Kisah panjang perjalanan kartu grafik yang akhirnya memiliki banyak istilah panggilan, seperti :

Transkripsi

1 4. Kartu Grafik Obyektif : Pengenalan Sejarah dan Standarisasi Cara Kerja Kmpnen Kinerja Memry Kmputer masa kini mengandalkan pada kemampuan grafik. Seperti cnth, anda sering menggunakan kmputer untuk brwsing, chatting, pengetikan dalam wrksheet atau spreadsheet, dimana seluruhnya menggunakan antarmuka grafis atau dapat kita sebut GUI (Grafikal User Interface), lain halnya dengan masa lampau dimana kita masih menggunakan DOS, dan aplikasi harus menggunakan karakter, dan masa lampau tersebut kita sebut sebagai CUI (Characterical User Interface). Bahkan saat ini anda dapat bermain game dengan efek 3D murni dan animasi yang menarik. Mari kita mulai dari awal Pengenalan Kartu Grafik mdern adalah bard sirkuit yang berisi RAM (memry) dan Prcessr yang khusus digunakan hanya untuk keperluan Kartu Grafik (prprietary). Dimana prsesr tersebut didisain secara spesifik untuk menangani tugas yang tidak ringan. Umumnya kartu grafik memiliki perintah khusus untuk memanipulasi grafik kedalam bahasa yang dapat lebih dimengerti leh Chip Prsesr Kartu Grafik. Kisah panjang perjalanan kartu grafik yang akhirnya memiliki banyak istilah panggilan, seperti : Vide Cards Vide Bards Vide Display Bards Graphics Bards Graphics Adapter Cards Vide Adapter Cards Kini kartu grafik adalah sistem kmputasi yang memiliki tnmi. Pun kartu tersebut dimulai dari device yang sangat sederhana. Dengan memahami evlusi kartu grafik, anda dapat mulai melihat betapa indahnya tampilan grafik hari ini Sejarah dan Standarisasi Kartu graphic telah melekat dalam standar industri sehinggat anda dapat temui beragam mdel kartu grafik untuk PC, walaupun sejalan dengan perkembangan teknlginya dimana setiap tahun generasi dari kartu grafik semakin meningkat kemampuannya dengan menawarkan warna dan reslusi yang makin tinggi bahkan akselerasi, kartu grafik harus dapat menghubungkan diri dengan kmputer yang sistem kneksinya pun berkembang dari ISA (Industry Standard Architecture), PCI (Periperhal Cmpnent Intercnnect), hingga terakhir AGP (Accelerated Graphic Prt). 54

2 Mnchrme Display Adapters (MDA s) = 2 1 clrs Kartu grafik pertama, diperkenalkan pada bulan Agustus 1981 leh IBM, dimana teknlgi waktu itu masih mengandalkan mnchrme / 1-warna dengan panggilan Mnchrme Display Adapter (MDA s). Tampilannya hanya sanggup text saja, dengan warna hijau dan hitam di latar belakang. Kerapkali, kartu grafik memiliki prt printer, sehingga apa yang tampil di layar dapat langsung dicetak ke printer Herculer Graphic Adapters (HGC) = 2 2 clrs Warna untuk IBM cmpatible pertama kali muncul dengan hadirnya dukungan 4- warna dari Hercules Graphics Card (HGC) Clr Graphic Adapter (CGA) = 2 3 clrs Dilanjutkan dengan 8-warna Clr Graphic Adapters (CGA) Enhanced Graphic Adapter (EGA) = 2 4 clrs Lalu dilanjutkan leh Enhanced Graphic Adapter, cukup pesat perkembangan dimasa itu sehingga saya sendiri belum sempat menikmati teknlgi ini lalu sudah digantikan leh generasi berikutnya Reslutins and Clr Depth Setelah kiprahnya yang sekian lama, dimana pada masa itu kartu grafik selalu berusaha untuk memmpa meningkatkan jumlah warna sebagai patkan standarisasi baru, maka generasi berikut ini adalah generasi dimana bukan hanya warna saja yang dikembangkan, tapi lahirlah istilah baru yaitu Reslusi. Reslusi ialah meningkatkan jumlah Pixel (Picture Element) yang ada pada layar mnitr hingga titik ptimalnya, karena apabila jumlah Pixel dalam layar semakin banyak maka makin rapat dan semakin efisien tampilan yang dapat ditempatkan. 55

