Ekran Kartı Nedir?

Ekran kartı nedir? Bu rehberimizde ekran kartları hakkında merak ettiğiniz bütün soruların cevaplarını bulabileceksiniz.

Ekran kartı temel olarak 2 ve 3 boyutlu görüntüyü işleyerek monitöre aktaran ve bilgisayardaki grafik işlemlerini gerçekleştiren bileşendir. Ekran kartını, minimalize edilmiş bir anakart gibi düşünebilirsiniz. CPU yerine GPU, sistem bellekleri karşılığında gömülü GDDRX video bellekleri yanında, anakartlarda bulunan BIOS, güç girişi ve VRM devreleri bir çok ortak bileşene sahip ekran kartları, kullanım amaçları farklı olsa da anakartlarla benzer fiziksel tasarımlara sahiptirler.

Ekran kartları anakartlara, slotlar (genişleme yuvaları – PCI Express) yardımı ile bağlanırlar. Güncel modeller, şu an piyasadaki pek çok işlemciden daha fazla güç tükettikleri için, harici güç beslemesine ihtiyaç duyar. Daha fazla güç ihtiyacı, doğal olarak daha fazla ısı anlamına gelir. Bu yüzden, giriş seviyesi bir kaç model hariç tüm ekran kartlarında ısınan GPU’ları serinletmek için özel tasarımlı performanslı soğutucular bulunur.

Görüntülerin oluşturulması, devre kartına gömülü halde bulunan GPU tarafından gerçekleştirilir. İlave edilecek efektleri (tessellation, shadow map, shadow cascade, surface shadow, volumetric illimination, ambient occlusion, depth of field, color saturation vs.) GPU hesapladıktan sonra ekran kartı üzerindeki GDDRX belleklere iletilir. Video belleklerde ise birleştirme yapılarak görüntü, çıkış portlarına gönderilir. Siz oyun oyarken monitörde izlediğiniz akıcı görüntüler, gerçek anlamda; GPU tarafından kare kare işlenip daha sonra birleştirilerek oluşturulmaktadır.

Kartlar üzerinde bulunan çıkış yuvaları, ürettilen verilerin monitör, projektör yada LCD/Plasma TV gibi görüntü birimlerine ulaştırılmasını sağlar. Bu çıkış yuvaları, çeşitlerine göre analog yada sayısal sinyaller gönderirler. Günümüzde artık analog (VGA) çıkışlara sahip modeller üretilmiyor.

AMD ve Nvidia, ekran kartı pazarının iki büyük üreticisidir. Bu iki marka, liderlik tahtını ele geçirmek için her yıl yeni tasarımlarla acımasızca savaşırlar ve sürekli yenilenen modeller üretirler. Şu an her iki markanın çok sayıda modeli piyasada bulunuyor. Satış stratejileri gereği, modeller giriş, orta ve üst seviye olarak üç ana grup altında sınıflandırılmış durumda. Bunlar:

Ekran Kartı Bileşenleri

1. SLI/CrossFire köprüsü
2. Soğutucu
3. Güç girişi
4. Görüntü çıkışları
5. PCIex16 soketi
6. Devre kartı

SLI/CrossFire Köprüsü

Birden çok ekran kartının, anakart üzerinde aynı anda kullanılması sırasıda, ekran kartları arasındaki veri trafiğini sağlayan soketlerdir.

Şu an AMD ve Nvidia’nın tepe seviyesi ekran kartları, Crysis 3 ve BattleField 3 gibi güzel ama ağır grafikler/detaylar içeren güncel oyunları oynatmakta zorlanmıyorlar. Ancak satın aldığınız ekran kartı, kısa süre sonra tanışacağımız yeni oyunlar için yetersiz kalabilir.

AMD ve NVIDIA, 3D başarımını en üst seviyeye çıkartmak adına, iki veya daha fazla ekran kartının aynı anda kullanmasını sağlayan çözümlere sahipler. Bu uygulamalar AMD tarafında CrossFire, Nvidia’da ise SLI olarak adlandırılıyor. Çoklu ekran kartı kullanımı, saniyede üretilen daha fazla kare (FPS) sayısı yanında, tek ekran kartını zorlayan ve yüksek detay kalitesi için gerekli olan antialiasing (keskinlik yumuşatma), anisotropic filtering (eşyönsüz süzme), pixel shaders (nokta tarama) gibi özelliklerin de sorunsuz olarak kullanılmasını sağlar.

