Sunday 16 March 2014

VGA (Video Graphics Array)

1.Pengertian VGA

Video Graphics Array (VGA), adalah merupakan sebuah standar tampilan komputer analog yang dipasarkan pertama kali oleh IBM pada tahun 1987. Walaupun standar VGA sudah tidak lagi digunakan karena sudah diganti oleh standar yang lebih baru, VGA masih diimplementasikan pada Pocket PC. VGA merupakan standar grafis terakhir yang diikuti oleh mayoritas pabrik pembuat kartu grafis komputer. Tampilan Windows sampai sekarang masih menggunakan modus VGA karena didukung oleh banyak produsen monitor dan kartu grafis.
Video Graphics Array (VGA) ini biasa dinamakan juga dengan video card, video adapter, display card, graphics card, graphics board, display adapter atau graphics adapter. Istilah VGA sendiri juga sering digunakan untuk mengacu kepada resolusi layar berukuran 640×480, apapun pembuat perangkat keras kartu grafisnya. Kartu VGA berguna untuk menerjemahkan keluaran komputer ke monitor. Untuk proses desain grafis atau bermain permainan video, diperlukan kartu grafis yang berdaya tinggi. Produsen kartu grafis yang terkenal antara lain ATI dan nVidia.
Selain itu, VGA juga dapat mengacu kepada konektor VGA 15-pin yang masih digunakan secara luas untuk mengantarkan sinyal video analog ke monitor. Standar VGA secara resmi digantikan oleh standar XGA dari IBM, tetapi nyatanya VGA justru digantikan oleh Super VGA.
Kartu VGA zaman sekarang sudah mempergunakan Graphic Accelerator chipset, yang adalah merupakan chipset masa kini di mana sudah memasukkan kemampuan akselerasi tiga dimensi (3D) yang terintegrasikan pada chipset yang dimilikinya. Selain kartu VGA, sekarang ada "periferal" (bahasa Inggris: peripheral) komputer pendukung yang dinamakan "3D Accelerator" (akselerator tiga dimensi)  yang mana fungsi dari akselerator 3D ini adalah untuk mengolah/menterjemahkan data gambar 3D secara lebih sempurna. Akselerator 3D yang keberadaannya tidak lagi memerlukan IRQ ini mampu melakukan manipulasi-manipulasi grafis 3D yang lebih kompleks dan lebih sempurna, contohnya adalah pada permainan-permainan komputer yang mendukung tampilan tiga dimensi mampu ditampilkan dengan citra yang jauh lebih realistis, sehingga dapat memberikan kesan sangat nyata.
Hal ini dikarenakan banyaknya fungsi pengolahan grafis tiga dimensi yang dulunya dilakukan oleh prosesor pada "papan induk" (bahasa Inggris: motherboard), kini dapat dikerjakan oleh prosesor grafis tiga dimensi pada 3D accelerator tersebut. Dengan adanya pembagian kerja ini, maka prosesor pada motherboard dapat lebih banyak melakukan tugas pemrosesan data-data lainnya. Selain itu programmer tidak perlu membuat fungsi grafis tiga dimensi, sebab fungsi tersebut sudah disediakan dengan sendirinya oleh akselerator tiga dimensi.
Perlu diketahui pula bahwa chipset 3D pada kartu VGA tidak sebaik jika menggunakan 3D accelerator sebagai pendukungnya (3D accelerator dipasang secara terpisah bersama dengan kartu VGA). Namun meski demikian, Chipset 3D pada kartu VGA juga mendukung adanya beberapa fasilitas akselerasi tiga dimensi pada 3D accelerator. Sebagai catatan penting bahwa, fungsi 3D accelerator akan optimal jika "perangkat lunak" (bahasa Inggris: software) permainan yang dijalankan memanfaatkan fungsi-fungsi khusus dari 3D accelerator tersebut. Software "permainan" (bahasa Inggris: game) yang mendukung fasilitas ini sekarang mulai berkembang, yang terkenal adalah dukungan terhadap 3D accelerator yang memiliki chipset VooDoo 3D FX, Rendition Verite, dan Permedia 3D Labs.
Penjelasan singkatnya VGA (Video graphic Adapter) adalah perangkat Output yang bertugas untuk mengolah data menjadi tampilan grafis atau teks di layar monitor. VGA berfungsi menghubungkan sistem komputer dengan monitor. VGA card membutuhkan aplikasi pendukung yaitu driver. Driver ini berfungsi sebagai perantara sistem operasi dan kartu grafis.
2. Fungsi VGA

