Näytönohjain

Wikipediasta
Siirry navigaatioon Siirry hakuun
Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty parannettavaksi, koska se ei täytä Wikipedian laatuvaatimuksia.
Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelia tai merkitsemällä ongelmat tarkemmin. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla.
Tarkennus: hyvin vähän lähteitä, katso muut asiat keskustelusivulta.
Nvidia GeForce 770 grafiikkapiirillä varustettu PCI Express näytönohjain
GTX 1070- Näytönohjain
Nykyaikaisempi näytönohjain, jossa on Nvidia GeForce GTX 1070- grafiikkapiiri, on sopiva mm. pelaamiseen.

Näytönohjain on tietokoneen komponentti, joka piirtää grafiikan tietokoneen näytölle. Erilliset näytönohjaimet koostuvat nykyään tyypillisesti grafiikkasuorittimesta, näyttömuistista, väylälogiikasta sekä ulostuloliitännästä näyttölaitetta varten. Emolevylle yhdistetyt integroidut näytönohjaimet voivat käyttää tietokoneen keskusmuistia oman erillisen muistinsa sijaan.

Joissakin näytönohjaimissa on lisäominaisuuksia, kuten videokaappaus, TV-viritinadapteri, FireWire, valokynäliitäntä, TV-ulostulo ja mahdollisuus yhdistää useita näyttöjä. Näytönohjaimia käytetään graafisesti vaativiin tarkoituksiin, kuten videopelien pelaamiseen, ja yleisesti visualisointitarkoituksiin, kuten tietokoneavusteinen suunnittelu. Näytönohjaimen grafiikkasuoritinta voidaan käyttää GPGPU-laskentaan. Aiemmin näytönohjaimella oli valinnaisesti erilaisia lisäpiirejä, mutta useat laskentaa vaativat toimet, kuten MPEG-2/MPEG-4-purku, ovat siirtyneet grafiikkasuorittimen tehtäväksi.

Näytönohjain voi olla emolevyyn rakennettu eli integroitu tai erillinen laajennuskortti. Nykyisissä PC-tietokoneissa integroitu grafiikkapiiri sisältyy suorittimeen, jolloin emolevyllä ei ole erillistä grafiikkapiiriä (esim. Intel HD Graphics, AMD APU-mallisto). Integroitu näytönohjain tyypillisesti käyttää osan tietokoneen keskusmuistista, kun taas erillisessä on näyttömuistia yksinomaan grafiikkasuoritinta varten.

Historia

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Pääartikkeli: Näyttötila

Näytönohjaimen historiaan liittyy olennaisesti näyttötila, jonka näytönohjain kykenee esittämään.

Ensimmäiset IBM PC-tietokoneissa käytetyt näytönohjaimet kykenivät vain MDA tekstitilaan, jonka leveys oli 80 saraketta ja korkeus 25 riviä. Varhaiset näytönohjaimet tukivat vain rajatun värimäärän väripalettia, esimerkiksi CGA tuki 16 väriä. EGA ja VGA kasvattivat käytettävää värimäärää. Väriskaala on kasvanut merkittävästi ja käytössä on useita standardeja.

Yleisiä grafiikkatiloja ovat olleet VGA-standardin 640×480 ja sen seuraajat 800×600 ja 1024×768 (SVGA). Kannettavissa tietokoneissa yleinen on laajakuva 1366×768. 2020-luvulla yleinen näyttötila on täysteräväpiirto (Full HD) 1920×1080.[1] Myös korkeampia Ultra HD -näyttötiloja on käytössä (1440p eli 2560×1440, 4k ja muita).

Käyttökohteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Tehokkaimmat grafiikkasuorittimet ovat yleensä erillisissä näytönohjaimissa, jotka kiinnitetään emolevyyn väylän, esimerkiksi PCI Expressin, kautta ja jotka voidaan yleensä vaihtaa suhteellisen helposti.

Erillinen näytönohjain ei välttämättä ole vaihdettava[2] eikä sitä aina kiinnitetä emolevyyn standardoidulla liitännällä. Erillisyydellä viitataan siihen, että näytönohjaimessa on sen omaan käyttöön tarkoitettua muistia (ks. Video RAM), ei siihen että useimmat erillisnäytönohjaimet ovat vaihdettavia.

