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显卡知识扫盲普及篇

luyued 发布于 2011-03-19 01:26   浏览 N 次  

1. AGP标准
AGP(accelerate graphical poart),加速图形接口,它是一种显示卡专用的局部总线.严格的说,AGP不能称为总线,它与PCI总线不同,因为它是点对点连接,即连接控制芯片和AGP显示卡,但在习惯上我们依然称其为AGP总线,AGP接口是基于PCI2.1版规范并进行扩充修改而成,工作频率为66MHz. AGP总线直接与主板的北桥芯片相连,且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连,避免了窄带宽的PCI总线形成的系统瓶颈,增加3D图形数据传输速度,同时在显存不足的情况下还可以调用系屯持髂诖?所以它拥有很高的传输速率,这是PCI等总线无法与其相比拟的.
2. PCI-E标准
PCI Express架构原生于Intel的3GIO(3dr Generation I/O)概念.在PCI Express规范中,主要的革新在于采用了彻底的串行模式代替了传统的设备之间的并行传输模式,在终端设备的上层取代了原始的Multi-Drop而添加了全新的Switch转换器单元,支持在不同的终端之间以及在系统总线之间的直接串行连接而不需要向总线请求带宽,最低层的PCI Express传输的初始速度达到了2.5Gb/S.在物理传输层的改进方面则采用了全新的分散式传输协议,在高速传输下的数据被经过充分的排序以及优化以确保传递到目标的完整性.在架构上,PCI Express采用了信道的传行模式,以Link为单位进行信道的计算,物理层支持X1-X32,在台式机上的应用,主要有用于取代目前AGP显卡的PCI ExpressX16以及用于取代目前PCI接口的PCI Express X1,x2,而针对服务器上的设备则有PCI Express X4,X8,X12.

3.VGA接口
显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上,显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁.它负责向显示器输出相应的图像信号.CRT显示器因为设计制造上的原因,只能接受模拟信号输入,这就需要显卡能输入模拟信号.VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口,VGA(vidieo graphicsarray)接口,也叫D-Sub接口.虽然LCD可以直接接受数字信号,但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配,因而采用VGA接口.VGA接口是一种D型接口,上面共有15针孔,分成三排,每排5个.VGA接口是目前显卡上应用最为广泛的接口类型,大多数显卡都带有此种接口.就是双DVI接口的显卡,一般在附件里也带有1-2个DVI转节VGA的转接头.
4.DVI接口
DVI全称为Digatal Visual Interface,它是以Silicon Imagre公司的PanalLink接口技术为基础,基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaiing,最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接.一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接受器.传送器是信号的来源,可以内建在显卡芯片中,也可以以附加芯片的形式出现在显卡的PCB上.而接收器则是显示器上的一块电路,它可以接受数字信号,将其解码并传递到数字显示电路中,通过这两者,显卡发出的信号成为显示器上的图象.目前的DVI接口分为两种,一个是DVI-D接口,只能接收数字信号,接口上只有3排8列共24个针脚,其中右上角的一个针角为空.不兼容模拟信号.另外一种则是DVI-I接口,可同时兼容模拟和数字信号.兼容模拟并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接到DVI-I接口上,而是必须通过一个转接头才能使用,一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换头.
5.TV-out
TV-out指显卡具备输出信号到电视的相关接口,主要有三种:
一种是采用VGA接口,VGA接口是绝大多数显卡都具备的接口类型,但这需要电视上具有VGA接口才能实现.目前我自己家里用的就是这样电视,用一根VGA线与准系统主机相连,偶尔看看大片.
另外一种则是复合视频接口,采用RCA接口.RCA接口是目前电视设备上应用最广泛的接口,几乎每台电视上都提供了此接口.虽然AV接口实现了音频和视频的分离传输,避免了两者混合干扰而导致图像质量下降,但由于AV接口传输的仍为一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号,仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像,这种先混合后分离的过程必然会造成彩色信号的损失,色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰,从而影响最终输出的图像质量.
最后一种则是目前应用最广泛,输出效果更好的S端子接口.它是在AV接口的基础上将色度信号C和亮度信号Y进行分离,再分别以不同的通道进行传输,减小图像传输过程中的分离合成过程,减小转化过程中的损失,以得到最佳的显示效果.

