ما هو كرت الشاشة ؟ وكيف تختار كرت الشاشة المناسب ؟

هذه الصورة التي تشاهدها الآن على شاشة الحاسب لديك مصنوعة من مجموعة من النقاط الصغيرة جداً , والتي يسمى كل منها بكسل pixel او Picture ELement. في الإعدادات الخاصة بدقة الشاشة – الشائعة منها – تكون الشاشة مكونة من مجموعة من النقاط تزيد عن مليون نقطة , وعلى الكمبيوتر اتخاذ القرار الخاص بكل نقطة – أين تتموضع – ليشكل الصورة.

يحتاج الكمبيوتر ليقوم بهذه العملية إلى مترجم يقوم بتحويل البيانات الثنائية القادمة من وحدة المعالجة المركزية ( المعالج ) , و يحولها إلى صورة تستطيع مشاهدتها , وفي حال لم يكن يملك الكمبيوتر كرت شاشة مدمج مع اللوحة الأم فإن تلك الترجمة تحدث في كرت الشاشة.

عمل كرت الشاشة معقد , ولكن مبادئه الأساسية , ومكوناته سهلة الفهم في هذه المقالة , سوف نلقي نظرة على الأجزاء الأساسية لكرت الشاشة , وما مهمة كل منها , وسنشرح أيضاً , ونناقش العوامل التي تعمل معاً لكي نحصل على كرت الشاشة سريع , وفعال.

لننظر للكمبيوتر على أنه شركة مع قسم فني خاص بها , عندما يحتاج الناس في الشركة إلى لوحة فنية يرسلون طلب إلى القسم الفني . يقرر القسم الفني كيف سيرسم الصورة , ويقوم برسمها على الورق , والنتيجة النهائية هي تحول فكرة أحدهم إلى صورة حقيقية قابلة للرؤية.

يعمل كرت الشاشة وفق نفس المبدأ السابق , حيث يعمل المعالج بمبدأ التوصيل مع تطبيقات البرمجيات , حيث يرسل معلومات عن الصورة إلى كرت الشاشة , هنا يقرر كرت الشاشة كيف سيستخدم البكسلات على الشاشة لكي يشكل الصورة , وعملية الإرسال هذه تتم عبر كبل موصول إلى الشاشة.

عملية إنشاء صورة من البيانات الثنائية هي عملية تتطلب جهد كبير حيث يقوم كرت الشاشة في البداية بتشكيل إطار من الخطوط المستقيمة ثم يقوم بملء البكسلات المتبقية , ويقوم أيضاً بإضافة الإضاءة القوام الخاص بالصورة , وكذلك الألوان , وبالنسبة للألعاب المتوسطة السرعة يتوجب على الكمبيوتر المرور عبر هذه العملية أي تكرارها 60 مرة في الثانية , سيكون الحمل كبير جداً على الكمبيوتر لو توجب عليه القيام بهذه العملية بدون كرت شاشة.

يقوم كرت الشاشة بهذه المهمة باستخدام أربع مكونات أساسية :

1-   اتصال مع اللوحة الأم ( من أجل البيانات , والتغذية الكهربائية )

2-   معالج ليقرر ماذا يفعل بكل بكسل على الشاشة

3-   ذاكرة لتحفظ المعلومات عن كل بكسل , ولتخزن مؤقتاً صورة كاملة.

4-   اتصال مع الشاشة لكي نتمكن من رؤية النتيجة النهائية.

وحدة معالجة الغرافيكس:(GPU)

كما اللوحة الأم,فان كرت الشاشة عبارة عن لوحة من الدارات الكهربائية والتي تستضيف عليها معالج وذواكر ويمتلك أيضا نظام دخل وخرج أساسي(BIOS) والتي تخزن اعدادات الكرت وتقوم بعمليات اصلاح للذاكرة والدخل والخرج عند الاقلاع.يسمى معالج كرت الشاشة وحدة معالجة الغرافيكس أو GPU وهي مصممة بشكل خاص للقيام بالحسابات والعمليات الرياضية المعقدة وذلك لضرورتها في تقييم الرسوميات.

تمتلك بعض وحدات معالجة الغرافيكس السريعة ترانزستورات أكثر من وحدة المعالجة المركزية(CPU) الاعتيادية هذا وتولد ال GPU الكثير من الحرارة لذلك يتم تزويدها بمبرد أو مروحة توضع في أسفل الكرت.

يستخدم كرت الشاشة بالاضافة الى طاقة المعالجة التي يحصل عليها,برمجة خاصة لتساعده على تحليل واستخدام البيانات.تعتبر شركتي ATI,NVIDIAالشركتان الرئيسيتان اللتان تقومان بانتاج كروت الشاشة التي يتم طرحها في السوق حيث تقوم كل منهما بوضع التحسينات المناسبة على الكروت الخاصة بها وخاصة بما يتعلق منها بأداء ال GPU.

يستخدم المعالج مضاد تعرج كلمل المشهد (FSAA) والذي يقوم بتنعيم حواف الأجسام الثلاثية الأبعاد,كما يستخدم المرشح المتباين الخواص(AF) والذي يجعل الصورة تبدو أكثر سلاسة وهشاشة.

تمتلك كل شركة من الشركتين اللتين ذكرناهما تقنيات تطوير وتحسين خاص بهما من حيث تطبيق الألوان والظل والقوام والأنماط بشكل فعال.