İki, üç yada dört adet ekran kartını aynı anda kullanmanız için; Crossfire veya SLI uyumlu bir ekran kartı/anakarta sahip olmanız ve sürücünüzün denetim panelini kullanarak çoklu grafik ayarını etkin hale getirmeniz yeterli olacaktır. Ekran kartlarının birbiriyle olan bağlantıları için kutu içeriğinde bulunan SLI yada CrossFire köprülerinden yardım alabilirsiniz. Çoklu ekran kartı kullanımı grafik performansını artırmak yanında, daha fazla güç tüketimi, yüksek sıcaklık ve gürültü değerleri gibi negatif özellikleri de beraberinde getiriyor. Bu tür uygulamalar için, kullanılan ekran kartının sayısına göre 850-1200 watt güç kaynağı, özel soğutmaya sahip ekran kartları, geniş iç hacimli ve soğutma performansı üst seviyede kasalar kullanılmalıdır.

Aşağıdaki, Intel X79 yongasetli MSI Bigbang-XPower II ve MSI N680GTX Lightning ekran kartları ile yapılan Quad SLI denemesi görülüyor:

Güç Girişi

Anakartların, üzerine ekran kartı takıldığı PCIex16 slotlarının güç desteği 75 Watt ile sınırlıdır. Ancak giriş seviyesindeki birkaç model hariç nerdeyse tüm ekran kartları 75 watt’dan daha fazla akıma ihtiyaç duyarlar.

Görüntü işleme performansındaki hızlı artış, aynı oranda güç gereksinimlerine de yansımıştır. Şu an ortalama bir ekran kartı, Intel ve AMD’nin yeni nesil işlemcilerden daha fazla güç tüketiyor. Bu nedenle, bilgisayardaki en fazla güç tüketen bileşen olan ekran kartının güç ihtiyacı, devre kartı üzerine yerleştirilen soketler sayesinde karşılanıyor.

75 Watt üzeri güç tüketen ekran kartları, güç kaynağındaki 6 pin (75 Watt) ya da 8 pin (150 Watt) kombinasyonlu soketler sayesinde çalışıyor. Örnek olarak: MSI 660 TF, Nvidia GeForce GTX 660 serisi bir model. Kartta kullanılan Nvidia GK106 GPU’su 140 watt güce ihtiyaç duyuyor. PCIex16 slotundan aldığı 75 watt ve üzerindeki 6 pinlik güç girişi sayesinde 140 watt’lık beslemesi karşılanıyor.

Görüntü Çıkışları

Ekran kartlarının, dış dünya ile iletişimi sağlayan ve monitör/LCD-Plasma TV’lere görüntü çıkışı sağlayan analog ve sayısal veri aktaran yuvalardır.

VGA

15 pin yuvası ve mavi rengiyle tanınabilir. VGA (Video Graphics Adapter – Video Grafik Adaptörü) olarak adlandırılan bu yuva analog sinyalleri iletir. Sayısal (dijital) sinyale geçişin ilk öncüsü DVI’dan önce, CRT yani tüplü monitörlerde kullanılan bu standart, monitörün özelliğine göre 1600 x 1200 piksel çözünürlüğe kadar görüntü çıkışı yapabiliyor. VGA soketleri, LCD’lerin, CRT monitörlerinin yerini almasıyla şu anki ekran kartlarında pek kullanılmıyor.

DVI

DVI (Digital Video/Visual Interface – Sayısal Video/Görsel Arayüz) standardı, analog sinyal aktarımı yapan VGA’den sonra kullanıma sunulan ve yüksek tanımlı video sinyallerinin tek kablo üzerinden taşınmasını destekleyen sayısal bir arayüzdür. HDMI’da olduğu gibi 1080p görüntü ve ses aktarımı yapabilir. Pek çok ekran kartı üreticisi tarafından, modellerinin yanına LCD monitörün olmaması ihtimaline dayanarak, kutu içeriğine DVI – VGA dönüştürücü eklenmiştir.

HDMI

HDMI (High Definition Multimedia Interface – Yüksek Çözünürlük Çoklu Ortam Ara yüzü), güncel monitör ve LCD/Plasma TV’ler için kullanılan bir standarttır.

Bu arayüz, ilk olarak televizyon/film uygulamaları için geliştirilmiş, daha sonra yüksek güvenlik standartları nedeniyle bilgisayar kullanıcıları için yüksek kalitedeki içerikleri nedeniyle bilgisayarlara transfer olmuştur. İğne sayısı ve sırası bakımından DVI ile aynı özelliklere sahip HDMI bağlantısının en büyük avantajı; 5 Gbps bant genişliği ile HDTV teknolojisini tam desteklemesi ve kayıpsız bir şekilde görüntü ve ses aktarımı yapabilmesidir.