Fungsi VGA Card, yang sering disebut Graphic Card (kartu grafis) ataupun Video Card, adalah berfungsi untuk menerjemahkan/mengubah sinyal digital dari komputer menjadi tampilan grafis pada layar monitor. Kartu VGA (Video Graphic Adapter) berguna untuk menerjemahkan output (keluaran) komputer ke monitor. Untuk menggambar / design graphic ataupun untuk bermain game.Tempat melekatnya kartu grafis disebut slot expansi. Chipset/prosesor pada kartu VGA, banyak sekali macamnya karena tiap-tiap pabrik kartu VGA memiliki Chipset andalannya. Ada banyak produsen Chipset kartu VGA seperti NVidia, 3DFX, S3, ATi, Matrox, SiS, Cirrus Logic, Number Nine, Trident, Tseng, 3D Labs, STB, OTi, dan sebagainya.

3. Jenis Memori VGA
a.DRAM (Dynamic RAM)
DRAM (Dynamic RAM) berkecepatan 80 ns atau 70 ns, ada juga MD-RAM (Multiple Dynamic RAM) yang menggunakan DRAM berlapis. DRAM digunakan pada banyak kartu grafik 8, 16, atau 32 bit. Penggunaan DRAM ditujukan untuk komputer tingkat entry level, yang tidak memerlukan kecepatan tinggi dan warna yang banyak.
b. EDO RAM
EDO RAM berkecepatan 60 ns sampai 35 ns, EDO RAM banyak ditemui pada kartu grafik 64 bit. EDO RAM yang umum dipakai mempunyai speed 60 MHz 60/40ns. Contoh kartu VGA yang menggunakan memori EDO adalah WinFast S280/S600 3D, Diamond Stealth 2000 3D, ATi Mach 64, dsb.
c.VRAM (Video RAM)
VRAM (Video RAM) berkecepatan 20 atau 10 ns, VRAM lebih mahal dibandingkan DRAM karena VRAM lebih cepat dari DRAM. Penggunaan VRAM pada kartu VGA ditujukan untuk komputer kelas atas. VRAM biasa dipasang pada VGA yang dikonsentrasikan untuk desain grafis. Contoh kartu VGA yang menggunakan VRAM adalah Diamond Fire GL, Diamond Stealth 3000 3D, Diamond Stealth 64, dsb.

d.SGRAM (Synchronous Graphic RAM)
SGRAM (Synchronous Graphic RAM) berkecepatan kurang dari 10 ns, SGRAM pada kartu VGA juga berdasarkan pada teknologi SDRAM pada memori utama komputer. SGRAM banyak digunakan pada kartu grafik kelas tinggi yang mempunyai kemampuan 3D accelerator. Contoh dari kartu VGA yang menggunakan SGRAM adalah Matrox MGA Millenium, Matrox Mystique 3D, Diamond Stealth II S220, Diamond Viper, ASUS 3D Explorer, ATI Rage II 3D Pro, dsb.

e.RAMBUS
RAMBUS penggunaan RAMBUS pada VGA card komputer masih sedikit (RAMBUS adalah memori yang digunakan pada mesin-mesin game Nintendo, Sega, sejauh ini hanya kartu grafik produksi Creative Labs (MA-302, MA-332 Graphic Blaster 3D dan Graphic Blaster xXtreme) yang menggunakannya

4. Arsitektur sistem I/O bus VGA
Bentuk fisik kartu VGA berdasarkan arsitektur sistem I/O bus peripheral-nya atau slotnya dapat dibedakan menjadi beberapa jenis sebagai berikut :

a) VGA ISA adalah jenis kartu VGA yang dimasukkan pada slot ekspansi ISA (Industry Standard Architecture) bus yang masih bersistemkan I/O 8-bit atau 16-bit. Kartu VGA jenis ini sekarang sudah tidak pernah lagi dipergunakan, karena selain kecepatan transfer datanya sangat lambat, tampilan kehalusan gambar serta kombinasi warna yang dihasilkannya pun juga sangat terbatas. Teknologi slot ekspansi ISA bus dengan sistem I/O 8-bit pertama kali diperkenalkan pada tahun 1981, sedangkan teknologi slot ekspansi ISA bus dengan sistem I/O 16-bit pertama kali diperkenalkan pada tahun 1984.


