Mit csinál pontosan egy videókártya?

A fenti link nagyon alap szinten írja le a videokártya lényegét, de ezért közel sem teljes körűen. Persze Én sem vagyok grafikus programozó/tervező szakember, de megpróbálom kicsit bővebben kifejteni.

A grafikus kártya gyakorlatilag meghatározza a megjelenítendő pixelek színét. A kezdetekben ez csak alacsony felbontáson és monochrome vagy kevés szín felhasználásával volt támogatott. Eleinte csak 2D-s megjelenítők léteztek és a később megjelenő első 3D gyorsítókat például külön kellett a gépbe megvenni (1996, 3dfx Voodoo), később persze egybe integrálódtak a 2D/3D megjelenítők és megjelentek a ma használatos megoldások ősei (pl Nvidia Riva 128, 3dfx Voodoo Banshee, Ati 3D Rage). A grafikus kártyák nagyon lendületesen fejlődtek és fejlődnek napjainkig. A teljesítmény és a szolgáltatások tárháza folyamatosan terebélyesedik. Az első nagy áttörés 1999-ben a Geforce 256 chip megjelenésével tarolt, ami hardveresen támogatta a T&L (Transform and Lighting) funkciót, ezzel nagy terhel levéve a CPU válláról (a DirectX 7 nyújt lehetőséget a hardveres T&L gyorsításra). Innentől nevezik a grafikus feldolgozó egységeket GPU-nak! Ezek után megjelentek a shaderek (DirectX 8-tól), amik lényegében programozható grafikus futószalagokat jelentenek a GPU-n belül, azaz a fejlesztők meghatározott utasításokkal egyszerűbben hozhattak létre speciális hatásokat. A shader verziók fejlődésével és a teljesítmény gyors növekedésével egyre nőtt a lehetőségek tárháza, egyre valósághűbb grafikákat lehetett létrehozni valós idejű rendereléssel. Később a dedikált pixel és vertex shaderek egyesültek (DirectX 10), majd újabb látványos/hasznos funkciókkal is bővültek (DirectX 11). Az utóbbi években a GPU-k számítási kapacitása sokat fejlődött és a rengeteg számoló egység bizonyos jól párhuzamosítható feladatokat hatékonyan képes átvállalni akár a CPU-tól is, így a GPU-k általános célú felhasználása már régóta már egy ideje zajlik a megfelelő területeken és egyre inkább a CPU+GPU egységek egyesítésében látják a gyártók a jövőt. A GPU-k egyébként hardveres dekódolásban és akár transzkódolásban is segíthetik a rendszert, hiszen például a szabványos video kódekeket már egy kis dedikált GPU egység lekezeli, ezzel szintén terhet véve le a CPU-ról.

Szóval egy modern videokártya elég sokmindent csinálhat egy gépben. Első sorban 2D képet ad és 3D grafikát számol, emellett video lejátszást gyorsít, segíthet kép és video szerkesztésnél, számolhat fizikát, részecske szimulációkat és még ki tudja mit. Ezen felül a mai kártyák nagy felbontású monitorokat támogatnak egyszerre többet is (egyes modellek akár hatot).

Ha a 3D grafika előállítása érdekel, akkor biztosan találsz arról is infókat, cikkeket, leírásokat a neten. Idővel ezek a dolgok is fejlődnek, változnak, de alap szinten kb megegyeznek. Elő lépésben történik a vertexek (csúcspontok) felépítése, ezekből elkészül a drótváz, erre rákerülnek a textúrák, majd a pixelek színeinek meghatározása a shader algoritmusok alapján és végül a raszterizálás, élsimítás, memóriába írás és a képernyőre küldés. Ezek magas felbontás és egy mai részletes grafikájú játék esetén igen komoly számítási kapacitásokat követelnek meg, főleg ha tudjuk, hogy másodpercenként legalább 25-30 képkockát kéne produkálni az élvezhetőséghez. A mai felső kategóriás videokártyák GPU paramétereit megvizsgálva bizony komoly számokba futunk...

Ha megnézzük a régi Geforce 256 (Geforce 1) GPU adatait, akkor látunk DirectX 7 támogatást, 4 pixel futószalagot, 4 textúrázó egységet és 4 raszterizálót. Ez a GPU 120MHz-en ketyegett és a 300MHZ-es effektív órajelű DDR videomemória 4,8GB/s sávszélességgel szolgálta ki a grafikus egységet 128 biten.

Ha magnézünk egy mai Geforce GTX780 GPU-t, akkor látunk DirectX 11 támogatást, 2304 shader egységet, 192 textúrázót, 48 raszterizálót. A GPU egység 863MHz-en ketyeg és a 6GHz effektív órajelű GDDR5 memória 288GB/s sávszélességet biztosít a 384 bit széles buszon.

Persze az a két kártya között olyan hatalmas szakadék és időkülönbség van, hogy nem is lehet őket összehasonlítani semmiképpen, de azért a számokból sejthető, hogy a videokártyák sokat fejlődtek.

:)