6.显示芯片
是显卡的心脏,也就是相当于CPU在电脑中的作用,它决定了该显卡的档次和大部分性能,同时也是2D和3D显卡的区别依据.2D显示芯片在处理3D图像和特性时主要依赖CPU的处理能力,称为软加速.3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内,也即所谓的硬件加速功能.显示芯片通常是显卡上最大的芯片,也就是引脚最多的.
7.GPU
是相对于CPU的一个概念,由于现在的电脑(尤其是游戏发烧友)图形处理要求越来越高,需要一个专门的图形的核心处理器.而另一方面,以NVIDIA公司的GeFoece 256为代表的新一代的图形芯片对CPU的依赖程度已经不是那样的高了,于是有了GPU,也就是专门的图形处理器的意思.
8.RAMDAC
RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Converter的缩写,即随机存取内存数字至模拟转换器.RAMDAC作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示的模拟信号,其转换率以MHz表示.它决定了刷新率的高低(与显示器的带宽意义接近).其工作速度越高,频带越宽,高分辨率时的画面质量越好.该数值决定了在足够的的显存下,显卡最高支持的分辨率和刷新率.如果要在1024*768的分辨率下达到85Hz的刷新率,RAMDAC的速率至少是1024*768*85*1.344(折算系数)/106=90MHz.目前主流的显卡RAMDAC都能达到350MHz和400MHz,已足以满足目前大多数显示器提供的分辨率和刷新率.

9.核心频率
显卡的核心频率是指显示核心的工作频率,在一定程度上可以反应出显示核心的性能.但显卡的性能性能是由核心频率,显存,像素管线,像素填充率等等多方面的情况所决定的,是一个综合性的指标问题.在显示核心不同的情况下,核心频率高并不代表此显卡性能强劲.比如说:6200TC的核心频率达到了350MHz,要比6600的300MHz要高,但在性能上6600绝对要强于6200TC.在同样级别的芯片中,核心频率高的性能则要强一些,提高核心频率就是显卡超频的方法之一.显示芯片主流的只有NVIDIA和ATI两家,两家都提供显示核心给第三方的厂商,在同样的显示核心下,部分厂商会适当提高其产品的显示核心频率,使其工作在高于核心固定的频率上以达到更高的性能.显卡玩家以超核心频率为快乐,直到榨取显卡的最后性能为己任.
10.显存频率
显存频率是指默认情况下,该显存在显卡上工作时的频率.以MHz为单位.显存频率一定程度上反应着该显存的速度.显存频率随着显存的类型,性能的不同而不同,SDRAM显存一般都工作在较低的频率上,一般就是133MHz和166MHz,此种频率早已无法满足现在显卡的需求.DDR SDRAM显存则能提供较高的显存频率,因此是目前采用最为广泛的显存类型,主要有400MHz,500MHz,600MHz,650MHz,700MHz,高端产品还有800MHz,900MHz,1000MHz,1400MHz,1600MHz.乃至更高.
显存频率与显存时钟周期是相关的,两者成倒数关系,即显存频率=1/显存时钟周期.如果是SDRAM显存,其时钟周期为6ns,那么它的显存频率就为1/6ns=166MHz.而对于DDR SDRAM,因为DDR在时钟上升期和下降期都进行数据传输,其一个周期传输两次数据,相当于SDRAM频率的两倍,因此6ns的DDR显存,其显存频率为1/6ns*2=333MHz.这个频率即是DDR显存的等效频率 (实际频率*2)
但要明白的是显卡制造时,厂商设定了显存实际工作频率,而实际工作频率不一定等于显存的最大频率.此类情况较为常见,如显存最大能工作在650MHz,而制造时显卡工作频率被设定为550MHz.此时显存就存在一定的超频空间.这也就是目前厂商惯用的方法,显卡以超频为卖点.

11.显存时钟周期
显存时钟周期就是显存时钟脉冲的重复周期,它是作为衡量显存速度的重用指标.显存速度越快,单位时间交换的数据量也就越大,在同等情况下显卡性能将会得到明显提升.显存的时钟周期一般以ns(纳秒)为单位,工作频率以MHz为单位.显存时钟周期跟工作频率一一对应,它们之间的关系为:时钟周期=1/工作频率*1000.例如:显存频率为166MHz,那么它的时钟周期为1/166*1000=6ns.
对于DDR SDRAM显存来说,描述其工作频率时用的是等效输出频率.因为能在时钟周期的上升沿和下降沿都能传送数据,所以在工作频率和数据位宽度相同的情况下,显存带款是SDRAM的两倍.换句话说,在显存时钟相同的情况下,DDR SDRAM显存的等效输出频率是SDRAM的两倍.例如:5ns的SDRAM显存的工作频率为200MHz,而5ns的DDR SDRAM显存的等效工作频率就是400MHz.常见显存时钟周期有7.5ns,7ns,6ns,5ns,4ns,3.8ns,3.6ns,3.3ns,2.8ns,2.0ns甚至更低.

