ग्राफिक्स कार्ड कैसे काम करते हैं

आप अपने मॉनीटर पर जो चित्र देखते हैं, वे छोटे-छोटे बिंदुओं से बने होते हैं जिन्हें पिक्सेल कहा जाता है। अधिकांश सामान्य रिज़ॉल्यूशन सेटिंग्स में, एक स्क्रीन एक मिलियन पिक्सेल से अधिक प्रदर्शित होती है, और कंप्यूटर को यह तय करना होता है कि छवि बनाने के लिए प्रत्येक के साथ क्या करना है। ऐसा करने के लिए, इसे एक अनुवादक की आवश्यकता है - सीपीयू से बाइनरी डेटा लेने के लिए कुछ और इसे एक तस्वीर में बदल दें जिसे आप देख सकते हैं। जब तक किसी कंप्यूटर में मदरबोर्ड में निर्मित ग्राफिक्स क्षमता नहीं होती , तब तक वह अनुवाद ग्राफिक्स कार्ड पर होता है ।

एक ग्राफिक्स कार्ड का काम जटिल है, लेकिन इसके सिद्धांतों और घटकों को समझना आसान है। इस लेख में, हम एक वीडियो कार्ड के मूल भागों को देखेंगे और देखेंगे कि वे क्या करते हैं। हम उन कारकों की भी जांच करेंगे जो एक तेज़, कुशल ग्राफ़िक्स कार्ड बनाने के लिए एक साथ काम करते हैं।

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एक कंप्यूटर को अपने कला विभाग के साथ एक कंपनी के रूप में सोचें। जब कंपनी के लोग कलाकृति का एक टुकड़ा चाहते हैं, तो वे कला विभाग को एक अनुरोध भेजते हैं। कला विभाग यह तय करता है कि छवि कैसे बनाई जाए और फिर उसे कागज पर उतारा जाए। अंतिम परिणाम यह होता है कि किसी का विचार वास्तविक, देखने योग्य चित्र बन जाता है।

एक ग्राफिक्स कार्ड समान सिद्धांतों के साथ काम करता है। सीपीयू , सॉफ्टवेयर अनुप्रयोगों के साथ संयोजन के रूप में काम कर रहे, ग्राफिक्स कार्ड के लिए छवि के बारे में जानकारी भेजता है। ग्राफिक्स कार्ड यह तय करता है कि छवि बनाने के लिए स्क्रीन पर पिक्सेल का उपयोग कैसे किया जाए। यह तब उस जानकारी को एक केबल के माध्यम से मॉनिटर को भेजता है ।

बाइनरी डेटा से छवि बनाना एक मांग प्रक्रिया है। 3-डी छवि बनाने के लिए , ग्राफिक्स कार्ड पहले सीधी रेखाओं से एक वायर फ्रेम बनाता है। फिर, यह छवि को रेखापुंज करता है (शेष पिक्सेल में भरता है)। यह प्रकाश , बनावट और रंग भी जोड़ता है । तेज-तर्रार खेलों के लिए, कंप्यूटर को प्रति सेकंड लगभग साठ बार इस प्रक्रिया से गुजरना पड़ता है। आवश्यक गणना करने के लिए ग्राफिक्स कार्ड के बिना, कंप्यूटर को संभालने के लिए कार्यभार बहुत अधिक होगा।

ग्राफिक्स कार्ड चार मुख्य घटकों का उपयोग करके इस कार्य को पूरा करता है:

इसके बाद, हम प्रोसेसर और मेमोरी को अधिक विस्तार से देखेंगे।

1. जीपीयू
2. पीसीआई कनेक्शन
3. एक अच्छा ग्राफिक्स कार्ड चुनना

एक मदरबोर्ड की तरह , एक ग्राफिक्स कार्ड एक मुद्रित सर्किट बोर्ड होता है जिसमें एक प्रोसेसर और रैम होता है । इसमें एक इनपुट/आउटपुट सिस्टम (BIOS) चिप भी है, जो कार्ड की सेटिंग्स को स्टोर करता है और स्टार्टअप पर मेमोरी , इनपुट और आउटपुट पर डायग्नोस्टिक्स करता है । एक ग्राफिक्स कार्ड का प्रोसेसर, जिसे ग्राफिक्स प्रोसेसिंग यूनिट (जीपीयू) कहा जाता है , कंप्यूटर के सीपीयू के समान होता है। हालाँकि, GPU को विशेष रूप से जटिल गणितीय और ज्यामितीय गणना करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो ग्राफिक्स रेंडरिंग के लिए आवश्यक हैं। कुछ सबसे तेज़ GPU में औसत CPU की तुलना में अधिक ट्रांजिस्टर होते हैं। एक GPU बहुत अधिक गर्मी पैदा करता है, इसलिए यह आमतौर पर हीट सिंक या पंखे के नीचे स्थित होता है।

