Bảng mạch đồ họa, Bộ chuyển đổi đồ hoạ (graphics adapter), thẻ đồ họa (graphics card), thẻ màn hình, card màn hình đều là tên gọi chung của thiết bị chịu trách nhiệm đưa ra hình ảnh hiển thị ra màn hình máy tính. Bộ phận trọng tâm của card đồ họa là bộ xử lý đồ họa (GPU).
Mọi máy tính cá nhân, máy tính xách tay, điện thoại đều phải có bảng mạch đồ họa.
Các loại bảng mạch đồ họa[sửa|sửa mã nguồn]
Có thể có nhiều cách phân loại bảng mạch đồ họa khác nhau: theo dạng thức vật lý, theo loại GPU, theo bus giao tiếp với bo mạch chủ (PCI, AGP, PCI Express…) và thậm chí còn theo hãng sản xuất thiết bị
Để thuận tiện cho các cách gọi ở phần sau trong bài viết này, tạm phân các loại bo mạch đồ họa theo dạng thức vật lý của chúng. Theo cách này bo mạch đồ họa chỉ gồm hai loại:
Thành phần cơ bản[sửa|sửa mã nguồn]
Bộ giải quyết và xử lý đồ họa ( GPU ) hoặc công dụng đồ họa tích hợp[sửa|sửa mã nguồn]
Bộ xử lý đồ họa (“Graphic Processing Unit”, viết tắt là GPU) là thành phần rất quan trọng quyết định đến sức mạnh đồ họa, nó có ý nghĩa như CPU trong máy tính. GPU thường được hàn/dập chắc chắn vào bo mạch đồ họa rời. Đối với các bo mạch đồ họa tích hợp trên bo mạch chủ chúng có thể ở dạng GPU gắn liền trên bo mạch chủ hoặc được tích hợp chung vào chipset (thường là chipset cầu bắc.
Hiện nay các bo mạch đồ họa rời thường sử dụng GPU của hai hãng sản xuất:
- nVIDIA
- ATI (Trước đây là một hãng độc lập, nay đã được hãng AMD mua lại)
Ngoài hai hãng này một số hãng khác cũng sản xuất chip xử lý đồ họa (SIS, Trident, S3 Trio v.v.) nhưng các công ty đó hiện không thành công trong khẳng định vị thế của mình trên thị trường chip xử lý đồ họa.
Đối với dạng tính năng đồ họa được tích hợp vào chipset hoặc gắn liền trên bo mạch chủ:
- Intel: Với các chipset: 810, 815, 845, 865, 910, 915, 945, 946, 965…mà phân biệt các chipset tích hợp đồ họa thường được ký hiệu thêm chữ “G” (cùng một ký tự khác hoặc không có) ở sau ký hiệu chipset (Ví dụ: 915G, 915GV, 915GL…)
- ATI: Radeon IGP 9100, Radeon IGP 9100 PRO, Radeon Xpress 200 (có các phiên bản cho CPU Intel và AMD khác nhau), Radeon IGP 320…
- VIA: P4M800, P4M800 Pro, K8M800, K8M890, KM400
- SiS: SiS661FX, SiS661GX, SiS761GL, SiS761GX, SiS760, SiS741
- nVIDIA: nForce2
Bộ nhớ đồ họa[sửa|sửa mã nguồn]
Để xử lý các tác vụ đồ họa và lưu trữ kết quả tính toán tạm thời, bảng mạch đồ họa có các bộ nhớ riêng hoặc các phần bộ nhớ dành riêng cho chúng từ bộ nhớ chung của hệ thống, trong các trường hợp khác bộ nhớ cho xử lý đồ họa được cấp phát với dung lượng thay đổi từ bộ nhớ hệ thống.
Dung lượng của bộ nhớ đồ họa một phần quyết định đến: độ phân giải tối đa, độ sâu màu và tần số làm tươi mà bo mạch đồ họa có thể xuất ra màn hình máy tính. Do vậy dung lượng bộ nhớ đồ họa là một thông số cần quan tâm khi lựa chọn một bo mạch đồ họa. Dung lượng bộ nhớ đồ họa có thể có số lượng thấp (1 đến 32 Mb) trong các bo mạch đồ họa trước đây, 64 đến 128 Mb trong thời gian hai đến ba năm trước đây và đến nay đã thông dụng ở 256 Mb với mức độ cao hơn cho các bo mạch đồ họa cao cấp (512 đến 1Gb và thậm chí còn nhiều hơn nữa).