يحتاج ال GPU لكي يقوم بانشاء الصور الى مكان يقوم بتخزين وحفظ المعلومات والصور الكاملة فيه ولهذا الغرض يستخدم الكرت ذاكرة وصول عشوائيRAM مخزنا بهذه الطريقة المعطيات عن كل بكسل لونه ومكانه وموقعه على الشاشةهذا ويمكن أن يستخدم جزء من الذاكرة العشوائية كذاكرة تخزين مؤقت للاطارات اي يتم تخزين الصور حتى يحين عرضها على الشاشة.

تعمل ذاكرة الفيديو بسرعة عالية جدا وهي ثنائية أي يمكن لنظام التشغيل القراءة منها والكتابة عليها في نفس الوقت.

تتصل الذاكرة بشكل مباشر بالمحول رقمي-الى-تماثلي والذي يسمى DAC ويسمى أيضا RAMDAC ومهمة هذا المحول ترجمة الصورة من اشارة رقمية الى تماثلية والتي يمكن للشاشة استخدامها.هذا وتملك بعض كروت الشاشة RAMDAC مضاعفة والتي تستطيع أن تحسن الأداء وتدعم أكثر من شاشة عرض معا.

هذا ويقوم RAMDAC بارسال الصورة النهائية الى شاشة العرض عبر كابل.

منفذ الاتصال الخاص بكرت الشاشة:

تتصل كروت الشاشة بالكمبيوتر عبر اللوحة الأم والتي تسمح بايصال الطاقة الكهربائية الى الكرت من جهة والسماح له بالاتصال مع وحدة المعالجة المركزية.هذا وتحتاج كروت الشاشة الحديثة غالبا الى طاقة كهربائية اضافة الى تلك التي تقدمها اللوحة الأم لذلك يكون لديها اتصال مباشر غالبا مع علبة التغذية الخاصة بالكمبيوتر.

الاتصال باللوحة الأم يتم غالبا من خلال واحدة من الواجهات التالية:

-         PCI (Peripheral Component Interconnect)

-         AGP (Advanced Graphics Port)

-         PCIe (PCI Express)

PCIe هو الأحدث من بين هذه الثلاثة ويقدم أسرع معدل نقل بين كرت الشاشة واللوحة الأم.هذا وتدعم تقنية الوصل هذه امكانية وصل أكثر من كرت شاشة معا على نفس اللوحة الأم.

تملك أغلبية كروت الشاشة منفذي اتصال خاصين بها غالبا الأول من نوع DVI والذي يدعم شاشة الكريستال السائل LCD والثاني من نوع VGA والذي يدعم شاشة المدفع الالكتروني CRT  وقد تملك بعض الكروت منفذين من نوع DVI بدلا من منفذ ال VGA وهذا لا يمنع -رغم ذلك- وصل تلك الكروت بشاشات المدفع الالكتروني وذلك عن طريق المحول الخاص بالتحويل بين المنفذين(قطعة فيزيائية).

هذا ويستخدم معظم الناس منفذ اتصال واحد من المنفذين بالشاشة , والناس الذين يريدون استخدام منفذين يستطيعون ذلك عند وجودهما على الكرت- و ذلك من أجل شاشتي عرض - والذي يقسم العرض بين شاشتين.

بالإضافة إلى منافذ الاتصال السابقة التي تحدثنا عنها تملك بعض كروت الشاشة المنافذ التالية :

S – video , Tv – out :( شاشة التلفزيون )

Vivo or video in/video out : ( كاميرات الفيديو التماثلية )

Firewire or usb :(الكاميرات الرقمية)

تملك بعض كروت الشاشة محول اتصال مع التلفاز ( Tv Tuner )

اختيار بطاقة رسوميات :

كرت الشاشة الممتاز من السهل ملاحظته , والعثور عليه حيث يملك ذاكرة كبيرة , ومعالج سريع , وغالباً ما يكون ذو حجم كبير , ويعود ذلك إلى المبرّد , والمروحة الموجودين على هذا الكرت , ولكن كرت الشاشة الحديث جداً يقدم طاقة أكثر من احتياجات الناس العاديين فالناس الذين يستخدمون الكمبيوتر للأغراض التقليدية مثل إرسال رسالة بريد الكتروني, أو تصفح الويب يحتاجون إلى معالج مقبول وبالتالي يستطيعون الاستعاضة عن كرت الشاشة الحديث جداً بكرت شاشة مدمج مع اللوحة الأم.

نستطيع القول بأن كرت الشاشة المتوسط كاف لأولئك الذين يحبون الألعاب العادية أمّا كروت الشاشة العالية المستوى أي الحديثة جداً فتستخدم من قبل الناس هواة الألعاب الضخمة , والتي  تتطلب الكثير من المؤثرات , و الغرافيكس , ومن قبل المصممين الذين يقومون بتصميم الغرافيكس الثلاثية الأبعاد.

المعيار الأكثر واقعية , ودقة لقياس الأداء الكلي للكرت هو معدل عدد إطاراته في الثانية , والذي يقاس بواحدة إطار/ ثانية.

تستطيع العين البشرية معالجة ما يقارب من 25 إطار في الثانية الواحدة , ولكن غالباً ما تتطلب الألعاب الحركية التي تحتوي على حركات سريعة ما لا يقل عن 60 إطار في الثانية ( FPS ) لتقديم صور , ومحاكاة سلسلة وقريبة من الواقع. ففي حال عدم تحقيقي الشاشة لهذا المعدل تظهر ظاهرة الخبو flikcering الموضحة في الصورة التالية :