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顯卡大詞典顯卡大詞典

系列專題:

1、台式機:相關名詞解釋 2、投影機系列名詞解釋3、顯卡大詞典 4、主板術語大詞典
5、液晶顯示器術語大詞典 

  本專題收集了關於顯卡的系列名詞術語解釋,所有資源均來自互聯網,非本人所有,在此只希望能夠給大家的生活帶來一定的方便。(2005年5月26日全部更新完畢)

顯卡大詞典所收錄的術語:

1、實用類型2、應用類型3、介面類型
4、最大解析度5、顯示晶元6、顯示晶元製作工藝
7、顯示晶元位寬8、顯存位寬9、顯存時鐘周期
10、核心頻率11、顯存容量12、顯存頻率
13、顯存帶寬14、顯存類型15、顯存封裝
16、AGP標準17、3D API18、VGA
19、DVI20、TV-Out21、Video-in
22、RAMDAC23、BIOS升級24、散熱方式
25、OpenGL26、DirectX27、PCI Express介面
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1、實用類型

台式機顯卡—普通顯卡

  普通顯卡就是普通台式機內所採用的顯卡產品,也就是DIY市場內最為常見的顯卡產品。之所以叫它普通顯卡是相對於應用於圖形工作站上的專業顯卡產品而言的,。普通顯卡更多注重於民用級應用,更強調的是在用戶能接受的價位下提供更強大的娛樂、辦公、遊戲、多媒體等方面的性能;而專業顯卡則強調的是強大的性能、穩定性、繪圖的精確等方面。目前設計製造普通顯卡顯示晶元的廠家主要有NVIDIA、ATI、SIS等,但主流的產品都是採用NVIDIA、ATI的顯示晶元。

工作站顯卡—專業顯示卡

  專業顯示卡是指應用於圖形工作站上的顯示卡,它是圖形工作站的核心。從某種程度上來說,在圖形工作站上它的重要性甚至超過了CPU。與針對遊戲、娛樂和辦公市場為主的消費類顯卡相比,專業顯示卡主要針對的是三維動畫軟體(如3DS Max、Maya、Softimage|3D等)、渲染軟體(如LightScape、3DS VIZ等)、CAD軟體(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等)、模型設計(如Rhino)以及部分科學應用等專業應用市場。專業顯卡針對這些專業圖形圖像軟體進行必要的優化,都有著極佳的兼容性。

  普通家用顯卡主要針對Direct 3D加速,而專業顯示卡則是針對OpenGL來加速的。OpenGL(Open Graphics Library開放圖形庫)是目前科學和工程繪圖領域無可爭辯的圖形技術標準。OpenGL最初由SGI公司提出,在Win95、98及Windows NT/Windows 2000中均得到支持。OpenGL注重於快速繪製2D和3D物體用於CAD、模擬、科學應用可視化和照片級真實感的遊戲視景中。它是一個開放的三維圖形軟體包,它獨立於窗口系統和操作系統,能十分方便地在各平台間移植,它具有開放性、獨立性和兼容性三大特點。

  專業顯示卡在多邊形產生速度或是像素填充率等指標上都要優於普通顯卡,同時在調整驅動程序以及提供繪圖的精確性方面也要強很多。與普通顯卡注重的生產成本不同,專業顯卡更強調性能以及穩定性,而且受限於用戶群體較少,產量很小,因此專業顯卡的價格都極為昂貴,不是普通用戶所能承受的。

  目前專業顯卡廠商有3DLabs、NVIDIA和ATI等幾家公司,3DLabs公司主要有「強氧(OXYGEN)」和「野貓(wildcat)」兩個系列的產品,是一家專註於設計、製造專業顯卡的廠家。NVIDIA公司一直在家用顯卡市場的中堅力量,專業顯卡領域是近幾年才開始涉足,但憑藉其雄厚的技術力量,其Quadro系列顯卡在專業市場也取得了很大的成功。ATI公司同樣也是涉足專業顯卡時間不長,它是在收購了原來「帝盟(DIAMOND)」公司的FireGL分部后,才開始推出自己的專業顯卡,目前FireGL同樣也有不俗的表現。市場還有艾爾莎、麗台等公司也在生產專業顯卡,但其並不自主開發顯示晶元,而都採用上面三家公司的顯示晶元,生產自有品牌的專業顯卡。

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2、應用類型

普通顯卡

  普通顯卡就是普通台式機內所採用的顯卡產品,也就是DIY市場內最為常見的顯卡產品。之所以叫它普通顯卡是相對於應用於圖形工作站上的專業顯卡產品而言的,。普通顯卡更多注重於民用級應用,更強調的是在用戶能接受的價位下提供更強大的娛樂、辦公、遊戲、多媒體等方面的性能;而專業顯卡則強調的是強大的性能、穩定性、繪圖的精確等方面。目前設計製造普通顯卡顯示晶元的廠家主要有NVIDIA、ATI、SIS等,但主流的產品都是採用NVIDIA、ATI的顯示晶元。

專業顯示卡

  專業顯示卡是指應用於圖形工作站上的顯示卡,它是圖形工作站的核心。從某種程度上來說,在圖形工作站上它的重要性甚至超過了CPU。與針對遊戲、娛樂和辦公市場為主的消費類顯卡相比,專業顯示卡主要針對的是三維動畫軟體(如3DS Max、Maya、Softimage|3D等)、渲染軟體(如LightScape、3DS VIZ等)、CAD軟體(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等)、模型設計(如Rhino)以及部分科學應用等專業應用市場。專業顯卡針對這些專業圖形圖像軟體進行必要的優化,都有著極佳的兼容性。

  普通家用顯卡主要針對Direct 3D加速,而專業顯示卡則是針對OpenGL來加速的。OpenGL(Open Graphics Library開放圖形庫)是目前科學和工程繪圖領域無可爭辯的圖形技術標準。OpenGL最初由SGI公司提出,在Win95、98及Windows NT/Windows 2000中均得到支持。OpenGL注重於快速繪製2D和3D物體用於CAD、模擬、科學應用可視化和照片級真實感的遊戲視景中。它是一個開放的三維圖形軟體包,它獨立於窗口系統和操作系統,能十分方便地在各平台間移植,它具有開放性、獨立性和兼容性三大特點。

  專業顯示卡在多邊形產生速度或是像素填充率等指標上都要優於普通顯卡,同時在調整驅動程序以及提供繪圖的精確性方面也要強很多。與普通顯卡注重的生產成本不同,專業顯卡更強調性能以及穩定性,而且受限於用戶群體較少,產量很小,因此專業顯卡的價格都極為昂貴,不是普通用戶所能承受的。

  目前專業顯卡廠商有3DLabs、NVIDIA和ATI等幾家公司,3DLabs公司主要有「強氧(OXYGEN)」和「野貓(Wildcat)」兩個系列的產品,是一家專註於設計、製造專業顯卡的廠家。NVIDIA公司一直在家用顯卡市場的中堅力量,專業顯卡領域是近幾年才開始涉足,但憑藉其雄厚的技術力量,其Quadro系列顯卡在專業市場也取得了很大的成功。ATI公司同樣也是涉足專業顯卡時間不長,它是在收購了原來「帝盟(DIAMOND)」公司的FireGL分部后,才開始推出自己的專業顯卡,目前FireGL同樣也有不俗的表現。市場還有艾爾莎、麗台等公司也在生產專業顯卡,但其並不自主開發顯示晶元,而都採用上面三家公司的顯示晶元,生產自有品牌的專業顯卡。

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3、介面類型

  介面類型是指顯卡與主板連接所採用的介面種類。顯卡的介面決定著顯卡與系統之間數據傳輸的最大帶寬,也就是瞬間所能傳輸的最大數據量。不同的介面決定著主板是否能夠使用此顯卡,只有在主板上有相應介面的情況下,顯卡才能使用,並且不同的介面能為顯卡帶來不同的性能。

  目前各種3D遊戲和軟體對顯卡的要求越來越高,主板和顯卡之間需要交換的數據量也越來越大,過去的顯卡介面早已不能滿足這樣大量的數據交換,因此通常主板上都帶有專門插顯卡的插槽。假如顯卡介面的傳輸速度不能滿足顯卡的需求,顯卡的性能就會受到巨大的限制,再好的顯卡也無法發揮。顯卡發展至今主要出現過ISA、PCI、AGP、PCI Express等幾種介面,所能提供的數據帶寬依次增加。其中2004年推出的PCI Express介面已經成為主流,以解決顯卡與系統數據傳輸的瓶頸問題,而ISA、PCI介面的顯卡已經基本被淘汰。

PCI介面

  PCI是Peripheral Component interconnect(外設部件互連標準)的縮寫,它是目前個人電腦中使用最為廣泛的介面,幾乎所有的主板產品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數量的插槽類型,在目前流行的台式機主板上,ATX結構的主板一般帶有5~6個PCI插槽,而小一點的MATX主板也都帶有2~3個PCI插槽,可見其應用的廣泛性。

  PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部匯流排。從結構上看,PCI是在CPU和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排,具體由一個橋接電路實現對這一層的管理,並實現上下之間的介面以協調數據的傳送。管理器提供了信號緩衝,使之能支持10種外設,並能在高時鐘頻率下保持高性能,它為顯卡,音效卡,網卡,MODEM等設備提供了連接介面,它的工作頻率為33MHz/66MHz。

  最早提出的PCI 匯流排工作在33MHz 頻率之下,傳輸帶寬達到了133MB/s(33MHz X 32bit/8),基本上滿足了當時處理器的發展需要。隨著對更高性能的要求,1993年又提出了64bit 的PCI 匯流排,後來又提出把PCI 匯流排的頻率提升到66MHz 。目前廣泛採用的是32-bit、33MHz 的PCI 匯流排,64bit的PCI插槽更多是應用於伺服器產品。

  由於PCI 匯流排只有133MB/s 的帶寬,對音效卡、網卡、視頻卡等絕大多數輸入/輸出設備顯得綽綽有餘,但對性能日益強大的顯卡則無法滿足其需求。目前PCI介面的顯卡已經不多見了,只有較老的PC上才有,廠商也很少推出此類介面的產品。當然,很多伺服器不需要顯卡性能好,因此使用古老的PCI顯卡。通常只有一些完全不帶有顯卡專用插槽(例如AGP或者PCI Express)的主板上才考慮使用PCI顯卡,例如為了升級845GL主板。PCI顯卡性能受到極大限制,並且由於數量稀少,因此價格也並不便宜,只有在不得已的情況才考慮使用PCI顯卡。

AGP介面

  AGP(Accelerate Graphical Port),加速圖形介面。隨著顯示晶元的發展,PCI匯流排日益無法滿足其需求。英特爾於1996年7月正式推出了AGP介面,它是一種顯示卡專用的局部匯流排。嚴格的說,AGP不能稱為匯流排,它與PCI匯流排不同,因為它是點對點連接,即連接控制晶元和AGP顯示卡,但在習慣上我們依然稱其為AGP匯流排。AGP介面是基於PCI 2.1 版規範並進行擴充修改而成,工作頻率為66MHz。

  AGP匯流排直接與主板的北橋晶元相連,且通過該介面讓顯示晶元與系統主內存直接相連,避免了窄帶寬的PCI匯流排形成的系統瓶頸,增加3D圖形數據傳輸速度,同時在顯存不足的情況下還可以調用系統主內存。所以它擁有很高的傳輸速率,這是PCI等匯流排無法與其相比擬的。

