Lähdekoodi sivulle Näytönohjain

{{korjattava|hyvin vähän lähteitä, katso muut asiat [[Keskustelu:Näytönohjain|keskustelusivulta]].}}
[[Tiedosto:Gigabyte GV-N770OC-4GD Rev2.0.jpg|thumb|[[Nvidia]] [[GeForce]] 770 grafiikkapiirillä varustettu [[PCI Express]] näytönohjain]]
[[Tiedosto:NVIDIA-GTX-1070-FoundersEdition-FL.jpg|alt=GTX 1070- Näytönohjain|pienoiskuva|Nykyaikaisempi näytönohjain, jossa on Nvidia GeForce GTX 1070- grafiikkapiiri, on sopiva mm. pelaamiseen.]]
'''Näytönohjain''' on tietokoneen [[komponentti]], joka piirtää grafiikan tietokoneen [[näyttölaite|näytölle]]. 
Erilliset näytönohjaimet koostuvat nykyään tyypillisesti [[grafiikkasuoritin|grafiikkasuorittimesta]], [[#Näyttömuisti|näyttömuistista]], [[#Väyläliitännät|väylälogiikasta]] sekä [[#Ulostuloliitännät|ulostuloliitännästä]] näyttölaitetta varten. Emolevylle yhdistetyt ''integroidut'' näytönohjaimet voivat käyttää tietokoneen [[keskusmuisti]]a oman erillisen muistinsa sijaan.

Joissakin näytönohjaimissa on lisäominaisuuksia, kuten [[videokaappaus]], TV-viritinadapteri, [[FireWire]], valokynäliitäntä, TV-ulostulo ja mahdollisuus yhdistää useita näyttöjä. Näytönohjaimia käytetään graafisesti vaativiin tarkoituksiin, kuten [[videopeli]]en pelaamiseen, ja yleisesti [[visualisointi]]tarkoituksiin, kuten [[tietokoneavusteinen suunnittelu]]. Näytönohjaimen grafiikkasuoritinta voidaan käyttää [[GPGPU]]-laskentaan. Aiemmin näytönohjaimella oli valinnaisesti erilaisia lisäpiirejä, mutta useat laskentaa vaativat toimet, kuten [[MPEG-2]]/[[MPEG-4]]-purku, ovat siirtyneet grafiikkasuorittimen tehtäväksi.

Näytönohjain voi olla [[emolevy]]yn rakennettu eli integroitu tai erillinen [[laajennuskortti]]. Nykyisissä PC-tietokoneissa integroitu grafiikkapiiri sisältyy [[suoritin|suorittimeen]], jolloin emolevyllä ei ole erillistä grafiikkapiiriä (esim. [[Intel HD Graphics]], [[AMD Accelerated Processing Unit|AMD APU]]-mallisto). Integroitu näytönohjain tyypillisesti käyttää osan tietokoneen [[keskusmuisti]]sta, kun taas erillisessä on näyttömuistia yksinomaan grafiikkasuoritinta varten.

== Historia ==
{{Pääartikkeli|[[Näyttötila]]}}

Näytönohjaimen historiaan liittyy olennaisesti [[näyttötila]], jonka näytönohjain kykenee esittämään.

Ensimmäiset [[IBM PC]]-tietokoneissa käytetyt näytönohjaimet kykenivät vain [[MDA (näytönohjain)|MDA]] tekstitilaan, jonka leveys oli 80 saraketta ja korkeus 25 riviä.

Yleisiä grafiikkatiloja ovat olleet VGA-standardin 640×480 ja sen seuraajat 800×600 ja 1024×768.
Kannettavissa tietokoneissa yleinen on [[laajakuva]] 1366×768.
2020-luvulla yleisimpiä näyttötiloja ovat täysteräväpiirto (Full HD) 1920×1080 ja 1440p eli 2560×1440.<ref> Steamin laitteisto- ja ohjelmistokysely: September 2022 </ref>

== Käyttökohteet ==
Tehokkaimmat grafiikkasuorittimet ovat yleensä erillisissä näytönohjaimissa, jotka kiinnitetään emolevyyn [[väylä]]n, esimerkiksi [[PCI Express]]in, kautta ja jotka voidaan yleensä vaihtaa suhteellisen helposti.

Erillinen näytönohjain ei välttämättä ole vaihdettava<ref>{{Lehtiviite | Tekijä = Tuomas Hämäläinen | Otsikko = Pelit pyörivät sylissäkin | Julkaisu = MikroPC | Ajankohta = 30.11.2006 | Numero = 14 | Sivut = 42–45 | Selite = | Tunniste = | www = http://mikropc.net/nettilehti/artikkeli.jsp?id=ecp_1MAobQKs0O | Tiedostomuoto = PDF | Viitattu = 9.10.2010 }}</ref> eikä sitä aina kiinnitetä emolevyyn standardoidulla liitännällä. Erillisyydellä viitataan siihen, että näytönohjaimessa on sen omaan käyttöön tarkoitettua [[muisti (tietotekniikka)|muistia]] (ks. [[Video RAM]]), ei siihen että useimmat erillisnäytönohjaimet ovat vaihdettavia.