अपनी प्रसंस्करण शक्ति के अलावा, एक GPU डेटा का विश्लेषण और उपयोग करने में मदद करने के लिए विशेष प्रोग्रामिंग का उपयोग करता है। अति और एनवीडिया बाजार में अधिकांश जीपीयू का उत्पादन करते हैं, और दोनों कंपनियों ने जीपीयू प्रदर्शन के लिए अपने स्वयं के संवर्द्धन विकसित किए हैं। छवि गुणवत्ता में सुधार के लिए, प्रोसेसर उपयोग करते हैं:

प्रत्येक कंपनी ने GPU को रंग, छायांकन, बनावट और पैटर्न लागू करने में मदद करने के लिए विशिष्ट तकनीकें भी विकसित की हैं।

जैसे ही GPU चित्र बनाता है, उसे जानकारी और पूर्ण चित्रों को रखने के लिए कहीं न कहीं आवश्यकता होती है। यह इस उद्देश्य के लिए कार्ड की रैम का उपयोग करता है , स्क्रीन पर प्रत्येक पिक्सेल, उसके रंग और उसके स्थान के बारे में डेटा संग्रहीत करता है। रैम का हिस्सा फ्रेम बफर के रूप में भी कार्य कर सकता है , जिसका अर्थ है कि यह पूर्ण छवियों को तब तक रखता है जब तक कि उन्हें प्रदर्शित करने का समय न हो। आमतौर पर, वीडियो रैम बहुत तेज गति से संचालित होती है और दोहरी पोर्टेड होती है , जिसका अर्थ है कि सिस्टम इसे एक ही समय में पढ़ और लिख सकता है।

RAM सीधे डिजिटल-से-एनालॉग कनवर्टर से जुड़ता है , जिसे DAC कहा जाता है। यह कनवर्टर, जिसे RAMDAC भी कहा जाता है, छवि को एक एनालॉग सिग्नल में अनुवाद करता है जिसे मॉनिटर उपयोग कर सकता है। कुछ कार्ड में कई RAMDAC होते हैं, जो प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं और एक से अधिक मॉनिटर का समर्थन कर सकते हैं। आप इस प्रक्रिया के बारे में और जान सकते हैं कि कैसे एनालॉग और डिजिटल रिकॉर्डिंग काम करती है ।

RAMDAC एक केबल के माध्यम से मॉनिटर को अंतिम तस्वीर भेजता है। हम इस कनेक्शन और अन्य इंटरफेस को अगले भाग में देखेंगे।

ग्राफिक्स कार्ड का विकास

1981 में आईबीएम द्वारा पहली बार पेश किए जाने के बाद से ग्राफिक्स कार्ड एक लंबा सफर तय कर चुके हैं। मोनोक्रोम डिस्प्ले एडेप्टर (एमडीए) कहा जाता है , यह कार्ड ब्लैक स्क्रीन पर हरे या सफेद टेक्स्ट के टेक्स्ट-ओनली डिस्प्ले प्रदान करता है। अब, नए वीडियो कार्ड के लिए न्यूनतम मानक वीडियो ग्राफिक्स ऐरे (वीजीए) है, जो 256 रंगों की अनुमति देता है। क्वांटम एक्सटेंडेड ग्राफिक्स ऐरे (क्यूएक्सजीए) जैसे उच्च-प्रदर्शन मानकों के साथ , वीडियो कार्ड 2040 x 1536 पिक्सल तक के रिज़ॉल्यूशन पर लाखों रंग प्रदर्शित कर सकते हैं।

