olarak bakarsak bu kelime genellikle kendine özel bir TMU'ya bağlı noktacık işlemcisi (pixel processor) için kullanılır. Radeon 9700 gibi ekran kartları her biri bir TMU'ya bağlı sekiz noktacık işlemcisine sahiptir bu yüzden sekiz-işhatlı olarak tanımlanırlar.
Ancak işhattı terimi yeni grafik işlemci mimarisini tam olarak tanımlayamıyor. Eski tasarımlara göre yeni işlemciler artık daha parçalı yapılara sahipler. Eski tip tasarımın dışına çıkan ilk ekran kartı ATI X1000 serisiydi. Bu seride alt basamaklarda yapılan iyileştirmelerle önemli başarım artışı sağlanabilmişti. Bazı birimler diğerlerine göre daha fazla kullanılırlar ve daha fazla silikon harcamadan verimi arttırmaya çalışıyorsanız yapmanız gereken daha parçalı bir yapı kurmaktır. Bu mimaride noktacık işhattı (pixel pipeline) kelimesi anlamını yitirir çünkü noktacık işlemcileri tek bir TMU'ya bağlı değildir.
Örneğin, ATI Radeon X1600 grafik işlemcisi 12 noktacık tarayıcı birimi için sadece dört TMU'ya sahiptir. Bu tip bir yapılanmayı ne 12 işhatlı ne de 4 işhatlı olarak tanımlayamayız. Yine de internette her ikisinin de kullanıldığını görebiliyoruz.
Yine iki farklı ekran kartını karşılaştırmak için grafik işlemcilerinin barındırdığı işhatlarının sayısına bakılabilir (ATI'nin X1x00 serisi hariç). Örneğin, 24 işhatlı bir ekran kartı 16 işhatlı bir ekran kartına göre genellikle daha hızlıdır.
Grafik İşlemci Mimarisi: Teknoloji
Üretim Süreci
Bu terim tümleşik bir devre oluşturmak için kullanılan üretim tekniğinin yapısal boyutlarını ve kesinliğini tanımlamak için kullanılır. Boyut ne kadar küçülürse üretim süreci de daha küçük ve daha gelişmiş olur. Örneğin, 0.18 µm süreçle, 0.13 µm'ye göre daha büyük ve daha az verimli işlemciler üretebilirsiniz çünkü küçük transistörler genellikle daha düşük voltajla çalışabilirler. Daha az gerilim (voltaj) daha az ısıl direnç anlamına gelir bu da ısı yayımını düşürür. Küçük üretim süreci aynı zamanda birimler arasındaki mesafenin de kısalması ve daha az aktarım zamanları anlamına da gelir. Bu kısalan mesafeler, düşen gerilimler ve diğer artılar sayesinde küçük üretim süreci olan işlemciler daha yüksek saat hızlarına çıkabilirler.
İşleri daha karıştırmak gerekirse, 'mikron' ve 'nanometre' kelimelerinin her ikisi de üretim sürecini tanımlamak için kullanılabilir. 1 nanometre 0.001 mikrona karşılık geldiğinden "0.90 mikron üretim süreci" aynı zamanda "90 nanometre" olarak da adlandırılabilir. Daha önce de söylediğimiz gibi daha düşük üretim süreçleri genellikle daha yüksek saat hızlarına çıkabilirler. Örneğin, 0.18 mikron bir işlemciyle 0.09 mikron (90 nanometre) işlemciyi karşılaştırıyorsanız 0.09 mikron olanın daha yüksek saat hızında olması ihtimali yüksektir.
Grafik İşlemci Saat Hızı
Grafik işlemcilerin saat hızları Megahertz (MHz) cinsinden ölçülür bu da 'saniyede milyon saat turu' anlamına gelir.
Saat hızı bir grafik işlemcinin başarımı üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Ne kadar hızlı çalışırsa bir saniyede yaptığı iş o kadar artar. Örnek vermek gerekirse, Nvidia GeForce 6600 ile 6600 GT'yi karşılaştıralım: 6600 GT 500 MHz hızında çalışan bir işlemciye sahipken 6600'ün işlemcisi 400 MHz hızında çalışır. İşlemciler teknik açıdan bir birinin aynısı olduğundan 6600 GT'nin %20 daha hızlı olan işlemcisinin başarımı daha yüksektir.
Ancak saat hızı her şey demek değildir. Mimarinin başarım üzerinde çok büyük etkiye sahip olduğunu unutmamalısınız. İkinci bir örnekle bu durumu açıklayalım, GeForce 6600 GT ile GeForce 6800 GT'yi düşünün. 6600 GT'nin grafik işlemcisi 500 MHz hızında çalışırken 6800 GT'nin işlemcisi 350 MHz hızında çalışır. Ancak bu durum bütün hikayeyi açıklamaya yetmez çünkü 6800 GT 16 işhatlı mimariye sahipken 6600 GT sadece sekiz işhatlı mimariye sahiptir. Karşılaştırma yapacak olursak 16 işhatlı 350 MHz işlemci sekiz işhatlı 700 MHz işlemciye denk gelir. Bu çok basit bir karşılaştırma oldu ancak ne olup bittiğini anlamak açısından yardımcı olacaktır.
Yerel Grafik Belleği
Ekran kartı üzerinde bulunan bellek miktarının başarım üzerinde ciddi etkisi vardır. Ancak belleğin her özellikleğinin başarım üzerinde farklı etkileri vardır.
Grafik Bellek Büyüklüğü
Ekran kartının belleği muhtemelen bu ürünlerin en fazla abartılan parçasıdır. Yeteri kadar bilgisi olmayan bir kullanıcı ekran kartları arasında seçim yapmak için bellek büyüklüğüne bakacaktır ancak gerçekte bir ekran kartının üzerinde ne kadar bellek olduğunun, saat hızı ve bellek arayüzü gibi diğer özelliklere göre başarım üzerinde çok az etkisi vardır.
Genel konuşmak gerekirse 128 MB belleğe sahip olan kartlar 256 MB bellekli kartlarla çoğunlukla aynı başarıma sahiptirler. Daha fazla belleğin başarım açısından artı sağladığı durumlar vardır ancak bellek büyüklüğünün otomatik olarak daha yüksek başarım anlamına gelmediğini unutmamalısınız.
Bellek miktarının fazla olması yüksek çözünürlüklü doku setlerinde işe yarar. Oyun üreticileri oyunlarına genellikle birden fazla doku seti ekler ve ekran kartınızın belleği yüksekse daha yüksek çözünürlüklü dokuları (texture) kullanabilirsiniz. Yüksek çözünürlüklü dokular daha temiz görüntüler sunar. Bütün bunları akılda tuttuktan sonra yine ilk başa dönerek yüksek bellekli ekran kartının iyi olduğunu söyleyebiliriz ancak diğer bütün daha önemli özelliklerinin aynı olması koşuluyla. Son olarak tekrar söylemekte fayda var: başarım için bellek veriyolu ve bellek hızı gibi özellikler ekran kartınızın üzerinde bulunan bellek miktarından çok daha öncelikli olarak düşünülmelidir.
Bellek Veriyolu
Bellek veriyolu bellek başarımının en önemli elemanlarından birisidir. Günümüz ekran kartlarında bellek veriyolu genişliği 64 bit ile 256 bit arasında değişir hatta bazı durumlarda 512 bit'e kadar çıkabilir. Veriyolu genişliği arttıkça her bir saat turunda taşınabilen veri miktarı da artar ve bu da başarım için çok önemlidir. Örneğin, eğer aynı saat hızlarında çalışan iki veriyolunuz varsa 128 bit genişliğinde olan 64 bit olana göre iki kat veri aktarımı yapabilir.
Aynı şekilde 256 bit 64 bit'e göre dört kat fazla aktarım yapar.
Bellek veriyolu genişliği ne kadar yüksekse (saniye başına düşen kanal kapasitesi) bellek başarımınız da o kadar yüksek olur.
Bellek veriyolu genişliğinin bellek büyüklüğünden çok daha fazla önemli olması bu yüzdendir. Aynı saat hızlarında olduğunu düşünürseniz 64 bit veriyolu 256 bit veriyolunun %25 hızında çalışır!
Bellek büyüklüklerinin tersine 128 MB 256 bit belleğe sahip bir ekran kartı 512 MB 64 bit belleğe sahip bir ekran kartından daha hızlı çalışabilir. Son olarak ATI X1x00 gibi modellerin tanıtımında "iç" bellek tanımlarının verildiğini belirtelim. Örneğin, X1600 kartlar 256 bit "halka veriyoluna" (ring bus) sahipken dış veriyolları 128 bit hızındadır. Bu durumda uygulamadaki bellek hızı 128 bit başarımı gösterir.
Ekran Kartı Arayüzü
Ekran kartıyla sistemin geri kalanı arasında olan bütün veri aktarımları ekran kartının yuvası veya arayüzü ile sağlanır. Şu anda kullanımda olan üç tür arayüz çeşidi vardır: PCI, AGP ve PCI Express. Farklı grafik arayüzler farklı miktarda veriyolu genişliği sunar ve veriyolu genişliği de başarım üzerinde önemli etkiye sahiptir. Ancak şunu hemen belirtelim en modern ekran kartları bile belirli bir veriyolu genişliği kullanır. Bu gereksinim karşılandıktan sonra arayüz artık dar boğaz oluşturmaktan çıkar.
