Karta graficzna – w węższym rozumieniu karta rozszerzeń komputera która przetwarza dane graficzne, adaptując je na sygnał odpowiedni do wyświetlenia przez monitor lub inne urządzenie wyjściowe. W szerszym znaczeniu obejmuje każdy układ zawierający procesor graficzny (GPU), niezależnie od tego, czy jest to karta rozszerzeń, zintegrowana część płyty głównej, procesora, specjalistyczny moduł przeznaczony do zastosowań naukowych, karty w sieciach neuronowych czy karty do kopania kryptowalut.
Pierwszym komercyjnym protoplastą kart graficznych był frame buffer (bufor ramki) o handlowej nazwie Picture System, z roku 1974 firmy Evans & Sutherland, wyświetlał obraz w 256 odcieniach szarości o rozdzielczości 512 na 512 pikseli. Współcześnie bufor ramki to integralna część struktury każdej karty graficznej, czyli wydzielony obszar pamięci VRAM.
Pierwszą kartą graficzną produkowaną na masową skalę, która implementowała ideę osobnego procesora do przetwarzania grafiki, podobnie jak we współczesnych konstrukcjach, był IBM Professional Graphics Adapter (PGA) z 1984 roku, przeznaczony dla komputerów IBM XT i IBM PC/AT. W przeciwieństwie do współczesnych GPU, które przetwarzają dane równolegle, korzystając z wielowątkowości, PGA posiadał procesor 8088, który przetwarzał dane sekwencyjnie zgodnie z architekturą x86. Aż do wczesnych lat 80. XX wieku, przed pojawieniem się rozwiązań zastosowanych w PGA, systemy graficzne były jednostkami zajmującymi się obsługą pamięci ramki do przechowywania i generowania obrazu, zintegrowanym buforem ramki.
W latach 90 modele kart graficznych miały ograniczoną wydajność i oferowały podstawowe funkcje graficzne i technologie 3d. Główni producenci tego okresu to: SGI cards; 3DFX (Voodoo); Nvidia(TNT); ATI (Rage); Matrox.
W 1996 3dfx wypuszcza na rynek, pierwszy powszechnie dostępny akcelerator 3d o nazwie Voodoo Graphics, później znany jako Voodoo 1. Glide interfejs programistyczny opracowany dla tych kart, stał się popularnym standardem, na komputery PC zgodne z architekturą x86 w drugiej dekadzie lat 90, przed erą DirectX.
Termin "GPU" (Procesor graficzny) został wprowadzony dopiero w 1999 roku przez NVIDIA.
Procesory graficzne (GPU), produkowane na rynek masowy, przez AMD, Intela oraz NVIDIA, dzielimy ze względu na przeznaczenie.
1. Procesory dedykowane, przeznaczone do kart graficznych, także tych laptopowych, nie dzielące pamięci RAM z CPU.
2. Procesory zintegrowane, będące częścią płyty głównej lub CPU, dzielące pamięć RAM z CPU.
Produkowane są też inne modele kart graficznych i kart z GPU do zastosowań profesjonalnych i kopania kryptowalut.
Cechy współczesnych GPU na przykładzie procesorów NVIDIA z 2024:
W przeszłości część kart graficznych posiadała:
historyczne:
obecne:
Karta graficzna na złączu PCI Express jest zasilana z płyty głównej do 75 watów. Karty graficzne potrzebujące więcej prądu posiadają dodatkowe złącza zasilania:
Większość kart graficznych do poprawnego działania potrzebuje układu chłodzenia. Najwięcej ciepła wytwarza GPU, dlatego stosuje się trzy rozwiązania:
Elementem wydzielającym ciepło jest również pamięć RAM karty graficznej. Zazwyczaj jest chłodzona wspólnym z GPU układem chłodzenia.
Historycznie istniały dwie szerzej znane technologie łączenia kart graficznych, w celu zwiększenia wydajności w grach. Pierwsza od Nvidia o nazwie SLI (Scalable Link Interface), wspierana do 2020. Druga od ATI później AMD, funkcjonująca pod różnym nazwami, w różnych okresach czasu jako: ATI Multi-Rendering (AMR); CrossFire; CrossFireX; Multi-GPU (MGPU)(w kolejności chronologicznej). Rozwijana przez AMD do roku 2019. Zarówno w przypadku AMD, jak i Nvidii, do trybu Multi-GPU wymagany był mostek łączący dwie karty.
Mniej znanym rozwiązaniem było ATI Hybrid CrossFireX, wprowadzone na rynek pod koniec 2007 roku wraz z chipsetami serii AMD 700. Później przemianowane na AMD Dual Graphics. Pozwalało na łączenie dedykowanej karty graficznej z zintegrowanym procesorem graficznym, szybko porzucone przez producenta. Także za niszową można uznać SLI (Scan Line Interleave) od 3dfx, z drugiej połowy lat 90 XX wieku, mimo identycznego akronimu jak SLI (Scalable Link Interface) od NIVIDI to różne technologie. W przeszłości jeszcze trzy inne firmy wdrożyły w swoich produktach łączenie kart graficznych. Były to S3 Graphics z MultiChrome, XGI Technology z BitFluent Protocol i Metabyte z Parallel Graphics Configuration.
Współczesne połączenia dla wielu GPU:
Wraz z pojawieniem się w 1996 kart Voodoo firmy 3dfx, zrodził się termin akcelerator graficzny. Karty te wymagały obecności w komputerze zwykłej karty graficznej.
W drugiej połowie lat 90 pozostali producenci zdecydowali się na integrację akceleratorów grafiki trójwymiarowej z samymi kartami graficznymi, podobnie jak to miało miejsce z akceleratorami grafiki dwuwymiarowej. Później także firma 3dfx zdecydowała się połączyć swoje akceleratory z kartami graficznymi.
Karta graficzna jest często nazywana GPU, co pochodzi od skrótu angielskiego terminu "Graphics Processing Unit". To określenie odnosi się jednak wyłącznie do procesora graficznego, który stanowi jeden z komponentów karty graficznej.
W polskiej terminologii zintegrowane procesory graficzne nazywane są "integrami" (od angielskiego "Integrated graphics"), zintegrowanymi kartami graficznymi lub zintegrowanymi układami graficznymi. Stanowią one część płyty głównej lub procesora. Technicznie rzecz biorąc, są to procesory graficzne, a nie karty graficzne.
Karty graficzne, oprócz swojej roli w renderowaniu grafiki i obsłudze wyświetlacza, są wykorzystywane do przyspieszania obliczeń w zastosowaniach naukowych, w tym w symulacjach naukowych, analizach danych i badaniach. Dodatkowo, za sprawą swojej mocy obliczeniowej, są często używane do treningu modeli sztucznej inteligencji, ponieważ potrafią szybko przetwarzać duże ilości danych potrzebnych do uczenia maszynowego i głębokich sieci neuronowych.
Karty graficzne o dużej mocy obliczeniowej są wykorzystywane w procesie wydobywania, zwłaszcza w przypadku niektórych kryptowalut takich jak Ethereum, które korzystają z algorytmu Proof of Work (PoW).
Owlapps.net - since 2012 - Les chouettes applications du hibou