Nvidian SLI:n ja AMD:n (ATI:n) CrossFiren kaltaiset tekniikat mahdollistivat useamman eri näytönohjaimilla sijaitsevan grafiikkasuorittimen käyttämisen yhden tai vuorokkaisten kuvien piirtämiseen, mikä lisää grafiikalle käytettävissä olevan laskentatehon määrää. SLI tekniikan esitteli 3dfx vuonna 1998, jota Nvidia jatkoi ostettuaan sen. 2010-luvun puolivälissä tekniikan suosi laski ja valmistajat jättivät ne pois uusista näytönohjainmalleista.[3]

Yhdysrakenteiset eli integroidut näytönohjaimet ottavat käyttöönsä osan tietokoneen keskusmuistista, sillä niissä ei ole omaa muistia. Vielä vuonna 2007 yli 90 %:ssa kaikista uusista henkilökohtaisista tietokoneista on yhdysrakenteinen grafiikkapiiri.[4] Nämä ovat halvempia kuin erillisnäytönohjaimet mutta myös suorituskyvyltään alhaisempia. Historiallisesti yhdysrakenteisten näytönohjainten katsottiin usein olevan kelvottomia 3D-grafiikkaa käyttävien pelien pelaamiseen ja graafisesti vaativien ohjelmien käyttämiseen mutta kykeneviä kevyempien ohjelmien, kuten Adobe Flashin, käyttöön. Esimerkkejä tällaisista ovat SiS:n ja VIA:n grafiikkapiirit vuoden 2004 tienoilta.[5] Myöhemmät integroidut grafiikkapiirit, kuten AMD:n Radeon HD 3200 (AMD 780G -piirisarja) ja NVIDIA:n GeForce 8200 (nForce 730a -piirisarja), kykenivät käsittelemään Adobe Flashin 2D-grafiikkaa ja matalatasoista 3D-grafiikkaa paremmin kuin hyvin.[6] Integroidun näytönohjaimen siirsi ensimmäisen kerran emolevyn pohjoissiltapiiriltä suorittimelle Intel vuonna 2010. Myös AMD teki tämän Llano-suorittimessa 2011. Nvidia luopui integroidun näytönohjaimen sisältävän nForce-piirisarjan valmistuksesta 2012, jolloin enää vain AMD, Intel ja taiwanilainen Via Technologies tekivät integroituja näytönohjaimia.[7]

Grafiikkasuorittimien muistikäyttöä varten on kehitetty toteutuksia, kuten AMD:n HyperMemory ja NVIDIA:n TurboCache. Näiden kanssa grafiikkapiiri käyttää tietokoneen keskusmuistia ja siinä on pieni välimuisti keskusmuistin latenssin aiheuttaman suorituskyvyn alenemisen pienentämiseksi. PCI Express-väylän teknologiat mahdollistavat tämän.

Komponentit

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Nykynäytönohjaimet koostuvat piirilevystä, johon komponentit kiinnitetään. Komponentteihin kuuluvat grafiikkaprosessori, sen käyttämä muisti ja liittimet, sekä apupiirejä, kuten virran tasaukseen tarvittavat komponentit.

NVIDIAn GeForce FX 5200 -näytönohjaimen grafiikkaprosessori

Grafiikkasuoritin

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Pääartikkeli: Grafiikkaprosessori

Grafiikkasuoritin on grafiikan kiihdytykseen optimoitu suoritin. Grafiikkasuoritin on suunniteltu erityisesti liukulukulaskentaa varten, sillä liukulukujen tehokas laskeminen on 3D-grafiikan renderöinnissä hyvin keskeistä. Maaliskuussa 2017 ytimen kellotaajuudet vaihtelivat yleisesti 1000 ja 1 600 megahertsin välillä.

Grafiikkaprosessorien kehitys juontaa juurensa SGI:n työasemiin ja IRIS GL -rajapintaan. Myöhemmin teknologiaa on tullut myös kuluttajien saataville PC-tietokoneisiin. Vuonna 1995 julkaistiin kuluttajille suunnatut, mm. Matroxin, Creativen, ATIn ja S3 Graphicsin kehittämät 2D/3D-näytönohjaimet.