En yavaş grafik veriyolu PCI'dır ve günümüz ekran kartlarının başarımı açısından çok kötü etkiye sahiptir. AGP çok daha iyi bir başarım sunar ancak AGP 1.0 ve AGP 2x bile yeterli hızı sunmaktan uzaktır. AGP 4x ile birlikte modern ekran kartlarının ihtiyaç duydukları veriyolu genişliğine yaklaşmış oluruz. AGP 8X tanımlaması AGP 4x'in iki katı aktarım hızı (2.16 GB/s) sunar ancak bu iki standardın başarımları arasında önemsenecek kadar büyük bir fark yoktur.
En yeni ve en yüksek başarım sunan arayüz PCI Express'tir. Yeni ekran kartları genellikle 16 farklı PCI Express hattını birleştiren ve 4 GB/s aktarım hızına kadar çıkabilen PCI Express x16 tanımlamasını kullanırlar. Bu hız neredeyse AGP 8x'in iki katı kadardır. PCI Express bu hızın hem bilgisayara veri gönderirken hem de bilgisayardan veri alınırken kullanılmasını sağlayabilir. Ancak AGP 8x tanımaları hala yeterli başarım sunduğundan bu iki arayüzü kullanan ekran kartlarını karşılaştırdığımızda diğer bütün özellikler aynıysa pek bir fark göremeyiz. Örneğin, GeForce 6800 Ultra'nın AGP sürümü ile PCI Express sürümü arasında pek bir fark yoktur.
PCI Express şu anda yeni sistemlerin hepsinde tercih edilen arayüz konumunda ve birkaç yıl daha böyle olmaya devam edecek. Yüksek teknoloji ürünü ekran kartları artık yaşlı AGP 8x veriyolunu kullanmak üzere üretilmiyorlar.
Çoklu Kart Çözümleri
Daha fazla grafik işleme gücü için birden fazla ekran kartı kullanmak yeni bir kavram değil. 3B grafiklerin ilk çıkmaya başladığı dönemlerde 3dfx çoklu ekran kartı teknolojisinin öncülüğünü yapıyordu. Ancak 3dfx'in batmasıyla birlikte, her ne kadar ATI, Radeon 9700'den beri endüstriyel kullanım için çoklu çözümler geliştirse de çoklu ekran kartı teknolojisi son kullanıcı pazarından çekilmiş oldu. Bu teknolojinin tekrar son kullanıcıya ulaşması yakın zamanda Nvidia'nın SLI çözümü sayesinde gerçekleşti ve hemen sonrasında bu kervana ATI de Crossfire teknolojisiyle katıldı. Birden fazla ekran kartı kullanarak son derece gelişkin görsel kalite ve etkiler sunan günümüz oyunlarının başarım açlığı giderilebiliyor. Ancak çoklu kart çözümleri arasından bir seçim yapmak pek kolay bir iş değil.
İlk önce güç ve ısı yayımı konuları dikkate alınmalı; çoklu kart çözümleri önemli miktarda enerji gerektiriyorlar, bu yüzden pahalı yüksek güç çıkışı sunabilen güç kaynakları bir gereklilik. Ek olarak ekran kartları çok fazla ısı üretiyorlar ve sistemin normalden fazla ısınmasını engellemek için soğutma çözümünü de normalin üstünde dikkat etmeniz gerekiyo
Ayrıca, SLI/Crossfire özelliklerinin, normal anakartlara göre ciddi oranda daha yüksek fiyatlı bu teknolojileri destekleyen bir anakart gerektirdiğini de hatırlamakta fayda var. Nvidia SLI sadece belirli nForce4 anakartlarda çalışırken ATI Crossfire çözümü de ATI Crossfire yongasetlerinde ve Intel'in çoklu ekran kartı destekli anakartlarında çalışabiliyor. Crossfire'ın bir eksiği var, ekran kartlarından birisinin özel Crossfire Edition olması gerekiyor. Crossfire'ın çıkışından beri ATI, PCI Express veriyolu aracılığıyla bazı modeller için bir çeşit yazılımsal Crossfire özelliği sunuyor ve her yeni sürücüyle daha fazla model destekleniyor. Yazılımsal olmayan (sürücü desteği olmayan modeller) Crossfire çözümü için gerekli olan "master" Crossfire ekran kartları normal sürümlere göre daha pahalıdırlar. Şu anda Radeon X1300, X1600 ve X1800 GTO modelleri çoklu kart özelliğini desteklemek için Crossfire sürümü ekran kartlarına gerek duymuyorlar.
Düşünülmesi gereken başka etkenler de var. Her ne kadar iki ekran kartının bir birine bağlanması başarım artışı sağlasa da bu artış hiç bir zaman iki kat olmuyor, bu yüzden bütçe açısından bakıldığında iki kat fazla para vererek iki kat başarım almıyor olmanız bu işten vazgeçmenize neden olabilir. %120 ile %160 arasında değişen oranlarla başarım artışı beklemek çok daha gerçekçidir - hatta bazı durumlarda hiç başarım artışı olmayabilir. Bu bakımdan ucuz modellerde çoklu ekran kartı çözümlerinin pek bir anlamı kalmıyor çünkü tek bir pahalı ekran kartı iki tane ucuz ekran kartından daha yüksek başarım sunabiliyor. Bütün bu nedenlerden dolayı pek çok tüketici için çoklu ekran kartı çözümleri pek bir şey ifade etmiyor. Eğer oyunlarda daha fazla kalite özelliğini etkinleştirmek istiyorsanız veya oyunları 2560x1600 gibi abartı çözünürlüklerde (kare başına 4 milyondan fazla noktacık demek) oynama peşindeyseniz bu tür çözümlere bir göz atabilirsiniz.
Görsel Özellikler
Ham donanımsal tanımlamalara ek olarak farklı grafik kartı nesilleri ve modelleri tamamen farklı özelliklerle birlikte gelebiliyorlar. Örneğin, bir birine yakın donanımsal özellikleri olsa da (16 işhatlı mimari) ATI Radeon X800 XT temelli ekran kartları "Tarayıcı Modeli 2.0b" desteklerken Nvidia GeForce 6800 Ultra ise "Tarayıcı Modeli 3.0" destekliyor. Pek çok insan aralarındaki farkın tam olarak ne olduğunu bilmeden ekran kartı satın alıyorlar. Bazı görsek etkileri ve son kullanıcı için ne ifade ettiklerine bir bakalım.
Microsoft DirectX Ve Tarayıcı Modeli Sürümleri
Bu terimler muhtemelen en çok kullanılan ve genellikle en az anlaşılan terimlerdir. Bunların önemini anlamak için Grafik API'lerin tarihine kısaca bakmalıyız. DirectX ve OpenGL grafik API'leridir. API, Application Programming Interface (Uygulama Programlama Arayüzü) tanımının kısaltılmışıdır ve herkes tarafından erişilebilen bir çeşit programlama standardıdır.
3B grafik API'lerden önce her ekran kartı firması ürünlerini çalıştırabilmek için kendi özel yöntemlerini kullanıyorlardı. Geliştiriciler oyunlarını ekran kartı üreticilerine göre ve hangi ekran kartlarını desteklemek istiyorlarsa ona uygun şekilde geliştirmek zorundaydılar. Bu çok pahalı ve verimsiz bir yaklaşımdı. Bu sorunu çözebilmek için 3B grafik API'leri geliştirildi böylece geliştiriciler uygulamalarını her bir farklı ekran kartı yerine belirli bir API'ye göre yapmaya başladılar. Uyumluluk sorumluluğu, oyun veya uygulama üreticilerinden sürücülerini belirli bir API'ye göre tasarlayan ekran kartı üreticilerine doğru kaydı.
Buradaki tek karmaşa hala günümüzde de kullanılmaya devam eden iki farklı API'nın çıkmış olmasıdır. Söz konusu API'ler Microsoft DirectX ve OpenGL'dir, buradaki GL Graphics Library'nin (Grafik Kütüphanesi) kısaltılmışıdır. DirectX API'si grafik işlemci donanımı ve oyun teknolojisi üzerinde çok daha fazla etkili olduğundan burada sadece DirectX'e odaklanacağız. Ayrıca bu API günümüz oyunları açısından da daha önemlidir.
DirectX bir Microsoft ürünüdür. Gerçekte DirectX bir çeşit API'ler koleksiyonudur ve bir kısmı 3B grafikleri ilgilendirir. DirectX, ses, müzik, giriş aygıtları ve çeşitli ortamlar için API'ler içerir. 3B grafiklere yönelik olan özel API'ye Direct3D denir ancak ekran kartları söz konusu olduğunda DirectX ve Direct3D kelimeleri bir birinin yerine kullanılabilir.
Grafik donanımı teknolojisi ilerledikçe ve oyun geliştiricileri oyunları için yeni yöntemler geliştirdikçe DirectX belirli aralıklarla güncellenir. DirectX'in kullanım alanı ve popülerliği arttıkça ekran kartı üreticileri kendi modellerini daha çok bu API'yi destekleyecek şekilde tasarlıyorlar. Bu yüzden ekran kartları genellikle DirectX model sürümü ile anılırlar (DirectX sürüm 8, 9.0 veya en son 9.0c gibi).