Nvidian [[Scalable Link Interface|SLI]]:n ja AMD:n (ATI:n) [[ATI CrossFire|CrossFiren]] kaltaiset tekniikat mahdollistivat useamman eri näytönohjaimilla sijaitsevan grafiikkasuorittimen käyttämisen yhden tai vuorokkaisten kuvien piirtämiseen, mikä lisää grafiikalle käytettävissä olevan laskentatehon määrää. SLI tekniikan esitteli [[3dfx]] vuonna 1998, jota Nvidia jatkoi ostettuaan sen. 2010-luvun puolivälissä tekniikan suosi laski ja valmistajat jättivät ne pois uusista näytönohjainmalleista.<ref>{{Verkkoviite | osoite = https://www.xda-developers.com/what-happened-multi-gpu-gaming/ | nimeke = What happened to multi-GPU gaming? | tekijä =  Matthew Connatser | ajankohta = 9.8.2023 | viitattu = 2.6.2024 | kieli = {{en}} }}</ref>

Yhdysrakenteiset eli integroidut näytönohjaimet ottavat käyttöönsä osan tietokoneen [[keskusmuisti]]sta, sillä niissä ei ole omaa muistia. Vielä vuonna 2007 yli 90&nbsp;%:ssa kaikista uusista henkilökohtaisista tietokoneista on yhdysrakenteinen grafiikkapiiri.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.anandtech.com/show/2339/23| Nimeke = µATX Part 2: Intel G33 Performance Review | Tekijä = Key Gary | Julkaisu = AnandTech | Viitattu = 9.10.2010| Kieli = {{en}} }}</ref> Nämä ovat halvempia kuin erillisnäytönohjaimet mutta myös suorituskyvyltään alhaisempia. 
Historiallisesti yhdysrakenteisten näytönohjainten katsottiin usein olevan kelvottomia 3D-grafiikkaa käyttävien pelien pelaamiseen ja graafisesti vaativien ohjelmien käyttämiseen mutta kykeneviä kevyempien ohjelmien, kuten [[Adobe Flash]]in, käyttöön. Esimerkkejä tällaisista ovat SiS:n ja [[VIA Technologies|VIA]]:n grafiikkapiirit vuoden 2004 tienoilta.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.xbitlabs.com/articles/chipsets/display/int-chipsets-roundup.html| Nimeke = Roundup of 7 Contemporary Integrated Graphics Chipsets for Socket 478 and Socket A Platforms| Tekijä = Tim Tscheblockov | Julkaisu = Xbit laboratories | Viitattu = 9.10.2010 | Kieli = {{en}} }}</ref>
Myöhemmät integroidut grafiikkapiirit, kuten AMD:n Radeon HD 3200 (AMD 780G -piirisarja) ja NVIDIA:n GeForce 8200 (nForce 730a -piirisarja), kykenivät käsittelemään Adobe Flashin 2D-grafiikkaa ja matalatasoista 3D-grafiikkaa paremmin kuin hyvin.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://web.archive.org/web/20100927110618/http://www.extremetech.com/article2/0,2845,2121192,00.asp | Nimeke = D965WH Motherboard Review: Intel’s G965 Chipset Tackles Vista Graphics | Selite = [[Internet Archive]]en 27.9.2010 tallentunut versio | Tekijä = Case Loyd | Julkaisu = ExtremeTech | Viitattu = 9.10.2010 | Kieli = {{en}} }}</ref>
Integroidun näytönohjaimen siirsi ensimmäisen kerran emolevyn [[pohjoissilta]]piiriltä suorittimelle Intel vuonna 2010. Myös AMD teki tämän Llano-suorittimessa 2011. [[Nvidia]] luopui integroidun näytönohjaimen sisältävän nForce-piirisarjan valmistuksesta 2012, jolloin enää vain AMD, Intel ja taiwanilainen [[Via Technologies]] tekivät integroituja näytönohjaimia.<ref>https://www.computer.org/publications/tech-news/chasing-pixels/the-integrated-graphics-controller </ref>

Grafiikkasuorittimien muistikäyttöä varten on kehitetty toteutuksia, kuten AMD:n [[HyperMemory]] ja NVIDIA:n [[TurboCache]]. Näiden kanssa grafiikkapiiri käyttää tietokoneen keskusmuistia ja siinä on pieni [[välimuisti]] keskusmuistin [[latenssi]]n aiheuttaman suorituskyvyn alenemisen pienentämiseksi. PCI Express-väylän teknologiat mahdollistavat tämän.

== Komponentit ==

Nykynäytönohjaimet koostuvat [[piirilevy]]stä, johon komponentit kiinnitetään. Komponentteihin kuuluvat grafiikkaprosessori, sen käyttämä muisti ja liittimet, sekä apupiirejä, kuten virran tasaukseen tarvittavat komponentit.
[[Tiedosto:Geforce fx5200gpu.jpg|thumb|200px|NVIDIAn [[GeForce FX]] 5200 -näytönohjaimen grafiikkaprosessori]]

=== Grafiikkasuoritin ===
{{Pääartikkeli|[[Grafiikkaprosessori]]}}
Grafiikkasuoritin on grafiikan kiihdytykseen optimoitu [[prosessori|suoritin]]. Grafiikkasuoritin on suunniteltu erityisesti [[liukuluku]]laskentaa varten, sillä liukulukujen tehokas laskeminen on 3D-grafiikan renderöinnissä hyvin keskeistä. Maaliskuussa 2017 ytimen kellotaajuudet vaihtelivat yleisesti 1000 ja 1&nbsp;600&nbsp;megahertsin välillä.