ग्राफिक्स कार्ड मदरबोर्ड के माध्यम से कंप्यूटर से जुड़ते हैं। मदरबोर्ड कार्ड के लिए बिजली की आपूर्ति और इसके साथ संचार करने देती है सीपीयू । नए ग्राफिक्स कार्ड को अक्सर मदरबोर्ड की तुलना में अधिक शक्ति की आवश्यकता होती है, इसलिए उनका कंप्यूटर की बिजली आपूर्ति से सीधा संबंध होता है।

मदरबोर्ड से कनेक्शन आमतौर पर तीन इंटरफेस में से एक के माध्यम से होते हैं:

पीसीआई एक्सप्रेस तीनों में सबसे नया है और ग्राफिक्स कार्ड और मदरबोर्ड के बीच सबसे तेज ट्रांसफर रेट प्रदान करता है। PCIe एक ही कंप्यूटर में दो ग्राफिक्स कार्ड के उपयोग का भी समर्थन करता है।

अधिकांश ग्राफिक्स कार्ड में दो मॉनिटर कनेक्शन होते हैं। अक्सर, एक डीवीआई कनेक्टर होता है, जो एलसीडी स्क्रीन का समर्थन करता है, और दूसरा वीजीए कनेक्टर होता है, जो सीआरटी स्क्रीन का समर्थन करता है। कुछ ग्राफिक्स कार्ड में इसके बजाय दो डीवीआई कनेक्टर होते हैं। लेकिन यह एक सीआरटी स्क्रीन का उपयोग करने से इंकार नहीं करता है; सीआरटी स्क्रीन एडेप्टर के माध्यम से डीवीआई पोर्ट से जुड़ सकते हैं। एक समय में, Apple ने ऐसे मॉनिटर बनाए जो मालिकाना Apple डिस्प्ले कनेक्टर (ADC) का उपयोग करते थे। हालाँकि ये मॉनिटर अभी भी उपयोग में हैं, नए Apple मॉनिटर DVI कनेक्शन का उपयोग करते हैं।

अधिकांश लोग अपने दो मॉनिटर कनेक्शनों में से केवल एक का उपयोग करते हैं। जिन लोगों को दो मॉनिटर का उपयोग करने की आवश्यकता होती है , वे दोहरी हेड क्षमता वाला ग्राफिक्स कार्ड खरीद सकते हैं , जो दो स्क्रीन के बीच डिस्प्ले को विभाजित करता है। दो दोहरे सिर वाला कंप्यूटर, पीसीआई-सक्षम वीडियो कार्ड सैद्धांतिक रूप से चार मॉनिटरों का समर्थन कर सकता है।

मदरबोर्ड और मॉनिटर के कनेक्शन के अलावा, कुछ ग्राफिक्स कार्ड में निम्न के लिए कनेक्शन होते हैं:

कुछ कार्ड में टीवी ट्यूनर भी शामिल होते हैं। अगला, हम देखेंगे कि एक अच्छा ग्राफ़िक्स कार्ड कैसे चुनें।

डायरेक्टएक्स और ओपन जीएल

डायरेक्टएक्स और ओपन जीएल एप्लिकेशन प्रोग्रामिंग इंटरफेस या एपीआई हैं। एक एपीआई 3-डी रेंडरिंग जैसे जटिल कार्यों के लिए निर्देश प्रदान करके हार्डवेयर और सॉफ्टवेयर को अधिक कुशलता से संवाद करने में मदद करता है। डेवलपर्स विशिष्ट एपीआई के लिए ग्राफिक्स-गहन गेम का अनुकूलन करते हैं। यही कारण है कि नवीनतम खेलों को सही ढंग से काम करने के लिए अक्सर DirectX या Open GL के अद्यतन संस्करणों की आवश्यकता होती है।

एपीआई ड्राइवरों से अलग हैं, जो ऐसे प्रोग्राम हैं जो हार्डवेयर को कंप्यूटर के ऑपरेटिंग सिस्टम के साथ संचार करने की अनुमति देते हैं । लेकिन अपडेटेड एपीआई की तरह, अपडेटेड डिवाइस ड्राइवर प्रोग्राम को सही तरीके से चलाने में मदद कर सकते हैं।