İşleri biraz daha karıştıralım, Direct3D API'si toplam DirectX koleksiyonunun tersine daha küçük değişiklikler geçirebilir. Örneğin, DirectX 9.0 tanımlaması Tarayıcı Modeli 2.0 için destek sunuyor. Ancak DirectX 9.0c, Tarayıcı Modeli 3.0 desteğiyle geliyor. Bunun anlamı şu; DirectX 9.0 destekli kartların hepsi aynı desteği sunmuyor. Her ikisi de "DirectX 9.0 ekran kartları" olarak tanımlanabilseler de Radeon 9700 Tarayıcı Modeli 2.0 desteklerken Radeon X1800 kartlar Tarayıcı Modeli 3.0 (Shader Model 3.0) desteğiyle geliyorlar.
Geliştiriciler, oyun yazarken özellikle eski donanıma sahip olan kullanıcıları da düşünürler çünkü aksi durumda pazarlarını bir hayli daraltmış olurlar. Bu yüzden eski donanımları desteklemek için genellikle oyunlarına farklı yöntemleri eklerler. DirectX 9 sınıfına giren bir oyun uyumluluğu sağlamak için DirectX 8 ve hatta DirectX 7 destekleri de sunabilir. Tabi ki bu eski özellikler yeni ekran kartlarının gösterebildiği bazı görsel etkileri gösteremezler ancak en azından ekran kartının oyunun çalıştırabilmesine izin verirler.
Pek çok oyun ekran kartı daha eski sürümü desteklese de en yeni DirectX sürümünün kurulu olmasını ister. Sadece DirectX 8 teknolojisini kullanan yeni bir oyun çalışmak için DirectX 9 sürümüne ihtiyaç duyabilir hatta ekran kartı DirectX 8 destekliyor olsa bile.
Şu anda DirectX hakkında temel bilgilere sahipsiniz ancak farklı Direct3D API'lerinin ne gibi farklılıklar içeriyor? Direct3D API'si söz konusu olduğunda eski DirectX sürümleri (3,5,6, ve 7) nispeten basit güncelleştirmeler olarak kalıyorlar. O zamanlar geliştiriciler görsel etkileri oluşturmak için daha önceden programlanmış etkiler arasından seçmek veya bunları bir birine karıştırmak zorunda kalıyorlardı. Modern grafik alanında yapılan en büyük sıçrama DirectX 8 ile oldu. DirectX 8 özel tarayıcı programlama desteğini getirdi böylece geliştiriciler tamamen kendilerine özel görsel etkiler yaratabildiler. DirectX 8, Noktacık Tarayıcı 1.0'dan 1.3'e ve Tepe Tarayıcı 1.0'ı destekliyordu. DirectX 8.1, DirectX 8'în üzerine gelen bir yamaydı ve Noktacık Tarayıcı 1.4 ve Tepe Tarayıcı 1.1 desteklerini getirdi.
DirectX 9'da tarayıcıların karmaşıklığı arttırıldı. DirectX 9, Noktacık Tarayıcı 2.0 ve Tepe Tarayıcı 2.0 desteklerini getirdi. Bu sürümün DirectX 9c ile güncellenmesiyle Noktacık Tarayıcı 3.0 tanımlaması hayatımıza girmiş oldu.
DirectX 10 ise yeni gelecek olan Windows sürümü Vista'yla kullanıma sunulacak ve Windows XP ile uyumlu olmayacak.
HDR Işıklandırma & OpenEXR HDR
HDR, "High Dynamic Range" (Yüksek Dinamik Aralık) teriminin kısaltılmışıdır. HDR ışıklandırma desteği olan bir bilgisayar oyunu olmayana göre çok daha gerçekçi resimler sunar. Ancak bütün ekran kartlarının HDR desteği yoktur.
DirectX 9 uyumlu ekran kartı işlemcilerinden önce, ekran kartları özellikle ışıklandırmaları doğru hesaplamak konusunda çok sınırlı yeteneklere sahiptiler. Bu zamana kadar bütün ışıklandırmalar 8 bit (veya 256) tam sayı seviyesine kadar hesaplanıyordu.
DirectX 9 sınıfı işlemcilerin gelmesinden sonra ekran kartları daha uzun aralıklarda doğru ışıklandırma hesaplamaları yapabilmeye başladılar, 24 bit veya 16.7 milyon.
16.7 Milyon farklı parlaklık seviyesi ve DirectX 9/Tarayıcı Modeli 2.0 uyumlu ekran kartlarının sunduğu yüksek hesaplama gücü sayesinde HDR ışıklandırma bilgisayar oyunlarında kullanılabilir hale geldi. HDR ışıklandırma anlatmak için biraz karışık bir kavram. Ancak basitçe anlatmaya çalışırsak HDR ışıklandırma zıtlığı (contrast) arttırmaya yarıyor (koyular daha koyu açıklar daha açık). Ayrıca koyu ve parlak alanlarda bulunan ışıklandırma verisini de daha zengin hale getiriyor. HDR özelliğini destekleyen bir oyun, bu özelliği sunmayan bir oyuna göre çok daha gerçekçi ve derin sahneler gösterebiliyor.
Hatta Noktacık Tarayıcı 3.0 (Pixel Shader 3.0) tanımlamalarına uyan grafik işlemcileri daha da fazla ışıklandırma derinliği sunabiliyor (32 bit) ve ayrıca kayar nokta nokta doğruluğu karışımı da sağlayabiliyor. Bunun anlamı şu bütün Tarayıcı Modeli 3.0 ekran kartları film endüstrisi için geliştirilen ve "OpenEXR" olarak adlandırılan özel bir tür HDR özelliğini destekliyorlar.
Sadece HDR'nin OpenEXR kipini destekleyen bazı oyunlar, Tarayıcı Modeli 2.0'da bulunan HDR desteğini sunmuyorlar. Ancak OpenEXR olmayan HDR desteği sunan oyunlar her hangi bir DirectX 9 grafik işlemcisiyle çalışabilirler. Örneğin, Oblivion, OpenEXR HDR desteği sunar ve bu özelliğini sadece Tarayıcı Modeli 3.0 destekleyen yeni ekran kartlarında gösterir - Nvidia GeForce 6800 veya ATI Radeon X1800 gibi. Half Life 2 motoruna sahip Counter Strike: Source ve Half Life 2: Aftermath gibi oyunlar ise daha eski DirectX 9 Noktacık Tarayıcı 2.0 destekli ekran kartlarında (GeForce 5 serisi veya ATI Radeon 9500 gibi) HDR desteğini açabilirler.
Son olarak şunu belirmekte fayda var, HDR'nin her çeşidi ciddi miktarda hesaplama gücü gerektirir ve en güçlü son teknoloji ürünü ekran kartlarını bile dize getirebilir. Eğer yeni oyunları HDR-etkin olarak oynamak istiyorsanız pahalı bir ekran kartınızın olması şarttır.
Keskinliği Yumuşatma (Anti-Aliasing, AA)
Aliasing, sayısal resimlerin kenarlarında oluşan çentikli (testeremsi) ve kare kare görünme gibi etkileri tanımlamak için kullanılır. Grafik alanında ise ekranda gösterilen resmin kenarlarının merdiven gibi görünen köşeli kenarlara sahip olmasını tanımlar. Ancak keskinliği yumuşatma hesapları önemli miktarda grafik işlemci gücü gerektirdiğinden bu özelliğin etkinleştirilmesi kare hızında ciddi düşüşlere neden olabilir.
Keskinliği yumuşatma başarımı özellikle grafik belleklerinin başarımıyla doğru orantılıdır bu yüzden yüksek bellek başarımı olan güçlü kartlar keskinliği yumuşatma hesaplamalarından düşük bütçe kartlarına göre çok daha az etkilenirler. Keskinliği yumuşatma farklı seviyelerde uygulanabilir. Örneğin, 4x keskinliği yumuşatma (anti-aliasing) 2x keskinliği yumuşatmaya göre daha kaliteli resimler sunar ancak tabi ki daha fazla başarım gerektirir. 2x, yatay ve dikey çözünürlüğü iki katına çıkarırken 4x dört katına çıkarır.
Doku Süzme (Texture Filtering)
Bilgisayar oyunlarında bulunan bütün 3B nesneler dokuyla kaplanmıştır ve bakış açısı değiştikçe dokuların görünümü oyun içinde bozuk ve daha az net görünür. Bu etkiyle başa çıkabilmek için grafik işlemcileri doku süzgeçleriyle donatılmışlardır.
İlk doku süzme tekniği iki-doğrusal (bilinear) olarak adlandırılıyordu ve pek hoş olmayan süzgeç çizgilerine sahipti. Bu sıkıntı iki-doğrusal tekniğin bir güncellemesi olan üç-doğrusal (tri-linear) doku süzme yöntemiyle giderildi. Bu süzme tekniklerinin ikisi de modern ekran kartlarına pek fazla başarım yükü getirmiyorlar.
Şu anda kullanılan en iyi süzme tekniği eşyönsüz süzmedir (anisotropic filtering - AF kısaltmalı). Keskinliği yumuşatma gibi eşyönsüz süzme de farklı seviyelerde etkin hale getirilebilir. Örneğin, 8x AF, 4x AF'ye göre daha kaliteli resimler oluşturur. Yine keskinliği yumuşatma ile aynı şekilde eşyönsüz süzme de hesaplama gücü gerektirir ve AF seviyesi arttkça hesaplama yükü de artar.
