Kartu grafis

Kartu grafis, atau kartu video adalah kartu tambahan yang berfungsi untuk menciptakan dan menampilkan tampilan-tampilan di layar (seperti monitor komputer). Seringkali kartu grafis dimaknai sebagai kartu grafis khusus yang terpisah, untuk membedakannya dengan kartu grafis yang sudah tertempel ke papan induk bersama CPU. Namun pada intinya keduanya adalah unit pemroses grafis (GPU), yang merupakan bagian utama yang melakukan perhitungan sebenarnya, tetapi tidak boleh dikacaukan dengan kartu video secara keseluruhan, meskipun "GPU" sering digunakan untuk merujuk ke kartu video.

Sebagian besar kartu video tidak terbatas pada output visual sederhana. Kartu video yang terintegrasi ini sanggup melakukan pemrosesan tambahan. Sebagai contoh, Nvidia dan AMD (sebelumnya ATI) menghasilkan kartu-kartu yang membuat pipeline grafis OpenGL dan DirectX pada tingkatan perangkat keras. Pada 2010-an selanjutnya, ada juga kecenderungan untuk menggunakan kemampuan komputasi prosesor grafis untuk menyelesaikan tugas-tugas non-grafis, yang dapat dilakukan melalui penggunaan OpenCL dan CUDA. Kartu video juga dapat digunakan untuk pelatihan AI.

Biasanya kartu grafis dibuat dalam bentuk papan sirkuit cetak (papan ekspansi) dan dimasukkan ke dalam slot tambahan, universal atau khusus (AGP, PCI Express). Beberapa telah dibuat menggunakan penutup khusus, yang terhubung ke komputer melalui stasiun dok atau kabel. Kartu grafis jenis ini dikenal sebagai eGPU.

Sejarah 
Standar seperti MDA, CGA, HGC, Tandy, PGC, EGA, VGA, MCGA, 8514 atau XGA diperkenalkan dari 1982 hingga 1990 dan didukung oleh berbagai produsen perangkat keras.

3dfx Interactive adalah salah satu perusahaan pertama yang mengembangkan GPU dengan akselerasi 3D (dengan seri Voodoo) dan yang pertama mengembangkan chipset grafis yang dikhususkan untuk 3D, tetapi tanpa dukungan 2D (yang karenanya memerlukan kehadiran kartu 2D untuk bekerja). Sekarang sebagian besar kartu video modern dibangun dengan chip grafis bersumber AMD atau Nvidia. Sampai tahun 2000, 3dfx Interactive juga merupakan produsen penting dan sering melakukan terobosan. Sebagian besar kartu video menawarkan berbagai fungsi seperti akselerasi rendering adegan 3D dan grafik 2D, decoding MPEG-2/MPEG-4, output TV, atau kemampuan untuk menghubungkan beberapa monitor (multi-monitor). Kartu video juga memiliki kemampuan kartu suara untuk mengeluarkan suara - bersama dengan video untuk TV yang terhubung atau monitor dengan speaker terintegrasi.

Dalam industri ini, kartu video kadang-kadang disebut grafik tambah pasang, disingkat AIB, dengan kata "grafik" yang biasanya dihilangkan.

Grafis khusus vs terintegrasi 

Sebagai alternatif dari penggunaan kartu video, perangkat keras video dapat diintegrasikan ke motherboard, CPU, atau sistem-on-chip. Kedua pendekatan dapat disebut grafik terintegrasi. Implementasi berbasis motherboard kadang-kadang disebut "video on-board". Hampir semua motherboard komputer desktop dengan grafik terintegrasi memungkinkan penonaktifan chip grafis terintegrasi di BIOS, dan memiliki slot PCI, atau PCI Express (PCI-E) untuk menambahkan kartu grafis berkinerja lebih tinggi sebagai pengganti grafis terintegrasi. Kemampuan untuk menonaktifkan grafik terintegrasi kadang-kadang juga memungkinkan penggunaan motherboard yang terus menerus di mana video on-board gagal. Kadang-kadang baik grafik terintegrasi dan kartu grafis khusus dapat digunakan secara bersamaan untuk memberi gambar tampilan yang terpisah.