Vuonna 1997 3dfx julkaisi kilpailevia tuotteita tehokkaamman Voodoo-grafiikkasirun, jossa oli uusia 3D-ominaisuuksia, kuten mipmappaus, Z-puskurointi ja reunanpehmennys. Pian tämän jälkeen julkaistiin useita 3D-näytönohjaimia, muun muassa 3dfx:n Voodoo2 ja NVIDIAn TNT ja TNT2. Näiden vaatima kaistanleveys koetteli jo PCI-väylän rajoja, minkä vuoksi Intel kehitti moninkertaisesti nopeamman AGP-väylän. Vuonna 2000 NVIDIA osti 3dfx:n.[8] Vuodesta 1999 vuoteen 2002 NVIDIA hallitsi näytönohjainmarkkinoita GeForce-sarjallaan. Tänä aikana tehdyt parannukset keskittyivät 3D-algoritmeihin ja grafiikkasuorittimen kellotaajuuteen.

Muistin määrä näytönohjaimissa on kasvanut huomattavasti muutamasta megatavusta useisiin gigatavuihin.

Video BIOS

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Video BIOS tai firmware sisältää perusohjelman, joka hallitsee näytönohjaimen toimintoja ja antaa ohjeet joiden avulla tietokone ja ohjelmisto kommunikoivat näytönohjaimen kanssa. Se voi sisältää tietoja muistin ajastuksesta, käyttönopeuksista, grafiikkasuorittimen ja välimuistin jännitteestä ynnä muusta. BIOS-asetuksia on joskus mahdollista muuttaa, mutta näin tekevät yleensä vain ylikellottajat. BIOSin muuttaminen on riskialtista, sillä se voi aiheuttaa näytönohjaimelle peruuttamatonta vahinkoa.

Näyttömuisti

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Tyyppi Muistin kellotaajuus (MHz) Siirtonopeus (GB/s)
DDR 200–400 1,6–3,2
DDR2 400–1 066,67 3,2–8,533
DDR3 800–2 133,33 6,4–17,066
DDR4 1 600–4 866 12,8–25,6
GDDR4 3 000–4 000 160–256
GDDR5 1 000–2 000 288–336,5
GDDR5X 1 000–1 750 160–673
GDDR6 1 365–1 770 336–672
HBM 250–1 000 512–1 024
HBM2

Näyttömuistiin tallennetaan näytölle piirrettävä kuva. Lisäksi näyttömuistissa voidaan säilyttää muuta tietoa, kuten Z-puskuroinnin dataa, tekstuureja, verteksipuskureita ja käännettyjä varjostinohjelmia. Ensimmäiset erilliset näytönohjaimet sisälsivät pelkästään kuvadatan sisältävän näyttömuistin ja elektroniikan joka piirsi kuvan näytölle eli vain kuvapuskurin (engl. framebuffer).

Modernissa henkilökohtaisen tietokoneen näytönohjaimessa on useita gigatavuja muistia. Koska grafiikkasuorittimen ja mikropiiristön on voitava käyttää näyttömuistia, käytetään yleensä erityisen nopeaa muistityyppiä, kuten VRAM, WRAM tai SGRAM. Vuodesta 2003 lähtien on käytetty DDR- ja GDDR-muistiteknologian eri sukupolvia sekä High Bandwidth Memory -muistityyppiä.

Kellotaajuudeen lisäksi kaistanleveys on kasvanut jolloin pienemmällä kellotaajuudella saadaan suurempi siirtonopeus.[9] 32-bittisellä GDDR5-muistilla saadaan 28 GB/s siirtonopeus piiriä kohden 1 750 MHz:n kellotaajuudella (7 Gbit/s).[9] 1024-bittisellä HBM-muistilla saadaan 100 GB/s siirtonopeus 500 MHz:n kellotaajuudella (1 Gbit/s).[9] HBM-muistilla väylä voi olla 4 096-bittinen käytettäessä neljän piirin pinoa.[9]