Yüksek Tanımlı Doku Setleri (High Definition Texture Sets)
Bütün 3B oyunlar belirli tanımlamalar çerçevesinde geliştirilirler ve bu tanımlamalardan birisi de oyunun ne kadar doku belleği kullanacağıdır. Oyun oynarken bütün gerekli olan dokuların ekran kartının belleğine sığıyor olması gerekir. Aksi halde gerekli olan dokular daha yavaş olan sistem belleğinde hatta sabit diskte tutulur, bu da başarımın ciddi şekilde düşmesiyle sonuçlanır. Eğer geliştiriciler 128 MB belleği kendileri için en düşük gereksinim olarak belirledilerse bu boyut için hazırlanan dokulara 'doku seti' (texture set) denir ve oyun içerisinde herhangi bir anda kesinlikle 128 MB büyüklüğünü geçmezler.
Yeni oyunlar genellikle birden fazla doku setini desteklerler böylece oyunlar eski ekran kartlarında daha az bellek gerektiren düşük kaliteli doku setlerini kullanırlar. Örneğin, bir oyun üç farklı doku seti içerebilir: 128 MB, 256 MB, ve 512 MB grafik belleği için. 512 MB grafik belleği kullanan oyunlar çok azdır ancak bu boyutta belleğe sahip olan ekran kartlarını almak için de en çekici sebeplerin başında gelirler. Daha fazla bellek, diğer özelliklere göre başarım üzerinde çok az artı etki yapar ancak eğer oyun destekliyorsa görsel kaliteyi ciddi ölçüde arttırabilir.
Sponsorlu Bağlantılar
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.VGA Çıkışlar (D-Sub)
Analog ekran çıkışı 15 adet iğnesi ve mavi rengiyle tanınabilir.
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.
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.
<a href="http://www.gittigidiyor.com" target="_blank">Gittigidiyor</a>
İlgili Bağlantılar Yazıya ilişkin forum tartışmamıza katılın...
Barındıran
Anasayfa » Ekran Kartı » Yeni Başlayanlar İçin: Bölüm 1 - Ekran KartlarıDon Woligroski Çeviri: Hamdi Kellecioğlu 1 Ağustos 2006 - Ekran Kartı
Ekran Kartı İşlemcileri
Grafik işlemcisi ekran kartının en önemli parçasıdır. Noktacık tarayıcıları, tepe tarayıcıları, işhatları bileşen saat hızları gibi nerdeyse bütün donanımsal özellikler grafik işlemcinin mimarisini ve yeteneklerini tanımlar. İşlemciyle ilgili olmayan tanımlamalar ise 3B oyunlar gibi uygulamalarda işlemcilerle birlikte çalışan grafik bellekleri için kullanılır.
Ekran kartı belleği genellikle işlemcinin yakınına koyulur böylece bellekle işlemci arasındaki yol mümkün olduğunca kısa tutulur. Yüksek saat hızlarına ulaşabilmek için bu önemlidir.
Eğer grafik işlemcisi bir ekran kartının kalbiyse bellek kanıdır. Mükemmel bir grafik işlemcisi kötü ya da yetersiz bellek yüzünden yavaşlamak zorunda kalabilir ya da tam tersine hızlı bir bellekle uçuşa geçebilir.
Bellek yongaları genellikle ekran kartının üzerinde işlemcinin bir kenarında veya çevresini saracak şekilde küçük kareler ya da dikdörtgenler biçiminde düzgün olarak dizilirler (iki ile sekiz arasında değişen sayıda).
Çoğu zaman bellek birimlerinin üzerinde ısı emici bulunmaz bu yüzden kartın üzerinde rahatça görülebilirler. Ancak bazen de üzerlerinde ısı emiciler bulunur hatta tamamen tek parçalı bir ısı emici tarafından kaplanmış olabilirler.
Günümüz ekran kartları 128, 256 veya 512 MB belleğe ve hem DDR2 hem de GDDR3 bellek tiplerine sahip olarak satılıyorlar. Ne kadar fazla ekran kartı belleği olursa işlemci o kadar çok grafik verisine (genellikle dokulara - textures) daha kolay erişebilir yani bu verilerin bilgisayarın ana belleğinden aktarılmasını beklemez (ki bu durum büyük zaman kaybına neden olur).
Ancak bellek büyüklüğü her şey demek değildir bazen düşük seviyeli ekran kartları pazarlama stratejisi olarak büyük bellek miktarlarıyla satışa sunulur ancak genellikle bellek başarımından ciddi ödünler verilir. Çoğu yeni ekran kartı 128 bit veya 256 bit genişliğinde veriyoluna sahipken bazı düşük ve orta seviyeli ekran kartları 64 bit veriyolu genişliğine sahip olabilir. Basitçe aralarındaki farkı açıklamak gerekirse; 128 bit genişliğe sahip veriyolu 64 bit genişliğe sahip olana göre aynı zaman diliminde iki kat daha fazla veri aktarabilir. Şu an piyasada bulunan oyunlar bellekleri ciddi şekilde kullanıyorlar, eğer grafik işlemcisi gerekli veriyi beklemek zorunda kalırsa oyun keyfiniz ciddi şekilde zarar görebilir.
Eğer iki farklı saat hızına, bellek büyüklüğüne ya da veriyolu genişliğine sahip ekran kartları arasında seçim yapmak zorundaysanız tercihinizi daha çok düşük bellek büyüklüğü ve hızlı veriyolu genişliğinden yana kullananın. Buna değecektir. Şeytan ayrıntılarda saklıdır ve bunlara dikkat ederseniz oyun keyfinizi arttırabilirsiniz.
Ekran Kartı Teknolojisi
Ekran Kartlarının Temel Bileşenleri:
- Çıkışlar
- Arayüzler
- Soğutma Aygıtları
- Grafik işlemcisi
- Grafik belleği
- Sözlük
- Grafik işlemci mimarisi: özellikler Tepe/noktacık (Vertex/pixel) işlemcileri, tarayıcılar (shaders), doldurma hızı (fill rate), doku/ızgara işletme birimleri (texture/raster operating units), işhatları (pipelines)
- Grafik işlemci mimarisi: teknoloji Üretim teknolojisi, grafik işlemci hızı, yerel grafik belleği (büyüklük, veriyolu, tür, hız), Çok-kartlı çözümler
- Görsel Özellikler DirectX, Yüksek Dinamik Aralık (High Dynamic Range - HDR), keskinliği yumuşatma (anti-aliasing), doku süzme (texture filtering), yüksek tanımlı dokular (high definition textures)
Aynı filmlerde veya televizyonda olduğu gibi bilgisayarınızın ekranı da hareketi gösterebilmek için size bir birinden farklı resimleri ard arda gösterir. Ekranınızın tazeleme hızı, grafik kartınızın her resmi saniyede ne kadar güncellediğini gösterir. 75 Hz tazeleme hızı ekrandaki resmin saniyede 75 kere yenilendiği anlamına gelir.
Oyunlarda, bilgisayarınızın kareleri işleme hızı ekranınızın tazeleme hızından fazlaysa bazı sorunlar oluşabilir. Örneğin, eğer bilgisayarınız saniyede 100 kare işleyebilecek kadar güçlüyse ancak ekranınız sadece 75 Hz tazeleme hızına sahipse kısa bir an için de olsa bilgisayarınız tarafından hesaplanan kareler yarım olarak ekranınıza yansır. Bu da bazı yerlerde rahatsız edici yırtılmalara (tearing) veya kusurlara (artifact) neden olur.
Not: Aslında matematiksel olarak noktacık diye bir şey olamaz, nokta zaten boyutsuz bir şeydir. Ancak pixel kelimesi yerine nokta kelimesini kullanırsak karışıklık oluşabileceğini düşünerek bu kelimeyi türettik.
Pixel kelimesi "picture elemen" (resim elemanı) tanımının kısaltılmışıdır. Basitçe tanımlamak gerekirse ekranınızdaki grafik verisi içeren noktalar olduğunu söyleyebiliriz (kırmızı, mavi, yeşil renkleri temsil eden daha küçük üç noktanın birleşmesinden oluşurlar). Eğer ekran çözünürlüğünüz 1024x768 ise ekranınız 1024 noktacık genişliğinde ve 768 noktacık yüksekliğinde bir ızgaradan (grid) oluşturur. Bu noktacıkların hepsinin düzenli şekilde çalışması sonucu ekran istenilen görüntü oluşturulur. Gösterilen içerik, ekranınızın tipine ve ekran kartınızın üretebilme yeteneğine göre saniyede 60 ile 120 arasında değişen hızlarda yenilenir. CRT ekranlar görüntüyü satır satır oluştururken LCD ekranlar her bir noktacığı ayrı ayrı tazeleyebilirler.
Tepe (Vertex)
Resimde "vertex" olarak küpün köşeleri gösterilmiş olsa da aslında "vertex" kelimesi daha çok zirve, doruk ve özellikle matematiksel olarak tepe noktası anlamına gelir. Bu bakımdan "vertex" kelimesini tepe olarak kullanıyoruz. Üç boyutlu bir sahne tamamen tepelerden (vertex) oluşur. Tepe, üç boyutlu uzayda X, Y, Z koordinatlarına sahip bir noktadır. Çok sayıda tepenin birleşmesiyle (en az dört tane) çokgenler (polygon) oluşturulur. Bu çokgenler üçgen veya küp kadar basit olabildikleri gibi çok daha karmaşık şekillere de sahip olabilirler. Daha sonra bu elemana ya da elemanlara kaplanan dokular (texture) sayesinde daha gerçek görünmeleri sağlanır. Yukarıdaki resimde görülen küp sekiz tepe noktasından oluşmuştur. Daha karışık nesneler yuvarlak hatlara sahip olabilirler ki bu da çok daha fazla sayıda tepe noktasının kullanılması anlamına gelir.