Grafiikkaprosessorien kehitys juontaa juurensa [[SGI]]:n työasemiin ja [[IRIS GL]] -rajapintaan. Myöhemmin teknologiaa on tullut myös kuluttajien saataville PC-tietokoneisiin.
Vuonna 1995 julkaistiin kuluttajille suunnatut, mm. [[Matrox]]in, [[Creative]]n, [[ATI]]n ja [[S3 Graphics]]in kehittämät 2D/3D-näytönohjaimet.

Vuonna 1997 [[3dfx]] julkaisi kilpailevia tuotteita tehokkaamman [[Voodoo (näytönohjainsarja)|Voodoo]]-grafiikkasirun, jossa oli uusia 3D-ominaisuuksia, kuten mipmappaus, [[Z-puskurointi]] ja reunanpehmennys. Pian tämän jälkeen julkaistiin useita 3D-näytönohjaimia, muun muassa 3dfx:n [[Voodoo2 (näytönohjainsarja)|Voodoo2]] ja NVIDIAn [[RIVA TNT|TNT]] ja [[RIVA TNT2|TNT2]]. Näiden vaatima kaistanleveys koetteli jo PCI-väylän rajoja, minkä vuoksi [[Intel]] kehitti moninkertaisesti nopeamman [[AGP]]-väylän. Vuonna 2000 NVIDIA osti 3dfx:n.<ref>{{Verkkoviite | Osoite = http://www.firingsquad.com/news/newsarticle.asp?searchid=2545 | Nimeke = 3dfx Sells Assets to Nvidia}}</ref> Vuodesta 1999 vuoteen 2002 NVIDIA hallitsi näytönohjainmarkkinoita [[GeForce]]-sarjallaan. Tänä aikana tehdyt parannukset keskittyivät 3D-[[Algoritmi|algoritmeihin]] ja grafiikkasuorittimen kellotaajuuteen. 

Muistin määrä näytönohjaimissa on kasvanut huomattavasti muutamasta [[tavu (tietotekniikka)|megatavusta]] useisiin gigatavuihin.

=== Video BIOS ===

[[Video BIOS]] tai [[firmware]] sisältää perusohjelman, joka hallitsee näytönohjaimen toimintoja ja antaa ohjeet joiden avulla tietokone ja ohjelmisto kommunikoivat näytönohjaimen kanssa. Se voi sisältää tietoja muistin ajastuksesta, käyttönopeuksista, grafiikkasuorittimen ja välimuistin jännitteestä ynnä muusta. BIOS-asetuksia on joskus mahdollista muuttaa, mutta näin tekevät yleensä vain [[Ylikellottaminen|ylikellottajat]]. BIOSin muuttaminen on riskialtista, sillä se voi aiheuttaa näytönohjaimelle peruuttamatonta vahinkoa.

=== Näyttömuisti ===
{| class="wikitable" style="float:right; text-align:center;"
|-
! Tyyppi
! Muistin kellotaajuus ([[Hertz|MHz]])
! Siirtonopeus (GB/s)
|-
| '''[[DDR SDRAM|DDR]]'''
| 200–400
| 1,6–3,2
|- 
| '''[[DDR2 SDRAM|DDR2]]'''
| 400–1&nbsp;066,67
| 3,2–8,533
|- 
| '''[[DDR3 SDRAM|DDR3]]'''
|800–2&nbsp;133,33
| 6,4–17,066
|-
|[[DDR4 SDRAM|'''DDR4''']]
|1&nbsp;600–4&nbsp;866
|12,8–25,6
|- 
| '''[[GDDR4]]'''
| 3&nbsp;000–4&nbsp;000
| 160–256
|- 
| '''[[GDDR5]]'''
| 1&nbsp;000–2&nbsp;000
| 288–336,5
|-
| '''[[GDDR5X]]'''
| 1&nbsp;000–1&nbsp;750
| 160–673
|- 
| '''[[GDDR6]]'''
| 1&nbsp;365–1&nbsp;770
| 336–672
|-
| '''[[High Bandwidth Memory|HBM]]'''
| 250–1&nbsp;000
| 512–1&nbsp;024
|-
| '''[[High Bandwidth Memory|HBM2]]'''
| 
| 
|}
Näyttömuistiin tallennetaan näytölle piirrettävä kuva. Lisäksi näyttömuistissa voidaan säilyttää muuta tietoa, kuten [[Z-puskurointi|Z-puskuroinnin]] dataa, [[Teksturointi|tekstuureja]], verteksipuskureita ja käännettyjä varjostinohjelmia.
Ensimmäiset erilliset näytönohjaimet sisälsivät pelkästään kuvadatan sisältävän näyttömuistin ja elektroniikan joka piirsi kuvan näytölle eli vain [[kuvapuskuri]]n ({{k-en|framebuffer}}).