Tuy nhiên, dung lượng không phải là một yếu tố quyết định tất cả, khi mà việc tăng dung lượng bộ nhớ đã không trở thành hữu ích cho bảng mạch đồ họa, các nhà thiết kế đã chuyển hướng sử dụng các bộ nhớ có tốc độ cao hơn, do đó đến nay đã có rất nhiều chuẩn bộ nhớ đồ họa đã từng được sử dụng: FPM DRAM, VRAM, WRAM, EDO DRAM, SDRAM, MDRAM, SGRAM, DDR SDRAM, DDR-II SDRAM, và gần đây là GDDR-3 SDRAM, GDDR-4 SDRAM.
Có một điều rằng bảng mạch đồ họa khác nhau lại sử dụng các tốc độ đồ họa thay đổi tuỳ thuộc vào bảng mạch đó dùng GPU nào. Chúng không được sử dụng ở tốc độ tối đa theo như thiết kế. Một số hãng sản xuất có thể thiết kế và thiết đặt sẵn (trong Video Bios – xem phần sau) để bảng mạch đồ họa làm việc với tốc độ bộ nhớ cao hơn so với mặc định (overclock).
Bus liên kết[sửa|sửa mã nguồn]
Bảng mạch đồ họa thường sử dụng những đường truyền tài liệu theo những chuẩn nhất định ( bus ) để truyền tài liệu giữa bo mạch đồ họa với mạng lưới hệ thống máy tính, những bus hoàn toàn có thể là PCI Express X16 ( mới nhất ), AGP ( gần đây ), PCI ( trước khi sinh ra AGP ), hoặc những bus cổ hơn thế nữa trong thời hạn trước đây ( ISA 8 bit, ISA 16 bit, VESA 32 bit ). Đặc điểm của những bo mạch đồ họa sử dụng những bus được trình làng sơ lược như sau :
- Bảng mạch đồ họa sử dụng bus PCI:
- Bảng mạch đồ họa sử dụng bus AGP: có các thế hệ 2x, 4x và 8x.
- Bảng mạch đồ họa sử dụng bus PCI Express: 1x, 2x
Trình tinh chỉnh và điều khiển[sửa|sửa mã nguồn]
Bảng mạch đồ họa đều cần sử dụng một trình điều khiển/điều hướng riêng đối với các hệ điều hành khác nhau, nếu không có các trình điều khiển thì dù có một bảng mạch đồ họa hiện đại nhất hệ thống chỉ xuất ra hình ảnh có độ phân giải thấp, độ sâu màu thấp và với tốc độ làm tươi hạn chế. Trình điều khiển cần được cài đặt vào hệ điều hành sau khi kết nối bảng mạch đồ họa với hệ thống (trong một số trường hợp, trình điều khiển hệ thống đã được tích hợp sẵn với hệ điều hành thì người sử dụng có thể không cần đến việc cài đặt trình điều khiển).
Do sự quan trọng của trình điều khiển mà nó là một thành phần cơ bản, không thể thiếu trong bảng mạch đồ họa.
Đôi khi trình điều khiển chưa được hoàn thiện hay tồn tại một số lỗi dẫn đến hiệu năng của bảng mạch đồ họa bị giảm ít hay nhiều tuỳ mức độ, hoặc xuất ra hình ảnh không đúng(sọc, răng cưa, rác…)
RAMDAC ( Digital-to-Analog Converter ) : Có công dụng quy đổi những tín hiệu số sang tín hiệu tựa như để hiển thị trên màn hình máy tính. Tốc độ của RAMDAC hoàn toàn có thể cao hơn vận tốc thao tác của bộ giải quyết và xử lý đồ họa .Tốc độ RAMDAC trong thời gian năm 2007 thường vào tầm 300 – 500 Mhz. RAMDAC hoàn toàn có thể là một bộ phận tách rời hoặc tích hợp sẵn vào những bộ giải quyết và xử lý đồ họa nếu là bo mạch rời .