  由於採用了數據讀寫的流水線操作減少了內存等待時間,數據傳輸速度有了很大提高;具有133MHz及更高的數據傳輸頻率;地址信號與數據信號分離可提高隨機內存訪問的速度;採用并行操作允許在CPU訪問系統RAM的同時AGP顯示卡訪問AGP內存;顯示帶寬也不與其它設備共享,從而進一步提高了系統性能。

  AGP標準在使用32位匯流排時,有66MHz和133MHz兩種工作頻率,最高數據傳輸率為266Mbps和533Mbps,而PCI匯流排理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。目前最高規格的AGP 8X模式下,數據傳輸速度達到了2.1GB/s。

  AGP介面的發展經歷了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等階段,其傳輸速度也從最早的AGP1X的266MB/S的帶寬發展到了AGP8X的2.1GB/S。

AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)

  1996年7月AGP 1.0 圖形標準問世,分為1X和2X兩種模式,數據傳輸帶寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形介面規範是在66MHz PCI2.1規範基礎上經過擴充和加強而形成的,其工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3v,在一段時間內基本滿足了顯示設備與系統交換數據的需要。這種規範中的AGP帶寬很小,現在已經被淘汰了,只有在前幾年的老主板上還見得到。

AGP2.0(AGP4X)

  顯示晶元的飛速發展,圖形卡單位時間內所能處理的數據呈幾何級數成倍增長,AGP 1.0 圖形標準越來越難以滿足技術的進步了,由此AGP 2.0便應運而生了。1998年5月份,AGP 2.0 規範正式發布,工作頻率依然是66MHz,但工作電壓降低到了1.5v,並且增加了4x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了1066MB/sec,數據傳輸能力大大地增強了。

AGP Pro

  AGP Pro介面與AGP 2.0同時推出,這是一種為了滿足顯示設備功耗日益加大的現實而研發的圖形介面標準,應用該技術的圖形介面主要的特點是比AGP 4x略長一些,其加長部分可容納更多的電源引腳,使得這種介面可以驅動功耗更大(25-110w)或者處理能力更強大的AGP顯卡。這種標準其實是專為高端圖形工作站而設計的,完全兼容AGP 4x規範,使得AGP 4x的顯卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的兩側進行延伸,提供額外的電能。它是用來增強,而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能提供能量的不同,可以把AGP Pro細分為AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高檔台式機主板上也能見到AGP Pro插槽,例如華碩的許多主板。

AGP 3.0(AGP8X)

  2000年8月,Intel推出AGP3.0規範,工作電壓降到0.8V,並增加了8x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了2133MB/sec,數據傳輸能力相對於AGP 4X成倍增長,能較好的滿足當前顯示設備的帶寬需求。

AGP介面的模式傳輸方式

  不同AGP介面的模式傳輸方式不同。1X模式的AGP,工作頻率達到了PCI匯流排的兩倍—66MHz,傳輸帶寬理論上可達到266MB/s。AGP 2X工作頻率同樣為66MHz,但是它使用了正負沿(一個時鐘周期的上升沿和下降沿)觸發的工作方式,在這種觸發方式中在一個時鐘周期的上升沿和下降沿各傳送一次數據,從而使得一個工作周期先後被觸發兩次,使傳輸帶寬達到了加倍的目的,而這種觸發信號的工作頻率為133MHz,這樣AGP 2X的傳輸帶寬就達到了266MB/s×2(觸發次數)=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了這種信號觸發方式,只是利用兩個觸發信號在每個時鐘周期的下降沿分別引起兩次觸發,從而達到了在一個時鐘周期中觸發4次的目的,這樣在理論上它就可以達到266MB/s×2(單信號觸發次數)×2(信號個數)=1066MB/s的帶寬了。在AGP 8X規範中,這種觸發模式仍然使用,只是觸發信號的工作頻率變成266MHz,兩個信號觸發點也變成了每個時鐘周期的上升沿,單信號觸發次數為4次,這樣它在一個時鐘周期所能傳輸的數據就從AGP4X的4倍變成了8倍,理論傳輸帶寬將可達到266MB/s×4(單信號觸發次數)×2(信號個數)=2133MB/s的高度了。

顯卡大詞典顯卡大詞典

  目前常用的AGP介面為AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X介面。需要說明的是由於AGP3.0顯卡的額定電壓為0.8—1.5V,因此不能把AGP8X的顯卡插接到AGP1.0規格的插槽中。這就是說AGP8X規格與舊有的AGP1X/2X模式不兼容。而對於AGP4X系統,AGP8X顯卡仍舊在其上工作,但僅會以AGP4X模式工作,無法發揮AGP8X的優勢。

PCI Express介面

  PCI Express(以下簡稱PCI-E)採用了目前業內流行的點對點串列連接,比起PCI以及更早期的計算機匯流排的共享并行架構,每個設備都有自己的專用連接,不需要向整個匯流排請求帶寬,而且可以把數據傳輸率提高到一個很高的頻率,達到PCI所不能提供的高帶寬。相對於傳統PCI匯流排在單一時間周期內只能實現單向傳輸,PCI-E的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質量,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。

  PCI-E的介面根據匯流排位寬不同而有所差異,包括X1、X4、X8以及X16,而X2模式將用於內部介面而非插槽模式。PCI-E規格從1條通道連接到32條通道連接,有非常強的伸縮性,以滿足不同系統設備對數據傳輸帶寬不同的需求。此外,較短的PCI-E卡可以插入較長的PCI-E插槽中使用,PCI-E介面還能夠支持熱拔插,這也是個不小的飛躍。PCI-E X1的250MB/秒傳輸速度已經可以滿足主流聲效晶元、網卡晶元和存儲設備對數據傳輸帶寬的需求,但是遠遠無法滿足圖形晶元對數據傳輸帶寬的需求。 因此,用於取代AGP介面的PCI-E介面位寬為X16,能夠提供5GB/s的帶寬,即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實際帶寬,遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。

  儘管PCI-E技術規格允許實現X1(250MB/秒),X2,X4,X8,X12,X16和X32通道規格,但是依目前形式來看,PCI-E X1和PCI-E X16已成為PCI-E主流規格,同時很多晶元組廠商在南橋晶元當中添加對PCI-E X1的支持,在北橋晶元當中添加對PCI-E X16的支持。除去提供極高數據傳輸帶寬之外,PCI-E因為採用串列數據包方式傳遞數據,所以PCI-E介面每個針腳可以獲得比傳統I/O標準更多的帶寬,這樣就可以降低PCI-E設備生產成本和體積。另外,PCI-E也支持高階電源管理,支持熱插拔,支持數據同步傳輸,為優先傳輸數據進行帶寬優化。

  ?術和設備,支持PCI設備和內存模組的初始化,也就是說過去的驅動程序、操作系統無需推倒重來,就可以支持PCI-E設備。目前PCI-E已經成為顯卡的介面的主流,不過早期有些晶元組雖然提供了PCI-E作為顯卡介面,但是其速度是4X的,而不是16X的,例如VIA PT880 Pro和VIA PT880 Ultra,當然這種情況極為罕見。

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4、最大解析度

  顯卡的最大解析度是指顯卡在顯示器上所能描繪的像素點的數量。大家知道顯示器上顯示的畫面是一個個的像素點構成的,而這些像素點的所有數據都是由顯卡提供的,最大解析度就是表示顯卡輸出給顯示器,並能在顯示器上描繪像素點的數量。解析度越大,所能顯示的圖像的像素點就越多,並且能顯示更多的細節,當然也就越清晰。

  最大解析度在一定程度上跟顯存有著直接關係,因為這些像素點的數據最初都要存儲於顯存內,因此顯存容量會影響到最大解析度。在早期顯卡的顯存容量只具有512KB、1MB、2MB等極小容量時,顯存容量確實是最大解析度的一個瓶頸;但目前主流顯卡的顯存容量,就連64MB也已經被淘汰,主流的娛樂級顯卡已經是128MB、256MB或512MB,某些專業顯卡甚至已經具有1GB的顯存,在這樣的情況下,顯存容量早已經不再是影響最大解析度的因素,之所以需要這麼大容量的顯存,不過就是因為現在的大型3D遊戲和專業渲染需要臨時存儲更多的數據罷了。

  現在決定最大解析度的其實是顯卡的RAMDAC頻率,目前所有主流顯卡的RAMDAC都達到了400MHz,至少都能達到2048x1536的最大解析度,而最新一代顯卡的最大解析度更是高達2560x1600了。

  另外,顯卡能輸出的最大顯示解析度並不代表自己的電腦就能達到這麼高的解析度,還必須有足夠強大的顯示器配套才可以實現,也就是說,還需要顯示器的最大解析度與顯卡的最大解析度相匹配才能實現。例如要實現2048x1536的解析度,除了顯卡要支持之外,還需要顯示器也要支持。而CRT顯示器的最大解析度主要是由其帶寬所決定,而液晶顯示器的最大解析度則主要由其面板所決定。目前主流的顯示器,17英寸的CRT其最大解析度一般只有1600x1200,17英寸和19英寸的液晶則只有1280x1024,所以目前在普通電腦系統上最大解析度的瓶頸不是顯卡而是顯示器。要實現2048x1536甚至2560x1600的最大解析度,只有藉助於專業級的大屏幕高檔顯示器才能實現,例如DELL的30英寸液晶顯示器就能實現2560x1600的超高解析度。

顯存容量

    顯存容量是顯卡上本地顯存的容量數,這是選擇顯卡的關鍵參數之一。顯存容量的大小決定著顯存臨時存儲數據的能力,在一定程度上也會影響顯卡的性能。顯存容量也是隨著顯卡的發展而逐步增大的,並且有越來越增大的趨勢。顯存容量從早期的512KB、1MB、2MB等極小容量,發展到8MB、12MB、16MB、32MB、64MB,一直到目前主流的128MB、256MB和高檔顯卡的512MB,某些專業顯卡甚至已經具有1GB的顯存了。

    在顯卡最大解析度方面,最大解析度在一定程度上跟顯存有著直接關係,因為這些像素點的數據最初都要存儲於顯存內,因此顯存容量會影響到最大解析度。在早期顯卡的顯存容量只具有512KB、1MB、2MB等極小容量時,顯存容量確實是最大解析度的一個瓶頸;但目前主流顯卡的顯存容量,就連64MB也已經被淘汰,主流的娛樂級顯卡已經是128MB、256MB或512MB,某些專業顯卡甚至已經具有1GB的顯存,在這樣的情況下,顯存容量早已經不再是影響最大解析度的因素。

    在顯卡性能方面,隨著顯示晶元的處理能力越來越強大,特別是現在的大型3D遊戲和專業渲染需要臨時存儲的數據也越來越多,所需要的顯存容量也是越來越大,顯存容量在一定程度上也會影響到顯卡的性能。例如在顯示核心足夠強勁而顯存容量比較小的情況下,卻有大量的大紋理貼圖數據需要存放,如果顯存的容量不足以存放這些數據,那麼顯示核心在某些時間就只有閑置以等待這些數據處理完畢,這就影響了顯示核心性能的發揮從而也就影響到了顯卡的性能。