Modernin näytönohjaimen muistin määrä vaihtelee 2&nbsp;gigatavusta 12&nbsp;gigatavuun. Koska grafiikkasuorittimen ja mikropiiristön on voitava käyttää näyttömuistia, käytetään yleensä erityisen nopeaa muistityyppiä, kuten [[VRAM]], [[WRAM]] tai [[SGRAM]]. Vuodesta 2003 lähtien on käytetty DDR- ja GDDR-muistiteknologian eri sukupolvia sekä [[High Bandwidth Memory]] -muistityyppiä.

Kellotaajuudeen lisäksi kaistanleveys on kasvanut jolloin pienemmällä kellotaajuudella saadaan suurempi siirtonopeus.<ref name="anadhbm" /> 32-[[bitti]]sellä GDDR5-muistilla saadaan 28 [[tavu (tietotekniikka)|GB]]/s siirtonopeus piiriä kohden 1&nbsp;750 MHz:n kellotaajuudella (7 Gbit/s).<ref name="anadhbm" /> 1024-bittisellä HBM-muistilla saadaan 100 GB/s siirtonopeus 500 MHz:n kellotaajuudella (1 Gbit/s).<ref name="anadhbm" /> HBM-muistilla väylä voi olla 4&nbsp;096-[[bitti]]nen käytettäessä neljän piirin pinoa.<ref name="anadhbm">{{Verkkoviite | osoite = http://www.anandtech.com/show/9266/amd-hbm-deep-dive/3 | nimeke = AMD Dives Deep On High Bandwidth Memory – What Will HBM Bring AMD? | selite = sivu 3 | julkaisija = Anandtech | julkaistu = 19.5.2015 | tekijä = Smith, Ryan | viitattu = 15.8.2017}}</ref>

=== RAMDAC ===

RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) muuntaa digitaaliset signaalit analogiliitäntäisten näyttöjen (kuten [[kuvaputkinäyttö]]jen) ymmärtämään muotoon analogisiksi signaaleiksi.
RAMDAC sisältää kolme [[D/A-muunnin]]ta, yhden kullekin RGB-järjestelmän päävärille ja niiden lisäksi kellopiirejä, joilla kuvan piirto ajoitetaan kuvaputkinäytön virkistystaajuuksiin. D/A-muunninten bittimäärä määrää kuinka monta väriä näytönohjain voi näyttää, kun taas niiden nopeus määrää millä resoluutiolla eli [[Näytön kuvatarkkuus|kuvatarkkuudella]] ja virkistystaajuudella kuvaa voi näyttää. D/A-muunninten nopeus on nykyisin 400&ndash;500&nbsp;MHz.{{lähde}}
Digitaalisten näyttöjen suosio ja RAMDACin integrointi grafiikkasuorittimen ytimeen on johtanut erillisen RAMDAC-sirun katoamiseen sen tarpeettomuuden vuoksi.

=== Jäähdytyslaitteet ===
[[Kuva:Radeon 9600XT Heatpipe passive cooling.jpg|pienoiskuva|oikea|Lämpöputkijäähdytetty näytönohjain.]]
{{Pääartikkeli|[[Tietokoneen jäähdytys]]}}
Näytönohjain voi käyttää paljon sähköä, josta osa muuttuu lämmöksi. Jäähdytyslaitteita käytetään siirtämään lämpöä muualle, sillä jos lämpöä ei häivytetä näytönohjain voi ylikuumentua ja vahingoittua. Näytönohjaimissa käytetään yleisimmin kolmea eri jäähdytyslaitetta:
*[[Jäähdytyssiili]]: lämpöä johtavasta metallista (usein alumiinista tai kuparista) valmistettu passiivinen jäähdytyslaite. Jäähdytyssiili johtaa lämpöä pois näytönohjaimen ytimestä ja muistista. Lämmön poistamiseen käytetään useimmiten ilmaa, voimakasta jäähdytystä tarvittaessa [[Tietokoneen_nestejäähdytys|nestettä]]. Käytettäessä ilmaa käytetään usein tuuletinta jäähdytyksen tehostamiseksi. Joskus jäähdytyssiiliä käytetään yhdessä [[Lämpöputki|lämpöputkien]] kanssa.
*[[Tuuletin]]: aktiivinen jäähdytyslaite, jota käytetään usein jäähdytyssiilin kanssa. Koska tuulettimessa on liikkuvia osia, sitä pitää huoltaa ja sen voi joutua vaihtamaan laitteen käyttöiän aikana. Tuulettimen nopeutta voidaan säätää hiljaisemman tai tehokkaamman jäähdytyksen saavuttamiseksi.
*[[Blokki (nestejäähdytys)|Vesiblokki]]: jäähdytyssiilin kaltainen sisältä ontto jäähdytyslaite, joka käyttää ilman sijasta vettä. Jäähdytys tapahtuu pumppaamalla vesiblokin läpi vettä, jolloin lämpö siirtyy veteen. Lämmin vesi johdetaan useimmiten [[Jäähdytin|jäähdyttimeen]], josta se johdetaan uudelleen vesiblokkiin.