DisplayPort

DisplayPort, HDMI’da olduğu gibi görüntü ve sesin sesin aynı kablo üzerinden gönderilmesine imkan tanıyan sayısal bir arabirimdir. Bu arabirim, aynı zamanda panel giriş / çıkışları ve mikrofon gibi bağlantıları destekleyen ayrı bir hatta da sahiptir.

HDMI’a göre; 10.2 Gbit/s ileri bağlantı, 2560 × 1600 çözünürlük destegi, 8B/10B data iletişimi, 6, 8, 10, 12 ve 16 bit renk derinliği desteği, 128-bit AES içerik koruma (DPCP – DisplayPort Content Protection) ve 40-bit HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection) desteği gibi artıları olan DisplayPort’un tek dezavantajı ise; üzerine bağlanan kablosunun 3 metreden sonra sinyalinin zayıflaması.

PCIex16 Soketi

Ekran kartının, anakarta takılmasını sağlayan ve anakartla arasındaki bilgi alış verişini sağlayan sokettir.

PCIex16 yani ekran kartı ara yüzünün en önemli özelliği: sağladığı bantgenişliğidir. Veri yolu genişliği, ara yüzün belirli bir sürede üzerinden geçirebileceği bilgi miktarı olarak tanımlanabilir. PCIex16 3.0 spefikasyonu toplamda 8 GT/s aktarım hızı sunar (4 GB/s yukarı ve 4 GB/s aşağı). Daha düşük yuva seçenekleri (x8, x4, x1) ekran kartları için kullanılmazlar. Ancak fiziksel olarak x16 olan bir ekran kartının mutlaka bunun tamamını kullanması gerekemez. Pek çok anakart, birden fazla ekran kartın (SLI veya Crossfire) takılmasına izin vermek için PCI Express x16 veri yolunu x8 olarak kullandırır. Anakart üzerindeki PCIex16 yuvası maksimum 75 watt güç sağlar; bu yüzden orta ve üst seviye ekran kartlarında ilave güç girişleri bulunur.

Ekran Kartı Soğutması

Ekran kartlarının GPU’ları, işlemcilerde (CPU) olduğu gibi silisyum bazlı yarı iletken trasistörlerden oluşur ve çalışmaları için elektrik akımıyla beslenmek zorundadırlar. Yongaları oluşturan milyarlarca transistör “süper iletken” özelliklerine sahip olmadıkları için, üzerilerinden geçen akıma direnç gösterirler, bunun sonucu elektron kaçağı yaşanır ve doğal olarak ısınırlar.

Devre kartı üzerinde yer alan GPU, bellek, VRM ve güç devreleri gibi çalıştığı zaman ısı üreten bileşenlerin serinletilmesi için firmalar farklı soğutucu çözümleri üretirler. En sıklıkla karşılaşılan: Nvidia ve AMD’nin referans tasarım (stock) soğutucularıdır. Plastik dış kasa, blower tipi fan ve GPU/bellek/VRM’lere temas ederek sıcaklığını emen bakır bir plakadan oluşan bu soğutucular, özel tasarım soğutuculara göre daha gürültülü çalışırlar ve özellikle GPU’yu istenilen değil, olması gerektiği kadar soğuturlar.

Özel tasarım soğutucular ise, referans versiyonlara göre daha yüksek soğutma yeteneğine sahiptirler ve kullanıcılarını rahatsız etmeyen gürültü değerleri üretirler. Örneğin: MSI, Twin Frozr III olarak adlandırılan çift fanlı soğutucuyu orta ve üst seviye ekran kartlarında uzun bir süredir kullanıyor. Bu soğutucu, yüksek soğutma performansı yanında oldukça sessiz çalışan bir tasarıma sahip.

Ekran kartlarının soğutucuları, genellikle uzun süre çalıştıktan sonra tozlanma yada GPU üzerindeki termal macunun özelliğini yitirmesi nedeniyle kullanıcı tarafından devre kartı üzerinden sökülebilir. Ancak bu işlemin kartın garantisini bozacağını unutmayın. Ayırma işlemi için, kartın arka yüzündeki 8-15 arası vidanın çıkartılması yeterli olacaktır.