b) Kartu VGA EISA adalah jenis kartu VGA yang dipasang pada slot ekspansi EISA (Extended Industry Standard Architecture) bus yang adalah 32-bit sistem I/O-nya. Kartu VGA jenis ini sekarang sudah tidak pernah lagi dipergunakan, sama seperti Kartu VGA ISA yang memiliki keterbatasan pada kecepatan, kehalusan gambar, serta kombinasi warna yang dihasilkannya. Teknologi slot ekspansi EISA bus dengan sistem I/O 32-bit ini pertama kali dirilis pada tahun 1988 oleh "Gang of Nine" (sebuah konsorsium dari vendor pembuat kompatibelnya IBM PC), dengan nilai tegangannya 5 volt dan 12 volt, kecepatan clock-nya 8,33MHz, dan kecepatan transfernya 32MB/s.

c) Kartu VGA PCI adalah jenis kartu VGA yang dipasang pada slot ekspansi PCI (Peripheral Component Interconnect) bus yang adalah 32-bit atau 64-bit sistem I/O-nya. Kartu VGA jenis ini sekarang sudah jarang sekali dipergunakan, karena adanya keterbatasan pada fitur-fiturnya. Teknologi slot ekspansi PCI bus dengan sistem I/O 32-bit atau 64-bit pertama kali dipakai pada tahun 1993. Ciri-ciri slot ekspansi PCI bus ini adalah bahwa pada bagian depan slot-nya terdapat lekukan, dan jenis pin-nya lurus secara vertikal.

d) Kartu VGA AGP adalah jenis kartu VGA yang ditancapkan pada slot ekspansi AGP (Accelerated Graphics Port) bus yang adalah 128-bit atau 256-bit sistem I/O-nya. Kartu VGA AGP ini awalnya dibuat karena hendak meningkatkan transfer data terhadap memori secara signifikan dari CPU ke perangkat "tampilan" (bahasa Inggris: display), sehingga dengan begitu dibuatlah slot AGP guna memasangkan kartu VGA jenis AGP ini.
Kartu VGA AGP diluncurkan berdasarkan nilai voltase yang dipergunakan, yaitu: AGP 1x dan AGP 2x dengan nilai tegangan 3,3 volt; sedangkan AGP 4x dan AGP 8x dengan nilai tegangan 1,5 volt; kemudian ada juga AGP Universal. Kartu VGA AGP yang terakhir muncul adalah jenis AGP Pro dengan nilai tegangan 1,5 volt dan 3,3 volt, serta AGP Pro Universal.

e) Kartu VGA PCI Express (PCIe) adalah jenis kartu VGA yang dimasukkan pada slot ekspansi PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) bus yang adalah berangkaian seri sistem I/O-nya, dengan kecepatan transfernya adalah mencapai hingga 32 GByte/s. Slot ekspansi PCIe ini adalah merupakan pengembangan selanjutnya dari slot ekspansi PCI sebelumnya, yang memiliki kemampuan luar biasa, dengan nama "PCI Express", yang dirancang guna memasang peralatan-peralatan "antarmuka" (bahasa Inggris: interface) dengan teknologi mutakhir masa kini yang membutuhkan kecepatan transfer yang sangat tinggi. Teknologi slot ekspansi PCIe bus dengan sistem I/O berangkaian seri ini pertama kali dipakai pada tahun 2004. Adapun versi slot ekspansi PCIe yang beredar di pasaran adalah PCIe 1x, PCIe 4x, PCIe 8x, dan PCIe 16x. Khusus buat slot ekspansi PCIe 8x dan PCIe 16x dipergunakan untuk memasang kartu VGA PCI Express, sedangkan buat slot ekspansi PCIe 1x dipakai untuk keperluan memasang peralatan-peralatan interface tambahan lainnya. Ciri-ciri slot ekspansi PCIe bus ini adalah bahwa bentuknya merupakan kebalikan dari slot ekspansi PCI biasa sebelumnya.


4. Komponen-komponen VGA

A) GPU (Graphic Processing Unit)
GPU adalah prosesor dari sebuah video card, dan berfungsi untuk pengolahan data gambar yang akan ditampilkan di layer monitor.
B) Video Memory
Berfungsi sebagai tempat penyimpanan sementara sebelum dan sesudah pemrosesan data pada GPU.
C) RAMDAC (Random Access Memory Digital – Analog Converter)
Berfungsi mengubah gambar digital menjadi sinyal analog agar bisa digunakan oleh monitor.
D) Bus Interface
Berfungsi menghubungkan motherboard dengan kartu grafis. Pada umumnya, bus interface ini tipe AGP dan PCI-Express.
E) Display Interface
Berfungsi menghubungkan kartu grafis dengan monitor. Umumnya terdapat 3 port display, antara lain DVI, VGA, TV-Out
F. Heatsink dan Fan
Berfungsi sebagai pendingin kartu grafis.