3 Clr Depth Reslutins = Hrizntal x Vertical Bit Clr MDA, MGA = HGC = CGA = EGA = VGA = SVGA, UXGA = SVGA, UXGA = M Type MDA MGA CGA VGA VGA VGA SVGA SVGA UXGA Reslutins 720x x x x x x x x x1200 Tabel tersebut menjelaskan bagaimana kita mendefinisikan perkembangan teknlgi kartu grafik yang tidak hanya berpatkan pada besarnya warna bahkan juga dampaknya pada reslusi dan kmpatibilitas. Seperti anda lihat perbedaan pada gambar a. dan b. yang berbeda reslusi dimana pada gambar a. menggunakan reslusi 1024x768 dan gambar b. menggunakan reslusi 800x600, lalu jika anda menjalankan aplikasi seperti excel maka makin banyak tampilan cell yang nampak pada layar tanpa harus kita scrll ke kanan maupun ke bawah. 56

4 Gambar a. 1024x768 Gambar b. Reslusi 800x600 57

5 Vide Graphics Array Ketika IBM memperkenalkan Vide Graphic Array (VGA) di tahun 1987, standarisasi grafik mulai naik ke permukaan, dimana VGA sanggup (saat itu) hingga 256 warna pada reslusi 720x400. Mungkin hal yang paling menarik adalah perbedaan antara VGA dengan teknlgi masa lampau adalah bahwa VGA itu Analg, sedangkan teknlgi terdahulunya sudah digital, terlihat seperti sebuah langkah mundur, namun sebenarnya memberikan kemampuan untuk merubah-rubah sinyal terhadap kemungkinan kmbinasi daripada bentuk kaku digital. Pun cara kita memanipulasi data untuk display digital telah berubah secara significant semenjak masa CGA dan EGA. Kini, manufaktur kartu grafik dapat menyediakan semua slusi display digital dalam display analg hingga reslusi yang tinggi dan kedalaman warna yang luar biasa. Tapi baca di materi berikut, bagaimana jika teknlgi ini telah melewati masa analgnya dan benar-benar di digital? jawabannya DVI (Digital Vide Interface) Super Vide Graphic Array Selama bertahun-tahun, VGA telah memberikan jalan yang lebar dalam pengembangannya sehingga lahirlah Super Vide Graphic Array (SVGA). Kartu SVGA sebenarnya tidak berbeda dengan VGA, perbedaan yang menclk hanyalah kemampuan lgicnya saja dalam peningkatan reslusi dan warna. Akhirnya, Vide Electrnics Standards Assciatins (VESA) setuju terhadap standarisasi implementasi SVGA hingga 16.8juta-warna dan reslusi hingga 1280x Ultra extended Graphic Array Umumnya, kartu grafik saat ini sudah mampu mendukung teknlgi Ultra extended Graphic Array, dimana dengan teknlgi anda dapat memmpa reslusi layar hingga 1600x

6 4.3. Cara Kerja Anda dapat mengerti lebih baik intisari dari sebuah kartu grafik dengan menggunakan cnth yang paling sangat sederhana. Misalnya kartu tersebut memiliki kemampuan yang sederhana adalah sebagai berikut : Clr Depth Clr 2 Reslutins = Hrizntal x Vertical Reslutins 640 x 480 Yang berarti hanya mampu menampilkan warna hitam dan putih pada reslusi 640x480 pixel (picture element). Ada 3 kmpnen dasar dari kartu grafik dan bagaimana cara kerjanya : Memry Hal penting yang dibutuhkan dari sebuah kartu grafik adalah memry. Karena memry digunakan untuk menyimpan warna dari tiap pixel. Pada kasus yang sederhana, misalnya anda memiliki pixel yang hanya berwarna hitam dan putih, berarti anda hanya membutuhkan 1 bit untuk menyimpan setiap pixel warna. Karena 1 bytes dapat menyimpan 8 bit maka anda membutuhkan 640/8=80bytes untuk menyimpan satu baris hrizntal pixel. Lalu jika diakumulasikan dengan reslusi vertikal maka anda membutuhkan 480x80=34800 bytes dari memry untuk menyimpan semua pixel yang tampil dalam layar mnitr. 59