Cũng giống như tính năng của BIOS ở bảng mạch chủ, video bios chứa toàn bộ thông tin thiết lập về phần cứng của bảng mạch đồ họa. Video Bios còn giúp cho bảng mạch đồ họa hoạt động ngay khi máy tính bắt đầu khởi động trong quá trình POST – trước khi trình điều khiển của hệ điều hành được nạp.
Video bios của bảng mạch đồ họa ở dạng một ROM, có thể được hàn định vị trực tiếp vào bảng mạch đồ họa, có thể ở dạng gắn trên đế cắm (đối với các bo mạch đồ họa trước đây).
Nhiều overclocker hoặc hacker thường thay đổi Video Bios của bo mạch đồ họa để ép xung chúng (overclock).
Các kiểu liên kết[sửa|sửa mã nguồn]
Kết nối đầu ra của bảng mạch đồ họa đến những màn hình máy tính hoặc những thiết bị hiển thị, sử dụng hình ảnh khác hoàn toàn có thể gồm những loại sau đây :
- VGA (Video Graphics Array): VGA là tiêu chuẩn tuơng tự (analog) được đưa vào sử dụng từ cuối thập niên 1980, được thiết kế dành cho màn hình CRT. Nó có một số vấn đề về nhiễu và hình ảnh không rõ nét. Ngày nay tiêu chuẩn này còn được sử dụng cho tín hiệu HD (1080p và cao hơn). Mặc dù băng thông của VGA đủ cao để hỗ trợ độ phân giải cao hơn, chất lượng hình ảnh sẽ bị giảm đi theo độ dài và chất lượng dây. Điều này còn phụ thuộc vào mắt của mỗi người và màn hình hiển thị.
- DVI (Digital Visual Interface): Kiểu kết nối tín hiệu số: Dành cho các màn hình phẳng (LCD, Plasma, HDTV) và máy chiếu. Đôi khi cũng bắt gặp DVI được sử dụng trong các màn hình CRT cao cấp. Nó tránh được nhiễu điện và xuất ra hình ảnh rõ nét hơn.
- HDMI (High-Definition Multimedia Interface): Giao diện âm thanh/hình ảnh cho phép truyền dữ liệu video chưa nén và dữ liệu âm thanh đã nén hoặc chưa nén từ một thiết bị tuân thủ HDMI (thiết bị nguồn) tới một thiêt bị âm thanh số, màn hình máy tính, máy chiếu hay TV số. HDMI là một giải pháp kỹ thuật số thay thế cho các tiêu chuẩn tương tự.
- S-Video: Kiểu kết nối đầu ra tín hiệu tương tự dành cho các thiết bị video dân dụng: Ti vi, đầu phát video (băng từ, VCD, DVD), máy quay, máy chiếu…
- Video in: Đường kết nối dành riêng cho ngõ vào video ở một số bo mạch đồ họa có tính năng mở rộng “VIVO” (Video-In-Video-Out), với tính năng này bo mạch đồ họa có một phần tính năng của một bo mạch kỹ xảo.
Các hàm API trong đồ họa[sửa|sửa mã nguồn]
Sự Open của nhiều bộ giải quyết và xử lý đồ họa với những công nghệ tiên tiến khác nhau không thống nhất theo chuẩn nhất định khiến cho những nhà tăng trưởng ứng dụng và game show trên máy tính gặp khó khăn vất vả về yếu tố thích hợp .
Để thuận tiện cho các nhà viết phần mềm đồ họa và trò chơi trên máy tính cần thống nhất các hàm API sử dụng chung mà các bảng mạch đồ họa cần phải tương thích với chúng các hãng đã đưa ra hai chuẩn chung là DirectX và OpenGL.