=== Ulostuloliitännät ===
;[[VGA]] [[Kuva:DE15 Connector Pinout.svg|x30px]] / [[Mini-VGA]] [[Kuva:MiniVGA Connector Pinout.svg|x30px]]
VGA on 1980-luvun lopulla kehitelty analogipohjainen standardi, joka suunniteltiin kuvaputkinäyttöjä varten. Joitain VGA-standardin ongelmia ovat sähkömagneettinen häiriö, kuvan vääristyminen ja näytteenottovirheet pikseleiden arvioinnissa.

;[[DVI]] [[Kuva:DVI Diagram.svg|x30px]] / [[Mini-DVI]] [[Kuva:MiniDVI Connector Pinout.svg|x30px]]
Digitaalinen standardi, joka on suunniteltu litteille näytöille (kuten [[LCD]]-, [[Plasmapaneelinäyttö|plasma]]- ja [[Teräväpiirtotelevisio|teräväpiirto]]näytöille) ja videoprojektoreille. DVI ei kärsi analogitekniikan ongelmista, kuten kuvan vääristymisestä ja sähkömagneettisista häiriöistä.

;[[HDMI]] [[Kuva:HDMI Diagram.svg|x30px]]
Vuonna 2003 julkaistu digitaalinen äänen ja videon yhteisliitäntä, jota käytetään usein pelikonsoleissa ja DVD-soittimissa näyttölaitteen kytkemiseen. HDMI tukee [[Käyttöoikeuksien hallinta|kopiosuojausta]] [[HDCP]]:n kautta.

;[[DisplayPort]] [[Kuva:Display Port.svg|x20px]]
Vuonna 2007 julkaistu digitaalinen äänen ja videon yhteisliitäntä, joka on [[lisenssimaksu]]ton. [[DisplayPort]] tukee kopiosuojausta [[DisplayPort Content Protection|DPCP]]:n ja HDCP:n avulla. DisplayPortin tavoitteena on syrjäyttää DVI ja HDMI näyttölaitteen tietokoneeseen kytkemisessä.

;[[Video In Video Out|VIVO]] [[Kuva:MiniDIN-4 Connector Pinout.svg|x30px]][[Kuva:MiniDIN-9 Diagram.svg|x30px]]
Mahdollistaa kytkemisen [[televisio]]ihin, [[DVD-soitin|DVD-soittimiin]], [[Videonauhuri|videonauhureihin]] ja [[Pelikonsoli|pelikonsoleihin]]. VIVO-liitännässä on yleisesti käytössä kaksi 9-pinnisen Mini-Din -liittimen variaatiota. VIVO-jakokaapelissa on yleensä joko 4 liitintä ([[S-Video]] sisään ja ulos + komposiittivideo sisään ja ulos) tai 6 liitintä (S-Video sisään ja ulos + komponentti Pb [sininen] ulos + komponentti Pr [punainen] ulos + komponentti Y [vihreä] ulos + komposiitti sisään).

==== Muita liitäntöjä ====
{|
! [[Komposiittivideo]]
|rowspan="2"| Pieniresoluutioinen analogiliitäntä, joka käyttää [[RCA-liitäntä]]ä.
|-
| [[Kuva:Composite.jpg|150px]]
|-
! [[Komponenttivideo]]
|rowspan="2"| Kolme kaapelia, joista jokainen käyttää RCA-liitäntää. Käytetään projektoreissa, DVD-soittimissa ja joissain televisioissa.
|-
| [[Kuva:Component video jack.jpg|150px]]
|-
! [[DB13W3]]
|rowspan="2"| Analogistandardi, jota käyttivät [[Sun Microsystems]], [[Silicon Graphics|SGI]] ja [[IBM]].
|-
| [[Kuva:DB13W3 Pinout.svg|200px]]
|-
! [[DMS-59]]
|rowspan="2"| Liitäntä, jossa on kaksi [[DVI]]-ulostuloa yhdessä liittimessä.
|-
| [[Kuva:DMS-59.jpg|200px]]
|}

=== Väyläliitännät ===
{{Pääartikkeli|[[Väylä]]}}

Näytönohjaimien käyttämät [[Väylä#Näytönohjainväylät|väyläliitännät]] ovat muuttuneet ajan myötä nopeampiin, nykyisin yleisin käytössä oleva on [[PCI Express]].

Myös useisiin muihin väyliin sopivia näytönohjaimia on valmistettu. Näitä ovat:
*[[AGP]]
*[[PCI]]
*[[VLB]]
*[[Micro Channel Architecture|MCA]]
*[[SBus]]
*[[ISA]]

=== Virrankulutus ===
Näytönohjainten kehittyessä tehokkaammiksi myös niiden energiantarve on kasvanut. Vaikka prosessori- ja [[tietokoneen virtalähde|virtalähde]]valmistajat ovat kehittäneet [[Hyötysuhde|hyötysuhteiltaan]] parempia tuotteita, näytönohjaimet kuluttavat yhä enemmän sähköä. Tämän vuoksi näytönohjain voi käyttää enemmän virtaa kuin mikään muu tietokoneen yksittäinen komponentti. Virrankulutuksen pullonkaula on [[PCI Express]]-väylä, josta saa enimmillään 75 [[watti]]a tehoa. Yli 75 wattia kuluttavan näytönohjaimen tehonsaanti varmistetaan käyttämällä 6 (75W)- tai 8 (150W) -pinnisiä lisävirtaliittimiä näytönohjainmallikohtaisen tarpeen mukaan.