Keuntungan utama dari grafik terintegrasi termasuk biaya, kesesuaian, kesederhanaan dan konsumsi energi yang rendah. Kerugian kinerja dari grafik terintegrasi muncul karena prosesor grafis berbagi sumber daya sistem dengan CPU. Kartu grafis khusus memiliki memori akses acak (RAM) sendiri, sistem pendinginnya sendiri, dan regulator daya khusus, dengan semua komponen yang dirancang khusus untuk memproses gambar video. Meng-upgrade ke kartu grafis khusus yang bekerja dari CPU dan RAM sistem, jadi tidak hanya pemrosesan grafis akan lebih cepat, tetapi kinerja keseluruhan komputer akan meningkat secara signifikan. Ini sering diperlukan untuk memainkan permainan video, bekerja dengan animasi 3D atau mengedit video.

Baik AMD dan Intel telah memperkenalkan chipset CPU dan motherboard yang mendukung integrasi GPU yang sesuai dengan CPU. AMD memasarkan CPU dengan grafik terintegrasi di bawah merek dagang Accelerated Processing Unit (APU), sementara Intel memasarkan teknologi serupa di bawah merek "Intel HD Graphics and Iris". Dengan Prosesor Generasi ke-8, Intel mengumumkan seri Grafis Terpadu Intel UHD untuk dukungan yang lebih baik dari Layar 4K. Meskipun mereka masih tidak setara dengan kinerja solusi diskrit, platform HD Graphics Intel memberikan kinerja mendekati grafik mid-range diskrit, dan teknologi AMD APU telah diadopsi oleh konsol permainan video PlayStation 4 dan Xbox One.

Penggunaan daya 
Seiring dengan peningkatan kemampuan pemrosesan kartu video, maka meningkat pula kebutuhan daya listriknya. Kartu video berkinerja tinggi saat ini cenderung mengonsumsi daya dalam jumlah besar. Misalnya, daya desain termal (TDP) GeForce Titan RTX adalah 280 watt. Ketika diuji dengan bermain permainan, GeForce RTX 2080 Ti Founder's Edition memiliki konsumsi daya rata-rata 300 watt. Sementara CPU dan suplai daya baru-baru ini bergerak ke arah efisiensi yang lebih tinggi, permintaan daya GPU terus meningkat, sehingga kartu video mungkin memiliki konsumsi daya terbesar dari setiap bagian individu di komputer.

Meskipun pengisi daya juga meningkatkan dayanya, hambatannya adalah karena koneksi PCI-Express, yang terbatas pada memasok 75 watt. Kartu video modern dengan konsumsi daya lebih dari 75 watt biasanya mencakup kombinasi soket enam pin (75 W) atau delapan pin (150 W) yang terhubung langsung ke catu daya. Memberikan pendinginan yang memadai menjadi tantangan di komputer tersebut. Komputer dengan banyak kartu video mungkin memerlukan catu daya lebih dari 750 watt. Ekstraksi panas menjadi pertimbangan desain utama untuk komputer dengan dua atau lebih kartu video kelas atas.

Ukuran 
Panjang dan ketebalan dapat sangat bervariasi, dengan kartu kelas atas yang biasanya menempati dua atau tiga slot ekspansi, dan dengan kartu dual-GPU - seperti Nvidia GeForce GTX 690 - umumnya melebihi panjang 250 mm (10 in). Secara umum, sebagian besar pengguna akan lebih memilih kartu profil yang lebih rendah jika tujuannya adalah untuk memasang beberapa kartu atau mereka mengalami masalah pembersihan dengan komponen papan induk lainnya seperti slot DIMM atau PCIE. Ini dapat diperbaiki dengan kotak yang lebih besar yang datang dalam ukuran seperti kotak sedang dan kotak tinggi. kotak tinggi biasanya dapat memuat motherboard yang lebih besar dalam ukuran seperti ATX dan micro ATX. Kasing yang lebih besar, motherboard yang lebih besar, kartu grafis yang lebih besar atau beberapa komponen lain yang akan memperoleh kasus real-estate.

Industri 
Pada 2016, pemasok utama GPU (chip video atau chipset) yang digunakan dalam kartu video adalah AMD dan Nvidia. Pada kuartal ketiga 2013, AMD memiliki pangsa pasar 35,5% sementara Nvidia memiliki pangsa pasar 64,5%, menurut Jon Peddie Research. Dalam bidang ekonomi, struktur industri ini disebut duopoli. AMD dan Nvidia juga membuat dan menjual kartu video, yang disebut grafis add-in-board (AIB) di industri. (Lihat Perbandingan unit pemrosesan grafis Nvidia dan Perbandingan unit pemrosesan grafik AMD.) Selain memasarkan kartu video mereka sendiri, AMD dan Nvidia menjual GPU mereka ke pemasok AIB resmi, yang oleh AMD dan Nvidia disebut sebagai "mitra". Fakta bahwa Nvidia dan AMD bersaing secara langsung dengan pelanggan / mitra mereka memperumit hubungan dalam industri. Fakta bahwa AMD dan Intel merupakan pesaing langsung dalam industri CPU juga patut diperhatikan, karena kartu video berbasis AMD dapat digunakan pada komputer dengan CPU Intel. Perpindahan Intel ke APU dapat melemahkan AMD, yang sampai sekarang telah memperoleh sebagian besar pendapatannya dari komponen grafis. Hingga kuartal kedua 2013, terdapat 52 pemasok AIB.

