náhled|Grafická karta S3 Trio64 z 90. let náhled|NVIDIA RTX 5090 Grafická karta je v informatice součást počítače, jejímž úkolem je vytvářet grafický výstup na monitoru. Hlavní součástí grafické karty je grafický procesor (GPU), který slouží pro rychlé a efektivní změny obsahu grafické paměti (viz framebuffer) a tím i změny obrazu viditelného na monitoru. Grafická karta může být integrovaná (tj. používá operační paměť počítače, je výrobci prezentována jako levnější) nebo dedikovaná (má vlastní videopaměť a je typicky inzerována jako výkonnější), přičemž nezáleží na tom, zda je grafická karta na vlastní samostatné desce (a vložena do slotu sběrnice). Specifický případ je pak integrace do mikroprocesoru (tzv. APU).
Stavba karty Popis karty Grafická karta se stará o grafický výstup na monitor, TV obrazovku či jinou zobrazovací jednotku. V případě, že grafická karta obsahuje tzv. VIVO (video-in a video-out), umožňuje naopak i analogový vstup videosignálu např. při ukládání videosouborů z videokamery, videopřehrávačů apod.
Součástky v grafické kartě GPU – grafický procesor. Obsahuje řadič paměti, unifikované shadery, TMU jednotky, ROP jednotky a další. Zpracovává 3D geometrii na 2D obraz, zobrazitelný na zobrazovacím zařízení. Unifikované shadery – moderní náhrada za pixelové jednotky. Jsou programovatelné a díky tomu nemusí počítat pouze zobrazovaná data, ale i výpočty pro vědu a další (GPGPU, viz například OpenCL, DirectCompute, CUDA). V současné době (2014) jde v podstatě o RISC procesory. Shadery AMD (architektura GCN) se dále dělí na skalární (celočíselnou) a vektorovou část (pohyblivou řádovou čárku). Řadič pamětí – stará se o komunikaci mezi grafickou pamětí a GPU. NVIDIA i AMD podporují až GDDR6. TMU jednotky (Texture mapping unit) – mapuje textury na objekty. ROP jednotky (Render Output unit) – zabezpečuje výstup dat z grafické karty. Video RAM – počítačová paměť, kde jsou ukládány obrazové informace Typ DDR DDR2 DDR3 GDDR2 GDDR3 GDDR4 GDDR5 Efektivní frekvence paměti (MHz) 166–950 533–1000 700–2200 700–1000 700–2400 2000–3600 3400–10000 Propustnost (GB/s) 5,3–30,4 12,8–32 22,4–70,4 22,4–32 22,4–76,8 63–115,2 108,8–179,2 Propustnost je při 256bitové sběrnici. Brát pouze orientačně. Záleží na daném modelu grafické karty.
Firmware (=BIOS) – základní programové vybavení grafické karty, které je na vlastním paměťovém čipu. Jsou v něm uloženy informace o modelu grafické karty, GPU, taktovací frekvenci GPU a grafické paměti, napětí GPU a další informace. RAMDAC – převodník digitálního signálu, se kterým pracuje grafická karta, na analogový, kterému rozumí zobrazovací zařízení (monitor). Výstupy: VGA – analogový grafický výstup (používán starými monitory CRT a kompatibilními zařízeními). Možno převést redukcí z digitálního výstupu DVI. DVI – digitální grafický výstup (používaný většinou LCD panelů, projektory a novějšími zobrazovacími zařízeními). S-Video Component video – analogový výstup, používá 3 RCA konektory (Y, CB, CR), konektory jsou na některých projektorech, TV, DVD přehrávačích a dalších. Composite Video – analogový výstup s malým rozlišením, používá RCA konektor HDMI – výstup na zobrazovací zařízení (nejčastěji televizor) s vysokým rozlišením. DisplayPort – digitální grafický výstup ve vysokém nekomprimovaném rozlišení. S konektory DVI ani HDMI není kompatibilní. DB13W3 – analogový výstup používaný v systémech Sun Microsystems, SGI a IBM.