== Näytönohjaimen suorituskyky ==
{{Korjattava|suurelta osin vanhentunut, heikosti lähteistettyä, puhekieltä, ylimääräistä triviaa ja keskittyy liikaa kotitietokoneisiin: ammattikäyttöön suunnatuista työasemista ei juuri mitään ja alkaa jostain satunnaisesta ajanhetkestä; osa käsittelee itse asiassa grafiikkasuoritinta eikä koko näytönohjainta, joka sisältää muitakin komponentteja}}
Varhaiset näytönohjaimet tarjosivat vain [[kuvapuskuri]]n.

Näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttavat useat eri seikat. Suurimmassa määrin näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttavat verteksi- ja pikselivarjostinyksiköiden lukumäärä<ref name="MB_5/07 s65">Mikrobitti 5/2007, s. 65</ref> grafiikkasuorittimen kellotaajuus<ref name="MB_5/07 s65"/> sekä näytönohjaimen muistin suorituskyky.<ref name="MB_5/07 s65"/> 

Grafiikkasuorittimen ominaisuudet ratkaisevat kuinka näyttävää grafiikkaa näytönohjain kykenee prosessoimaan jotta se näyttää liikkuvan sujuvasti.<ref name="MB_5/07 s65"/> Suuresta rinnakkain tapahtuvasta laskennan määrästä johtuen grafiikkasuorittimien transistorimäärä on suurempi kuin keskusprosessoreissa.<ref name="MB_5/07 s65"/> Keskussuoritin kykenee suorittamaan tyypillisesti 1–8-säikeisiä ohjelmia yhtäaikaisesti<ref name="MB_5/07 s65"/> siinä missä grafiikkasuorittimen sisällä voi olla kymmenittäin rinnakkain toimivia säkeitä.<ref name="MB_5/07 s65"/> Näytönohjain huolehtii itse piirrettävän grafiikan jakamisesta eri varjostinyksiköihin<ref>Mikrobitti 1/2008 s. 59&ndash;60</ref> Kiihdytinpiirin nopeus koostuu pitkälti varjostinyksiköitten lukumäärästä, piirin kellotaajuudesta sekä muistiväylän leveydestä ja nopeudesta.<ref>Mikrobitti 1/2008 s. 60</ref> Keskussuoritin antaa yleensä runsaasti isoja piirrettäviä alueita näytönohjaimelle.<ref name="MB_5/07 s65"/> Grafiikkasuoritin kykenee jakamaan piirrettävän alueen pienempiin osa-alueisiin ja kykenee piirtämään sitä samanaikaisesti monesta eri suunnasta.<ref name="MB_5/07 s65"/> Työstöön grafiikkasuoritin käyttää eri yksiköitä, jotka hoitavat piirtämisen omalla tavallaan.<ref name="MB_5/07 s65"/> Perinteisessä tavassa yksiköitä on useita samalla näytönohjaimella, mutta uudemmissa näytönohjaimissa pohjataan [[Unified Shader]] yksikköön, jossa näytönohjaimen pikselinvarjostin ja verteksivarjostinyksiköt on yhdistetty yhdeksi isommaksi piiriksi.<ref name="MB_5/07 s65"/> Verteksi- ja pikselinvarjostinyksiköiden tehtävänä on pääasiallisesti värittää oikeilla väreillä niille annetut monikulmiot.<ref name="MB_5/07 s65"/> Varjostinyksiköt myös valaisevat kolmiot varjostinohjelmien määrittelemällä tavalla.<ref>Mikrobitti 6/2009 s. 46</ref> Näytönohjaimessa on myös teksturointiyksikkö, joka värittää pikselit.<ref name="MB 6/09 s47">Mikrobitti 6/2009 s. 47</ref>

Varjostinyksiköitten toiminnan kannalta oleellinen osa on näytönohjaimen muistin suorituskyky.<ref name="MB 6/09 s47"/> Nopeammalla muistilla varjostinyksiköitten ei tarvitse odotella niin kauaa grafiikkadatan siirtymistä muistista varjostinyksiköihin tai toisinpäin.<ref name="MB 6/09 s47"/> 