Pemasok AIB terbesar, berdasarkan pangsa pasar ritel global untuk kartu grafis, termasuk Palit Microsystems yang berbasis di Taiwan, PC Partner yang berbasis di Hong Kong (yang memasarkan kartu video berbasis AMD dengan merek Sapphire dan kartu video berbasis Nvidia di bawah merek Zotac-nya), Pembuat komputer yang berbasis di Taiwan Asustek Computer (Asus), Micro-Star International (MSI) yang berbasis di Taiwan, Gigabyte Technology yang berbasis di Taiwan, EVGA yang berbasis di Brea, California, AS (yang juga menjual komponen komputer seperti pasokan listrik) dan XFX yang berbasis di Ontario, California, AS. (Perusahaan induk XFX berbasis di Hong Kong.)

API grafik 3D 
Driver grafis biasanya mendukung satu atau beberapa kartu oleh vendor yang sama dan harus ditulis secara khusus untuk sistem operasi. Selain itu, sistem operasi atau paket perangkat lunak tambahan mungkin menyediakan API pemrograman tertentu bagi aplikasi untuk melakukan rendering 3D.

Bagian alat 

Kartu video modern terdiri dari papan sirkuit cetak tempat komponen dipasang. Ini termasuk:

Unit Pemrosesan Grafik 
Sebuah Unit pemrosesan grafis (GPU), juga kadang-kadang disebut unit pemrosesan visual (VPU), adalah sirkuit elektronik khusus yang dirancang untuk secara cepat memanipulasi dan mengubah memori untuk mempercepat pembangunan gambar buffer yang ditujukan untuk output ke tampilan. Karena tingkat kerumitan komputasi yang dapat diprogram untuk tugas semacam itu, kartu video modern juga merupakan komputer tersendiri.

Penyekat panas 
Unit pendingin terpasang pada sebagian besar kartu grafis modern. Unit pendingin menyebarkan panas yang dihasilkan oleh unit pemrosesan grafis secara merata di seluruh unit pendingin dan unit itu sendiri. Unit pendingin umumnya dilengkapi dengan kipas untuk mendinginkan unit pendingin dan unit pemrosesan grafis. Tidak semua kartu memiliki pendingin, misalnya, beberapa kartu didinginkan dengan cairan dan sebagai gantinya memiliki blok air; selain itu, kartu dari tahun 1980-an dan awal 1990-an tidak menghasilkan banyak panas, dan tidak memerlukan pendingin. Sebagian besar kartu grafis modern membutuhkan solusi termal yang tepat. Ini bisa berupa larutan cair atau heatsink dengan pipa panas terhubung tambahan yang biasanya terbuat dari tembaga untuk transfer panas terbaik. Kasus yang benar; baik menara menengah atau menara penuh atau turunan lainnya, harus dikonfigurasi dengan benar untuk manajemen termal. Ini bisa berupa ruang yang luas dengan tarikan-tarikan yang tepat atau konfigurasi berlawanan serta cairan dengan radiator baik sebagai pengganti atau dengan pengaturan kipas.

Video BIOS 
Video BIOS atau firmware berisi program minimal untuk pengaturan awal dan kontrol kartu video. Mungkin berisi informasi tentang waktu memori, kecepatan operasi dan voltase prosesor grafis, RAM, dan detail lainnya yang terkadang dapat diubah.

Video BIOS modern tidak mendukung semua fungsi kartu video, karena hanya cukup untuk mengidentifikasi dan menginisialisasi kartu untuk menampilkan salah satu dari beberapa buffer bingkai atau mode tampilan teks. Itu tidak mendukung terjemahan YUV ke RGB, penskalaan video, penyalinan piksel, pengomposisian atau banyak fitur 2D dan 3D lainnya dari kartu video.