Výrobci grafických čipů NVIDIA – Vývoj grafických čipů, čipsetů a dalších integrovaných obvodů (čipů pro přenosná zařízení). AMD – Vývoj grafický čipů, čipsetů a dalších integrovaných obvodů. Intel – Grafické čipy od Intelu jsou na základních deskách v podobě IGP provedení, jako součást procesorů, ale od 30. 3. 2022 se také vyrábí dedikované grafické karty modelové řady Intel Arc. VIA Technologies – Vyvíjí levné grafické čipy hlavně pro svoji platformu, ale grafické čipy jsou kompatibilní, takže je možné je použít i u jiných platforem. Matrox – Vyvíjí drahé, profesionální grafické karty pro práci s grafikou a úlohami CAD/CAM ve vysokém rozlišení. Existují další specificky zaměření výrobci.
Výstupy z grafické karty K zobrazení na monitor, projektor atd. je potřeba patřičný konektor, kterým disponuje jak zobrazovací zařízení, tak i grafická karta. Přenos dat může být analogový nebo digitální:
Analogový přenos
VGA VGA je nejstarším a stále používaným konektorem. Jedná se o konektor analogový a hodil se tedy spíše ke starším CRT monitorům, které zpracovávaly signál analogově. Grafická karta musela původní digitální signál nejprve převést na analogový a ten dále pokračoval do zobrazovacího zařízení (kde je v modernějších monitorech znovu digitalizován). VGA konektor je již v dnešní době zastaralý a výrobci jej nakonec úplně odstranili z nových grafických karet. Slabinou tohoto konektoru bylo maximální rozlišení 2048×1536 pixelů, které bylo na většině monitorů dále omezeno na 1600×1200 pixelů a nemožnost současného přenosu obrazu a zvuku.
Digitální přenos
DVI Digital Video Interface (DVI) konektor vznikl kvůli potřebě přenášet do monitoru digitální signál, aby novější monitory typu LCD, nemusely převádět analogový signál zpět na digitální (což je problém VGA konektoru).
Běžně se můžeme setkat s dvěma typy konektoru DVI. Prvním je DVI-D, který je čistě digitální a druhým pak DVI-I, který disponuje jak digitálním, tak i analogovým signálem, který může být pomocí jednoduché redukce vyveden do monitoru s klasickým VGA konektorem. Zvláštností je DVI-A, který je pouze analogový. Všechny tři typy se rovněž vyskytují jako single a dual link. Single link je většinou omezený na maximální rozlišení 1920×1200 pixelů, dual pak na 2560×1600 pixelů, avšak potřebuje speciální typ kabelu.
HDMI HDMI konektor je používán zejména pro multimediální zařízení, jako je televizor, DVD a Blu-ray přehrávače, herní konzole apod. Konektor HDMI byl představen v roce 2002 a prošel několika změnami. Současná verze je HDMI 2.1. Výhodou oproti DVI je možnost přenosu až osmi zvukových kanálů spolu s obrazem. HDMI 2.1 podporuje rozlišení až 8K při 60 Hz nebo 4K při 120 Hz, čímž je ideální pro moderní konzole jako PlayStation 5 a Xbox Series X, jakož i pro domácí kina. Díky šířce pásma 48 Gbps v HDMI 2.1 lze přenášet obraz a zvuk ve vysokých detailech bez komprese.
Display port Nejnovějším konektorem je takzvaný DisplayPort, který byl představen roku 2009. Je navržen tak, aby nahradil digitální (DVI) i analogové (VGA) konektory v monitorech počítačů stejně jako v grafických kartách. Má všechny funkce HDMI, ale nepředpokládá se, že by měl HDMI nahradit v oblasti domácí spotřební elektroniky,http://en.community.dell.com/dell-blogs/direct2dell/b/direct2dell/archive/2008/02/19/46464.aspx protože je určen spíše pro kancelářské a IT využití. Moderní verze, jako DisplayPort 1.4 a 2.0, poskytují vyšší šířku pásma v porovnání s HDMI, což umožňuje rozlišení až 8K při 60 Hz a 4K při 240 Hz.
Chlazení grafické karty náhled|Nvidia Geforce 6600 GT
Vzduchové chlazení Na vzduchové chlazení grafické karty se používá buď pasivní kovový chladič, nebo se přidává ventilátor. Případně se používá v kombinaci s heatpipes ke zvýšení chladicí účinnosti.