MSI’ın N660 TF modeli üzerindeki Twin Frozr III soğutucunun, devre kartından ayrılmış görüntüsü:

Soğutucunun arka yüzünde, GPU üzerinde temas eden taban ve iki adet ısı borusu görülüyor. Taban, termal macun yardımıyla GPU üzerindeki ısıyı alarak ısı borularına iletir:

Çok sayıdaki alüminyum ince yapraktan oluşan soğutucu gövde ise, ısı boruları ile taşınan ısıyı emer. Çift fan, soğutucu yapraklara doğru ortam sıcaklığındaki havayı yönlendirerek ısının dağıtılmasını sağlar:

Özel tasarımlara göre, ortalama bir soğutma performansı sergileyen AMD’nin referans tasarım (stock) soğutucusu:

Devre Kartı

Temel olarak; üzerinde GPU, BIOS, bellekler, VRM ve güç devrelerinin bulunduğu devre kartıdır.

GPU

GPU (Graphics Processing Unit – Grafik İşlem Ünitesi), görüntü hesaplamalarını ekran kartı üzerinde gerçekleştiren bir tür işlemcidir. Transistör sayısı, noktacık tarayıcıları, tepe tarayıcıları, iş hatları, bileşen saat hızları gibi neredeyse bütün donanımsal özellikler, grafik işlemcisinin mimarisini ve yeteneklerini tanımlar. GPU ile ilgili olmayan tanımlamalar ise, GPU birlikte ortaklaşa çalışan grafik bellekleri için kullanılır.

GPU’lar, grafik işlemleri için optimize edilmişlerdir. İçlerinde bulunan stream processors, texture units, ROP units ve TDP değerleri üretici ve modele göre değişkenlik gösterir. Günümüz ekran kartlarındaki grafik işlemciler, işlemciye çok fazla yük bindirmeden görüntü işlemlerini yüksek hızda gerçekleştirebiliyor.

Şu an iki büyük üretici olan AMD ve Nvidia’nın giriş, orta ve üst seviye olmak üzere farklı kategorilerde GPU’ları mevcut. Tepe seviyesindeki GPU’lar, çekirdek sayısı ve saat hızları gibi temel özelliklerinden kırpılıp, alt modeller olarak etiketlendikten sonra satışa sunulur. Bu işlem performans kaybı anlamına geleceği için sevimsiz bir durum olarak görünüyor olsa da, aynı GPU’nun kırpılıp farklı modeller altında piyasaya sürülmesi alışageldiğimiz bir durum. Daha öncede AMD ve Nvidia, pek çok modelinde bellek/saat hızlarıyla oynayıp, bellek arayüzünü değiştirip, GPU çekirdeklerinde azaltmaya gitmişti.

Birbirine benzer performans gösteren iki üreticiden Nvidia’nın, GPU’nun işlem gücünden yararlanarak hesaplama performansında önemli artışlara olanak veren Cuda paralel hesaplama mimarisi, AMD’nin ekran kartlarında bulunmuyor.

Bellekler

Ekran kartındaki görüntü hesaplamalarıyla ilgili verilerin geçici olarak saklandığı bellek yongalarıdır ve sisteminizdeki ana bellekler gibi çalışır.

Önceki nesil ekran kartlarının kendilerine ait bellekleri yoktu, ancak görüntü işlemcileri hızlanıp geliştikçe ekran kartları yavaş yavaş kendi üzerlerinde bellek bulundurmaya başladılar. Ekran kartı belleği ne kadar büyük olursa, GPU’da o kadar çok grafik verisine (dokulara – textures) daha kolay erişebilir.

Çoğu ekran kartı 128 bit veya 256 bit genişliğinde veri yoluna sahipken bazı düşük ve orta seviyeli ekran kartları 64 bit veri yolu genişliğine sahiptir. 128 bit genişliğindeki veri yolu, 64 bit genişliğe sahip olana göre aynı zaman diliminde iki kat daha fazla veri aktarabilir. Bellek arabiriminin performansı temel olarak iki parametreden etkilenir: bit sayısı olarak belirtilen veriyolu genişliği ve efektif bellek hızı. Veriyolu genişliği, her aktarımda (transferde) kaç bitlik verinin geçtiğini gösterir. 256 bit bellek veriyoluna sahip bir ekran kartı için, bellekle grafik işlemcisi arasında her aktarımda 256 bit, bir başka deyişle 32 Bayt (Byte) veri iletilir. Efektif frekans ise bu aktarımlardan saniyede kaç tanesinin gerçekleştiğidir.

VRM

VRM’ler; güç kaynağından aldığı akımı GPU’ya çok daha hassas ve kontrollü bir şekilde iletmekten sorumlu olan bileşenleridir. VRM’ler genel olarak güç MOSFET’leri olarak adlandırılan büyük ve yüksek akım kapasiteli transistörler ve bunları kontrol eden bir devreden oluşur.