Memori video 

Kapasitas memori kartu video paling modern berkisar dari 2 GB hingga 24 GB. Tetapi dengan hingga 32 GB pada 2010-an terakhir, aplikasi untuk penggunaan grafis menjadi lebih kuat dan tersebar luas. Karena memori video perlu diakses oleh GPU dan sirkuit display, sering menggunakan memori berkecepatan tinggi atau multi-port, seperti VRAM, WRAM, SGRAM, dll. Sekitar tahun 2003, memori video biasanya didasarkan pada teknologi DDR. Selama dan setelah tahun itu, produsen bergerak menuju DDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5, GDDR5X, dan GDDR6. Kecepatan clock memori efektif dalam kartu modern umumnya antara 2 GHz hingga 15 GHz.

Memori video dapat digunakan untuk menyimpan data lain serta gambar layar, seperti Z-buffer, yang mengelola koordinat kedalaman dalam grafik 3D, tekstur, buffer vertex, dan program shader yang dikompilasi.

RAMDAC 
Sebuah RAMDAC, atau konverter digital-ke-analog memori-akses-acak, mengubah sinyal digital menjadi sinyal analog untuk digunakan oleh display komputer yang menggunakan input analog seperti tampilan cathode ray tube (CRT). RAMDAC adalah sejenis chip RAM yang mengatur fungsi kartu grafis. Bergantung pada jumlah bita yang digunakan dan kecepatan transfer data RAMDAC, konverter akan dapat mendukung kecepatan refresh tampilan komputer yang berbeda. Dengan tampilan CRT, yang terbaik adalah bekerja lebih dari 75 Hz dan tidak pernah di bawah 60 Hz, untuk meminimalkan flicker.

Output antarmuka 

Sistem koneksi yang paling umum antara kartu video dan tampilan komputer adalah:

Video Graphics Array (VGA) (DE-15) 

Juga dikenal sebagai D-sub, VGA adalah standar berbasis analog yang diadopsi pada akhir 1980-an yang dirancang untuk tampilan CRT, juga disebut konektor VGA. Beberapa masalah standar ini adalah gangguan listrik, distorsi gambar dan kesalahan pengambilan sampel dalam mengevaluasi piksel.

Saat ini, antarmuka analog VGA yang digunakan untuk video definisi tinggi termasuk 1080p dan lebih tinggi. Sementara bandwidth transmisi VGA cukup tinggi untuk mendukung pemutaran resolusi lebih tinggi, kualitas gambar dapat menurun tergantung pada kualitas dan panjang kabel. Bagaimana perbedaan kualitas ini dapat dilihat tergantung pada penglihatan dan tampilan individu; saat menggunakan koneksi DVI atau HDMI, terutama pada monitor LCD / LED berukuran besar atau TV, penurunan kualitas, jika ada, terlihat jelas. Pemutaran Blu-ray pada 1080p dimungkinkan melalui antarmuka analog VGA, jika Image Constraint Token (ICT) tidak diaktifkan pada disk Blu-ray.

Digital Visual Interface (DVI) 

Standar berbasis digital yang dirancang untuk display seperti display panel datar (LCD, layar plasma, tampilan televisi definisi tinggi lebar) dan proyektor video. Dalam beberapa kasus yang jarang terjadi, monitor CRT kelas atas juga menggunakan DVI. Ini menghindari distorsi gambar dan kebisingan listrik, yang sesuai setiap piksel dari komputer ke piksel tampilan, menggunakan resolusi rendah. Perlu dicatat bahwa sebagian besar pabrik menyertakan konektor DVI-I, yang memungkinkan (melalui adaptor sederhana) keluaran sinyal RGB standar ke monitor CRT atau LCD lama dengan input VGA.

Video in Video out (VIVO) untuk S-Video, video Komposit dan video Komponen 
Termasuk untuk memungkinkan koneksi dengan televisi, pemutar DVD, perekam video dan konsol permainan video. Mereka sering terbuat dalam dua variasi konektor mini-DIN 10-pin, dan kabel splitter VIVO umumnya dilengkapi dengan 4 konektor (S-Video in dan out + video komposit masuk dan keluar), atau 6 konektor (S-Video in dan out + komponen PB out + komponen PR out + komponen Y out [juga komposit out] + komposit in).

High-Definition Multimedia Interface (HDMI) 

HDMI adalah antarmuka audio / video yang digunakan untuk mentransfer data video yang tidak dikompresi dan data audio digital terkompresi / tidak dikompresi dari perangkat yang kompatibel dengan HDMI ("perangkat sumber") ke perangkat audio digital yang kompatibel, monitor komputer, proyektor video, atau televisi digital. HDMI adalah pengganti digital untuk standar video analog yang ada. HDMI mendukung perlindungan salinan melalui HDCP.