RAMDAC

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) muuntaa digitaaliset signaalit analogiliitäntäisten näyttöjen (kuten kuvaputkinäyttöjen) ymmärtämään muotoon analogisiksi signaaleiksi. RAMDAC sisältää kolme D/A-muunninta, yhden kullekin RGB-järjestelmän päävärille ja niiden lisäksi kellopiirejä, joilla kuvan piirto ajoitetaan kuvaputkinäytön virkistystaajuuksiin. D/A-muunninten bittimäärä määrää kuinka monta väriä näytönohjain voi näyttää, kun taas niiden nopeus määrää millä resoluutiolla eli kuvatarkkuudella ja virkistystaajuudella kuvaa voi näyttää. D/A-muunninten nopeus on nykyisin 400–500 MHz.lähde? Digitaalisten näyttöjen suosio ja RAMDACin integrointi grafiikkasuorittimen ytimeen on johtanut erillisen RAMDAC-sirun katoamiseen sen tarpeettomuuden vuoksi.

Jäähdytyslaitteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Lämpöputkijäähdytetty näytönohjain.
Pääartikkeli: Tietokoneen jäähdytys

Näytönohjain voi käyttää paljon sähköä, josta osa muuttuu lämmöksi. Jäähdytyslaitteita käytetään siirtämään lämpöä muualle, sillä jos lämpöä ei häivytetä näytönohjain voi ylikuumentua ja vahingoittua. Näytönohjaimissa käytetään yleisimmin kolmea eri jäähdytyslaitetta:

  • Jäähdytyssiili: lämpöä johtavasta metallista (usein alumiinista tai kuparista) valmistettu passiivinen jäähdytyslaite. Jäähdytyssiili johtaa lämpöä pois näytönohjaimen ytimestä ja muistista. Lämmön poistamiseen käytetään useimmiten ilmaa, voimakasta jäähdytystä tarvittaessa nestettä. Käytettäessä ilmaa käytetään usein tuuletinta jäähdytyksen tehostamiseksi. Joskus jäähdytyssiiliä käytetään yhdessä lämpöputkien kanssa.
  • Tuuletin: aktiivinen jäähdytyslaite, jota käytetään usein jäähdytyssiilin kanssa. Koska tuulettimessa on liikkuvia osia, sitä pitää huoltaa ja sen voi joutua vaihtamaan laitteen käyttöiän aikana. Tuulettimen nopeutta voidaan säätää hiljaisemman tai tehokkaamman jäähdytyksen saavuttamiseksi.
  • Vesiblokki: jäähdytyssiilin kaltainen sisältä ontto jäähdytyslaite, joka käyttää ilman sijasta vettä. Jäähdytys tapahtuu pumppaamalla vesiblokin läpi vettä, jolloin lämpö siirtyy veteen. Lämmin vesi johdetaan useimmiten jäähdyttimeen, josta se johdetaan uudelleen vesiblokkiin.

Ulostuloliitännät

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
VGA / Mini-VGA

VGA on 1980-luvun lopulla kehitelty analogipohjainen standardi, joka suunniteltiin kuvaputkinäyttöjä varten. Joitain VGA-standardin ongelmia ovat sähkömagneettinen häiriö, kuvan vääristyminen ja näytteenottovirheet pikseleiden arvioinnissa.

DVI / Mini-DVI

Digitaalinen standardi, joka on suunniteltu litteille näytöille (kuten LCD-, plasma- ja teräväpiirtonäytöille) ja videoprojektoreille. DVI ei kärsi analogitekniikan ongelmista, kuten kuvan vääristymisestä ja sähkömagneettisista häiriöistä.

HDMI

Vuonna 2003 julkaistu digitaalinen äänen ja videon yhteisliitäntä, jota käytetään usein pelikonsoleissa ja DVD-soittimissa näyttölaitteen kytkemiseen. HDMI tukee kopiosuojausta HDCP:n kautta.

DisplayPort

Vuonna 2007 julkaistu digitaalinen äänen ja videon yhteisliitäntä, joka on lisenssimaksuton. DisplayPort tukee kopiosuojausta DPCP:n ja HDCP:n avulla. DisplayPortin tavoitteena on syrjäyttää DVI ja HDMI näyttölaitteen tietokoneeseen kytkemisessä.