12.显存容量
显存容量是显卡显存的容量数,这是选择显卡的关键参数之一.显存容量决定着显存临时存储数据的多少.显卡显存容量有16MB,32MB,64MB,128MB,256MB,512MB以至1G.目前主流的是128MB和256MB的产品.但要强调的是256MB的显存,在目前家庭应用中并不能带来性能的提升,稍显浪费.

13.显存位宽
显卡位宽是显存在一个时钟周期内所能传输数据的位数,位数越大则瞬间所能传输的数据量越大,这是显卡的重要参数之一.目前市场上的显存位宽有64位,128位,256位三种.相同显存容量和相同显存类型的显卡,位宽越高显卡性能越好价格也就越高.因此256位宽的显卡多应用于高端显卡,且大都是256MB的显存.而大多数显卡基本上都采用128位显存.显存的位宽单位为bit.
目前显存的封装形式主要有TSOP和mBGA两种,一般情况下mBGA的显存是32位/颗,TSOP的是16位/颗.例如:显卡采用了4颗mBGA的显存,该显卡的位宽就为32*4=128bit.如果是采用TSO的颗粒,那么位宽就是16*4=64bit.当然,这只是一般情况下的技巧,不一定符合所有的情况.要做到最为准确的判断,还得查看显存的编号,而不同品牌的显存编号的规则一般又是不一样的.
14.显存带宽
显存带宽是指显示芯片于显存之间的数据传输速率,以字节/秒为单位.(GB/s)显存带宽是决定显卡性能和速度最重要的因素之一.要得到精细高分辨率,色彩逼真,流畅的3D画面,就必须要求显卡具有大显存带宽.目前显示芯片的性能已达到很高的程度,其处理能力是很强的,只有大显存带宽才能保障其足够的数据输入和输出.随着多媒体,3D游戏对硬件的要求越来越高,在高分辨率,32位真彩和高刷新率的3D画面面前,相对于GPU,较低的显存带宽已经成为制约显卡性能的瓶颈.显存带宽是目前决定显卡图形性能和速度的重要因素之一.
显存带宽的计算公式为:显存带宽=工作频率*显存位宽/8.目前大多中低端的显卡都能提供.4GB/s,8.0GB/s的显存带宽.高端显卡则提供超过20GB/s的显存带宽.

15.显存类型
显存,也叫做帧缓存,它的作用是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。如同内存一样,显存是用来存储要处理的图形信息的部件。显存是显卡上的关键部件之一,它的优劣和容量大小会直接关系到显卡的最终性能表现。可以说显示芯片决定了显卡所能提供的功能和其基本性能,而显卡性能的发挥则很大程度上取决于显存。无论显示芯片的性能如何出众,最终其性能都要通过配套的显存来发挥。目前市场所采用的显存类型主要有SDRAM,DDR SDRAM,DDR SGRAM三种。
16.显存封装
显存封装是指显存颗粒所采用的封装技术类型,封装就是将显存芯片包裹起来,已避免芯片于外界接触,防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体,乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路,进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大,封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。显存封装形式主要有QFP,TSOP-II,mBGA等。
17.散热方式
目前市面上有三种散热方式。
被动式散热
这种散热方式就是在显示芯片上安装一个散热片即可,并不需要散热风扇。因为较低工作频率的显卡散热量并不是很大,没有必要使用散热风扇,这样在保证显卡稳定工作的同时,不仅可以降低成本,还能减少使用中的噪音。
主动式散热
主动式散热除了在显示芯片上安装散热片之外,还安装了散热风扇,工作频率较高的显卡都需要这种主动式散热。
按照热工学原理我们可以把目前显卡的散热方式分为轴流式散热和风道导流式散热。其中轴流式散热是目前最常见的散热方式,这种散热方式主要靠采用高导热系数的大面积金属材质散热器来实现散热。此外,厂商还会为散热器配置散热风扇,散热风扇会按电机轴向吸收空气并吹倒散热器上,从而达到高效率散热的目的。
导流式散热
则通过散热片收集热量,再由显卡自身的的专用导流风道直接排到机箱的外部,既保证了显卡的散热效果,又不为机箱增加额外的热负荷。但成本较高,一般用在高端显卡上。

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