Doku (Texture)
Doku (texture) aslında basit bir iki boyutlu resimdir. Büyüklükleri gerçek bir yüzey gibi görünmesini istediğiniz 3B nesnenin yüzey alanı kadardır. Örneğin, yukarıdaki üç boyutlu küpümüz sekiz tepe noktasından oluşur. Doku kaplaması yapılmadan önce basit bir kutucuk olarak görünür. Kaplama işleminden sonra 3B nesne sanki doku ile üzeri boyanmış gibi olur.
Tarayıcı (Shader)
Noktacık tarayıcı, ekran kartının Elder Scrolls: Oblivion'daki su parıltıları gibi mükemmel etkiler yaratabilmesini sağlar.
"Shader" kelimesi daha çok gölgelendirici olarak çevrilmesi gerekiyor ancak bu birimlerin gölgelendirme teknikleri daha çok ressamların kullandığı tarama yöntemine benziyor (gölgeleri tarayarak koyu göstermek gibi).Şu anda kullanılan iki çeşit tarayıcı var: tepe tarayıcılar (vertex shader) ve noktacık tarayıcılar (pixel shader). Tepe tarayıcılar üç boyutlu nesnelerin biçimini bozarlar (deform) veya tamamen değiştirirler. Noktacık tarayıcılar ise noktacıkların renk bilgilerini karmaşık hesaplarla değiştirebilirler; bir 3B sahneyi bir ışık kaynağının aydınlattığını düşünün, üzerine ışık düşen renkler daha parlak görünürken diğerleri gölgede kalır. Bu etki noktacıkların renk bilgisinin değiştirilmesiyle oluşturulur.
Microsoft'un yeni Uygulama Geliştirme Arayüzü (API), DirectX 10'un çıkmasıyla geometrik tarayıcı isimli üçüncü bir tarayıcı hayatımıza girecek. Bu yeni birim ile nesneler parçalara ayrılabilecek, değiştirilebilecek ve hatta istenilen sonuca göre yok edilebilecek. Bu üç tarayıcı tipi de programlama açısından bir birlerine benzeseler de tamamen farklı amaçlar için kullanılıyorlar.
Doldurma Hızı (Fill Rate)
Ekran kartlarının kutusunun bir kenarında gördüğünüz reklamlardan birisi de doldurma hızıyla (fill rate) ilgilidir. Doldurma hızı genellikle bir ekran kartının ne kadar noktacık çizebildiğini gösterir. Eski tip kartlarda üçgen doldurma hızından söz edilirdi. Ancak doldurma hızının iki çeşidi vardır: noktacık doldurma hızı ve doku (texture) doldurma hızı. Yukarıda anlattığımız gibi noktacık doldurma hızı bir ekran kartının belirtilen süre içerisinde çizebildiği noktacık sayısını gösterir ve ızgara işlemlerinin (raster operation - ROP) sayısının saat hızıyla çarpılmasıyla hesaplanır.
Doku doldurma hızı ise ATI ve Nvidia tarafından farklı şekilde hesaplanır. Nvidia bu hızı, noktacık işhatları (pixel pipeline) sayısının saat hızıyla çarpımı şekilde ifade ederken ATI, doku birimlerinin sayısının saat hızıyla çarpımı olarak ifade ediyor. Nvidia ekran kartlarında her bir noktacık işhattı başına bir noktacık tarama birimi olduğundan her iki hesaplama şekli de doğrudur.
Bu tanımlamalardan sonra şimdi de en çok bilinen grafik işlemci bileşenlerine, ne yaptıklarına ve neden önemli olduklarına bir bakalım.
Grafik İşlemci Mimarisi: Özellikler
Gerçekçi 3B gösterim işi ekran kartınızın başarımıyla son derece sıkı bağlantılıdır. 3B işlemciniz ne kadar çok tarayıcı içeriyorsa ve bunların hızı ne kadar yüksekse, görsel tecrübeyi gerçeğe daha yakın hale getirmek için 3B oyun sahnesine o kadar çok etki uygulanabilir.
Grafik işlemciler pek çok farklı işleve sahip olan birimlerden meydana gelir. Bu bileşenlere bakarak bir işlemcinin ilgili görev konusunda ne kadar güçlü olduğunu anlayabilirsiniz. Daha fazla açıklamaya girmeden önce bilmeniz gereken birkaç konuya daha değinelim:
Tepe İşlemcileri (Vertex Processors Ya Da Vertex Shader Units)
Noktacık tarama birimleri gibi tepe işlemcileri de grafik işlemcinin bir bileşenidir ve sadece tepeleri (vertex) ilgilendiren etkileri hesaplamakla uğraşırlar. Daha fazla tepe noktası daha karmaşık 3B şekiller anlamına geldiğinden tepe tarayıcılar pek çok karmaşık 3B nesne içeren 3B sahne söz konusu olduğunda çok önemlidirler. Ancak açık bir şekilde genel başarım üzerinde noktacık tarayıcılara (pixel shader) göre daha az etkiye sahiptirler.
Noktacık İşlemcileri (Pixel Processors Ya Da Pixel Shader Units)
Noktacık işlemcisi, grafik işlemci üzerinde sadece noktacık tarama uygulamaları için ayrılmış bir bileşendir. Bu işlem birimleri sadece noktacıkları ilgilendiren hesaplamaları yaparlar. Çünkü noktacıklar (pixel) renk değerlerini tanımlarlar, noktacık tarayıcılar bütün göz alıcı etkileri vermek için kullanılırlar. Örneğin, bilgisayar oyunlarında gördüğünüz etkileyici su parıltıları tamamen noktacık tarayıcılar tarafından yaratılırlar. Farklı ekran kartlarının noktacık işleme başarımını karşılaştırmak için noktacık tarayıcı sayısına bakabiliriz. 8 noktacık tarayıcısı olan bir kart 16 noktacık tarayıcısı olan bir başka ekran kartına göre karmaşık noktacık hesaplamalarını ciddi şekilde daha yavaş yapacaktır. Tabi ki saat hızının da etkisi vardır ancak noktacık tarayıcı sayısını iki katına çıkarmak işlemci saat hızını arttırmaya çalışmaya göre enerji açısından çok daha verimlidir.
Birleşik Tarayıcılar (Unified Shaders)
Birleşik tarayıcılar henüz bilgisayar dünyasına girmedi ancak yeni gelecek olan DirectX 10 tanımlamaları birleşik tarayıcı mimarisine atıfta bulunuyor. Yani tepe, geometri ve noktacık tarama kod yapıları işlevsel olarak benzeyecekler ancak farklı amaçları olacak. Yeni tanımlamalar ATI tarafından Microsoft için geliştirilen Xbox 360'da karşımıza çıkıyor. Yeni DirectX 10'un potansiyel gereksinimlerini görmek etkileyici olacak.
Dokuların adreslenmesi ve süzülmesi (filtrelenmesi) gerekir. Bu iş TMU'lar tarafından noktacık ve tepe tarama birimleriyle bağlantılı olarak yapılır. Doku işlemlerini noktacıklara (pixel) uygulamak TMU'nun görevidir. İki farklı ekran kartının doku başarımını değerlendirirken grafik işlemcileri içinde bulunan doku birimlerinin sayısına bakılır. Daha fazla TMU birimi olan kartların doku işlerinde daha başarılı olduklarını düşünmek yanlış olmaz.
Izgara İşletme Birimleri (Raster Operator Units - ROPs)
Izgara (raster) işletme işlemcilerinin görevi noktacık verisini belleğe yazmaktır. Bu işlemin yapılma hızı doldurma hızı olarak da bilinir. ROP ve doldurma hızı gibi kavramlar 3B ekran kartlarının çıktığı ilk dönemlerde daha önemliydiler. ROP'un yaptığı iş önemliliğini korusa da artık eskiden olduğu gibi bir dar boğaz oluşturmuyor. Bu yüzden de karşılaştırma yapmak açısından iyi bir ölçüt değil.
İşhatları (Pipelines)
İşhattı terimi bir ekran kartının mimarisini tanımlamak için kullanılır ve genellikle grafik işlemcinin hesaplama yeteneği hakkında doğru fikir verir.
İşhattı kelimesi tek başına resmi teknik bir terim olarak kabul edilmez. Bir grafik işlemci içerisinde farklı işhatları vardır ve her birinde farklı işlemler yapılır. Tarihsel olarak bakarsak bu kelime genellikle kendine özel bir TMU'ya bağlı noktacık işlemcisi (pixel processor) için kullanılır. Radeon 9700 gibi ekran kartları her biri bir TMU'ya bağlı sekiz noktacık işlemcisine sahiptir bu yüzden sekiz-işhatlı olarak tanımlanırlar.
Ancak işhattı terimi yeni grafik işlemci mimarisini tam olarak tanımlayamıyor. Eski tasarımlara göre yeni işlemciler artık daha parçalı yapılara sahipler. Eski tip tasarımın dışına çıkan ilk ekran kartı ATI X1000 serisiydi. Bu seride alt basamaklarda yapılan iyileştirmelerle önemli başarım artışı sağlanabilmişti. Bazı birimler diğerlerine göre daha fazla kullanılırlar ve daha fazla silikon harcamadan verimi arttırmaya çalışıyorsanız yapmanız gereken daha parçalı bir yapı kurmaktır. Bu mimaride noktacık işhattı (pixel pipeline) kelimesi anlamını yitirir çünkü noktacık işlemcileri tek bir TMU'ya bağlı değildir.