5. Macam VGA berdasarkan letaknya

ü  VGA On-Board
VGA yang sudah terintegrasi pada MotherBoard. VGA On Board menggunakan RAM sebagai Memory VGA alias Share Memory.

ü  VGA Add-On
VGA yang terpisah dengan motherboard yang memiliki interface semacam PCI atau AGP. Pada VGA Add On sudah memiliki GPU dan Memori sendiri.

6. Cara Kerja VGA

Saat aplikasi yang dijalankan ingin menciptakan sebuah citra, aplikasi tersebut akan meminta bantuan pada driver kartu grafis. Driver grafis akan mendengarkan instruksi, baik dari OS atau dari aplikasi, kemudian mengambil data digital yang diperlukan dan mengkonversikannya menjadi sebuah format yang dimengerti oleh kartu grafis tersebut.
Setelah itu, driver menyalurkan data digital yang baru diformat tersebut kepada kartu grafis untuk melakukan rendering. Data tersebut berjalan menuju kartu VGA melalui slot pada motherboard (AGP/PCI E)
Setelah disalurkan ke kartu grafis, data akan dikirimkan ke memori kartu grafis sebagai tempat penyimpanan sementara. Kemudian GPU akan mengambil data digital tersebut lalu mengubahnya menjadi pixel.
Pada titik ini, pixel belum siap untuk ditampilkan ke layar. Pixel tersebut akan dikirim kembali ke Video RAM untuk disimpan. VRAM terhubung langsung pada digital-to-analog converter(DAC). Converter ini juga biasa disebut RAMDAC yang bertugas menterjemahkan image ke signal analog agar bisa digunakan oleh monitor. Selanjutnya, RAMDAC mengirimkan gambar final kepada monitor melalui kabel.

7. Multi-VGA Technology

ü  SLI (Scalable Link Interface)
Teknik penggabungan 2 buah video card dari nVIDIA di dalam satu motherboard guna mendapatkan peningkatan performa / FPS. Biasanya peningkatan yang didapatkan, hanya berkisar 40 – 60 % saja. Teknik yang digunakan : SFR, AFR, SLI AA

ü  CrossFire
Teknik Multi GPU yang sama dengan SLI, hanya saja CrossFire ini dikhususkan untuk video card ATi. Perbedaannya terletak pada arsitektur yang digunakan. CrossFire dibutuhkan satu VGA sebagai master, dan satu lagi sebagai slave. Teknik yang digunakan: AFR, Scissor mode, Supertiling, Super AA mode.

8. Definisi teknik Multi-VGA

Ø  SFR
Teknik rendering grafis, yang membagi gambar (frame) menjadi dua bagian secara horizontal, dengan setipa bagian gambar akan dirender oleh masing-masing video card dalam konfigurasi SLI.

Ø  AFR
Teknik yang membagi proses rendering bergantian untuk frame yang satu dengan frame berikutnya, tanpa terjadi pembagian area ke tiap video card.

Ø  SLI AA
Teknik untuk memproses anti-aliasing yang dilakukan oleh dua video card secara langsung dalam konfigurasi SLI

Ø  Scissor mode
Secara keseluruhan, sama seperti teknik SFR pada nVIDIA, hanya ATi melakukan perubahan nama saja.

Ø  Supertiling
Teknik ini membagi frame gambar dalam bentuk sejumlah area berbentuk segi empat layaknya papan catur dengan tiap area yang bersebelahan dirender oleh videocard yang berbeda.

Ø  Super AA mode
Secara garis besar, teknik ini hampir sama seperti yang dilakukan nVIDIA pada SLi AA.

9. Istilah Umum VGA Card
3Dpipeline
Jumlah seluruh langkah-langkah yang diperlukan untuk menampilkan sebuah skenario 3D buatan pada monitor.

Anti-aliasing (AA)
Anti-aliasing adalah teknik untuk mengurangi distorsi aliasing ketika menampilkan gambar resolusi tinggi di resolusi rendah. Biasanya aliasing ini berbentuk jaggies, terutama pada penggambaran garis pada sudut-sudut elevasi (posisi miring).

Anisotropic filtering
Metode yang digunakan untuk meningkatkan kualitas gambar dari permukaan tekstur yang diperlihatkan pada posisi jauh.

