מהו כרטיס המסך?
אולי יצא לכם לראות פעם איך מחברים מסך למחשב - פשוט מאוד - לוקחים את הכבל שיוצא מהמסך, מחפשים את החיבור המתאים בגב האחורי של המחשב ומחברים.
בדרך כלל נקודת החיבור בגב האחורי של המחשב תהיה בצורת טרפז כחול (חיבור VGA) או מלבן לבן (חיבור DVI).
אבל מהי נקודת החיבור הזו? לאן היא מחוברת?
הנקודה הזו היא למעשה היציאה של כרטיס המסך. מה זה למעשה כרטיס מסך?
כשאנחנו לוחצים על מקש במקלדת או מזיזים את העכבר, אנחנו מצפים לראות תנועה כלשהי על המסך - אותו שמופיעה, סמן של העכבר נע ממקום למקום.
לצורך כך, משהו צריך "לצייר" את המסך מחדש ולמקם את האות או את סמן העכבר.
אותו משהו הוא כרטיס המסך - זהו הרכיב שלוקח מידע שעבר עיבוד במעבד ומתרגם אותו למידע שניתן להציג על המסך.
מה עושה כרטיס המסך?
בואו נדמיין לרגע את המסך - מה שאנחנו קוראים לו תמונה, הוא למעשה אוסף של המון המון נקודות, כאשר לכל נקודה יש צבע מסוים, בהירות מסוימת ועוד כל מיני פרמטרים שונים.
כשהתמונה משתנה, המסך צריך להציג את השינוי. למעשה הוא מצייר מחדש כל נקודה ונקודה כך שהתמונה הכוללת מראה את השינוי.
בין כל תמונה לתמונה (בין פריים לפריים למעשה) יש חישוב שמתבצע שקובע מה יצויר בכל נקודה. החישוב הזה הוא "עיבוד גרפי".
למשל: אנחנו גולשים באינטרנט, ופתאום בצד ימין למטה נפתח לו חלון קטן של הודעות מפייסבוק.
בנקודת זמן מסוימת (פריים מסוים), החלון הזה לא היה קיים. בנקודת זמן הבאה, החלון פתאום צויר על המחשב עם ההודעות הנדרשות (אולי גם תמונות).
בזמן שעבר בין שני הפריימים, התבצע חישוב מסוים שקבע שבפעם הבאה שהחלון יצויר, בצד ימין למטה יופיע חלון הודעות של פייסבוק.
איך עובד כרטיס המסך?
רמזנו מקודם על המושג "עיבוד גרפי". ניתן להבין מכך שבלב ליבו של כרטיס המסך יושב לו - מעבד. המעבד הזה קרוי גם GPU או Graphic Processing Unit.
המעבד הזה נבדל מהמעבד הראשי במסך דברים, אבל העיקרי שבהם הוא אופן העבודה שלו.
כמו שאמרנו, המסך מחולק לרשת מאוד גדולה של נקודות והכרטיס הגרפי צריך להחליט מה יצויר בכל נקודה ברגע הבא.
לצורך כך ישנו תחום מאוד מסוים של חישובים מתמטיים שנקרא "מטריצות". לא נלאה אתכם במהי מטריצה, רק חשוב להבין שהמעבד הגרפי ממש טוב בחישובים "מטריציונים".
הוא לא מסוגל לעשות הרבה מהדברים שעושה המעבד הראשי, יחד עם זאת, את החשבון הנדרש לעבודה מול המסך הוא עושה הרבה יותר טוב.
איך מודדים כרטיס גרפי?
כמו כל מעבד, גם כאן ניתן למדוד את המעבד הגרפי דרך מספר פרמטרים שונים:
• תדר (מהירות) עבודה
• ליבת עיבוד (core) - למעשה היום על מעבד גרפי יחיד יש די הרבה ליבות עיבוד. כל ליבה כזו היא "מפעל קטן" לעיבוד גרפי ובפנים יש לה קווי ייצור (Shader)
• כמו זיכרון - כרטיסי הרחבה גרפיים מגיעים עם זיכרון משלהם לצורך עבודתם.
• תמיכה ברזולוציות שונות - תיארנו את המסך כאוסף של נקודות. מכפלה של מספר הנקודות בשורה על מספר הנקודות בטור נותן לנו את מספר הנקודות על המסך וזוהי מוגדרת כרזולוציה. למשל 1440X900 או 1920X1080 (הידועה בשמה האחר FullHD).
• ממשק תמיכה - עבודה ישירות מול כרטיס המסך היא בין קשה מאוד לבלתי אפשרית גם לתוכניתן הממוצע. לצורך כך קיים ממשק שמאפשר לנצל את היכולות השונות של הכרטיס. במערכת חלונות (WINDOWS) של מיקרוסופט הממשק נקרא DirectX. ישנו גם ממשק אחר שהוא גנרי יותר ומאפשר עבודה עם הרבה מאוד סוגי מערכות ושמו OpenGL. כרטיס מסוים תומך בדרך כלל ברמה מסוימת של OpenGL ו DirectX (כיום למשל, הכרטיסים החדשים תומכים ב DirectX 11 ו OpenGL 2)
ישנם עוד הרבה פרמטרים שניתן למדוד כרטיסי מסך בעזרתם. אם רוצים להבין בדיוק מה היכולת של כרטיס מסך מסוים, ניתן לגשת לאתר של היצרן (בדרך כלל ניגשים לאתר של יצרן המעבד של הכרטיס) ומבררים את הפרטים.
מספר דברים שחשוב מאוד לזכור בנוגע לכרטיסי מסך
• כרטיס המסך יכול להיות חלק מלוח האם (מכנים כרטיס כזה OnBoard), או ככרטיס הרחבה (כלומר, צריך לחבר פיזית כרטיס נוסף ללוח האם). כרטיס הרחבה בדרך כלל חזקים יותר ביכולות שלהם מכרטיסי OnBoard ומספקים חוויה גרפית משופרת.
• כרטיס המסך לא מיוצר על ידי אותה חברה שייצרה את המעבד הגרפי שיושב בתוך כרטיס המסך. למה זה חשוב? כשצריך להתקין דרייבר (מנהל התקן) לכרטיס המסך, ניתן לגשת לאתר של החברה שייצרה את הכרטיס עצמו, או לאתר של החברה שייצרה את המעבד הגרפי בתוך הכרטיס.
• ניתן לומר למחשב להשתמש ביותר מכרטיס גרפי יחיד (למשל אם יש לנו שתי תושבות לכרטיסים גרפיים, ניתן לחבר שני כרטיסים ולהציג מידע על יותר ממסך אחד).
• מרבית העבודה של המעבד הראשי נעשית דווקא מול הכרטיס הגרפי. הצינור המחבר ביניהם (BUS) על גבי לוח האם הוא הרחב ביותר והמהיר ביותר עקב כמויות המידע המאוד גדולות שצריכות לעבור.
לסיכום
כרטיס גרפי הוא "מרכז הראייה" של המחשב. הוא מייצר תמונה שמועברת למסך לצורך הצגה.
ישנן כיום שתי חברות גדולות בשוק שמייצרות מעבדים גרפיים - NVIDIA ו ATI/AMD.
חברת INTEL גם היא יצרנית של מעבדים גרפיים (בעיקר מעבדים OnBoard ולמחשבים ניידים).