Vodní chlazení Vodní chlazení se většinou používá pouze u nejvýkonnějších grafických karet, které produkují největší odpadní teplo a to jenom jako TOP edice. Slouží ke snížení teploty a hlučnosti a používá se zejména, pokud je celý počítač chlazen vodním chlazením.
Problémy s chlazením Referenční chladiče jsou v 95 % dostatečné na uchlazení grafické karty (GPU). Problém vzniká při kombinaci pasivního chlazení a nedostatečného větrání skříně nebo prachu na pasivních částech a znemožnění proudění vzduchu (částečné nebo úplné).
Problémy ale vznikají také při výměně chlazení a nesprávném odhadu teploty GPU, paměťových čipů, napájecích obvodů, případně ještě jiné součástky na grafické kartě (tzv. poddimenzované chlazení). K tomu většinou dojde při výměně aktivního chlazení za pasivní, většinou za účelem snížení hlučnosti. Proto je dobré se informovat (výrobce, prodejce, internet…), o množství ztrátového tepla, kartou vyzářeném a podle toho zvolit adekvátní způsob chlazení.
Omezení grafické karty Grafická karta je limitována: Návrh grafické karty – Grafické karty jsou roztříděny do řad (nižší, střední, vyšší, HIGH-END) a na tom závisí jejich výkon. PCB – Stabilitu ovlivňují použité součástky a chladič. Výkonem CPU – Podle výkonu grafiky je potřeba výkonné CPU, aby byla schopna dodat potřebná data. Výkonné grafické karty postavené na 2 a více GPU potřebují pro plný výkon buďto vysoko taktovaný dvoujádrový CPU (2,8 GHz a výš) nebo vysoko taktovaný čtyřjádrový CPU (2,5 GHz a výš), třeba u Radeon HD4870 X2 se projeví výkon čtyřjádrového CPU až na 3 GHz. Velikostí a frekvenci operační paměti – Načíst data z paměti trvá podstatně kratší dobu než z HDD. A současně si může do ní přistupovat pro data, ale naopak to nejde. Rychlostí slotu – To se projevuje hlavně při CF nebo SLI u PCI-Express slotu 1.1, kde při zapojení 16 × 16 linek nestačí přenosová rychlost. Ovladače – starají se o to, aby grafická karta pracovala na plný výkon. bývají často nedoladěné, problémy řeší až novější verze. Zdroj – Pokud máte slabý zdroj, nemusí dodat dostatek elektrické energie počítači a díky tomu se PC chová nestabilně a nepodává maximální možný výkon. Nedostatečné chlazení – Pokud máte na grafické kartě nedostatečné chlazení, může dojít k přehřátí pamětí, napájecích obvodů nebo dalších součástí. Moderní grafický čip má ochranu proti přehřátí, jako CPU, která při dosažení určité teploty přepne kartu do 2D režimu. Software – V současné době je nejlepším příkladem software Mantle (oproti OpenGL a zejména DirectX), při jehož použití dochází k odlehčení CPU a/nebo řádovému zvýšení výkonuhttp://pctuning.tyden.cz/index.php?option=com_content&view=article&id=28411&catid=1&Itemid=57 AMD odhalilo další podrobnosti o Mantlehttp://www.zive.cz/clanky/amd-mantle-prvni-testy-noveho-rozhrani/sc-3-a-172305/default.aspx AMD Mantle: první testy nového rozhraníhttp://diit.cz/clanek/amd-mantle-api AMD Hawaii: Mantle - 3D revoluce na PC, nebo novodobý 3Dfx Glide?.
Historie První grafická karta byla vyvinuta firmou IBM pro IBM PC v roce 1981. Jednalo se o MDA (Monochrome Display Adapter), který uměl pracovat pouze v textovém režimu.
Původní 3D akcelerátor byl vyráběn na desce, která byla spojena s normální grafickou kartou.
Jedním z největších představitelů grafických karet byla karta Hercules Graphics Adapter (HGC). Ta s sebou přinesla i další možnosti v rozlišení, kdy se v jednobarevných obrázcích hodnota rozlišení zvedla z doposud maximálních 80 × 25 znaků na vysoce kvalitních 720×348 pixelů.