7 Berarti dapat diambil kesimpulan bahwa semakin meningkatnya kebutuhan akan warna dan reslusi akan meningkat pula kebutuhan memry untuk kartu grafik. Dapat diambil tabel sederhana, adalah sebagai berikut : Cmputer Interface Hal berikutnya adalah dimana kartu grafik membutuhkan jalur dimana cmputer dapat merubah isi dari memry yang ada dalam kartu grafik tersebut. Ini umumnya adalah dengan meletakkan kartu grafik ke dalam sebuah bus didalam mtherbard (PCI/AGP) Vide Interface Langkah selanjutnya adalah dimana kartu grafik membutuhkan jalur untuk membuat sinyal ke layar mnitr. Kartu tersebut akan men-scan seluruh array memry 1 bit dalam 1 ukuran waktu dan melakukan hal yang sama berulangulang sebanyak 60 kali per detik (60Hz) karena setiap jeda ukuran waktu akan ada perubahan yang dihasilkan. Sinyal tersebut dikirimkan ke layar mnitr setiap pixel di setiap baris, lalu mengirimkan pulsa sinkrnisasi hrizntal (hrizntal sync) dan ini dilaksanakan berulang kali untuk seluruh 480 baris lau mengirimkan pulsa sinkrnisasi vertikal (vertical sync). Jadi ketika kartu grafik menangani warna. Dia melaksanakannya dalam 1 dari 2 langkah Juta warna (true clr) menyediakan 3 atau 4 bytes per pixel dimana apabila dia menggunakan 4 bytes per pixel maka sisa 1 bytesnya digunakan sebagai channel alpha). Pada reslusi 1600 x 1200, ini membutuhkan hinnga 8 juta bytes dari memry kartu grafik. Alternatif lainnya adalah dengan menggunakan 1 byte per pixel dan lalu menggunakan bytes ini untuk di index kedalam Clr Lkup Table (CLUT). CLUT berisi 256 entry dengan 3 atau 4 bytes per entry. CLUT diisi dengan warna yang akan digunakan sebagai dasar clr depth. 60

8 Tabel diatas menjelaskan cnth cara kerja CLUT. Dimana tiap pixel dipetakan menggunakan nilai 1 byte = 8 bit, dengan 256 kemungkinan knfigurasi warna. Lalu nilai byte tersebut berkrespndensi dengan nilai warna yang diambil dari pallete yang lebih besar yaitu 3 byte = 24 bit, sehingga dimungkinkan terbentuknya 16.8 juta warna. Metde kerja yang telah dijelaskan di disebut juga sebagai frame buffer. Dimana kartu cukup menyimpan infrmasi frame yang akan dikirim ke layar mnitr, dimana CPU akan bekerja untuk meng-update setiap byte dalam memry Vide. Prblem yang akan ditemui dalam frame buffers adalah dalam tingkat pekerjaan yang sangat kmplex, CPU akhirnya akan menghabiskan waktu kerjanya hanya untuk mengupdate memry kartu grafik tersebut. Seperti cnth, gambar 3D memiliki plygns, CPU harus menggambar dan mengisi setiap warna dalam plygns tersebut ke memry kartu grafik 1 pixel dan 1 ukuran waktu, ini akan sangat melelahkan dan makan waktu percuma Kmpnen Kartu grafik mdern telah berevlusi untuk mengambil alih sebagian atau bahkan seluruh pekerjaan yang dibebankan kepada CPU. Kartu grafik mdern memiliki kemampuan yang sangat luar biasa, dimana untuk catatan anda, kartu grafik GEFrce 4 Ti memiliki transistr dalam jumlah yang lebih banyak dibandingkan Pentium 4, apabila kartu grafik memiliki kemampuan tersebut maka kartu grafik tersebut memiliki fasilitas Graphic Acceleratr atau Graphic C-prcessr. Berfikir dengan C-prcessr bagaikan memiliki rekan kerja, dan Acceleratr bagaikan asisten. C-prcessr grafik dan CPU bekerja secara simultan, sedangkan Acceleratr menerima instruksi dari CPU dan melanjutkannya. Kmpnen lengkap dari sebuah Kartu grafik adalah sebagai berikut : C-prcessr Dalam sistem C-prcessr, sftware driver kartu grafik mengirimkan sebagian tugas penting grafik yang harus dikerjakan langsung ke C-prcessr dalam kartu grafik tersebut, dan sisanya perating system mengirimkannya ke CPU Acceleratr Dengan Acceleratr, sftware driver kartu grafik mengirimkan seluruh tugas grafik ke CPU, lalu CPU mengirimkannya ke Acceleratr kartu grafik untuk menjalankan tugas grafis yang intensif. Seperti cnth, CPU bisa saja berkata kepada Acceleratr gambarlah plygn ini dengan tiga vectr, dan Acceleratr mulai menggambar pixel plygn tersebut ke memry kartu grafik. 61