    值得注意的是,顯存容量越大並不一定意味著顯卡的性能就越高,因為決定顯卡性能的三要素首先是其所採用的顯示晶元,其次是顯存帶寬(這取決於顯存位寬和顯存頻率),最後才是顯存容量。一款顯卡究竟應該配備多大的顯存容量才合適是由其所採用的顯示晶元所決定的,也就是說顯存容量應該與顯示核心的性能相匹配才合理,顯示晶元性能越高由於其處理能力越高所配備的顯存容量相應也應該越大,而低性能的顯示晶元配備大容量顯存對其性能是沒有任何幫助的。例如市售的某些配備了512MB大容量顯存的Radeon 9550顯卡在顯卡性能方面與128MB顯存的Radeon 9550顯卡在核心頻率和顯存頻率等參數都相同時是完全一樣的,因為Radeon 9550顯示核心相對低下的處理能力決定了其配備大容量顯存其實是沒有任何意義的,而大容量的顯存反而還帶來了購買成本提高的問題。

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5、顯示晶元

  顯示晶元是顯卡的核心晶元,它的性能好壞直接決定了顯卡性能的好壞,它的主要任務就是處理系統輸入的視頻信息並將其進行構建、渲染等工作。顯示主晶元的性能直接決定了顯示卡性能的高低。不同的顯示晶元,不論從內部結構還是其性能,都存在著差異,而其價格差別也很大。顯示晶元在顯卡中的地位,就相當於電腦中CPU的地位,是整個顯卡的核心。因為顯示晶元的複雜性,目前設計、製造顯示晶元的廠家只有NVIDIA、ATI、SIS、3DLabs等公司。家用娛樂性顯卡都採用單晶元設計的顯示晶元,而在部分專業的工作站顯卡上有採用多個顯示晶元組合的方式。

NVIDIA系列顯示晶元

 

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ATI系列顯卡晶元

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6、顯示晶元製作工藝

  顯示晶元的製造工藝與CPU一樣,也是用微米來衡量其加工精度的。製造工藝的提高,意味著顯示晶元的體積將更小、集成度更高,可以容納更多的晶體管,性能會更加強大,功耗也會降低。

  和中央處理器一樣,顯示卡的核心晶元,也是在硅晶片上製成的。採用更高的製造工藝,對於顯示核心頻率和顯示卡集成度的提高都是至關重要的。而且重要的是製程工藝的提高可以有效的降低顯卡晶元的生產成本。目前的顯示晶元製造商中,NVIDIA公司已全面採用了0.13微米的製造工藝,就是其FX5900顯示核心之所以能集成一億兩千五百萬個晶體管的根本原因。而ATI公司主要還是在使用0.15微米的製造工藝,比如其高端的鐳9800XT和鐳9800 Pro顯卡,部分產品採用更先進的0.13微米製造工藝,比如其鐳9600顯卡。

  微電子技術的發展與進步,主要是靠工藝技術的不斷改進,使得器件的特徵尺寸不斷縮小,從而集成度不斷提高,功耗降低,器件性能得到提高。顯示晶元製造工藝在1995年以後,從0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.11微米一直發展到目前最新的90納米,而未來則會以80納米作為一個過渡,然後進一步發展到65納米。總的說來,顯示晶元在製造工藝方面基本上總是要落後於CPU的製造工藝一個時代,例如CPU採用0.13微米工藝時顯示晶元還在採用0.18微米工藝和0.15微米工藝,CPU採用90納米工藝時顯示晶元則還在使用0.13微米工藝和0.11微米工藝,而現在CPU已經採用65納米工藝了而顯示晶元則剛進入90納米工藝。

  提高顯示晶元的製造工藝具有重大的意義,因為更先進的製造工藝會在顯示晶元內部集成更多的晶體管,使顯示晶元實現更高的性能、支持更多的特效;更先進的製造工藝會使顯示晶元的核心面積進一步減小,也就是說在相同面積的晶圓上可以製造出更多的顯示晶元產品,直接降低了顯示晶元的產品成本,從而最終會降低顯卡的銷售價格使廣大消費者得利;更先進的製造工藝還會減少顯示晶元的功耗,從而減少其發熱量,解決顯示晶元核心頻率提升的障礙.....顯示晶元自身的發展歷史也充分的說明了這一點,先進的製造工藝使顯卡的性能和支持的特效不斷增強,而價格則不斷下滑,例如售價為1500左右的中端顯卡GeForce 7600GT其性能就足以擊敗上一代售價為5000元左右的頂級顯卡GeForce 6800Ultra。

  採用更低製造工藝的顯示晶元也不是一定代表有更高的性能,因為顯示晶元設計思路也各不同相同,並不能單純已製造工藝來衡量其性能。最明顯的就是NVDIVA的GeForce FX5950和ATI的Radeon 9800XT,9800XT採用0.15微米製造工藝,而FX5950採用更為先進的0.13微米製造工藝,但在性能表現上,Radeon 9800XT則要略勝一籌。

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7、顯示晶元位寬

  顯示晶元位寬是指顯示晶元內部數據匯流排的位寬,也就是顯示晶元內部所採用的數據傳輸位數,目前主流的顯示晶元基本都採用了256位的位寬,採用更大的位寬意味著在數據傳輸速度不變的情況,瞬間所能傳輸的數據量越大。就好比是不同口徑的閥門,在水流速度一定的情況下,口徑大的能提供更大的出水量。顯示晶元位寬就是顯示晶元內部匯流排的帶寬,帶寬越大,可以提供的計算能力和數據吞吐能力也越快,是決定顯示晶元級別的重要數據之一。目前已推出最大顯示晶元位寬是512位,那是由Matrox(幻日)公司推出的Parhelia-512顯卡,這是世界上第一顆具有512位寬的顯示晶元。而目前市場中所有的主流顯示晶元,包括NVIDIA公司的GeForce系列顯卡,ATI公司的Radeon系列等,全部都採用256位的位寬。這兩家目前世界上最大的顯示晶元製造公司也將在未來幾年內採用512位寬。

  顯示晶元位寬增加並不代表該晶元性能更強,因為顯示晶元集成度相當高,設計、製造都需要很高的技術能力,單純的強調顯示晶元位寬並沒有多大意義,只有在其它部件、晶元設計、製造工藝等方面都完全配合的情況下,顯示晶元位寬的作用才能得到體現。

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8、顯存位寬

  顯存位寬是顯存在一個時鐘周期內所能傳送數據的位數,位數越大則瞬間所能傳輸的數據量越大,這是顯存的重要參數之一。目前市場上的顯存位寬有64位、128位和256位三種,人們習慣上叫的64位顯卡、128位顯卡和256位顯卡就是指其相應的顯存位寬。顯存位寬越高,性能越好價格也就越高,因此256位寬的顯存更多應用於高端顯卡,而主流顯卡基本都採用128位顯存。

  大家知道顯存帶寬=顯存頻率X顯存位寬/8,那麼在顯存頻率相當的情況下,顯存位寬將決定顯存帶寬的大小。比如說同樣顯存頻率為500MHz的128位和256位顯存,那麼它倆的顯存帶寬將分別為:128位=500MHz*128∕8=8GB/s,而256位=500MHz*256∕8=16GB/s,是128位的2倍,可見顯存位寬在顯存數據中的重要性。

  顯卡的顯存是由一塊塊的顯存晶元構成的,顯存總位寬同樣也是由顯存顆粒的位寬組成,。顯存位寬=顯存顆粒位寬×顯存顆粒數。顯存顆粒上都帶有相關廠家的內存編號,可以去網上查找其編號,就能了解其位寬,再乘以顯存顆粒數,就能得到顯卡的位寬。這是最為準確的方法,但施行起來較為麻煩。

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9、顯存時鐘周期

  顯存時鐘周期就是顯存時鐘脈衝的重複周期,它是作為衡量顯存速度的重要指標。顯存速度越快,單位時間交換的數據量也就越大,在同等情況下顯卡性能將會得到明顯提升。顯存的時鐘周期一般以ns(納秒)為單位,工作頻率以MHz為單位。顯存時鐘周期跟工作頻率一一對應,它們之間的關係為:工作頻率=1÷時鐘周期×1000。那麼顯存頻率為166MHz,那麼它的時鐘周期為1÷166×1000=6ns。

    對於DDR SDRAM或者DDR2、DDR3顯存來說,描述其工作頻率時用的是等效輸出頻率。因為能在時鐘周期的上升沿和下降沿都能傳送數據,所以在工作頻率和數據位寬度相同的情況下,顯存帶寬是SDRAM的兩倍。換句話說,在顯存時鐘周期相同的情況下,DDR SDRAM顯存的等效輸出頻率是SDRAM顯存的兩倍。例如,5ns的SDRAM顯存的工作頻率為200MHz,而5ns的DDR SDRAM或者DDR2、DDR3顯存的等效工作頻率就是400MHz。常見顯存時鐘周期有5ns、4ns、3.8ns、3.6ns、3.3ns、2.8ns、2.0ns、1.6ns、1.1ns,甚至更低。

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10、核心頻率

    顯卡的核心頻率是指顯示核心的工作頻率,其工作頻率在一定程度上可以反映出顯示核心的性能,但顯卡的性能是由核心頻率、顯存、像素管線、像素填充率等等多方面的情況所決定的,因此在顯示核心不同的情況下,核心頻率高並不代表此顯卡性能強勁。比如9600PRO的核心頻率達到了400MHz,要比9800PRO的380MHz高,但在性能上9800PRO絕對要強於9600PRO。在同樣級別的晶元中,核心頻率高的則性能要強一些,提高核心頻率就是顯卡超頻的方法之一。顯示晶元主流的只有ATI和NVIDIA兩家,兩家都提供顯示核心給第三方的廠商,在同樣的顯示核心下,部分廠商會適當提高其產品的顯示核心頻率,使其工作在高於顯示核心固定的頻率上以達到更高的性能。

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11、顯存容量

    顯存容量是顯卡上本地顯存的容量數,這是選擇顯卡的關鍵參數之一。顯存容量的大小決定著顯存臨時存儲數據的能力,在一定程度上也會影響顯卡的性能。顯存容量也是隨著顯卡的發展而逐步增大的,並且有越來越增大的趨勢。顯存容量從早期的512KB、1MB、2MB等極小容量,發展到8MB、12MB、16MB、32MB、64MB,一直到目前主流的128MB、256MB和高檔顯卡的512MB,某些專業顯卡甚至已經具有1GB的顯存了。

    在顯卡最大解析度方面,最大解析度在一定程度上跟顯存有著直接關係,因為這些像素點的數據最初都要存儲於顯存內,因此顯存容量會影響到最大解析度。在早期顯卡的顯存容量只具有512KB、1MB、2MB等極小容量時,顯存容量確實是最大解析度的一個瓶頸;但目前主流顯卡的顯存容量,就連64MB也已經被淘汰,主流的娛樂級顯卡已經是128MB、256MB或512MB,某些專業顯卡甚至已經具有1GB的顯存,在這樣的情況下,顯存容量早已經不再是影響最大解析度的因素。

    在顯卡性能方面,隨著顯示晶元的處理能力越來越強大,特別是現在的大型3D遊戲和專業渲染需要臨時存儲的數據也越來越多,所需要的顯存容量也是??的性能。例如在顯示核心足夠強勁而顯存容量比較小的情況下,卻有大量的大紋理貼圖數據需要存放,如果顯存的容量不足以存放這些數據,那麼顯示核心在某些時間就只有閑置以等待這些數據處理完畢,這就影響了顯示核心性能的發揮從而也就影響到了顯卡的性能。