- DirectX: được hãng Microsoft phát triển vào những năm 1996 nhằm hướng các nhà lập trình sử dụng chúng để lập trình các game cho hệ điều hành Windows 95 (hệ điều hành mang tính cách mạng trong thời bấy giờ, bắt đầu cách ly việc các phần mềm can thiệp trực tiếp vào phần cứng) thay cho thói quen lập trình trên nền DOS mà họ dễ dàng can thiệp vào phần cứng.
- Sự phát triển các phiên bản DirectX từ đó đến phiên bản DirectX 9c mang tính kế thừa, nhưng đến phiên bản gần đây nhất – DirectX 10 (chỉ sử dụng trong Windows Vista và các hệ điều hành khác nếu có của Microsoft sau này) có một sự thay đổi lớn được xem như viết trên một nền tảng mới hoàn toàn.
- Đến cuối năm 2007, chỉ có một số bảng mạch đồ họa hỗ trợ DirectX 10 khi sử dụng các bộ xử lý đầu họa(có ký hiệu)đầu 8XXX (8800, 8600…) của nVIDIA và 2XXX (2900, 2600…) của ATI (Các bo mạch đồ họa sử dụng các GPU cũ hỗ trợ đến DirectX 9c vẫn có thể làm việc với Windows Vista)
- OpenGL được Silicon Graphics phát triển những năm 1990. (Xem thêm OpenGL)
Cung cấp nguồn trực tiếp từ nguồn máy tính[sửa|sửa mã nguồn]
Các bảng mạch đồ họa ( rời ) trước đây thường lấy điện trực tiếp từ bảng mạch chủ nhưng với nhu yếu giải quyết và xử lý ngày càng cao, thời nay những bộ giải quyết và xử lý đồ họa cần tiêu tốn một lượng điện năng lớn ( hoàn toàn có thể trên 150 W ) mà những mạch dẫn trên mạch in của bảng mạch chủ sẽ không hề phân phối nổi những dòng điện lớn như vậy. Để phân phối những hiệu suất lớn cho bộ giải quyết và xử lý đồ họa, những bảng mạch đồ họa sử dụng phương pháp phân phối điện trực tiếp từ nguồn máy tính trải qua những đầu cắm phong cách thiết kế riêng. Đầu cắm thông dụng phân phối điện cho bo mạch đồ họa lúc bấy giờ thường là 6 hoặc 8 chân .
Tản nhiệt ở bo mạch đồ họa[sửa|sửa mã nguồn]
Do phải xử lý một khối lượng công việc lớn khi chơi game hoặc thực hiện các tác vụ liên quan nên bộ xử lý đồ họa thường toả một lượng nhiệt lớn, cũng như CPU trong máy tính, các bo mạch đồ họa cũng cần tản nhiệt cho GPU.
Cách thức tản nhiệt với các GPU thường là:
- Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt (không dùng quạt) để tản nhiệt tự nhiên. Hình thức này trước kia chỉ phù hợp với các GPU có xung nhịp thấp. Hiện nay đã có những hãng (như Asus) rất thành công trong việc tạo những phiến tản nhiệt tĩnh (tản nhiệt silent) cho bảng mạch đồ họa trung, cao cấp, tận dụng được quạt của CPU và thùng máy tản nhiệt qua những ống đồng và các phiến dẫn nhiệt.
- Sử dụng tấm, phiến tản nhiệt kết hợp dùng quạt.
- Tản nhiệt bằng chất lỏng: Rất hiếm gặp hình thức này ở các bảng mạch đồ họa khi xuất xưởng. Thông thường hình thức này do người dùng thay thế cách tản nhiệt nguyên bản của bảng mạch đồ họa để ép xung.
Do bộ nhớ đồ họa cũng phát sinh nhiệt nên trong những cách tản nhiệt trên, tấm tản nhiệt thường bao trùm và tản nhiệt luôn cho bộ nhớ đồ họa tuy rằng 1 số ít bảng mạch đã không tản nhiệt cho bộ nhớ đồ họa hoặc phong cách thiết kế những phiến tản nhiệt riêng .