9 Semakin kmplex tingkat kebutuhan grafik saat ini maka sudah sebagian besar kartu grafik memiliki C-prcessr atau Acceleratr, bahkan dengan feature yang menarik seperti Shading, Texturing, dan Anti Aliasing. Sebagai kartu grafik dan C-prcessr terus berevlusi, kemampuan dari kartu grafik semakin mengagumkan. Kartu grafik yang mdern dapat menggambar jutaan plygn per detik. Fitur tersebut yang membuat dimungkinkannya adanya games yang lebih realistis Memry Jenis RAM (Randm Access Memry) yang digunakan pada kartu grafik sangat beragam, tapi yang ppuler dari kesemuanya itu adalah dual-prted cnfiguratin, Kartu dengan fasilitas ini dapat menulis pada satu seksi dan di seksi lain dia melakukan prses pembacaan, maka waktu yang dibutuhkan pun akan lebih singkat BIOS (Basic Input Output System) Kartu grafik memiliki chip ROM (Read Only Memry) yang berisi infrmasi dasar untuk memberi tahu kmpnen yang lain tentang bagaimana cara berelasi antara satu dengan yang lainnya. BIOS juga melaksanakan test diagnsa pada RAM kartu grafik dan prses input/utput untuk memastikan seluruhnya berfungsi dengan baik DAC (Digital t Analg Cnverter) DAC dalam kartu grafik biasanya disebut juga dengan RAMDAC (Randm Access Memry Digital-t-Analg Cnverter) karena memang DAC mengambil data langsung dari RAM kartu grafik. Kecepatan RAMDAC sangat besar dampaknya terhadap hasil yang akan kita lihat pada display mnitr. Karena kecepatan gambar (refresh rate) sangat bergantung dari infrmasi analg yang telah sampai ke layar mnitr Knektr Mnitr Kartu grafik menggunakan standar cnnectr. Umumnya menggunakan cnnectr 15 pin yang telah dikenalkan sejak jaman VGA lahir. Untuk yang mdern telah lahir Prt baru yaitu DVI (Digital Vide Interface) Knektr Kmputer Ada dua saat ini knektr yang bisa digunakan untuk kneksi antara mtherbard dan kartu grafik yaitu AGP dan PCI. AGP (Accelerated Graphic Prt) memungkinkan kartu grafik dapat mengakses secara langsung ke memry system (RAM Kmputer bukan RAM Kartu grafik). DMA (Direct Memry Access) membantu mengangkat peak bandwitdth hingga 4 kali lebih cepat dari knektr knvensinal yaitu PCI (Periperhal Cmpnent Intercnnect). Dengan begitu CPU dapat mengerjakan pekerjaan yang lain disaat kartu grafik mengakses memry system. 62

10 4.5. Optimasi Memry Setelah kita bahas mengenai kecepatan prses dalam kartu grafik, tak kalah pentingnya kita harus pula bahas mengenai kecepatan memry grafik, kita akan bahas hanya dua infrastruktur yaitu PCI dan AGP saja, karena kartu grafik sudah lama tidak memprduksi kartu grafik diluar infrastruktur tersebut (seperti ISA, VL- BUS, EISA) Kartu Grafik berbasis AGP Gambar a. Dalam AGP, texture maps di-lad dari harddisk ke RAM System, untuk digunakan secara langsung leh kartu grafik. Kartu grafik berbasis AGP jauh lebih baik dibandingkan PCI, karena AGP dapat dengan leluasa secara langsung akses RAM system melalui Bus AGP dengan kecepatan penuh. Texture maps adalah bagian yang sangat penting dalam kartu grafik dan mengknsumsi memry dalam jumlah yang besar. Karena RAM Kartu Grafik (Vide RAM) biasanya lebih mahal dan jumlahnya sangat terbatas pada kartu grafik, banyaknya texture dan ukurannya biasanya akan jadi lebih sederhana pada kartu grafik masa lampau. Namun Kartu grafik berbasis AGP dapat memanfaatkan RAM kmputer anda untuk menyimpan texture dan data lainnya yang biasanya dahuu harus disimpan kedalam VRAM, AGP menyimpan texture maps hanya satu langkah, Kunci dari kelebihan ini adalah bagian dari Chipset AGP (Nrthbridge) memiliki fitur GART (Graphics Address Remapping Table), GART mengalkasikan prsi dari system memry untuk menyimpan texture maps, tapi membuat CPU dan kartu grafik berfikir selah-lah texture maps berada dalam frame buffer kartu grafik, GART memang meletakkan bagian dari texture maps pada alamat yang berbeda ke dalam RAM kmputer, namun tertampil menjadi satu bagian yang besar dari memry kartu grafik. 63

11 Kartu Grafik berbasis PCI Gambar a. Dengan PCI texture maps diambil dari harddisk ke dalam System Memry, diprses leh CPU, dan dikirim ke frame buffer kartu grafik. Pada kartu grafik Nn-AGP, seperti salah satunya yang menggunakan basis PCI, setiap texture maps disimpan menggunakan dua langkah. Pertama, diambil dari harddisk ke RAM, ketika texture map ingin digunakan, diambil kembali dari RAM dan dibawa ke CPU untuk diprses, dan dikirim lagi melalui bus PCI menuju ke kartu grafik dan disimpan kembali kedalam frame buffer kartu grafik untuk diprses leh prcessr kartu grafik. Gambar b. Slt PCI untuk kartu grafik berbasis PCI. 64