Örneğin, ATI Radeon X1600 grafik işlemcisi 12 noktacık tarayıcı birimi için sadece dört TMU'ya sahiptir. Bu tip bir yapılanmayı ne 12 işhatlı ne de 4 işhatlı olarak tanımlayamayız. Yine de internette her ikisinin de kullanıldığını görebiliyoruz.
Yine iki farklı ekran kartını karşılaştırmak için grafik işlemcilerinin barındırdığı işhatlarının sayısına bakılabilir (ATI'nin X1x00 serisi hariç). Örneğin, 24 işhatlı bir ekran kartı 16 işhatlı bir ekran kartına göre genellikle daha hızlıdır.
Grafik İşlemci Mimarisi: Teknoloji
Üretim Süreci
Bu terim tümleşik bir devre oluşturmak için kullanılan üretim tekniğinin yapısal boyutlarını ve kesinliğini tanımlamak için kullanılır. Boyut ne kadar küçülürse üretim süreci de daha küçük ve daha gelişmiş olur. Örneğin, 0.18 µm süreçle, 0.13 µm'ye göre daha büyük ve daha az verimli işlemciler üretebilirsiniz çünkü küçük transistörler genellikle daha düşük voltajla çalışabilirler. Daha az gerilim (voltaj) daha az ısıl direnç anlamına gelir bu da ısı yayımını düşürür. Küçük üretim süreci aynı zamanda birimler arasındaki mesafenin de kısalması ve daha az aktarım zamanları anlamına da gelir. Bu kısalan mesafeler, düşen gerilimler ve diğer artılar sayesinde küçük üretim süreci olan işlemciler daha yüksek saat hızlarına çıkabilirler.
İşleri daha karıştırmak gerekirse, 'mikron' ve 'nanometre' kelimelerinin her ikisi de üretim sürecini tanımlamak için kullanılabilir. 1 nanometre 0.001 mikrona karşılık geldiğinden "0.90 mikron üretim süreci" aynı zamanda "90 nanometre" olarak da adlandırılabilir. Daha önce de söylediğimiz gibi daha düşük üretim süreçleri genellikle daha yüksek saat hızlarına çıkabilirler. Örneğin, 0.18 mikron bir işlemciyle 0.09 mikron (90 nanometre) işlemciyi karşılaştırıyorsanız 0.09 mikron olanın daha yüksek saat hızında olması ihtimali yüksektir.
Grafik İşlemci Saat Hızı
Grafik işlemcilerin saat hızları Megahertz (MHz) cinsinden ölçülür bu da 'saniyede milyon saat turu' anlamına gelir.
Saat hızı bir grafik işlemcinin başarımı üzerinde doğrudan etkiye sahiptir. Ne kadar hızlı çalışırsa bir saniyede yaptığı iş o kadar artar. Örnek vermek gerekirse, Nvidia GeForce 6600 ile 6600 GT'yi karşılaştıralım: 6600 GT 500 MHz hızında çalışan bir işlemciye sahipken 6600'ün işlemcisi 400 MHz hızında çalışır. İşlemciler teknik açıdan bir birinin aynısı olduğundan 6600 GT'nin %20 daha hızlı olan işlemcisinin başarımı daha yüksektir.
Ancak saat hızı her şey demek değildir. Mimarinin başarım üzerinde çok büyük etkiye sahip olduğunu unutmamalısınız. İkinci bir örnekle bu durumu açıklayalım, GeForce 6600 GT ile GeForce 6800 GT'yi düşünün. 6600 GT'nin grafik işlemcisi 500 MHz hızında çalışırken 6800 GT'nin işlemcisi 350 MHz hızında çalışır. Ancak bu durum bütün hikayeyi açıklamaya yetmez çünkü 6800 GT 16 işhatlı mimariye sahipken 6600 GT sadece sekiz işhatlı mimariye sahiptir. Karşılaştırma yapacak olursak 16 işhatlı 350 MHz işlemci sekiz işhatlı 700 MHz işlemciye denk gelir. Bu çok basit bir karşılaştırma oldu ancak ne olup bittiğini anlamak açısından yardımcı olacaktır.
Yerel Grafik Belleği
Ekran kartı üzerinde bulunan bellek miktarının başarım üzerinde ciddi etkisi vardır. Ancak belleğin her özellikleğinin başarım üzerinde farklı etkileri vardır.
Grafik Bellek Büyüklüğü
Ekran kartının belleği muhtemelen bu ürünlerin en fazla abartılan parçasıdır. Yeteri kadar bilgisi olmayan bir kullanıcı ekran kartları arasında seçim yapmak için bellek büyüklüğüne bakacaktır ancak gerçekte bir ekran kartının üzerinde ne kadar bellek olduğunun, saat hızı ve bellek arayüzü gibi diğer özelliklere göre başarım üzerinde çok az etkisi vardır.
Genel konuşmak gerekirse 128 MB belleğe sahip olan kartlar 256 MB bellekli kartlarla çoğunlukla aynı başarıma sahiptirler. Daha fazla belleğin başarım açısından artı sağladığı durumlar vardır ancak bellek büyüklüğünün otomatik olarak daha yüksek başarım anlamına gelmediğini unutmamalısınız.
Bellek miktarının fazla olması yüksek çözünürlüklü doku setlerinde işe yarar. Oyun üreticileri oyunlarına genellikle birden fazla doku seti ekler ve ekran kartınızın belleği yüksekse daha yüksek çözünürlüklü dokuları (texture) kullanabilirsiniz. Yüksek çözünürlüklü dokular daha temiz görüntüler sunar. Bütün bunları akılda tuttuktan sonra yine ilk başa dönerek yüksek bellekli ekran kartının iyi olduğunu söyleyebiliriz ancak diğer bütün daha önemli özelliklerinin aynı olması koşuluyla. Son olarak tekrar söylemekte fayda var: başarım için bellek veriyolu ve bellek hızı gibi özellikler ekran kartınızın üzerinde bulunan bellek miktarından çok daha öncelikli olarak düşünülmelidir.
Bellek Veriyolu
Bellek veriyolu bellek başarımının en önemli elemanlarından birisidir. Günümüz ekran kartlarında bellek veriyolu genişliği 64 bit ile 256 bit arasında değişir hatta bazı durumlarda 512 bit'e kadar çıkabilir. Veriyolu genişliği arttıkça her bir saat turunda taşınabilen veri miktarı da artar ve bu da başarım için çok önemlidir. Örneğin, eğer aynı saat hızlarında çalışan iki veriyolunuz varsa 128 bit genişliğinde olan 64 bit olana göre iki kat veri aktarımı yapabilir.
Aynı şekilde 256 bit 64 bit'e göre dört kat fazla aktarım yapar.
Bellek veriyolu genişliği ne kadar yüksekse (saniye başına düşen kanal kapasitesi) bellek başarımınız da o kadar yüksek olur.
Bellek veriyolu genişliğinin bellek büyüklüğünden çok daha fazla önemli olması bu yüzdendir. Aynı saat hızlarında olduğunu düşünürseniz 64 bit veriyolu 256 bit veriyolunun %25 hızında çalışır!
Bellek büyüklüklerinin tersine 128 MB 256 bit belleğe sahip bir ekran kartı 512 MB 64 bit belleğe sahip bir ekran kartından daha hızlı çalışabilir. Son olarak ATI X1x00 gibi modellerin tanıtımında "iç" bellek tanımlarının verildiğini belirtelim. Örneğin, X1600 kartlar 256 bit "halka veriyoluna" (ring bus) sahipken dış veriyolları 128 bit hızındadır. Bu durumda uygulamadaki bellek hızı 128 bit başarımı gösterir.
Ekran Kartı Arayüzü
Ekran kartıyla sistemin geri kalanı arasında olan bütün veri aktarımları ekran kartının yuvası veya arayüzü ile sağlanır. Şu anda kullanımda olan üç tür arayüz çeşidi vardır: PCI, AGP ve PCI Express. Farklı grafik arayüzler farklı miktarda veriyolu genişliği sunar ve veriyolu genişliği de başarım üzerinde önemli etkiye sahiptir. Ancak şunu hemen belirtelim en modern ekran kartları bile belirli bir veriyolu genişliği kullanır. Bu gereksinim karşılandıktan sonra arayüz artık dar boğaz oluşturmaktan çıkar.
En yavaş grafik veriyolu PCI'dır ve günümüz ekran kartlarının başarımı açısından çok kötü etkiye sahiptir. AGP çok daha iyi bir başarım sunar ancak AGP 1.0 ve AGP 2x bile yeterli hızı sunmaktan uzaktır. AGP 4x ile birlikte modern ekran kartlarının ihtiyaç duydukları veriyolu genişliğine yaklaşmış oluruz. AGP 8X tanımlaması AGP 4x'in iki katı aktarım hızı (2.16 GB/s) sunar ancak bu iki standardın başarımları arasında önemsenecek kadar büyük bir fark yoktur.