VIVO

Mahdollistaa kytkemisen televisioihin, DVD-soittimiin, videonauhureihin ja pelikonsoleihin. VIVO-liitännässä on yleisesti käytössä kaksi 9-pinnisen Mini-Din -liittimen variaatiota. VIVO-jakokaapelissa on yleensä joko 4 liitintä (S-Video sisään ja ulos + komposiittivideo sisään ja ulos) tai 6 liitintä (S-Video sisään ja ulos + komponentti Pb [sininen] ulos + komponentti Pr [punainen] ulos + komponentti Y [vihreä] ulos + komposiitti sisään).

Muita liitäntöjä

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Komposiittivideo Pieniresoluutioinen analogiliitäntä, joka käyttää RCA-liitäntää.
Komponenttivideo Kolme kaapelia, joista jokainen käyttää RCA-liitäntää. Käytetään projektoreissa, DVD-soittimissa ja joissain televisioissa.
DB13W3 Analogistandardi, jota käyttivät Sun Microsystems, SGI ja IBM.
DMS-59 Liitäntä, jossa on kaksi DVI-ulostuloa yhdessä liittimessä.

Väyläliitännät

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Pääartikkeli: Väylä

Näytönohjaimien käyttämät väyläliitännät ovat muuttuneet ajan myötä nopeampiin, nykyisin yleisin käytössä oleva on PCI Express.

Myös useisiin muihin väyliin sopivia näytönohjaimia on valmistettu. Näitä ovat:

Virrankulutus

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Näytönohjainten kehittyessä tehokkaammiksi myös niiden energiantarve on kasvanut. Vaikka prosessori- ja virtalähdevalmistajat ovat kehittäneet hyötysuhteiltaan parempia tuotteita, näytönohjaimet kuluttavat yhä enemmän sähköä. Tämän vuoksi näytönohjain voi käyttää enemmän virtaa kuin mikään muu tietokoneen yksittäinen komponentti. Virrankulutuksen pullonkaula on PCI Express-väylä, josta saa enimmillään 75 wattia tehoa. Yli 75 wattia kuluttavan näytönohjaimen tehonsaanti varmistetaan käyttämällä 6 (75W)- tai 8 (150W) -pinnisiä lisävirtaliittimiä näytönohjainmallikohtaisen tarpeen mukaan.

Näytönohjaimen suorituskyky

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
 Tätä artikkelia tai sen osaa on pyydetty parannettavaksi, koska se ei täytä Wikipedian laatuvaatimuksia.
Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelia tai merkitsemällä ongelmat tarkemmin. Lisää tietoa saattaa olla keskustelusivulla.
Tarkennus: suurelta osin vanhentunut, heikosti lähteistettyä, puhekieltä, ylimääräistä triviaa ja keskittyy liikaa kotitietokoneisiin: ammattikäyttöön suunnatuista työasemista ei juuri mitään ja alkaa jostain satunnaisesta ajanhetkestä; osa käsittelee itse asiassa grafiikkasuoritinta eikä koko näytönohjainta, joka sisältää muitakin komponentteja

Varhaiset näytönohjaimet tarjosivat vain kuvapuskurin.

Näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttavat useat eri seikat. Suurimmassa määrin näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttavat verteksi- ja pikselivarjostinyksiköiden lukumäärä[10] grafiikkasuorittimen kellotaajuus[10] sekä näytönohjaimen muistin suorituskyky.[10]