DisplayPort 

DisplayPort adalah antarmuka tampilan digital yang dikembangkan oleh Video Electronics Standards Association (VESA). Antarmuka ini terutama digunakan untuk menghubungkan sumber video ke perangkat layar seperti monitor komputer, meskipun juga dapat digunakan untuk mengirimkan audio, USB, dan bentuk data lainnya. Spesifikasi VESA bebas royalti. VESA mendesainnya untuk menggantikan VGA, DVI, dan LVDS. Dibelakang kompatibilitas ke VGA dan DVI dengan menggunakan dongle adaptor memungkinkan konsumen untuk menggunakan sumber video yang dipasang DisplayPort tanpa mengganti perangkat layar yang ada. Meskipun DisplayPort memiliki throughput yang lebih besar dengan fungsi yang sama dengan HDMI, ia diharapkan untuk melengkapi antarmuka, bukan menggantikannya.

Jenis lain dari koneksi sistem

Antarmuka papan induk 
Secara kronologis, jenis-jenis sistem koneksi antara kartu video dan papan induk adalah:

 S-100 bus: Dirancang pada tahun 1974 sebagai bagian dari Altair 8800, ini adalah bus standar industri pertama untuk industri komputer mikro.
 ISA: Diperkenalkan pada 1981 oleh IBM, menjadi dominan di pasar pada 1980-an. Ini bus 8- atau 16-bit clock pada 8 MHz.
 NuBus: Digunakan dalam Macintosh II, itu adalah 32-bit bus dengan bandwidth rata-rata 10 hingga 20 MB/s.
 MCA: Diperkenalkan pada tahun 1987 oleh IBM, bus 32-bit ini memiliki kecepatan 10 MHz.
 EISA: Dirilis pada tahun 1988 untuk bersaing dengan MCA IBM, itu kompatibel dengan bus ISA sebelumnya. Ini adalah bus 32-bit yang beroperasi pada 8,33 MHz.
 VLB: Perpanjangan dari ISA, ini adalah bus 32-bit yang beroperasi pada 33 MHz. Juga disebut sebagai VESA.
 PCI: Mengganti bus EISA, ISA, MCA, dan VESA mulai tahun 1993 dan seterusnya. PCI memungkinkan konektivitas dinamis antar perangkat, menghindari penyesuaian manual yang diperlukan dengan jumper. Ini adalah bus 32-bit clock 33 MHz.
 UPA: Sebuah arsitektur bus interkoneksi yang diperkenalkan oleh Sun Microsystems pada tahun 1995. Ini bus 64-bit yang beroperasi pada 67 atau 83 MHz.
 USB: Meskipun sebagian besar digunakan untuk perangkat lain-lain, seperti perangkat penyimpanan sekunder dan mainan, tampilan USB, dan adaptor layar ada.
 AGP: Pertama kali digunakan pada tahun 1997, ini adalah bus berdedikasi-ke-grafis. Ini adalah bus 32-bit yang beroperasi pada 66 MHz.
 PCI-X: Perpanjangan bus PCI, diperkenalkan pada tahun 1998. Ini meningkatkan PCI dengan memperluas lebar bus menjadi 64 bit dan frekuensi clock hingga 133 MHz.
 PCI Express: Disingkat PCIe, ini adalah antarmuka point to point yang dirilis pada tahun 2004. Pada tahun 2006 disediakan dua kali lipat kecepatan transfer data AGP. Seharusnya tidak bingung dengan PCI-X, versi yang disempurnakan dari spesifikasi PCI asli.

Tabel berikut adalah perbandingan antara pilihan fitur dari beberapa antarmuka tersebut:

Lihat pula 

 VGA
 ATI - perusahaan GPU yang mati (bergabung dengan AMD)
 AMD, NVIDIA - duopoli GPU chip 3D dan pembuat kartu grafis.
 GeForce, Radeon - contoh tipe kartu video.
 Framebuffer - memori komputer yang digunakan untuk menyimpan gambar layar.
 Hercules - monokrom.
 Video In Video Out (VIVO).

Referensi

Sumber 

 Mueller, Scott (2005)  Meningkatkan dan Memperbaiki PC . Edisi ke-16. Que Publishing.

Pranala luar 

 Bagaimana Kartu Grafis Bekerja di HowStuffWorks
 Gambar besar pohon sejarah kartu grafis

 
Perangkat keras