Varjostinsuorittimet on suunniteltu erityisesti 3D-grafiikassa käytettävien matriisilaskujen ja laskutoimituksissa käytettävän ohjelmakoodien suorittamiseen.<ref name=MB0109s60>Mikrobitti 1/2009 s. 60</ref> Ohjelmoitavien varjostinyksiköiden tulemisen myötä näytönohjain sai muitakin tehtäviä kuin monikulmioiden värittäminen annetuilla väreillä. Varjostinohjelma kykenee mallintamaan esimerkiksi veden pinnan käyttäytymistä suorittimen ohjeistaessa että paikassa X on vettä. Tämän jälkeen varjostinohjelma kykenee laskemaan itsenäisesti veden pinnan käyttäytymisen ilman että välitulosten kanssa tarvitsee neuvotella suorittimen kanssa.<ref name=MB0109s60></ref> DirectX10 tulemisen myötä varjostinsuorittimet korvasivat aiemmin käytössä olleet pikselivarjostin- ja verteksivarjostinyksiköt.<ref name=MB0109s60></ref> Tämän myötä ohjelmoijan työ helpottui.<ref name=MB0109s60></ref> Ohjelmoitavuus nousi myös uuteen ulottuvuuteen, sillä DirecX10:n myötä mukaan tulivat myös geometriavarjostimet, jotka kykenevät luomaan uusia väritystä vaativia monikulmioita.<ref name=MB0109s60></ref>

Kun varjostinyksiköt ovat värittäneet monikulmiot, kuva päätyy rasterointiyksikölle pikseleiksi muuntamista varten.<ref name=MB0507s66>Mikrobitti 5/2007, s. 66</ref>

Lisäksi näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttaa muistiväylän leveys ja siinä käytettävien muistipiirien kellotaajuus ja sukupolvi.<ref name=MB0507s66></ref> Muistin määrä ratkaisee näytönohjaimen näytettävissä olevien yksityiskohtien määrän.<ref>Mikrobitti 1/2009 s. 61</ref> Muistin määrä ja muistin nopeus vaikuttavat näytönohjaimen suorituskykyyn. Muistin suorituskyky riippuu muistiväylän leveydestä ja muistin kellotaajuudesta.<ref name=MB0108s61>Mikrobitti 1/2008, s. 61</ref> Muistiväylän kapeutta voidaan kompensoida käyttämällä korkealla kellotaajuudella toimivia muistipiirejä.<ref name=MB0108s61></ref>

Nykyaikaiset henkilökohtaisten tietokoneiden näytönohjaimet toimivat tyypillisesti [[PCI Express]] -[[laiteväylä]]ssä. 
Tietokoneissa on eri aikoina ja eri valmistajilta ollut käytössä useisiin eri väyliin sopivia näytönohjaimia. Joissakin tietokoneissa näytönohjain on integroitu [[emolevy]]lle. [[pelikonsoli|Pelikonsoleissa]] ja joissakin vanhemmissa grafiikkatyöasemissa näytönohjauslogiikka on yleensä varsin kiinteästi sidoksissa laitteen muuhun toimintaan, eikä sitä yleensä edes pysty vaihtamaan lisäkortin avulla.

Uusimmat PC-näytönohjaimet toimivat nykyään nopeammassa PCI-Express 16x -väylässä, joka on paranneltu versio vanhasta [[PCI]]-väylästä. Pci-e-väylien nopeus voidaan säätää dynaamisesti.<ref name=MB0108s61></ref> PCI-Express 16x on parhaimmillaan monta kertaa nopeampi kuin AGP-väylä ja mahdollistaa [[NVIDIA]]:n ja [[ATI Technologies|ATI]]:n usean näytönohjaimen rinnakkain kytkemisen suorituskyvyn lisäämiseksi (NVIDIA:n [[Scalable Link Interface|SLI]]-ominaisuus ja ATI:lla [[ATI CrossFire|CrossFire]]). Vastaava tekniikka oli myös joissakin [[Sun Microsystems|Sun]]in ja [[SGI]]:n grafiikkatyöasemissa jo [[1990-luku|1990-luvun]] alkupuolella sekä joissakin [[3dfx|3dfx Interactive]]n pelikäyttöön tarkoitetuissa [[3dfx|Voodoo]]-näytönohjainperheen malleissa 1990-luvun lopulla.

Tietokonenäyttöjen ongelmana on se että kuva muodostuu kulmikkaista pisteistä.<ref name=MB0108s62>Mikrobitti 1/2008 s. 62</ref> Kaarevien ja vinojen pintojen esittäminen näyttää sen vuoksi aina sahalaitaiselta.<ref name=MB0108s62></ref> Ongelmaa kiertämään on kehitetty useita tapoja joiden perusideana on pyrkiä häivyttämään sahalaitaisuutta sopivan värisillä pisteillä sahalaitakuviossa.<ref name=MB0108s62></ref> Tätä toteutusta kutsutaan reunanpehmennykseksi.<ref name=MB0108s62></ref> Reunanpehmennyksessä piirrettävästä kuvasta tehdään suurempiresoluutioinen versio jonka avustuksella kuvapisteelle lasketaan lähimmän oikean värityksen keskiarvo.<ref name=MB0108s62></ref> Reunanpehmennyksessä käytettävä kerroin kertoo  kuinka monta kertaa suurempi pehmennykseen käytettävä kuva on kooltaan.<ref name=MB0108s62></ref> Tämä tekniikka tarvitsee sujuvasti toimiakseen suuren määrän näyttömuistia.<ref name=MB0108s62></ref> Suurempitarkkuuksisen kuvan laskeminen myös vie näytönohjaimelta paljon laskentatehoa.<ref name=MB0108s62></ref>