    值得注意的是,顯存容量越大並不一定意味著顯卡的性能就越高,因為決定顯卡性能的三要素首先是其所採用的顯示晶元,其次是顯存帶寬(這取決於顯存位寬和顯存頻率),最後才是顯存容量。一款顯卡究竟應該配備多大的顯存容量才合適是由其所採用的顯示晶元所決定的,也就是說顯存容量應該與顯示核心的性能相匹配才合理,顯示晶元性能越高由於其處理能力越高所配備的顯存容量相應也應該越大,而低性能的顯示晶元配備大容量顯存對其性能是沒有任何幫助的。例如市售的某些配備了512MB大容量顯存的Radeon 9550顯卡在顯卡性能方面與128MB顯存的Radeon 9550顯卡在核心頻率和顯存頻率等參數都相同時是完全一樣的,因為Radeon 9550顯示核心相對低下的處理能力決定了其配備大容量顯存其實是沒有任何意義的,而大容量的顯存反而還帶來了購買成本提高的問題。

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12、顯存頻率

  顯存頻率是指默認情況下,該顯存在顯卡上工作時的頻率,以MHz(兆赫茲)為單位。顯存頻率一定程度上反應著該顯存的速度。顯存頻率隨著顯存的類型、性能的不同而不同,SDRAM顯存一般都工作在較低的頻率上,一般就是133MHz和166MHz,此種頻率早已無法滿足現在顯卡的需求。DDR SDRAM顯存則能提供較高的顯存頻率,主要在中低端顯卡上使用,DDR2顯存由於成本高並且性能一般,因此使用量不大。DDR3顯存是目前高端顯卡採用最為廣泛的顯存類型。不同顯存能提供的顯存頻率也差異很大,主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等,高端產品中還有800MHz、1200MHz、1600MHz,甚至更高。

  顯存頻率與顯存時鐘周期是相關的,二者成倒數關係,也就是顯存頻率=1/顯存時鐘周期。如果是SDRAM顯存,其時鐘周期為6ns,那麼它的顯存頻率就為1/6ns=166 MHz。而對於DDR SDRAM或者DDR2、DDR3,其時鐘周期為6ns,那麼它的顯存頻率就為1/6ns=166 MHz,但要了解的是這是DDR SDRAM的實際頻率,而不是我們平時所說的DDR顯存頻率。因為DDR在時鐘上升期和下降期都進行數據傳輸,其一個周期傳輸兩次數據,相當於SDRAM頻率的二倍。習慣上稱呼的DDR頻率是其等效頻率,是在其實際工作頻率上乘以2,就得到了等效頻率。因此6ns的DDR顯存,其顯存頻率為1/6ns*2=333 MHz。具體情況可以看下邊關於各種顯存的介紹。

  但要明白的是顯卡製造時,廠商設定了顯存實際工作頻率,而實際工作頻率不一定等於顯存最大頻率。此類情況現在較為常見,如顯存最大能工作在650 MHz,而製造時顯卡工作頻率被設定為550 MHz,此時顯存就存在一定的超頻空間。這也就是目前廠商慣用的方法,顯卡以超頻為賣點。此外,用於顯卡的顯存,雖然和主板用的內存同樣叫DDR、DDR2甚至DDR3,但是由於規範參數差異較大,不能通用,因此也可以稱顯存為GDDR、GDDR2、GDDR3。

SDRAM顯存

  SDRAM,即Synchronous DRAM(同步動態隨機存儲器),曾經是PC電腦上最為廣泛應用的一種內存類型,即便在今天SDRAM仍舊還在市場佔有一席之地。既然是「同步動態隨機存儲器」,那就代表著它的工作速度是與系統匯流排速度同步的。SDRAM內存又分為PC66、PC100、PC133等不同規格,而規格後面的數字就代表著該內存最大所能正常工作系統匯流排速度,比如PC100,那就說明此內存可以在系統匯流排為100MHz的電腦中同步工作。

  與系統匯流排速度同步,也就是與系統時鐘同步,這樣就避免了不必要的等待周期,減少數據存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鐘脈衝期由數據請求使用,因此數據可在脈衝上升期便開始傳輸。SDRAM採用3.3伏工作電壓,168Pin的DIMM介面,帶寬為64位。SDRAM不僅應用在內存上,在顯存上也較為常見。

  SDRAM可以與CPU同步工作,無等待周期,減少數據傳輸延遲。優點:價格低廉,曾在中低端顯卡上得到了廣泛的應用。SDRAM在DDR SDRAM成為主流之後,就風光不再,目前則只能在最低端的產品或舊貨市場才能看到此類顯存的產品了。

DDR顯存

  DDR顯存分為兩種,一種是大家習慣上的DDR內存,嚴格的說DDR應該叫DDR SDRAM。另外一種則是DDR SGRAM,此類顯存應用較少、不多見。

DDR SDRAM
  人們習慣稱DDR SDRAM為DDR。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫,是雙倍速率同步動態隨機存儲器的意思。DDR SDRAM是在SDRAM基礎上發展而來的,仍然沿用SDRAM生產體系,因此對於內存廠商而言,只需對製造普通SDRAM的設備稍加改進,即可實現DDR內存的生產,可有效的降低成本。

  SDRAM在一個時鐘周期內只傳輸一次數據,它是在時鐘的上升期進行數據傳輸;而DDR內存則是一個時鐘周期內傳輸兩次次數據,它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據,因此稱為雙倍速率同步動態隨機存儲器。DDR內存可以在與SDRAM相同的匯流排頻率下達到更高的數據傳輸率。

  與SDRAM相比:DDR運用了更先進的同步電路,使指定地址、數據的輸送和輸出主要步驟既獨立執行,又保持與CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延時鎖定迴路提供一個數據濾波信號)技術,當數據有效時,存儲控制器可使用這個數據濾波信號來精確定位數據,每16次輸出一次,並重新同步來自不同存儲器模塊的數據。DDL本質上不需要提高時鐘頻率就能加倍提高SDRAM的速度,它允許在時鐘脈衝的上升沿和下降沿讀出數據,因而其速度是標準SDRA的兩倍。DDR SDRAM是目前應用最為廣泛的顯存類型,90%以上的顯卡都採用此類顯存。

DDR SGRAM
  DDR SGRAM是從SGRAM發展而來,同樣也是在一個時鐘周期內傳輸兩次次數據,它能夠在時鐘的上升期和下降期各傳輸一次數據。可以在不增加頻率的情況下把數據傳輸率提高一倍。DDR SGRAM在性能上要強於DDR SDRAM,但其仍舊在成本上要高於DDR SDRAM,只在較少的產品上得到應用。而且其超頻能力較弱,因其結構問題超頻容易損壞。

DDR2顯存

  DDR2顯存可以看作是DDR顯存的一種升級和擴展,DDR2顯存把DDR顯存的「2bit Prefetch(2位預取)」技術升級為「4 bit Prefetch(4位預取)」機制,在相同的核心頻率下其有效頻率比DDR顯存整整提高了一倍,在相同顯存位寬的情況下,把顯存帶寬也整整提高了一倍,這對顯卡的性能提升是非常有益的。從技術上講,DDR2顯存的DRAM核心可并行存取,在每次存取中處理4個數據而非DDR顯存的2個數據,這樣DDR2顯存便實現了在每個時鐘周期處理4bit數據,比傳統DDR顯存處理的2bit數據提高了一倍。相比DDR顯存,DDR2顯存的另一個改進之處在於它採用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式替代了傳統的TSOP方式,工作電壓也由2.5V降為1.8V。

  由於DDR2顯存提供了更高頻率,性能相應得以提升,但也帶來了高發熱量的弊端。加之結構限制無法採用廉價的TSOP封裝,不得不採用成本更高的BGA封裝(DDR2的初期產能不足,成本問題更甚)。發熱量高、價格昂貴成為採用DDR2顯存顯卡的通病,如率先採用DDR2顯存的的GeForce FX 5800/5800Ultra系列顯卡就是比較失敗的產品。基於以上原因,DDR2並未在主流顯卡上廣泛應用。

DDR3顯存

  DDR3顯存可以看作是DDR2的改進版,二者有很多相同之處,例如採用1.8V標準電壓、主要採用144Pin球形針腳的FBGA封裝方式。不過DDR3核心有所改進:DDR3顯存採用0.11微米生產工藝,耗電量較DDR2明顯降低。此外,DDR3顯存採用了「Pseudo Open Drain」介面技術,只要電壓合適,顯示晶元可直接支持DDR3顯存。當然,顯存顆粒較長的延遲時間(CAS Latency)一直是高頻率顯存的一大通病,DDR3也不例外,DDR3的CAS latency為5/6/7/8,相比之下DDR2為3/4/5。客觀地說,DDR3相對於DDR2在技術上並無突飛猛進的進步,但DDR3的性能優勢仍比較明顯:
  (1)功耗和發熱量較小:吸取了DDR2的教訓,在控制成本的基礎上減小了能耗和發熱量,使得DDR3更易於被用戶和廠家接受。
  (2)工作頻率更高:由於能耗降低,DDR3可實現更高的工作頻率,在一定程度彌補了延遲時間較長的缺點,同時還可作為顯卡的賣點之一,這在搭配DDR3顯存的顯卡上已有所表現。
  (3)降低顯卡整體成本:DDR2顯存顆粒規格多為4M X 32bit,搭配中高端顯卡常用的128MB顯存便需8顆。而DDR3顯存規格多為8M X 32bit,單顆顆粒容量較大,4顆即可構成128MB顯存。如此一來,顯卡PCB面積可減小,成本得以有效控制,此外,顆粒數減少后,顯存功耗也能進一步降低。
  (4)通用性好:相對於DDR變更到DDR2,DDR3對DDR2的兼容性更好。由於針腳、封裝等關鍵特性不變,搭配DDR2的顯示核心和公版設計的顯卡稍加修改便能採用DDR3顯存,這對廠商降低成本大有好處。

  目前,DDR3顯存在新出的大多數中高端顯卡上得到了廣泛的應用。

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13、顯存帶寬

  顯存帶寬是指顯示晶元與顯存之間的數據傳輸速率,它以位元組/秒為單位。顯存帶寬是決定顯卡性能和速度最重要的因素之一。要得到精細(高解析度)、色彩逼真(32位真彩)、流暢(高刷新速度)的3D畫面,就必須要求顯卡具有大顯存帶寬。目前顯示晶元的性能已達到很高的程度,其處理能力是很強的,只有大顯存帶寬才能保障其足夠的數據輸入和輸出。隨著多媒體、3D遊戲對硬體的要求越來越高,在高解析度、32位真彩和高刷新率的3D畫面面前,相對於GPU,較低的顯存帶寬已經成為制約顯卡性能的瓶頸。顯存帶寬是目前決定顯卡圖形性能和速度的重要因素之一。

  顯存帶寬的計算公式為:顯存帶寬=工作頻率×顯存位寬/8。目前大多中低端的顯卡都能提供6.4GB/s、8.0GB/s的顯存帶寬,而對於高端的顯卡產品則提供超過20GB/s的顯存帶寬。在條件允許的情況下,儘可能購買顯存帶寬大的顯卡,這是一個選擇的關鍵。

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14、顯存類型

  顯存是顯卡上的關鍵核心部件之一,它的優劣和容量大小會直接關係到顯卡的最終性能表現。可以說顯示晶元決定了顯卡所能提供的功能和其基本性能,而顯卡性能的發揮則很大程度上取決於顯存。無論顯示晶元的性能如何出眾,最終其性能都要通過配套的顯存來發揮。