Grafiikkasuorittimen ominaisuudet ratkaisevat kuinka näyttävää grafiikkaa näytönohjain kykenee prosessoimaan jotta se näyttää liikkuvan sujuvasti.[10] Suuresta rinnakkain tapahtuvasta laskennan määrästä johtuen grafiikkasuorittimien transistorimäärä on suurempi kuin keskusprosessoreissa.[10] Keskussuoritin kykenee suorittamaan tyypillisesti 1–8-säikeisiä ohjelmia yhtäaikaisesti[10] siinä missä grafiikkasuorittimen sisällä voi olla kymmenittäin rinnakkain toimivia säkeitä.[10] Näytönohjain huolehtii itse piirrettävän grafiikan jakamisesta eri varjostinyksiköihin[11] Kiihdytinpiirin nopeus koostuu pitkälti varjostinyksiköitten lukumäärästä, piirin kellotaajuudesta sekä muistiväylän leveydestä ja nopeudesta.[12] Keskussuoritin antaa yleensä runsaasti isoja piirrettäviä alueita näytönohjaimelle.[10] Grafiikkasuoritin kykenee jakamaan piirrettävän alueen pienempiin osa-alueisiin ja kykenee piirtämään sitä samanaikaisesti monesta eri suunnasta.[10] Työstöön grafiikkasuoritin käyttää eri yksiköitä, jotka hoitavat piirtämisen omalla tavallaan.[10] Perinteisessä tavassa yksiköitä on useita samalla näytönohjaimella, mutta uudemmissa näytönohjaimissa pohjataan Unified Shader yksikköön, jossa näytönohjaimen pikselinvarjostin ja verteksivarjostinyksiköt on yhdistetty yhdeksi isommaksi piiriksi.[10] Verteksi- ja pikselinvarjostinyksiköiden tehtävänä on pääasiallisesti värittää oikeilla väreillä niille annetut monikulmiot.[10] Varjostinyksiköt myös valaisevat kolmiot varjostinohjelmien määrittelemällä tavalla.[13] Näytönohjaimessa on myös teksturointiyksikkö, joka värittää pikselit.[14]

Varjostinyksiköitten toiminnan kannalta oleellinen osa on näytönohjaimen muistin suorituskyky.[14] Nopeammalla muistilla varjostinyksiköitten ei tarvitse odotella niin kauaa grafiikkadatan siirtymistä muistista varjostinyksiköihin tai toisinpäin.[14]

Varjostinsuorittimet on suunniteltu erityisesti 3D-grafiikassa käytettävien matriisilaskujen ja laskutoimituksissa käytettävän ohjelmakoodien suorittamiseen.[15] Ohjelmoitavien varjostinyksiköiden tulemisen myötä näytönohjain sai muitakin tehtäviä kuin monikulmioiden värittäminen annetuilla väreillä. Varjostinohjelma kykenee mallintamaan esimerkiksi veden pinnan käyttäytymistä suorittimen ohjeistaessa että paikassa X on vettä. Tämän jälkeen varjostinohjelma kykenee laskemaan itsenäisesti veden pinnan käyttäytymisen ilman että välitulosten kanssa tarvitsee neuvotella suorittimen kanssa.[15] DirectX10 tulemisen myötä varjostinsuorittimet korvasivat aiemmin käytössä olleet pikselivarjostin- ja verteksivarjostinyksiköt.[15] Tämän myötä ohjelmoijan työ helpottui.[15] Ohjelmoitavuus nousi myös uuteen ulottuvuuteen, sillä DirecX10:n myötä mukaan tulivat myös geometriavarjostimet, jotka kykenevät luomaan uusia väritystä vaativia monikulmioita.[15]

Kun varjostinyksiköt ovat värittäneet monikulmiot, kuva päätyy rasterointiyksikölle pikseleiksi muuntamista varten.[16]

Lisäksi näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttaa muistiväylän leveys ja siinä käytettävien muistipiirien kellotaajuus ja sukupolvi.[16] Muistin määrä ratkaisee näytönohjaimen näytettävissä olevien yksityiskohtien määrän.[17] Muistin määrä ja muistin nopeus vaikuttavat näytönohjaimen suorituskykyyn. Muistin suorituskyky riippuu muistiväylän leveydestä ja muistin kellotaajuudesta.[18] Muistiväylän kapeutta voidaan kompensoida käyttämällä korkealla kellotaajuudella toimivia muistipiirejä.[18]

Nykyaikaiset henkilökohtaisten tietokoneiden näytönohjaimet toimivat tyypillisesti PCI Express -laiteväylässä. Tietokoneissa on eri aikoina ja eri valmistajilta ollut käytössä useisiin eri väyliin sopivia näytönohjaimia. Joissakin tietokoneissa näytönohjain on integroitu emolevylle. Pelikonsoleissa ja joissakin vanhemmissa grafiikkatyöasemissa näytönohjauslogiikka on yleensä varsin kiinteästi sidoksissa laitteen muuhun toimintaan, eikä sitä yleensä edes pysty vaihtamaan lisäkortin avulla.