En yeni ve en yüksek başarım sunan arayüz PCI Express'tir. Yeni ekran kartları genellikle 16 farklı PCI Express hattını birleştiren ve 4 GB/s aktarım hızına kadar çıkabilen PCI Express x16 tanımlamasını kullanırlar. Bu hız neredeyse AGP 8x'in iki katı kadardır. PCI Express bu hızın hem bilgisayara veri gönderirken hem de bilgisayardan veri alınırken kullanılmasını sağlayabilir. Ancak AGP 8x tanımaları hala yeterli başarım sunduğundan bu iki arayüzü kullanan ekran kartlarını karşılaştırdığımızda diğer bütün özellikler aynıysa pek bir fark göremeyiz. Örneğin, GeForce 6800 Ultra'nın AGP sürümü ile PCI Express sürümü arasında pek bir fark yoktur.
PCI Express şu anda yeni sistemlerin hepsinde tercih edilen arayüz konumunda ve birkaç yıl daha böyle olmaya devam edecek. Yüksek teknoloji ürünü ekran kartları artık yaşlı AGP 8x veriyolunu kullanmak üzere üretilmiyorlar.
Çoklu Kart Çözümleri
Daha fazla grafik işleme gücü için birden fazla ekran kartı kullanmak yeni bir kavram değil. 3B grafiklerin ilk çıkmaya başladığı dönemlerde 3dfx çoklu ekran kartı teknolojisinin öncülüğünü yapıyordu. Ancak 3dfx'in batmasıyla birlikte, her ne kadar ATI, Radeon 9700'den beri endüstriyel kullanım için çoklu çözümler geliştirse de çoklu ekran kartı teknolojisi son kullanıcı pazarından çekilmiş oldu. Bu teknolojinin tekrar son kullanıcıya ulaşması yakın zamanda Nvidia'nın SLI çözümü sayesinde gerçekleşti ve hemen sonrasında bu kervana ATI de Crossfire teknolojisiyle katıldı. Birden fazla ekran kartı kullanarak son derece gelişkin görsel kalite ve etkiler sunan günümüz oyunlarının başarım açlığı giderilebiliyor. Ancak çoklu kart çözümleri arasından bir seçim yapmak pek kolay bir iş değil.
İlk önce güç ve ısı yayımı konuları dikkate alınmalı; çoklu kart çözümleri önemli miktarda enerji gerektiriyorlar, bu yüzden pahalı yüksek güç çıkışı sunabilen güç kaynakları bir gereklilik. Ek olarak ekran kartları çok fazla ısı üretiyorlar ve sistemin normalden fazla ısınmasını engellemek için soğutma çözümünü de normalin üstünde dikkat etmeniz gerekiyo
Ayrıca, SLI/Crossfire özelliklerinin, normal anakartlara göre ciddi oranda daha yüksek fiyatlı bu teknolojileri destekleyen bir anakart gerektirdiğini de hatırlamakta fayda var. Nvidia SLI sadece belirli nForce4 anakartlarda çalışırken ATI Crossfire çözümü de ATI Crossfire yongasetlerinde ve Intel'in çoklu ekran kartı destekli anakartlarında çalışabiliyor. Crossfire'ın bir eksiği var, ekran kartlarından birisinin özel Crossfire Edition olması gerekiyor. Crossfire'ın çıkışından beri ATI, PCI Express veriyolu aracılığıyla bazı modeller için bir çeşit yazılımsal Crossfire özelliği sunuyor ve her yeni sürücüyle daha fazla model destekleniyor. Yazılımsal olmayan (sürücü desteği olmayan modeller) Crossfire çözümü için gerekli olan "master" Crossfire ekran kartları normal sürümlere göre daha pahalıdırlar. Şu anda Radeon X1300, X1600 ve X1800 GTO modelleri çoklu kart özelliğini desteklemek için Crossfire sürümü ekran kartlarına gerek duymuyorlar.
Düşünülmesi gereken başka etkenler de var. Her ne kadar iki ekran kartının bir birine bağlanması başarım artışı sağlasa da bu artış hiç bir zaman iki kat olmuyor, bu yüzden bütçe açısından bakıldığında iki kat fazla para vererek iki kat başarım almıyor olmanız bu işten vazgeçmenize neden olabilir. %120 ile %160 arasında değişen oranlarla başarım artışı beklemek çok daha gerçekçidir - hatta bazı durumlarda hiç başarım artışı olmayabilir. Bu bakımdan ucuz modellerde çoklu ekran kartı çözümlerinin pek bir anlamı kalmıyor çünkü tek bir pahalı ekran kartı iki tane ucuz ekran kartından daha yüksek başarım sunabiliyor. Bütün bu nedenlerden dolayı pek çok tüketici için çoklu ekran kartı çözümleri pek bir şey ifade etmiyor. Eğer oyunlarda daha fazla kalite özelliğini etkinleştirmek istiyorsanız veya oyunları 2560x1600 gibi abartı çözünürlüklerde (kare başına 4 milyondan fazla noktacık demek) oynama peşindeyseniz bu tür çözümlere bir göz atabilirsiniz.
Görsel Özellikler
Ham donanımsal tanımlamalara ek olarak farklı grafik kartı nesilleri ve modelleri tamamen farklı özelliklerle birlikte gelebiliyorlar. Örneğin, bir birine yakın donanımsal özellikleri olsa da (16 işhatlı mimari) ATI Radeon X800 XT temelli ekran kartları "Tarayıcı Modeli 2.0b" desteklerken Nvidia GeForce 6800 Ultra ise "Tarayıcı Modeli 3.0" destekliyor. Pek çok insan aralarındaki farkın tam olarak ne olduğunu bilmeden ekran kartı satın alıyorlar. Bazı görsek etkileri ve son kullanıcı için ne ifade ettiklerine bir bakalım.
Microsoft DirectX Ve Tarayıcı Modeli Sürümleri
Bu terimler muhtemelen en çok kullanılan ve genellikle en az anlaşılan terimlerdir. Bunların önemini anlamak için Grafik API'lerin tarihine kısaca bakmalıyız. DirectX ve OpenGL grafik API'leridir. API, Application Programming Interface (Uygulama Programlama Arayüzü) tanımının kısaltılmışıdır ve herkes tarafından erişilebilen bir çeşit programlama standardıdır.
3B grafik API'lerden önce her ekran kartı firması ürünlerini çalıştırabilmek için kendi özel yöntemlerini kullanıyorlardı. Geliştiriciler oyunlarını ekran kartı üreticilerine göre ve hangi ekran kartlarını desteklemek istiyorlarsa ona uygun şekilde geliştirmek zorundaydılar. Bu çok pahalı ve verimsiz bir yaklaşımdı. Bu sorunu çözebilmek için 3B grafik API'leri geliştirildi böylece geliştiriciler uygulamalarını her bir farklı ekran kartı yerine belirli bir API'ye göre yapmaya başladılar. Uyumluluk sorumluluğu, oyun veya uygulama üreticilerinden sürücülerini belirli bir API'ye göre tasarlayan ekran kartı üreticilerine doğru kaydı.
Buradaki tek karmaşa hala günümüzde de kullanılmaya devam eden iki farklı API'nın çıkmış olmasıdır. Söz konusu API'ler Microsoft DirectX ve OpenGL'dir, buradaki GL Graphics Library'nin (Grafik Kütüphanesi) kısaltılmışıdır. DirectX API'si grafik işlemci donanımı ve oyun teknolojisi üzerinde çok daha fazla etkili olduğundan burada sadece DirectX'e odaklanacağız. Ayrıca bu API günümüz oyunları açısından da daha önemlidir.
DirectX bir Microsoft ürünüdür. Gerçekte DirectX bir çeşit API'ler koleksiyonudur ve bir kısmı 3B grafikleri ilgilendirir. DirectX, ses, müzik, giriş aygıtları ve çeşitli ortamlar için API'ler içerir. 3B grafiklere yönelik olan özel API'ye Direct3D denir ancak ekran kartları söz konusu olduğunda DirectX ve Direct3D kelimeleri bir birinin yerine kullanılabilir.
Grafik donanımı teknolojisi ilerledikçe ve oyun geliştiricileri oyunları için yeni yöntemler geliştirdikçe DirectX belirli aralıklarla güncellenir. DirectX'in kullanım alanı ve popülerliği arttıkça ekran kartı üreticileri kendi modellerini daha çok bu API'yi destekleyecek şekilde tasarlıyorlar. Bu yüzden ekran kartları genellikle DirectX model sürümü ile anılırlar (DirectX sürüm 8, 9.0 veya en son 9.0c gibi).
İşleri biraz daha karıştıralım, Direct3D API'si toplam DirectX koleksiyonunun tersine daha küçük değişiklikler geçirebilir. Örneğin, DirectX 9.0 tanımlaması Tarayıcı Modeli 2.0 için destek sunuyor. Ancak DirectX 9.0c, Tarayıcı Modeli 3.0 desteğiyle geliyor. Bunun anlamı şu; DirectX 9.0 destekli kartların hepsi aynı desteği sunmuyor. Her ikisi de "DirectX 9.0 ekran kartları" olarak tanımlanabilseler de Radeon 9700 Tarayıcı Modeli 2.0 desteklerken Radeon X1800 kartlar Tarayıcı Modeli 3.0 (Shader Model 3.0) desteğiyle geliyorlar.
Geliştiriciler, oyun yazarken özellikle eski donanıma sahip olan kullanıcıları da düşünürler çünkü aksi durumda pazarlarını bir hayli daraltmış olurlar. Bu yüzden eski donanımları desteklemek için genellikle oyunlarına farklı yöntemleri eklerler. DirectX 9 sınıfına giren bir oyun uyumluluğu sağlamak için DirectX 8 ve hatta DirectX 7 destekleri de sunabilir. Tabi ki bu eski özellikler yeni ekran kartlarının gösterebildiği bazı görsel etkileri gösteremezler ancak en azından ekran kartının oyunun çalıştırabilmesine izin verirler.