GPU’lar voltaj konusunda çok daha hassaslardır. Örneğin: güç kaynağındaki çıkışlarda istenilen regülasyon ya da tolerans %5-10 arasında olduğu halde, bu değer GPU voltajı için %0.25 gibi çok daha hassas bir değerdir. Bu yüzden GPU’lar, direkt olarak güç kaynağından değil, araya konulan VRM üzerinden beslenirler. Bu noktada, güç kaynağı ve ekran kartının devre kartı üzerindeki VRM’lerin kalitesi devreye girer. VRM’ler, yapılarında endüktörler, transformatörler, kapasitörler içerirler. Talep edilen güç arttıkça, bu yapılardan beslenmesi gereken akımlar da artar.

BIOS

Anakartların BIOS yapısına benzer bir yapı da, ekran kartları üzerinde bulunur. BIOS, sistem çalıştırıldıktan sonra ekran kartı üzerinde uygulanması gereken ayarlar (frekans, gerilim) buradan okunarak düzenlenir. Ekran kartı BIOS ayarları ile kartın performansı arttırılabilir. Yani; anakartta işlemci üzerinde yapılan overclock uygulaması burada ekran kartı işlemcisi (GPU) üzerine de yapılabilmektedir. Ancak bunun stabilite sorunları, aşırı ısı değerleri yanında, kartın yanması yada garanti dışı kalması gibi büyük sorunlara yol açma riskinin olduğunu unutmayın.

Ekran Kartının Arka Yüzü

Ekran kartlarının arka yüzlerinde, soğutucuyu devre kartına sabitleyen vidalar ve ön yüze sığdırılamayan (bazı modellerde) bellekler yer alır. Üst seviye modellerde ise arka yüz, büyük bir alüminyum plaka ile kaplanmıştır. Plaka, soğutma yanında kart çalışırken devrelere kullanıcının temas etmesini önler.

Ekran Kartı Satın Alma Tavsiyeleri

• Her zaman söylediğimiz gibi: oyun sistemlerinde en önemli bileşenin ekran kartıdır. Kaliteli oyun oynama adına, diğer bileşenlerden kısarak her zaman ekran kartına yatırım yapın.
• Anakart satın alırken, SLI/CrossFire destekli olmasına dikkat edin. Çünkü: ilerleyen zamanlarda ekran kartlarının fiyatlarının düşmesiyle bu tür kombinasyonlara yönelebilirsiniz.
• Üst düzey ekran kartları ile CrossFire yada SLI yapacaksanız, Intel ve AMD’nin tepe seviyesi işlemcilerine ihtiyaç duyacaksınız.
• SLI yada CrossFire tercihlerinde, amper değeri yüksek, 4’er adet 6-8 pin soketlere sahip en az 750-850 watt’lık ve daha yukarı güç kaynağı ve üst düzey soğutmaya sahip kasaları tercih etmelisiniz.
• Özel soğutmalı ekran kartları, referans tasarımlara göre daha fazla soğutma yanında daha az gürültü değeri üretir.
• Ofis sistemlerinde yada sadece internete girmek için kurulacak sistemlerde harici ekran kartı alma yerine, gömülü grafik arabirimine sahip işlemcilere yönelin.
• Yüksek çözünürlük (1920 x 1080 ve yukarısı) ve yüksek detay kalitesinde oyun oynamak için üst seviye modelleri tercih etmelisiniz. Ancak orta seviyeler, daha düşük detay kalitesinde güncel oyunları rahatlıkla oynatıyorlar.
• Çoklu monitör kullanımlarına, NVIDIA Surround ve AMD Eyefinity olmak üzere her iki firma da destek veriyor
• Ekran kartı üzerinde yapılan hızaşırtma (overclock) girişimleri sonucunda kartınız zarar görebilir, dikkatli olun.
• Kullandığınız 3.0GHz üzeri güncel bir işlemci ile, satın alacağınız herhangi bir ekran kartı ile darboğaz yaşamazsınız (strateji ve online oyunlar hariç).
• Anakartlar üzerinde yer alan PCIe x16 3.0 ve 4.0 spesifikasyonu, geriye doğru uyumludur. Yani eski PCIex16 2.0 uyumlu ekran kartınızı, güncel bir anakarta takabilirsiniz.
• Ekran kartlarının performansı; kaç GB belleğe sahip olmaları ile değil, üzerlerindeki GPU’nun performansıyla ölçülür.