Uusimmat PC-näytönohjaimet toimivat nykyään nopeammassa PCI-Express 16x -väylässä, joka on paranneltu versio vanhasta PCI-väylästä. Pci-e-väylien nopeus voidaan säätää dynaamisesti.[18] PCI-Express 16x on parhaimmillaan monta kertaa nopeampi kuin AGP-väylä ja mahdollistaa NVIDIA:n ja ATI:n usean näytönohjaimen rinnakkain kytkemisen suorituskyvyn lisäämiseksi (NVIDIA:n SLI-ominaisuus ja ATI:lla CrossFire). Vastaava tekniikka oli myös joissakin Sunin ja SGI:n grafiikkatyöasemissa jo 1990-luvun alkupuolella sekä joissakin 3dfx Interactiven pelikäyttöön tarkoitetuissa Voodoo-näytönohjainperheen malleissa 1990-luvun lopulla.

Tietokonenäyttöjen ongelmana on se että kuva muodostuu kulmikkaista pisteistä.[19] Kaarevien ja vinojen pintojen esittäminen näyttää sen vuoksi aina sahalaitaiselta.[19] Ongelmaa kiertämään on kehitetty useita tapoja joiden perusideana on pyrkiä häivyttämään sahalaitaisuutta sopivan värisillä pisteillä sahalaitakuviossa.[19] Tätä toteutusta kutsutaan reunanpehmennykseksi.[19] Reunanpehmennyksessä piirrettävästä kuvasta tehdään suurempiresoluutioinen versio jonka avustuksella kuvapisteelle lasketaan lähimmän oikean värityksen keskiarvo.[19] Reunanpehmennyksessä käytettävä kerroin kertoo kuinka monta kertaa suurempi pehmennykseen käytettävä kuva on kooltaan.[19] Tämä tekniikka tarvitsee sujuvasti toimiakseen suuren määrän näyttömuistia.[19] Suurempitarkkuuksisen kuvan laskeminen myös vie näytönohjaimelta paljon laskentatehoa.[19]

Toinen yleisesti kuvanlaadun parantamisessa käytetty tekniikka on anisotrooppinen suodatus.[19] Anisotrooppinen suodatus estää kaukaisia objekteja liialliselta sumentumiselta.[19] Reunanpehmennystä voidaan käyttää myös näissä kohteissa mutta laskennallisesti se on liian raskas näytönohjaimille.[19]

Näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttavat piiriarkkitehtuurin lisäksi myös käytetty ajuriversio.[20]

Näytönohjainajurin tehtävänä on peristeisesti välittää ohjelmiston käskyt näytönohjainpiirille ja suorittaa käännöstehtävä näytönohjaimen ymmärtämään muotoon.[20] Ajureilla kyetään tekemään moninaisia muutoksia suorituskyvyn lisäämiseksi.[20] NVIDIAn ForceWareissa (sittemmin GeForce nimelle vaihtuneet ajurit) ja ATIn Catalysteissa on rutiineja jotka optimoivat ohjelmakoodia paremmin grafiikkapiirille sopivaan muotoon.[20] Aiemmin näytönohjainvalmistajien kesken vallitsi yhteisymmärrys siitä että varjostinohjelmien piirtojärjestystä saa muokata mutta ohjelmien sisältöön ei saa vaikuttaa.[20] Sittemmin tämä raja on hämärtynyt ja ajurit saattavat muuttaa alkuperäistä ohjelmakoodia hyvinkin paljon.[20] Muutoksia luodaan esimerkiksi varjostinohjelmien sisältöön ja z puskurien luontijärjestykseen.[20] Esimerkiksi ATIn Catalyst ajurit sisältävät AI-toiminnon jonka ollessa pois päältä ohjelmistokoodi kulkee kortille kutakuinkin siten kuin ohjelman ohjelmoijat ovat tarkoittaneet.[21] AI-ominaisuuden päälläollessa ajurit vaikuttavat kuvan piirtämiseen jotka asetuksista riippuen tekevät koodiin esiasteisia optimointeja.[22] Ohjelmistokoodi ajetaan eri piirivalmistajien näytönohjelmissa eri tavoin jolloin lopputulokset eivät ole identtisiä keskenään.[22] Koska eri ajurit optimoivat ohjelmakoodia eri tavoin, lopputulokset eivät ole identtisiä keskenään.[22]

Valmistajat

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Näytönohjaimia valmistavat yritykset lisensoivat grafiikkasuorittimeen (GPU) liittyvän tekniikan suoritinvalmistajilta, joita ovat AMD, Intel ja Nvidia. Grafiikkaprosessorin valmistavat suoritinvalmistajat itse tai sopimusvalmistajan kautta. Eräissä laitteissa kuten älypuhelimissa grafiikkasuoritin integroidaan järjestelmäpiirille.

