Karta graficzna (ang. graphics card) – jest podzespołem komputera, którego zadaniem jest przedstawienie danych cyfrowych w postaci grafiki komputerowej widocznej za pośrednictwem monitora lub innego urządzenia np. projektora.

Główne elementy karty graficznej:

  • złącze magistrali,
  • bios karty,
  • procesor graficzny GPU,
  • wbudowany akcelerator 3D,
  • pamięć RAM,
  • Konwerter cyfrowo-analogowy RAMDAC,
  • zestaw wyjść, złącz np D-Sub, DVI, HDMI.

Złącze magistrali.

Karta grafiki jeżeli nie jest zintegrowana z płytą główna musi zostać podłączona do niej za pomocą odpowiedniego łącza. W miarę rozwoju techniki komputerowej rodzaj używanego złącza ulegał zmianie. Do 2015r.używano następującego rodzajów złącz:

  • starsze rodzaje złącz: VESA, MCA, ISA,
  • PCI (ang. Peripheral Component Interconnect) o transferze danych do 512 MB/s,
  • AGP (ang. Accelerated Graphics Port) o transferze danych do 2 GB/s,
  • PCI Express o transferze danych do 16 GB/s.

Złącze odpowiada za komunikację GPU z pozostałymi elementami komputera. W zależności od typu łącza i jego wersji prędkość transmisji danych przedstawia się następująco:

Rodzaj magistrali Transfer danych w MB/s
PCI 133
AGP v1.0 prędkość 1x 266
AGP v1.0 prędkość 2x 533
AGP v1.0 prędkość 4x 1066
AGP v1.0 prędkość 8x 2133
PCIe v1.0 prędkość 1x 250
PCIe v1.0 prędkość 2x 500
PCIe v1.0 prędkość 4x 1000
PCIe v1.0 prędkość 8x 2000
PCIe v1.0 prędkość 16x 4000
PCIe v2.0 prędkość 16x 8000
PCIe v3.0 prędkość 16x 16000

Bios karty graficznej

(ang. Basic Input/Output System, podstawowy system wejścia/wyjścia) umożliwia działanie karty graficznej zanim zostanie wczytany system
operacyjny oraz pozwala na wykonywanie instrukcji karty przez oprogramowanie systemowe. Dzięki tej możliwości komputer po uruchomieniu wyświetla informację o konfiguracji systemu, umożliwia wejście w ustawienia Biosu płyty głównej, wyświetla informację o uruchamianiu systemu operacyjnego.

Procesor graficzny GPU

(ang. Graphics Processing Unit), koprocesor graficzny – jest główną jednostką obliczeniową kart graficznych odpowiedzialną za generowanie obrazu. Procesory w kartach graficznych są najczęściej 64-bitowe i 128-bitowe. Częstotliwość taktowania pracy procesora jest inna niż głównego procesora w komputerze. Odciąża on on procesor komputera od wykonywania niezbędnych obliczeń do wyświetlenia grafiki. Jednak może wykonać obliczenia na danych przesłanych wcześniej prze magistralę od głównego procesora komputera.

Pamięć RAM

(ang VideoRAM) Jest to rodzaj pamięci RAM zastosowana w kartach graficznych, przeznaczona wyłącznie do przetwarzania informacji o obrazie, teksturach oraz danych o głębi (z pamięci jest w tym celu wydzielany tzw. Bufor Z).

VRAM jest to pamięć specjalnej konstrukcji, która umożliwia jednoczesny zapis (przez kontroler graficzny) i odczyt (przez przetwornik RAMDAC). Gdyby obydwie te czynności musiały by być wykonywane w jednym bloku pamięci przetwornik RAMDAC musiał by czekać na ukończenie zapisywania. Podobnie było by z odczytem, kontroler karty graficznej musiał by czekać na odczytanie przez przetwornik wszystkich danych. Aby te dwa procesy nie kolidowały ze sobą wprowadzono podwójne buforowanie (Dual Buffering). Kontroler graficzny ma do dyspozycji dwa bloki pamięciowe. Jeśli jeden z nich wypełniany jest świeżą treścią (Back Buffer), drugi można oddać do dyspozycji RAMDAC, by przekazał kompletną zawartość na ekran (Front Buffer). W ten sposób zawsze jakiś bufor jest używany, a jakiś jest gotów do zapisu i wspomniane dwa procesy nie zakłócają się wzajemnie. Podwójne buforowanie nie zawsze się jednak sprawdza i mimo dwóch buforów i tak występują opóźnienia. Dlatego wprowadzono buforowanie potrójne i poczwórne (które wyeliminowało wady potrójnego)

Konwerter Cyfrowo-analogowy RAMDAC

(ang. Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) układ zamieniający sygnał cyfrowy generowany przez kartę graficzną na sygnał analogowy. Sygnał analogowy zawiera składowe obrazu w postaci sygnałów RGB w którym napięcie elektryczne jest proporcjonalne do wartości reprezentowanej dane cyfrowe. Taki sygnał może zostać wyświetlony na analogowym monitorze, telewizorze lub rzutniku.

Złącze wyjścia sygnału karty graficznej

Karta graficzna może posiadać jedno lub wiele złącz do podłączenia jednego lub wielu monitorów. Zazwyczaj karta posiada różnego typu złącza, aby umożliwić podłączenie monitora wybranym systemem. Jednak umożliwia również podłączenie wielu monitorów jednocześnie. Rodzaje złącz jakie można spotkać na kartach graficznych:

  • D-SUB – sygnał analogowy w postaci RGB,
  • DVI ((Digital Video Interface) złącze sygnału
  • DVI-A złącze DVI posiadające również sygnał analogowy
  • HDMI (High Definition Multimedia Interface) Jest to cyfrowy standard przesyłania sygnału audio/wideo umożliwiający transmisję w wysokiej rozdzielczości (HD) i dźwięku wielokanałowego.
  • DisplayPort (Video Electronics Standards Association) Uniwersalny interfejs cyfrowy
  • Inne spotykane złącza: S-VHS, Composite Video,