  顯存,也被叫做幀緩存,它的作用是用來存儲顯卡晶元處理過或者即將提取的渲染數據。如同計算機的內存一樣,顯存是用來存儲要處理的圖形信息的部件。我們在顯示屏上看到的畫面是由一個個的像素點構成的,而每個像素點都以4至32甚至64位的數據來控制它的亮度和色彩,這些數據必須通過顯存來保存,再交由顯示晶元和CPU調配,最後把運算結果轉化為圖形輸出到顯示器上。

  顯卡的工作原理是:在顯卡開始工作(圖形渲染建模)前,通常是把所需要的材質和紋理數據傳送到顯存裡面,開始工作時候(進行建模渲染),這些數據通過AGP匯流排進行傳輸,顯示晶元將通過AGP匯流排提取存儲在顯存裡面的數據,除了建模渲染數據外還有大量的頂點數據和工作指令流需要進行交換,這些數據通過RAMDAC轉換為模擬信號輸出到顯示端,最終就是我們看見的圖像。

  顯示晶元性能的日益提高,其數據處理能力越來越強,使得顯存數據傳輸量和傳輸率也要求越來越高,顯卡對顯存的要求也更高。對於現在的顯卡來說,顯存是承擔大量的三維運算所需的多邊形頂點數據以及作為海量三維函數的運算的主要載體,這時顯存的交換量的大小,速度的快慢對於顯卡核心的效能發揮都是至關重要的,而如何有效地提高顯存的效能也就成了提高整個顯示卡效能的關鍵。

  作為顯示卡的重要組成部分,顯存一直隨著顯示晶元的發展而逐步改變著。從早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等到今天廣泛採用的DDR SDRAM顯存經歷了很多代的進步。

  目前市場中所採用的顯存類型主要有SDRAM,DDR SDRAM,DDR SGRAM三種。SDRAM顆粒目前主要應用在低端顯卡上,頻率一般不超過200MHz,在價格和性能上它比DDR都沒有什麼優勢,因此逐漸被DDR取代。DDR SDRAM是市場中的主流(包括DDR2和DDR3),一方面是工藝的成熟,批量的生產導致成本下跌,使得它的價格便宜;另一方面它能提供較高的工作頻率,帶來優異的數據處理性能。至於DDR SGRAM,它是顯卡廠商特別針對繪圖者需求,為了加強圖形的存取處理以及繪圖控制效率,從同步動態隨機存取內存(SDRAM)所改良而得的產品。SGRAM允許以方塊 (Blocks) 為單位個別修改或者存取內存中的資料,它能夠與中央處理器(CPU)同步工作,可以減少內存讀取次數,增加繪圖控制器的效率,儘管它穩定性不錯,而且性能表現也很好,但是它的超頻性能很差勁,目前也極少使用。

FPM顯存

  FPM DRAM(Fast Page Mode RAM): 快速頁面模式內存。是一種在486時期被普遍應用的內存(也曾應用為顯存)。72線、5V電壓、帶寬32bit、基本速度60ns以上。它的讀取周期是從DRAM陣列中某一行的觸發開始,然後移至內存地址所指位置,即包含所需要的數據。第一條信息必須被證實有效后存至系統,才能為下一個周期作好準備。這樣就引入了「等待狀態」,因為CPU必須傻傻的等待內存完成一個周期。FPM之所以被廣泛應用,一個重要原因就是它是種標準而且安全的產品,而且很便宜。但其性能上的缺陷導致其不久就被EDO DRAM所取代,此種顯存的顯卡已不存在了。

EDO顯存

  EDO (Extended Data Out) DRAM,與FPM相比EDO DRAM的速度要快5%,這是因為EDO內設置了一個邏輯電路,藉此EDO可以在上一個內存數據讀取結束前將下一個數據讀入內存。設計為系統內存的EDO DRAM原本是非常昂貴的,只是因為PC市場急需一種替代FPM DRAM的產品,所以被廣泛應用在第五代PC上。EDO顯存可以工作在75MHz或更高,但是其標準工作頻率為66 MHz,不過其速度還是無法滿足顯示晶元的需要,也早成為「古董級」產品上才有的顯存。

SGRAM顯存

  SGRAM是Synchronous Graphics DRAM的縮寫,意思是同步圖形RAM是種專為顯卡設計的顯存,是一種圖形讀寫能力較強的顯存,由SDRAM改良而成。它改進了過去低效能顯存傳輸率較低的缺點,為顯示卡性能的提高創造了條件。SGRAM讀寫數據時不是一一讀取,而是以"塊"(Block)為單位,從而減少了內存整體讀寫的次數,提高了圖形控制器的效率。但其設計製造成本較高,更多的是應用於當時較為高端的顯卡。目前此類顯存也已基本不被廠商採用,被DDR顯存所取代。

SDRAM顯存

  SDRAM,即Synchronous DRAM(同步動態隨機存儲器),曾經是PC電腦上最為廣泛應用的一種內存類型,即便在今天SDRAM仍舊還在市場佔有一席之地。既然是「同步動態隨機存儲器」,那就代表著它的工作速度是與系統匯流排速度同步的。SDRAM內存又分為PC66、PC100、PC133等不同規格,而規格後面的數字就代表著該內存最大所能正常工作系統匯流排速度,比如PC100,那就說明此內存可以在系統匯流排為100MHz的電腦中同步工作。

  與系統匯流排速度同步,也就是與系統時鐘同步,這樣就避免了不必要的等待周期,減少數據存儲時間。同步還使存儲控制器知道在哪一個時鐘脈衝期由數據請求使用,因此數據可在脈衝上升期便開始傳輸。SDRAM採用3.3伏工作電壓,168Pin的DIMM介面,帶寬為64位。SDRAM不僅應用在內存上,在顯存上也較為常見。

  SDRAM可以與CPU同步工作,無等待周期,減少數據傳輸延遲。優點:價格低廉,曾在中低端顯卡上得到了廣泛的應用。SDRAM在DDR SDRAM成為主流之後,就風光不再,目前則只能在最低端的產品或舊貨市場才能看到此類顯存的產品了。

DDR顯存 DDR2顯存 DDR3顯存

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15、顯存封裝

  顯存封裝是指顯存顆粒所採用的封裝技術類型,封裝就是將顯存晶元包裹起來,以避免晶元與外界接觸,防止外界對晶元的損害。空氣中的雜質和不良氣體,乃至水蒸氣都會腐蝕晶元上的精密電路,進而造成電學性能下降。不同的封裝技術在製造工序和工藝方面差異很大,封裝后對內存晶元自身性能的發揮也起到至關重要的作用。

    顯存封裝形式主要有QFP、TSOP-II、MBGA等,其中TSOP-II、MBGA比較常見。早期的SDRAM和DDR顯存很多使用TSOP-II,而現在隨著顯存速度的提高,越來越多的顯存使用了MBGA封裝,尤其是DDR2和DDR3顯存,全都使用了MBGA封裝。此外很多廠商也將DDR2和DDR3顯存的封裝稱為FBGA,這種稱呼更偏重於對針腳排列的命名,實際是相同的封裝形式。此外雖然MBGA和TSOP-II相比,可以達到更高的顯存頻率,但是不能簡單的認為MBGA封裝的一定顯存一定更好超頻,因為是否容易超頻,更多的取決於廠商定的默認頻率和顯存實際能達到的頻率之間的差距,包括顯卡的設計製造,簡單的說MBGA封裝可以達到更高頻率,但其默認頻率也更高。

QFP

  QFP是Quad Flat Package的縮寫,是「小型方塊平面封裝」的意思。QFP封裝在早期的顯卡上使用的比較頻繁,但少有速度在4ns以上的QFP封裝顯存,因為工藝和性能的問題,目前已經逐漸被TSOP-II和BGA所取代。QFP封裝在顆粒四周都帶有針腳,識別起來相當明顯。

顯卡大詞典顯卡大詞典

QFP封裝顯存

TSOP-II

  TSOP-II(Thin Small Out-Line Package,薄型小尺寸封裝)。TSOP封裝是在晶元的周圍做出引腳,採用SMT技術(表面安裝技術)直接附著在PCB板的表面。TSOP封裝外形尺寸時,寄生參數(電流大幅度變化時,引起輸出電壓擾動) 減小,適合高頻應用,操作比較方便,可靠性也比較高。同時TSOP封裝具有成品率高,價格便宜等優點,因此得到了極為廣泛的應用。TSOP封裝是目前應用最為廣泛的顯存封裝類型。TSOP-II封裝針腳在顯存的兩側。

顯卡大詞典顯卡大詞典

TSOP封裝顯存

MBGA

  MBGA是指微型球柵陣列封裝,英文全稱為Micro Ball Grid Array Package。它與TSOP內存晶元不同,MBGA的引腳並非裸露在外,而是以微小錫球的形式寄生在晶元的底部,所以這種顯存都看不到引腳。MBGA的優點有雜訊少、散熱性好、電氣性能佳、可接腳數多,且可提高良率。最突出是由於內部元件的間隔更小,信號傳輸延遲小,可以使頻率有較大的提高。

顯卡大詞典顯卡大詞典

MBGA封裝顯存

  MBGA封裝的優點在於雜訊少,散熱性好,電氣性能佳,可接腳數多,且可提高良品率。最突出特點在於內部元件的間隔更小,信號傳輸延遲短,可以使頻率有較大的提升。

  與TSOP封裝顯存相比,MBGA顯存性能優異。但也對電路布線提出了要求,前者只要66Pin,引線很長,而且都橫卧在PCB板上,設計、焊接、加工和檢測相對容易;而後者的面積只有前者的1/4左右,卻有144Pin,每個Pin都是體積微小的錫球,設計和生產也就困難多了。早期的SDRAM和DDR顯存很多使用TSOP-II,而現在隨著顯存速度的提高,越來越多的顯存使用了MBGA封裝,尤其是DDR2和DDR3顯存,全都使用了MBGA封裝。此外很多廠商也將DDR2和DDR3顯存封裝稱為FBGA,這種稱呼更偏重於對針腳排列的命名,實際是相同的封裝形式。

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16、AGP標準

  AGP(Accelerate Graphical Port),加速圖形介面。隨著顯示晶元的發展,PCI匯流排日益無法滿足其需求。英特爾於1996年7月正式推出了AGP介面,它是一種顯示卡專用的局部匯流排。嚴格的說,AGP不能稱為匯流排,它與PCI匯流排不同,因為它是點對點連接,即連接控制晶元和AGP顯示卡,但在習慣上我們依然稱其為AGP匯流排。AGP介面是基於PCI 2.1 版規範並進行擴充修改而成,工作頻率為66MHz。

  AGP匯流排直接與主板的北橋晶元相連,且通過該介面讓顯示晶元與系統主內存直接相連,避免了窄帶寬的PCI匯流排形成的系統瓶頸,增加3D圖形數據傳輸速度,同時在顯存不足的情況下還可以調用系統主內存。所以它擁有很高的傳輸速率,這是PCI等匯流排無法與其相比擬的。

  由於採用了數據讀寫的流水線操作減少了內存等待時間,數據傳輸速度有了很大提高;具有133MHz及更高的數據傳輸頻率;地址信號與數據信號分離可提高隨機內存訪問的速度;採用并行操作允許在CPU訪問系統RAM的同時AGP顯示卡訪問AGP內存;顯示帶寬也不與其它設備共享,從而進一步提高了系統性能。