Suurimpia näytönohjaimien valmistajia ovat esimerkiksi Asus, Gigabyte, MSI ja Palit, joka myy näytönohjaimia useilla brändeillä.[23] Eri brändit voivat keskittyä vain tiettyyn grafiikkasuorittimen valmistajaan, esimerkiksi Sapphire ja Zotac.[23]

Katso myös

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

Lähteet

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
  1. ↑ Steamin laitteisto- ja ohjelmistokysely: September 2022
  2. ↑ Tuomas Hämäläinen: Pelit pyörivät sylissäkin. MikroPC, 30.11.2006, nro 14, s. 42–45. Artikkelin verkkoversio. (PDF) Viitattu 9.10.2010.
  3. ↑ Matthew Connatser: What happened to multi-GPU gaming? xda-developers.com. 9.8.2023. Viitattu 2.6.2024. (englanniksi)
  4. ↑ Key Gary: µATX Part 2: Intel G33 Performance Review AnandTech. Viitattu 9.10.2010. (englanniksi)
  5. ↑ Tim Tscheblockov: Roundup of 7 Contemporary Integrated Graphics Chipsets for Socket 478 and Socket A Platforms Xbit laboratories. Viitattu 9.10.2010. (englanniksi)
  6. ↑ Case Loyd: D965WH Motherboard Review: Intel’s G965 Chipset Tackles Vista Graphics (Internet Archiveen 27.9.2010 tallentunut versio) ExtremeTech. Viitattu 9.10.2010. (englanniksi)
  7. ↑ https://www.computer.org/publications/tech-news/chasing-pixels/the-integrated-graphics-controller
  8. ↑ 3dfx Sells Assets to Nvidia firingsquad.com.
  9. ↑ a b c d Smith, Ryan: AMD Dives Deep On High Bandwidth Memory – What Will HBM Bring AMD? (sivu 3) Anandtech. Viitattu 15.8.2017.
  10. ↑ a b c d e f g h i j k l Mikrobitti 5/2007, s. 65
  11. ↑ Mikrobitti 1/2008 s. 59–60
  12. ↑ Mikrobitti 1/2008 s. 60
  13. ↑ Mikrobitti 6/2009 s. 46
  14. ↑ a b c Mikrobitti 6/2009 s. 47
  15. ↑ a b c d e Mikrobitti 1/2009 s. 60
  16. ↑ a b Mikrobitti 5/2007, s. 66
  17. ↑ Mikrobitti 1/2009 s. 61
  18. ↑ a b c Mikrobitti 1/2008, s. 61
  19. ↑ a b c d e f g h i j k Mikrobitti 1/2008 s. 62
  20. ↑ a b c d e f g Mikrobitti 2/2006 s. 41
  21. ↑ Mikrobitti 2/2006 s. 41–42
  22. ↑ a b c Mikrobitti 2/2006 s. 42
  23. ↑ a b Adam Hwang: Palit, PC Partner surpass Asustek in graphics card market share 16.4.2013. Arkistoitu Viitattu 28.6.2024. (englanniksi)

Aiheesta muualla

[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Henkilökohtainen tietokone
Ohjelmat

BIOS · UEFI · käyttöjärjestelmä · sovellusohjelma

Laitteet

emolevy · hiiri · keskusmuisti · suoritin · massamuisti · näppäimistö · näytönohjain · tietokonenäyttö · äänikortti

Käännös suomeksi
Käännös suomeksi
Tämä artikkeli tai sen osa on käännetty tai siihen on haettu tietoja muunkielisen Wikipedian artikkelista.
Alkuperäinen artikkeli: en:Video card
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikipedia.org/w/index.php?title=Näytönohjain&oldid=22839527”