Toinen yleisesti kuvanlaadun parantamisessa käytetty tekniikka on [[anisotrooppinen suodatus]].<ref name=MB0108s62></ref> Anisotrooppinen suodatus estää kaukaisia objekteja liialliselta sumentumiselta.<ref name=MB0108s62></ref> Reunanpehmennystä voidaan käyttää myös näissä kohteissa mutta laskennallisesti se on liian raskas näytönohjaimille.<ref name=MB0108s62></ref>

Näytönohjaimen suorituskykyyn vaikuttavat piiriarkkitehtuurin lisäksi myös käytetty ajuriversio.<ref name=MB0206s41>Mikrobitti 2/2006 s. 41</ref> 

Näytönohjainajurin tehtävänä on peristeisesti välittää ohjelmiston käskyt näytönohjainpiirille ja suorittaa käännöstehtävä näytönohjaimen ymmärtämään muotoon.<ref name=MB0206s41></ref> Ajureilla kyetään tekemään moninaisia muutoksia suorituskyvyn lisäämiseksi.<ref name=MB0206s41></ref> NVIDIAn ForceWareissa (sittemmin GeForce nimelle vaihtuneet ajurit) ja ATIn Catalysteissa on rutiineja jotka optimoivat ohjelmakoodia paremmin grafiikkapiirille sopivaan muotoon.<ref name=MB0206s41></ref> Aiemmin näytönohjainvalmistajien kesken vallitsi yhteisymmärrys siitä että varjostinohjelmien piirtojärjestystä saa muokata mutta ohjelmien sisältöön ei saa vaikuttaa.<ref name=MB0206s41></ref> Sittemmin tämä raja on hämärtynyt ja ajurit saattavat muuttaa alkuperäistä ohjelmakoodia hyvinkin paljon.<ref name=MB0206s41></ref> Muutoksia luodaan esimerkiksi varjostinohjelmien sisältöön ja z puskurien luontijärjestykseen.<ref name=MB0206s41></ref> Esimerkiksi ATIn Catalyst ajurit sisältävät AI-toiminnon jonka ollessa pois päältä ohjelmistokoodi kulkee kortille kutakuinkin siten kuin ohjelman ohjelmoijat ovat tarkoittaneet.<ref>Mikrobitti 2/2006 s. 41&ndash;42</ref> AI-ominaisuuden päälläollessa ajurit vaikuttavat kuvan piirtämiseen jotka asetuksista riippuen tekevät koodiin esiasteisia optimointeja.<ref name=MB0206s42>Mikrobitti 2/2006 s. 42</ref> Ohjelmistokoodi ajetaan eri piirivalmistajien näytönohjelmissa eri tavoin jolloin lopputulokset eivät ole identtisiä keskenään.<ref name=MB0206s42></ref> Koska eri ajurit optimoivat ohjelmakoodia eri tavoin, lopputulokset eivät ole identtisiä keskenään.<ref name=MB0206s42></ref>

== Valmistajat ==

Näytönohjaimia valmistavat yritykset lisensoivat [[grafiikkasuoritin|grafiikkasuorittimeen]] (GPU) liittyvän tekniikan suoritinvalmistajilta, joita ovat [[AMD]], [[Intel]] ja [[Nvidia]]. Grafiikkaprosessorin valmistavat suoritinvalmistajat itse tai sopimusvalmistajan kautta. Eräissä laitteissa kuten älypuhelimissa grafiikkasuoritin integroidaan [[järjestelmäpiiri]]lle.

Suurimpia näytönohjaimien valmistajia ovat esimerkiksi [[Asus]], [[Gigabyte]], [[Micro-Star International|MSI]] ja [[Palit]], joka myy näytönohjaimia useilla brändeillä.<ref name="dtsurpass2013" /> Eri brändit voivat keskittyä vain tiettyyn grafiikkasuorittimen valmistajaan, esimerkiksi Sapphire ja Zotac.<ref name="dtsurpass2013">{{Verkkoviite | osoite = | arkisto = https://web.archive.org/web/20130907013936/http://www.digitimes.com/news/a20130416PD210.html?mod=2 | nimeke = Palit, PC Partner surpass Asustek in graphics card market share | tekijä = Adam Hwang | ajankohta = 16.4.2013 | viitattu = 28.6.2024 | kieli = {{en}} }}</ref>

== Katso myös ==
*[[Tietokoneen näyttöstandardi]]
*[[PAL]]
*[[NTSC]]
*[[NVIDIA]] ja [[AMD]] &ndash; 3D-grafiikkasuorittimien ja -näytönohjaimien [[duopoli]].
*[[CUDA]]
*[[OpenCL]]

==Lähteet==
{{viitteet|sarakkeet}}

== Aiheesta muualla ==
{{Commons-rivi|Graphics card|näytönohjain}}

{{Henkilökohtainen tietokone}}
{{Käännös|:en:Video card}}
[[Luokka:Näytönohjaimet|*]]
[[Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit]]