  AGP標準在使用32位匯流排時,有66MHz和133MHz兩種工作頻率,最高數據傳輸率為266Mbps和533Mbps,而PCI匯流排理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。目前最高規格的AGP 8X模式下,數據傳輸速度達到了2.1GB/s。

  AGP介面的發展經歷了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等階段,其傳輸速度也從最早的AGP1X的266MB/S的帶寬發展到了AGP8X的2.1GB/S。

AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)
  1996年7月AGP 1.0 圖形標準問世,分為1X和2X兩種模式,數據傳輸帶寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形介面規範是在66MHz PCI2.1規範基礎上經過擴充和加強而形成的,其工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3v,在一段時間內基本滿足了顯示設備與系統交換數據的需要。這種規範中的AGP帶寬很小,現在已經被淘汰了,只有在前幾年的老主板上還見得到。

AGP2.0(AGP4X)
  顯示晶元的飛速發展,圖形卡單位時間內所能處理的數據呈幾何級數成倍增長,AGP 1.0 圖形標準越來越難以滿足技術的進步了,由此AGP 2.0便應運而生了。1998年5月份,AGP 2.0 規範正式發布,工作頻率依然是66MHz,但工作電壓降低到了1.5v,並且增加了4x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了1066MB/sec,數據傳輸能力大大地增強了。

AGP Pro
  AGP Pro介面與AGP 2.0同時推出,這是一種為了滿足顯示設備功耗日益加大的現實而研發的圖形介面標準,應用該技術的圖形介面主要的特點是比AGP 4x略長一些,其加長部分可容納更多的電源引腳,使得這種介面可以驅動功耗更大(25-110w)或者處理能力更強大的AGP顯卡。這種標準其實是專為高端圖形工作站而設計的,完全兼容AGP 4x規範,使得AGP 4x的顯卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的兩側進行延伸,提供額外的電能。它是用來增強,而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能P Pro50。在某些高檔台式機主板上也能見到AGP Pro插槽,例如華碩的許多主板。

AGP 3.0(AGP8X)
  2000年8月,Intel推出AGP3.0規範,工作電壓降到0.8V,並增加了8x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了2133MB/sec,數據傳輸能力相對於AGP 4X成倍增長,能較好的滿足當前顯示設備的帶寬需求。

AGP介面的模式傳輸方式
  不同AGP介面的模式傳輸方式不同。1X模式的AGP,工作頻率達到了PCI匯流排的兩倍—66MHz,傳輸帶寬理論上可達到266MB/s。AGP 2X工作頻率同樣為66MHz,但是它使用了正負沿(一個時鐘周期的上升沿和下降沿)觸發的工作方式,在這種觸發方式中在一個時鐘周期的上升沿和下降沿各傳送一次數據,從而使得一個工作周期先後被觸發兩次,使傳輸帶寬達到了加倍的目的,而這種觸發信號的工作頻率為133MHz,這樣AGP 2X的傳輸帶寬就達到了266MB/s×2(觸發次數)=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了這種信號觸發方式,只是利用兩個觸發信號在每個時鐘周期的下降沿分別引起兩次觸發,從而達到了在一個時鐘周期中觸發4次的目的,這樣在理論上它就可以達到266MB/s×2(單信號觸發次數)×2(信號個數)=1066MB/s的帶寬了。在AGP 8X規範中,這種觸發模式仍然使用,只是觸發信號的工作頻率變成266MHz,兩個信號觸發點也變成了每個時鐘周期的上升沿,單信號觸發次數為4次,這樣它在一個時鐘周期所能傳輸的數據就從AGP4X的4倍變成了8倍,理論傳輸帶寬將可達到266MB/s×4(單信號觸發次數)×2(信號個數)=2133MB/s的高度了。

顯卡大詞典顯卡大詞典

  目前常用的AGP介面為AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X介面。需要說明的是由於AGP3.0顯卡的額定電壓為0.8—1.5V,因此不能把AGP8X的顯卡插接到AGP1.0規格的插槽中。這就是說AGP8X規格與舊有的AGP1X/2X模式不兼容。而對於AGP4X系統,AGP8X顯卡仍舊在其上工作,但僅會以AGP4X模式工作,無法發揮AGP8X的優勢。

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17、3D API

    API是Application Programming Interface的縮寫,是應用程序介面的意思,而3D API則是指顯卡與應用程序直接的介面。3D API能讓編程人員所設計的3D軟體只要調用其API內的程序,從而讓API自動和硬體的驅動程序溝通,啟動3D晶元內強大的3D圖形處理功能,從而大幅度地提高了3D程序的設計效率。
 
    如果沒有3D API在開發程序時,程序員必須要了解全部的顯卡特性,才能編寫出與顯卡完全匹配的程序,發揮出全部的顯卡性能。而有了3D API這個顯卡與軟體直接的介面,程序員只需要編寫符合介面的程序代碼,就可以充分發揮顯卡的不必再去了解硬體的具體性能和參數,這樣就大大簡化了程序開發的效率。
 
    同樣,顯示晶元廠商根據標準來設計自己的硬體產品,以達到在API調用硬體資源時最優化,獲得更好的性能。有了3D API,便可實現不同廠家的硬體、軟體最大範圍兼容。比如在最能體現3D API的遊戲方面,遊戲設計人員設計時,不必去考慮具體某款顯卡的特性,而只是按照3D API的介面標準來開發遊戲,當遊戲運行時則直接通過3D API來調用顯卡的硬體資源。
 
    目前個人電腦中主要應用的3D API有DirectX和OpenGL。DirectX目前已經成為遊戲的主流,市售的絕大部分主流遊戲均基於DirectX開發,例如《帝國時代3》、《孤島驚魂》、《使命召喚2》、《Half Life2》等流行的優秀遊戲。而OpenGL目前則主要應用於專業的圖形工作站,在遊戲方面歷史上也曾經和DirectX分庭抗禮,產生了一大批的優秀遊戲,例如《Quake3》、《Half Life》、《榮譽勳章》的前幾部、《反恐精英》等,目前在DirectX的步步進逼之下,採用OpenGL的遊戲已經越來越少,但也不乏經典大作,例如基於OpenGL的《DOOM3》以及採用DOOM3引擎的《Quake4》等等,無論過去還是現在,OpenGL在遊戲方面的主要代表都是著名的Id Software。

相關術語:

DirectX

    DirectX並不是一個單純的圖形API,它是由微軟公司開發的用途廣泛的API,它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多個組件,它提供了一整套的多媒體介面方案。只是其在3D圖形方面的優秀表現,讓它的其它方面顯得暗淡無光。DirectX開發之初是為了彌補Windows 3.1系統對圖形、聲音處理能力的不足,而今已發展成為對整個多媒體系統的各個方面都有決定性影響的介面。

DirectX 5.0
    微軟公司並沒有推出DirectX 4.0,而是直接推出了DirectX 5.0。此版本對Direct3D做出了很大的改動,加入了霧化效果、Alpha混合等3D特效,使3D遊戲中的空間感和真實感得以增強,還加入了S3的紋理壓縮技術。同時,DirectX 5.0在其它各組件方面也有加強,在音效卡、遊戲控制器方面均做了改進,支持了更多的設備。因此,DirectX發展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。此時的DirectX性能完全不遜色於其它3D API,而且大有後來居上之勢。

DirectX 6.0
    DirectX 6.0推出時,其最大的競爭對手之一Glide,已逐步走向了沒落,而DirectX則得到了大多數廠商的認可。DirectX 6.0中加入了雙線性過濾、三線性過濾等優化3D圖像質量的技術,遊戲中的3D技術逐漸走入成熟階段。

DirectX 7.0
    DirectX 7.0最大的特色就是支持T&L,中文名稱是「坐標轉換和光源」。3D遊戲中的任何一個物體都有一個坐標,當此物體運動時,它的坐標發生變化,這指的就是坐標轉換;3D遊戲中除了場景+物體還需要燈光,沒有燈光就沒有3D物體的表現,無論是實時3D遊戲還是3D影像渲染,加上燈光的3D渲染是最消耗資源的。雖然OpenGL中已有相關技術,但此前從未在民用級硬體中出現。在T&L問世之前,位置轉換和燈光都需要CPU來計算,CPU速度越快,遊戲表現越流暢。使用了T&L功能后,這兩種效果的計算用顯示卡的GPU來計算,這樣就可以把CPU從繁忙的勞動中解脫出來。換句話說,擁有T&L顯示卡,使用DirectX 7.0,即使沒有高速的CPU,同樣能流暢的跑3D遊戲。

DirectX 8.0
    DirectX 8.0的推出引發了一場顯卡革命,它首次引入了「像素渲染」概念,同時具備像素渲染引擎(Pixel Shader)與頂點渲染引擎(Vertex Shader),反映在特效上就是動態光影效果。同硬體T&L僅僅實現的固定光影轉換相比,VS和PS單元的靈活性更大,它使GPU真正成為了可編程的處理器。這意味著程序員可通過它們實現3D場景構建的難度大大降低。通過VS和PS的渲染,可以很容易的寧造出真實的水面動態波紋光影效果。此時DirectX的權威地位終於建成。

DirectX 9.0
    2002年底,微軟發布DirectX9.0。DirectX 9中PS單元的渲染精度已達到浮點精度,傳統的硬體T&L單?將比以前複雜得多,新的VertexShader標準增加了流程式控制制,更多的常量,每個程序的著色指令增加到了1024條。

    PS 2.0具備完全可編程的架構,能對紋理效果即時演算、動態紋理貼圖,還不佔用顯存,理論上對材質貼圖的解析度的精度提高無限多;另外PS1.4隻能支持28個硬體指令,同時操作6個材質,而PS2.0卻可以支持160個硬體指令,同時操作16個材質數量,新的高精度浮點數據規格可以使用多重紋理貼圖,可操作的指令數可以任意長,電影級別的顯示效果輕而易舉的實現。

    VS 2.0通過增加Vertex程序的靈活性,顯著的提高了老版本(DirectX8)的VS性能,新的控制指令,可以用通用的程序代替以前專用的單獨著色程序,效率提高許多倍;增加循環操作指令,減少工作時間,提高處理效率;擴展著色指令個數,從128個提升到256個。

    增加對浮點數據的處理功能,以前只能對整數進行處理,這樣提高渲染精度,使最終處理的色彩格式達到電影級別。突破了以前限制PC圖形圖象質量在數學上的精度障礙,它的每條渲染流水線都升級為128位浮點顏色,讓遊戲程序設計師們更容易更輕鬆的創造出更漂亮的效果,讓程序員編程更容易。

DirectX 9.0c
    與過去的DirectX 9.0b和Shader Model 2.0相比較,DirectX 9.0c最大的改進,便是引入了對Shader Model 3.0(包括Pixel Shader 3.0 和Vertex Shader 3.0兩個著色語言規範)的全面支持。舉例來說,DirectX 9.0b的Shader Model 2.0所支持的Vertex Shader最大指令數僅為256個,Pixel Shader最大指令數更是只有96個。而在最新的Shader Model 3.0中,Vertex Shader和Pixel Shader的最大指令數都大幅上升至65535個,全新的動態程序流控制、 位移貼圖、多渲染目標(MRT)、次表面散射 SubSurface Scattering、柔和陰影 Soft shadows、環境和地面陰影 Environmental and ground shadows、全局照明 (Global illumination)等新技術特性,使得GeForce 6、GeForce7系列以及Radeon X1000系列立刻為新一代遊戲以及具備無比真實感、幻想般的複雜的數字世界和逼真的角色在影視品質的環境中活動提供強大動力。