Đa màn hình[sửa|sửa mã nguồn]
Hai bảng mạch đồ họa được gắn trên cùng một bảng mạch chủ khi hoạt động giải trí ở chính sách bắt chéo ( crossfire ) cho ra chỉ một màn hìnhCùng một bảng mạch đồ họa hoàn toàn có thể được cho phép xuất ra nhiều màn hình đồng thời mà không nhất thiết chúng có hình ảnh giống hệt nhau. Với những vi giải quyết và xử lý đồ họa can đảm và mạnh mẽ lúc bấy giờ hoàn toàn có thể được cho phép một bảng mạch đồ họa xuất ra hai màn hình để lan rộng ra desktop trong hệ điều hành quản lý. Trong trường hợp mạng lưới hệ thống có nhiều bảng mạch đồ họa cũng hoàn toàn có thể lan rộng ra ra nhiều màn hình đồng thời ( giả sử có hai bảng mạch đồ họa, mỗi chiếc xuất ra hai màn hình thì tổng số sẽ hoàn toàn có thể có 4 màn hình cùng hiển thị ) .Hai ( hoặc nhiều hơn ) màn hình hoàn toàn có thể giúp người sử dụng mở đồng thời nhiều ứng dụng mà vẫn quan sát được những tiến trình đang diễn ra, nhiều hành lang cửa số để tham chiếm, duyệt web … một số ít game show cũng được cho phép xuất ra nhiều màn hình cùng lúc để hiển thị những góc nhìn khác nhau .
Đồ họa kép[sửa|sửa mã nguồn]
Không dừng lại ở các bộ xử lý đồ họa cao cấp, bộ nhớ đồ họa dung lượng lớn với tốc độ làm việc cao, các hãng sản xuất đã thiết kế các kiểu sử dụng nhiều bo mạch đồ họa trên cùng một máy tính.
Trong các thời gian trước đây, người ta cũng có thể sử dụng đồng thời nhiều bảng mạch đồ họa nhưng chỉ dừng lại ở công dụng phát ra nhiều màn hình đồng thời. Công nghệ đồ họa kép hiện nay cho phép nhiều bộ xử lý đồ họa cùng xử lý một vấn đề đồ họa do đó chất lượng và tốc độ xử lý tăng mạnh hơn (có thể hình dung nhiều bộ xử lý đồ họa tương tự việc bộ xử lý đa nhân hoặc nhiều bộ xử lý trên cùng một bo mạch chủ).
Hai hãng sản xuất chip đồ họa ATI và nVIDIA đã có các chuẩn riêng như sau
Công nghệ Crossfire của AMD[sửa|sửa mã nguồn]
Crossfire [1] Lưu trữ 2006-11-07 tại Wayback Machine có thể là: Hai bộ xử lý đồ họa cùng có mặt trên một bảng mạch đồ họa hoặc hai bảng mạch đồ họa (trở lên) cùng có mặt trên một bảng mạch chủ.
Nếu thuộc loại hai bảng mạch đồ họa (trở lên) cắm vào bảng mạch chủ thì yêu cầu bảng mạch chủ phải có hai khe cắm kiểu PCI Express X16 (chúng có thể không đồng thời hỗ trợ X16) và bảng mạch chủ phải hỗ trợ.
Hai bảng mạch đồ họa ở đây phải liên kết với nhau, có thể qua dây kết nối đầu ra (dây cắm thiết kế riêng gồm 3 đầu, hai đầu cắm vào hai bo mạch đồ họa, đầu còn lại cắm vào màn hình máy tính), có thể sử dụng cầu nối giữa hai bảng mạch đồ họa hoặc có thể sử dụng bằng phần mềm thiết đặt trình điều khiển.
Công nghệ SLI của nVIDIA[sửa|sửa mã nguồn]
Gần tựa như như công nghệ Crossfire của ATI, nhưng công nghệ SLI của nVIDIA nhu yếu khắc nghiệt hơn về bảng mạch chủ : Các bảng mạch chủ tương hỗ công nghệ tiên tiến này phải sử dụng những chipset của chính hãng nVIDIA. Còn hoàn toàn có thể sử dụng theo nhu yếu từ 2 card đồ họa giống nhau để đồng nhất ( Dòng 8 với 8, dòng 9 với 9 … )
- Scott Mueller; Upgrading and Repairing Pcs, 17th Edition.