Bump mapping
Sebuah tehnik yang menyediakan informasi kedalaman tekstur yang bisa digunakan untuk menampilkan gambar seperti relief atau gambar yang diberi efek emboss.

Frame buffer
Bagian dari memori grafis yang digunakan untuk membuat sebuah gambar yang akan muncul pada monitor. Frame buffer juga digunakan untuk membuat dan mengkalkulasikan efek transparansi.

Full-scene anti-aliasing
Menjelaskan sebuah tipe dari anti aliasing yang diaplikasikan terhadap sebuah frame lengkap. Dua proses digunakannya ialah Super sampling dan accumulated buffers.

High dynamic range rendering (HDR)
Adalah prosedur pencahayaan yang didesain untuk mengemulasi, bagaimana variasi tingkatan cahaya di dunia nyata untuk jarak yang sangat luas.

Shader
Suatu program komputer yang dieksekusi di dalam lingkungan tertentu. Program ini digunakan untuk menentukan karakteristik akhir dari permukaan objek atau gambar 3D.

Texture Mapping
Metode untuk menambahkan detail tekstur pada permukaan, atau pewarnaan kepada gambar atau objek 3D yang dihasilkan komputer.
10. Teknologi Kartu Grafis
1. Aliasing
Efek (aliasing) muncul karena contoh citra atau sinyal dipetakan pada bidang resolusi lebih rendah. Efek ini menyebabkan area high texture atau rapid change dalam citra terlihat sebagai slow change. Kemunculan aliasing dapat menyulitkan reproduksi contoh citra ke dalam citra asli yang akurat.
2. Core Clock
Biasanya, semakin besar nilai frekuensi ini, maka semakin besar kinerjanya. Nilai frekuensi ini di nyatakan dalam Hz dan yang tertinggi saat ini adalah GHz.
3. Direct3D
Salah satu fungsi API pada microsoft DirectX. API ini di  gunakan untuk kontrol terhadap rendering grafis 3D.
4. GPU
Graphic Processor Unit adalah processor yang di gunakan pada video card dalam pemrosesan gambar.
5. HDR
Dynamic Range adalah prosedur rendering pencahayaan yang didesain untuk mengemulsi bagaimana level cahaya di dunia nyata bervariasi. Kalo di dunia photography, efek HDR akan membuat warna dalam suatu foto akan lebih bercorak.
11. Sejarah singkat GPU
GPU pertama dibuat oleh IBM dengan nama IBM PC video card pada tahun 1981. Saat itu istilahnya MDA (Monochrome Display Adapter) dan hanya bisa beroperasi untuk text mode dengan ukuran 80 kolom 25 baris (80x25). Mempunyai video memory sebesar 4KB dan cuma mensupport 1 warna.
Setelah kemunculan MDA itulah kemudian bermunculan beberapa kartu grafik. Kesuksesan VGA menarik minat beberapa perusahaan seperti ATI, Cirrs Logic dan S3 untuk mengembangkan teknologi ini dengan meningkatkan kemampuan resolusi dan jumlah warna. Hal ini melahirkan teknologi resolusi standar SVGA (Super VGA) , dengan resolusi 1024x768, 256 warna dan memory 2MB.
Pada tahun 1995 muncul ke pasaran kartu grafis 2D/3D yang dikembangkan oleh Matrox, Creative, S3, ATI dll. Kartu grafis ini mengikuti standar SVGA tapi sudah mendukung teknologi 3D.Pada tahun 1997,3dfx mengeluarkan Voodoo graphic chip yang lebih kuat dari kartu grafis lainnya pada saat itu, dengan memperkenalkan teknologi 3D effects seperti mip mapping, Z-buffering dan anti-aliasing. Setelah kemunculan Voodoo, kartu grafis 3D lainnya bermunculan seperti Voodoo2 dari 3dfx, TNT dan TNT2 buatan Nvidia.

Bandwidh yang dibutuhkan oleh kartu-kartu grafis ini mendekati limit kapasitas PCI bus pada saat itu. Intel mengembangkan AGP (Accelerated Graphics Port) yang memecahkan permasalahan bottleneck antara microprocessor dan kartu grafis. Dari tahun 1999 sampai 2002, Nvidia menguasai pasaran kartu grafis (mengalahkan 3dfx) dengan produk GeForce-nya.  Sejak tahun 2003, ATI dan Nvidia mendominasi pasaran kartu grafis dengan produk Radeon dan GeForce mereka dengan jumlah hampir 90%.
12. Timeline interface GPU


DAFTAR PUSTAKA

0 comments:

Post a Comment