    因此DirectX 9.0c和Shader Model 3.0標準的推出,可以說是DirectX發展歷程中的重要轉折點。在DirectX 9.0c中,Shader Model 3.0除了取消指令數限制和加入位移貼圖等新特性之外,更多的特性都是在解決遊戲的執行效率和品質上下功夫,Shader Model 3.0誕生之後,人們對待遊戲的態度也開始從過去單純地追求速度,轉變到遊戲畫質和運行速度兩者兼顧。因此Shader Model 3.0對遊戲產業的影響可謂深遠。

 OpenGL

    OpenGL是個專業的3D程序介面,是一個功能強大,調用方便的底層3D圖形庫。OpenGL的前身是SGI公司為其圖形工作站開發的IRIS GL。IRIS GL是一個工業標準的3D圖形軟體介面,功能雖然強大但是移植性不好,於是SGI公司便在IRIS GL的基礎上開發了OpenGL。OpenGL的英文全稱是「Open Graphics Library」,顧名思義,OpenGL便是「開放的圖形程序介面」。雖然DirectX在家用市場全面領先,但在專業高端繪圖領域,OpenGL是不能被取代的主角。

    OpenGL是個與.硬體無關的軟體介面,可以在不同的平台如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之間進行移植。因此,支持OpenGL的軟體具有很好的移植性,可以獲得非常廣泛的應用。由於OpenGL是3D圖形的底層圖形庫,沒有提供幾何實體圖元,不能直接用以描述場景。但是,通過一些轉換程序,可以很方便地將AutoCAD、3DS等3D圖形設計軟體製作的DFX和3DS模型文件轉換成OpenGL的頂點數組。

    在OpenGL的基礎上還有Open Inventor、Cosmo3D、Optimizer等多種高級圖形庫,適應不同應用。其中,Open Inventor應用最為廣泛。該軟體是基於OpenGL面向對象的工具包,提供創建互動式3D圖形應用程序的對象和方法,提供了預定義的對象和用於交互的事件處理模塊,創建和編輯3D場景的高級應用程序單元,有列印對象和用其它圖形格式交換數據的能力。

    OpenGL的發展一直處於一種較為遲緩的態勢,每次版本的提高新增的技術很少,大多只是對其中部分做出修改和完善。1992年7月,SGI公司發布了OpenGL的1.0版本,隨後又與微軟公司共同開發了Windows NT版本的OpenGL,從而使一些原來必須在高檔圖形工作站上運行的大型3D圖形處理軟體也可以在微機上運用。1995年OpenGL的1.1版本面市,該版本比1.0的性能有許多提高,並加入了一些新的功能。其中包括改進印表機支持,在增強元文件中包含OpenGL的調用,頂點數組的新特性,提高頂點位置、法線、顏色、色彩指數、紋理坐標、多邊形邊緣標識的傳輸速度,引入了新的紋理特性等等。OpenGL 1.5又新增了「OpenGL shading Language」,該語言是「OpenGL 2.0」的底核,用於著色對象、頂點著色以及片斷著色技術的擴展功能。

    OpenGL 2.0標準的主要制訂者並非原來的SGI,而是逐漸在ARB中佔據主動地位的3Dlabs。2.0版本首先要做的是與舊版本之間的完整兼容性,同時在頂點與像素及內存管理上與DirectX共同合作以維持均勢。OpenGL 2.0將由OpenGL 1.3的現有功能加上與之完全兼容的新功能所組成(如圖一)。藉此可以對在ARB停滯不前時代各家推出的各種糾纏不清的擴展指令集做一次徹底的精簡。此外,硬體可編程能力的實現也提供了一個更好的方法以整合現有的擴展指令。

    目前,隨著DirectX的不斷發展和完善,OpenGL的優勢逐漸喪失,至今雖然已有3Dlabs提倡開發的2.0版本面世,在其中加入了很多類似於DirectX中可編程單元的設計,但廠商的用戶的認知程度並不高,未來的OpenGL發展前景迷茫。

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18、VGA

  顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上,顯卡的輸出介面就是電腦與顯示器之間的橋樑,它負責向顯示器輸出相應的圖像信號。CRT顯示器因為設計製造上的原因,只能接受模擬信號輸入,這就需要顯卡能輸入模擬信號。VGA介面就是顯卡上輸出模擬信號的介面,VGA(Video Graphics Array)介面,也叫D-Sub介面。雖然液晶顯示器可以直接接收數字信號,但很多低端產品為了與VGA介面顯卡相匹配,因而採用VGA介面。VGA介面是一種D型介面,上面共有15針空,分成三排,每排五個。VGA介面是顯卡上應用最為廣泛的介面類型,絕大多數的顯卡都帶有此種介面。

顯卡大詞典顯卡大詞典

  目前大多數計算機與外部顯示設備之間都是通過模擬VGA介面連接,計算機內部以數字方式生成的顯示圖像信息,被顯卡中的數字/模擬轉換器轉變為R、G、B三原色信號和行、場同步信號,信號通過電纜傳輸到顯示設備中。對於模擬顯示設備,如模擬CRT顯示器,信號被直接送到相應的處理電路,驅動控制顯像管生成圖像。而對於LCD、DLP等數字顯示設備,顯示設備中需配置相應的A/D(模擬/數字)轉換器,將模擬信號轉變為數字信號。在經過D/A和A/D2次轉換后,不可避免地造成了一些圖像細節的損失。VGA介面應用於CRT顯示器無可厚非,但用於連接液晶之類的顯示設備,則轉換過程的圖像損失會使顯示效果略微下降。

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20、TV-Out

  TV-Out是指顯卡具備輸出信號到電視的相關介面。目前普通家用的顯示器尺寸不會超過19寸,顯示畫面相比於電視的尺寸來說小了很多,尤其在觀看電影、打遊戲時,更大的屏幕能給人帶來更強烈的視覺享受。而更大尺寸的顯示器價格是普通用戶無法承受的,將顯示畫面輸出到電視,這就成了一個不錯的選擇。輸出到電視的介面目前主要應用的有三種。

  一種是採用VGA介面,VGA介面是絕大多數顯卡都具備的介面類型,但這需要電視上具備VGA介面才能實現,而帶有此介面的電視相對還較少,同時多是一些價格較貴的產品,普及程度不高。此種方法一般不多採用,也不是人們習慣意義上說的視頻輸出。

  另外一種則是複合視頻介面。複合視頻介面採用RCA介面,RCA介面是目前電視設備上應用最廣泛的介面,幾乎每台電視上都提供了此類介面,用於視頻輸入。雖然AV介面實現了音頻和視頻的分離傳輸,這就避免了因為音/視頻混合干擾而導致的圖像質量下降,但由於AV介面傳輸的仍然是一種亮度/色度(Y/C)混合的視頻信號,仍然需要顯示設備對其進行亮/色分離和色度解碼才能成像,這種先混合再分離的過程必然會造成色彩信號的損失,色度信號和亮度信號也會有很大的機會相互干擾,從而影響最終輸出的圖像質量。

  採用AV介面輸出視頻的顯卡輸出效果並不十分理想,但它卻是電視上都具備的介面,因此此類介面受到一定用戶的喜愛。目前此種輸出介面的顯卡產品較少,大多都提供輸出效果更好的S端子介面

顯卡大詞典顯卡大詞典

黃色為RCA介面,黑色為S端子

  最後一種則是目前應用最廣泛、輸出效果更好的S端子介面。S端子也就是Separate Video,而「Separate」的中文意思就是「分離」。它是在AV介面的基礎上將色度信號C 和亮度信號Y進行分離,再分別以不同的通道進行傳輸,減少影像傳輸過程中的「分離」、「合成」的過程,減少轉化過程中的損失,以得到最佳的顯示效果。

  通常顯卡上採用的S端子有標準的4針介面(不帶音效輸出)和擴展的7針介面(帶音效輸出)。S端子相比於AV 介面,由於它不再進行Y/C混合傳輸,因此也就無需再進行亮色分離和解碼工作,而且使用各自獨立的傳輸通道,在很大程度上避免了視頻設備內信號串擾而產生的圖像失真,極大地提高了圖像的清晰度。

  但S-Video 仍要將兩路色差信號混合為一路色度信號C進行傳輸,然後再在顯示設備內解碼進行處理,這樣多少仍會帶來一定信號損失而產生失真(這種失真很小) ,而且由於混合導致色度信號的帶寬也有一定的限制。S-Video雖不是最好的,但考慮到目前的市場狀況和綜合成本等其它因素,它還是應用最普遍的視頻介面。

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21、Video-in

  Video-in是指顯卡上具備用於視頻輸入的介面,並能把外部視頻源的信號輸入到系統內。這樣就可以把電視機、錄像機、影碟機、攝像機等視頻信號源輸入到電腦中。帶視頻輸入介面的顯卡,通過在顯卡上加裝視頻輸入晶元,再整合入顯卡自帶的視頻處理能力,提供更靈活的驅動和應用軟體,這樣就能給顯卡集成更多的功能。顯卡上支持視頻輸入的介面有RF射頻端子、複合視頻介面、S端子和VIVO介面等。

RF射頻端子

顯卡大詞典顯卡大詞典

RF射頻端子

  RF射頻端子是最早在電視機上出現的,原意為無線電射頻(Radio Frequency)。它是目前家庭有線電視採用的介面模式。RF 的成像原理是將視頻信號(CVBS)和音頻信號(Audio)相混合編碼后,輸出然後在顯示設備內部進行一系列分離/ 解碼的過程輸出成像。由於步驟繁瑣且音視頻混合編碼會互相干擾,所以它的輸出質量也是最差的。帶此類介面的顯卡只需把有線電視信號線連接上,就能將有線電視的信號輸入到顯卡內。

複合視頻介面
  複合視頻介面採用RCA介面,RCA介面是目前電視設備上應用最廣泛的介面,幾乎每台電視上都提供了此類介面,用於視頻輸入。雖然AV介面實現了音頻和視頻的分離傳輸,這就避免了因為音/視頻混合干擾而導致的圖像質量下降,但由於AV介面傳輸的仍然是一種亮度/色度(Y/C)混合的視頻信號,仍然需要顯示設備對其進行亮/色分離和色度解碼才能成像,這種先混合再分離的過程必然會造成色彩信號的損失,色度信號和亮度信號也會有很大的機會相互干擾,從而影響最終輸出的圖像質量。

S端子
  S端子也就是Separate Video,而「Separate」的中文意思就是「分離」。它是在AV介面的基礎上將色度信號C 和亮度信號Y進行分離,再分別以不同的通道進行傳輸,減少影像傳輸過程中的「分離」、「合成」的過程,減少轉化過程中的損失,以得到最佳的顯示效果。

  通常顯卡上採用的S端子有標準的4針介面(不帶音效輸出)和擴展的7針介面(帶音效輸出)。S端子相比於AV 介面,由於它不再進行Y/C混合傳輸,因此也就無需再進行亮色分離和解碼工作,而且使用各自獨立的傳輸通道,在很大程度上避免了視頻設備內信號串擾而產生的圖像失真,極大地提高了圖像的清晰度。