एक टॉप-ऑफ़-द-लाइन ग्राफ़िक्स कार्ड का पता लगाना आसान है। इसमें बहुत सारी मेमोरी और एक तेज प्रोसेसर है । अक्सर, यह किसी अन्य चीज़ की तुलना में अधिक आकर्षक रूप से आकर्षक होता है जिसका उद्देश्य कंप्यूटर के मामले में जाना होता है। बहुत सारे उच्च-प्रदर्शन वाले वीडियो कार्ड सचित्र हैं या उनमें सजावटी पंखे या हीट सिंक हैं।

लेकिन एक हाई-एंड कार्ड अधिकांश लोगों को वास्तव में आवश्यकता से अधिक शक्ति प्रदान करता है। जो लोग मुख्य रूप से ई-मेल , वर्ड प्रोसेसिंग या वेब सर्फिंग के लिए अपने कंप्यूटर का उपयोग करते हैं , वे एकीकृत ग्राफिक्स के साथ मदरबोर्ड पर सभी आवश्यक ग्राफिक्स समर्थन पा सकते हैं । अधिकांश आकस्मिक गेमर्स के लिए एक मिड-रेंज कार्ड पर्याप्त है। जिन लोगों को हाई-एंड कार्ड की शक्ति की आवश्यकता होती है, उनमें गेमिंग के प्रति उत्साही और बहुत से 3-डी ग्राफिक कार्य करने वाले लोग शामिल हैं।

एक कार्ड के प्रदर्शन का एक अच्छा समग्र माप उसकी फ्रेम दर है , जिसे फ्रेम प्रति सेकेंड (एफपीएस) में मापा जाता है। फ़्रेम दर बताती है कि कार्ड प्रति सेकंड कितनी पूर्ण छवियां प्रदर्शित कर सकता है। मानव आंख हर सेकेंड में लगभग 25 फ्रेम प्रोसेस कर सकती है, लेकिन फास्ट-एक्शन गेम्स को सुचारू एनीमेशन और स्क्रॉलिंग प्रदान करने के लिए कम से कम 60 एफपीएस की फ्रेम दर की आवश्यकता होती है। फ्रेम दर के घटक हैं:

ग्राफिक्स कार्ड का हार्डवेयर सीधे इसकी गति को प्रभावित करता है। ये हार्डवेयर विनिर्देश हैं जो कार्ड की गति और उन इकाइयों को सबसे अधिक प्रभावित करते हैं जिनमें उन्हें मापा जाता है:

कंप्यूटर का सीपीयू और मदरबोर्ड भी एक भूमिका निभाते हैं, क्योंकि एक बहुत तेज़ ग्राफिक्स कार्ड डेटा को जल्दी से वितरित करने में मदरबोर्ड की अक्षमता की भरपाई नहीं कर सकता है। इसी तरह, कार्ड का मदरबोर्ड से कनेक्शन और जिस गति से वह सीपीयू से निर्देश प्राप्त कर सकता है, उसके प्रदर्शन को प्रभावित करता है।

ग्राफिक्स कार्ड और संबंधित विषयों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, निम्न पृष्ठ पर लिंक देखें।

एकीकृत ग्राफिक्स और ओवरलॉकिंग

कई मदरबोर्ड में एक अलग ग्राफिक्स कार्ड के बिना एकीकृत ग्राफिक्स क्षमताएं और कार्य होते हैं। ये मदरबोर्ड 2-डी छवियों को आसानी से संभालते हैं, इसलिए वे उत्पादकता और इंटरनेट अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं। इनमें से किसी एक मदरबोर्ड में एक अलग ग्राफिक्स कार्ड प्लग करना ऑनबोर्ड ग्राफिक्स फ़ंक्शन को ओवरराइड करता है।

कुछ लोग अपनी घड़ी की गति को मैन्युअल रूप से उच्च दर पर सेट करके अपने ग्राफिक्स कार्ड के प्रदर्शन में सुधार करना चुनते हैं, जिसे ओवरक्लॉकिंग एस के रूप में जाना जाता है । लोग आमतौर पर अपनी मेमोरी को ओवरक्लॉक करते हैं , क्योंकि GPU को ओवरक्लॉक करने से ओवरहीटिंग हो सकती है। जबकि ओवरक्लॉकिंग से बेहतर प्रदर्शन हो सकता है, यह निर्माता की वारंटी को भी समाप्त कर देता है।

मूल रूप से प्रकाशित: मार्च १६, २००१

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