Pek çok oyun ekran kartı daha eski sürümü desteklese de en yeni DirectX sürümünün kurulu olmasını ister. Sadece DirectX 8 teknolojisini kullanan yeni bir oyun çalışmak için DirectX 9 sürümüne ihtiyaç duyabilir hatta ekran kartı DirectX 8 destekliyor olsa bile.
Şu anda DirectX hakkında temel bilgilere sahipsiniz ancak farklı Direct3D API'lerinin ne gibi farklılıklar içeriyor? Direct3D API'si söz konusu olduğunda eski DirectX sürümleri (3,5,6, ve 7) nispeten basit güncelleştirmeler olarak kalıyorlar. O zamanlar geliştiriciler görsel etkileri oluşturmak için daha önceden programlanmış etkiler arasından seçmek veya bunları bir birine karıştırmak zorunda kalıyorlardı. Modern grafik alanında yapılan en büyük sıçrama DirectX 8 ile oldu. DirectX 8 özel tarayıcı programlama desteğini getirdi böylece geliştiriciler tamamen kendilerine özel görsel etkiler yaratabildiler. DirectX 8, Noktacık Tarayıcı 1.0'dan 1.3'e ve Tepe Tarayıcı 1.0'ı destekliyordu. DirectX 8.1, DirectX 8'în üzerine gelen bir yamaydı ve Noktacık Tarayıcı 1.4 ve Tepe Tarayıcı 1.1 desteklerini getirdi.
DirectX 9'da tarayıcıların karmaşıklığı arttırıldı. DirectX 9, Noktacık Tarayıcı 2.0 ve Tepe Tarayıcı 2.0 desteklerini getirdi. Bu sürümün DirectX 9c ile güncellenmesiyle Noktacık Tarayıcı 3.0 tanımlaması hayatımıza girmiş oldu.
DirectX 10 ise yeni gelecek olan Windows sürümü Vista'yla kullanıma sunulacak ve Windows XP ile uyumlu olmayacak.
HDR Işıklandırma & OpenEXR HDR
HDR, "High Dynamic Range" (Yüksek Dinamik Aralık) teriminin kısaltılmışıdır. HDR ışıklandırma desteği olan bir bilgisayar oyunu olmayana göre çok daha gerçekçi resimler sunar. Ancak bütün ekran kartlarının HDR desteği yoktur.
DirectX 9 uyumlu ekran kartı işlemcilerinden önce, ekran kartları özellikle ışıklandırmaları doğru hesaplamak konusunda çok sınırlı yeteneklere sahiptiler. Bu zamana kadar bütün ışıklandırmalar 8 bit (veya 256) tam sayı seviyesine kadar hesaplanıyordu.
DirectX 9 sınıfı işlemcilerin gelmesinden sonra ekran kartları daha uzun aralıklarda doğru ışıklandırma hesaplamaları yapabilmeye başladılar, 24 bit veya 16.7 milyon.
16.7 Milyon farklı parlaklık seviyesi ve DirectX 9/Tarayıcı Modeli 2.0 uyumlu ekran kartlarının sunduğu yüksek hesaplama gücü sayesinde HDR ışıklandırma bilgisayar oyunlarında kullanılabilir hale geldi. HDR ışıklandırma anlatmak için biraz karışık bir kavram. Ancak basitçe anlatmaya çalışırsak HDR ışıklandırma zıtlığı (contrast) arttırmaya yarıyor (koyular daha koyu açıklar daha açık). Ayrıca koyu ve parlak alanlarda bulunan ışıklandırma verisini de daha zengin hale getiriyor. HDR özelliğini destekleyen bir oyun, bu özelliği sunmayan bir oyuna göre çok daha gerçekçi ve derin sahneler gösterebiliyor.
Hatta Noktacık Tarayıcı 3.0 (Pixel Shader 3.0) tanımlamalarına uyan grafik işlemcileri daha da fazla ışıklandırma derinliği sunabiliyor (32 bit) ve ayrıca kayar nokta nokta doğruluğu karışımı da sağlayabiliyor. Bunun anlamı şu bütün Tarayıcı Modeli 3.0 ekran kartları film endüstrisi için geliştirilen ve "OpenEXR" olarak adlandırılan özel bir tür HDR özelliğini destekliyorlar.
Sadece HDR'nin OpenEXR kipini destekleyen bazı oyunlar, Tarayıcı Modeli 2.0'da bulunan HDR desteğini sunmuyorlar. Ancak OpenEXR olmayan HDR desteği sunan oyunlar her hangi bir DirectX 9 grafik işlemcisiyle çalışabilirler. Örneğin, Oblivion, OpenEXR HDR desteği sunar ve bu özelliğini sadece Tarayıcı Modeli 3.0 destekleyen yeni ekran kartlarında gösterir - Nvidia GeForce 6800 veya ATI Radeon X1800 gibi. Half Life 2 motoruna sahip Counter Strike: Source ve Half Life 2: Aftermath gibi oyunlar ise daha eski DirectX 9 Noktacık Tarayıcı 2.0 destekli ekran kartlarında (GeForce 5 serisi veya ATI Radeon 9500 gibi) HDR desteğini açabilirler.
Son olarak şunu belirmekte fayda var, HDR'nin her çeşidi ciddi miktarda hesaplama gücü gerektirir ve en güçlü son teknoloji ürünü ekran kartlarını bile dize getirebilir. Eğer yeni oyunları HDR-etkin olarak oynamak istiyorsanız pahalı bir ekran kartınızın olması şarttır.
Keskinliği Yumuşatma (Anti-Aliasing, AA)
Aliasing, sayısal resimlerin kenarlarında oluşan çentikli (testeremsi) ve kare kare görünme gibi etkileri tanımlamak için kullanılır. Grafik alanında ise ekranda gösterilen resmin kenarlarının merdiven gibi görünen köşeli kenarlara sahip olmasını tanımlar. Ancak keskinliği yumuşatma hesapları önemli miktarda grafik işlemci gücü gerektirdiğinden bu özelliğin etkinleştirilmesi kare hızında ciddi düşüşlere neden olabilir.
Keskinliği yumuşatma başarımı özellikle grafik belleklerinin başarımıyla doğru orantılıdır bu yüzden yüksek bellek başarımı olan güçlü kartlar keskinliği yumuşatma hesaplamalarından düşük bütçe kartlarına göre çok daha az etkilenirler. Keskinliği yumuşatma farklı seviyelerde uygulanabilir. Örneğin, 4x keskinliği yumuşatma (anti-aliasing) 2x keskinliği yumuşatmaya göre daha kaliteli resimler sunar ancak tabi ki daha fazla başarım gerektirir. 2x, yatay ve dikey çözünürlüğü iki katına çıkarırken 4x dört katına çıkarır.
Doku Süzme (Texture Filtering)
Bilgisayar oyunlarında bulunan bütün 3B nesneler dokuyla kaplanmıştır ve bakış açısı değiştikçe dokuların görünümü oyun içinde bozuk ve daha az net görünür. Bu etkiyle başa çıkabilmek için grafik işlemcileri doku süzgeçleriyle donatılmışlardır.
Şu anda kullanılan en iyi süzme tekniği eşyönsüz süzmedir (anisotropic filtering - AF kısaltmalı). Keskinliği yumuşatma gibi eşyönsüz süzme de farklı seviyelerde etkin hale getirilebilir. Örneğin, 8x AF, 4x AF'ye göre daha kaliteli resimler oluşturur. Yine keskinliği yumuşatma ile aynı şekilde eşyönsüz süzme de hesaplama gücü gerektirir ve AF seviyesi arttkça hesaplama yükü de artar.
Yüksek Tanımlı Doku Setleri (High Definition Texture Sets)
Bütün 3B oyunlar belirli tanımlamalar çerçevesinde geliştirilirler ve bu tanımlamalardan birisi de oyunun ne kadar doku belleği kullanacağıdır. Oyun oynarken bütün gerekli olan dokuların ekran kartının belleğine sığıyor olması gerekir. Aksi halde gerekli olan dokular daha yavaş olan sistem belleğinde hatta sabit diskte tutulur, bu da başarımın ciddi şekilde düşmesiyle sonuçlanır. Eğer geliştiriciler 128 MB belleği kendileri için en düşük gereksinim olarak belirledilerse bu boyut için hazırlanan dokulara 'doku seti' (texture set) denir ve oyun içerisinde herhangi bir anda kesinlikle 128 MB büyüklüğünü geçmezler.
Yeni oyunlar genellikle birden fazla doku setini desteklerler böylece oyunlar eski ekran kartlarında daha az bellek gerektiren düşük kaliteli doku setlerini kullanırlar. Örneğin, bir oyun üç farklı doku seti içerebilir: 128 MB, 256 MB, ve 512 MB grafik belleği için. 512 MB grafik belleği kullanan oyunlar çok azdır ancak bu boyutta belleğe sahip olan ekran kartlarını almak için de en çekici sebeplerin başında gelirler. Daha fazla bellek, diğer özelliklere göre başarım üzerinde çok az artı etki yapar ancak eğer oyun destekliyorsa görsel kaliteyi ciddi ölçüde arttırabilir.