  但S-Video 仍要將兩路色差信號混合為一路色度信號C進行傳輸,然後再在顯示設備內解碼進行處理,這樣多少仍會帶來一定信號損失而產生失真(這種失真很小) ,而且由於混合導致色度信號的帶寬也有一定的限制。S-Video雖不是最好的,但考慮到目前的市場狀況和綜合成本等其它因素,它還是應用最普遍的視頻介面。

VIVO(video in and video out)介面

顯卡大詞典顯卡大詞典

VIVO介面

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VIVO連接線

  VIVO介面其實就是一種擴展的S端子介面,它在擴展型S端子介面的基礎上又進行了擴展,針數要多於擴展型S端子7針。VIVO介面必須要用顯卡附帶的VIVO連接線,才能能夠實現S端子輸入與S端子輸出功能。

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22、RAMDAC

  RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Convertor的縮寫,即隨機存取內存數字~模擬轉換器。RAMDAC作用是將顯存中的數字信號轉換為顯示器能夠顯示出來的模擬信號,其轉換速率以MHz表示。

  計算機中處理數據的過程其實就是將事物數字化的過程,所有的事物將被處理成 0和 1兩個數,而後不斷進行累加計算。圖形加速卡也是靠這些0和1對每一個象素進行顏色、深度、亮度等各種處理。顯卡生成的信號都是以數字來表示的,但是所有的CRT顯示器都是以模擬方式進行工作的,數字信號無法被識別,這就必須有相應的設備將數字信號轉換為模擬信號。而RAMDAC就是顯卡中將數字信號轉換為模擬信號的設備。

  RAMDAC的轉換速率以MHz表示,它決定了刷新頻率的高低(與顯示器的「帶寬」意義近似)。其工作速度越高,頻帶越寬,高解析度時的畫面質量越好.該數值決定了在足夠的顯存下,顯卡最高支持的解析度和刷新率。如果要在1024×768的解析度下達到85Hz的解析度,RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344÷1.06≈90MHz。

  早期顯卡的RAMDAC一般為300MHz,很快發展到350MHz,目前主流的顯卡RAMDAC都能達到400MHz,已足以滿足和超過目前大多數顯示器所能提供的解析度和刷新率。

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23、BIOS升級

  BIOS是Basic Input Output System的簡稱,也就是「基本輸入輸出系統」。顯卡BIOS固化在顯示卡所帶的一個專用存儲器里。BIOS中儲存了顯示卡的硬體控制程序和相關信息。可以說BIOS是顯示卡的「神經中樞」。開機后顯示卡BIOS中的數據被映射到內存里並控制整個顯卡的工作。

  顯卡bios晶元用來保存顯卡 BIOS程序,和主板BIOS一樣,顯卡BIOS是儲存在BIOS晶元中的,而不是儲存在磁碟中。顯卡BIOS主要用於顯卡上各器件之間正常運行時的控制和管理,所以BIOS程序的技術質量(合理性和功能)必將影響顯卡最終的產品技術特性。另外在顯卡BIOS中還保存了所在顯卡的主要技術信息,如圖形處理晶元的型號規格、VGA BIOS的版本和編製日期等。顯卡BIOS晶元在大多數顯卡上比較容易區分,因為這類晶元上通常都貼有標籤,但在個別顯卡如Matrox公司的MgA G200上就看不見,原因是它與圖形處理晶元集成在一起了。也有的顯卡的BIOS集成在主板的BIOS中。

  通常電腦在加電后首先顯示顯卡BIOS中所保存的相關信息,然後顯示主板BIOS版本信息以及主板BIOS對硬體系統配置進行檢測的結果等,由於顯示BIOS信息的時間很短,所以必須注意觀察才能看清顯示的內容。目前許多顯卡上的圖形處理晶元表面都已被安裝的散熱片所遮蓋,根本無法看到晶元的具體型號,但我們可以通過VGA BIOS顯示的相關信息中了解有關圖形處理晶元的技術規格或型號。開機后顯示卡BIOS中的數據被映射到內存里並控制整個顯卡的工作。在DOS下顯示卡是不需要任何驅動程序的,Windows 的啟動也依賴於顯示卡BIOS的支持。

  各種顯示卡分別對應自己的BIOS和驅動程序,這樣顯示卡才能發揮最佳的效果。廠商在設計和生產顯示卡時,就為顯示卡配備了BIOS,但隨著用戶的使用和計算機軟體的更新升級,顯卡有一些不完善的小問題就一定會暴露出來,這時,廠商就會重新設計、完善和升級顯示卡BIOS和驅動程序,這就需要對顯卡的BIOS進行升級。同時現在產品研製開發的日程越來越短,更新頻率越來越快,在顯卡推出時難免顯卡BIOS沒有全面發揮出顯卡的性能,必要的升級也能讓顯卡BIOS發揮更強的功能。

  顯卡BIOS升級就是通過必要的軟體把廠商提供的新BIOS文件,寫入到顯卡的ROM中去。顯卡BIOS是存放在存儲器(ROM)里,不同廠商選用的ROM類型各有不同,並非所有的顯卡都支持對BIOS的升級。如果顯示卡使用的是一次性的PROM(可編程只讀存儲器)那將無法進行升級。如果使用的是EPROM(可擦寫可編程只讀存儲器),那麼理論上是可以升級的,但必須要有專用的設備才能進行,對於用戶來說沒什麼意義。如果顯卡採用的是Flash EPROM(快閃記憶體)或EEPROM(電擦寫可編程只讀存儲器),那麼顯卡將自由升級,目前絕大多數顯卡都採用了此類ROM,方便用戶自行升級。

  雖然顯卡BIOS升級能帶來不少的好處,但對於基本初學者還是不建議升級,因為升級存在一定的危險性。一旦升級時發生錯誤,補救起來會很麻煩!

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24、散熱方式

  由於顯卡核心工作頻率與顯存工作頻率的不斷攀升,顯卡晶元的發熱量也在迅速提升。顯示晶元的晶體管數量已經達到,甚至超過了CPU內的數量,如此高的集成度必然帶來了發熱量的增加,為了解決這些問題,顯卡都會採用必要的散熱方式。尤其對於超頻愛好者和需要長時間工作的用戶,優秀的散熱方式是選擇顯卡的必選項目。目前常見的散熱方式有被動式和主動式,此外還有一種比較特殊的熱管散熱方式。

被動式散熱

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被動式散熱

  顯卡的散熱方式分為散熱片和散熱片配合風扇的形式,也叫作主動式散熱和被動式散熱方式。一般一些工作頻率較低的顯卡採用的都是被動式散熱,這種散熱方式就是在顯示晶元上安裝一個散熱片即可,並不需要散熱風扇。因為較低工作頻率的顯卡散熱量並不是很大,沒有必要使用散熱風扇,這樣在保障顯卡穩定工作的同時,不僅可以降低成本,而且還能減少使用中的噪音。
 
主動式散熱

  主動式散熱除了在顯示晶元上安裝散熱片之外,還安裝了散熱風扇,工作頻率較高的顯卡都需要這種主動式散熱。因為較高的工作頻率就會帶來更高的熱量,僅安裝一個散熱片的話很難滿足散熱的需要,所以就需要風扇的幫助,而且對於那些超頻使用的用戶和需要長時間使用的用戶來說就更重要了。

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主動式散熱

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導流式散熱

  按照熱功學原理我們可以把目前顯卡的散熱方式分為軸流式散熱和風道導流式散熱。其中軸流式散熱是最常見的散熱方式,這種散熱方式類似於CPU散熱器的散熱方式,主要靠採用高導熱係數的大面積金屬材質散熱器來實現散熱。此外,廠商還會為散熱器配置散熱風扇,散熱風扇會按電機軸向吸收空氣並吹到散熱片上,從而??熱量最終還是要排放到機箱內,對機箱自身的散熱系統提出了較高的要求,當機箱散熱效果不佳的時候,顯卡散熱效率也將會大打折扣。

  導流式散熱則是一種非常好的設計,很多高檔遊戲顯卡都採用了這種散熱方式,雖然該散熱系統的外形與軸流式有些相似,但其散熱效果卻是軸流式散熱系統不可比擬的。散熱片收集的熱量可以通過顯卡自身的專用導流風道直接排到機箱的外部,既保證了顯卡的散熱效果,又不為機箱增加額外的熱負荷。

熱管式散熱

  熱管是一種高效率的熱傳導技術,這並不是什麼新技術,這項技術早在1963年就在美國的LosAlamos國家實驗室中誕生了,其發明人是G.M.Grover。熱管屬於一種傳熱元件,它充分利用了熱傳導原理與致冷介質的快速熱傳遞性質,通過在全封閉真空管內的液體的蒸發與凝結來傳遞熱量,具有極高的導熱性、良好的等溫性、冷熱兩側的傳熱面積可任意改變、可遠距離傳熱、可控制溫度等一系列優點,並且由熱管組成的換熱器具有傳熱效率高、結構緊湊、流體阻損小等優點。其導熱能力已遠遠超過任何已知金屬的導熱能力。目前熱管技術已經得到了普遍應用,例如不少冷暖式空調就採用了熱管技術。

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熱管式散熱

    熱管就是利用蒸發製冷,使得熱管兩端溫度差很大,使熱量快速傳導。常見的熱管均是由管殼、吸液芯和端蓋組成。製作方法是將熱管內部抽成負壓狀態,然後充入適當的液體,這種液體沸點很低,容易揮發。管壁有吸液芯,由毛細多孔材料構成。熱管一端為蒸發端,另外一端為冷凝端。當熱管一段受熱時,毛細管中的液體迅速蒸發,蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端,並且釋放出熱量,重新凝結成液體。液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發段,如此循環不止。熱量由熱管一端傳至另外一端,這種循環是快速進行的,熱量可以被源源不斷地傳導開來。簡而言之,就是在蒸發端吸收熱量,然後再在冷凝端釋放熱量。

    熱管傳熱主要包含了以下六個相互關聯的主要過程:
    (1)熱量從熱源通過熱管管壁和充滿工作液體的吸液芯傳遞到(液-汽)分界面;
    (2)液體在蒸發段內的(液-汽)分界面上蒸發;
    (3)蒸汽腔內的蒸汽從蒸發段流到冷凝段;
    (4)蒸汽在冷凝段內的汽.液分界面上凝結:
    (5)熱量從(汽-液)分界面通過吸液芯、液體和管壁傳給冷源:
    (6)在吸液芯內由於毛細作用使冷凝后的工作液體迴流到蒸發段。

    熱管傳熱具有如下優點:重量輕且構造簡單;溫度分佈平均,可作均溫或等溫動作;熱傳輸量大,熱傳輸距離長;沒有主動元件,本身並不耗電;可以在無重力力場的環境下使用;沒有熱傳方向的限制,蒸發端以及冷凝端可以互換;容易加工以改變熱傳輸方向;耐用、壽命長、可靠,易存放保管等等。

    熱管的導熱過程具有很高的熱傳導性能,與金屬相比,單位質量的熱管可多傳遞幾個數量級的熱量,並且具有優良的等溫性和熱開關性能,特別適用於高精密散熱環境。值得注意的是,熱管只是一種高效率的熱傳導技術,本身並不能散熱,還必須要在冷凝端配合散熱裝置例如散熱片或風扇等才能把熱量最終散發出去。目前採用熱管散熱的顯卡也越來越多了。

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