標籤: 暫無標籤

顯卡又稱顯示器適配卡,現在的顯卡都是3D圖形加速卡。它是是連接主機與顯示器的介面卡。其作用是將主機的輸出信息轉換成字元、圖形和顏色等信息,傳送到顯示器上顯示。顯示卡插在主板的ISA、PCI、AGP擴展插槽中,ISA顯示卡現已基本淘汰。現在也有一些主板是集成顯卡的。

 

1 顯示卡 -簡介

每一塊顯示卡基本上都是由「顯示主晶元」,「顯示緩存」(簡稱顯存),「BIOS」,數字模擬轉換器(RAMDAC),「顯卡的介面」以及卡上的電容、電阻等組成。多功能顯卡還配備了視頻輸出以及輸入,供特殊需要。隨著技術的發展,目前大多數顯卡都將RAMDAC集成到了主晶元了。

顯示主晶元顧名思義,顯示主晶元自然是顯示卡的核心,如nVIDIA公司的TNT2、GeForce2、GeForce MX以及現在剛出現市場不久的GeForce 4。它們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這顯示卡性能的高低,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。一般來說,越貴的顯卡,性能自然越好。關於顯示主晶元的介紹,我們將在第三節中詳細介紹。

顯存  顯示卡的主晶元在整個顯示卡中的地位固然重要,但顯存的大小與好壞也直接關係著顯示卡的性能高低。
建議:買的一定要性能高的.不然的話就會出現畫面流暢,卡,花屏 /等一些.
SDRAM是現在應用最廣的顯存,幾乎市場上的顯卡使用的都是SDRAM顯存。SDRAM與早期產品的設計思路完全不同,它可以在一個時鐘周期內進行數據的讀寫,從而節省了等待時間。SDRAM現在已經成為顯存市場上的主導產品,這主要是因為其低廉的價格和較佳的性能.這種的不錯哦.

首先我們應該了解一下顯卡的簡單工作原理:首先,由CPU送來的數據會通過AGP或PCI-E匯流排,進入顯卡的圖形晶元(即我們常說的GPU或VPU)里進行處理。當晶元處理完后,相關數據會被運送到顯存里暫時儲存。然後數字圖像數據會被送入RA罵死我吧AC(random access Memory Digital Analog Converter),即隨機存儲數字模擬轉換器,轉換成計算機顯示需要的模擬數據。最後RA罵死我吧AC再將轉換完的類比數據送到顯示器成為我們所看到的圖像。在該過程中,圖形晶元對數據處理的快慢以及顯存的數據傳輸帶寬都會對顯卡性能有明顯影響。


2 顯示卡 -技術參數和架構解析 

一、核心架構:
我們經常會在顯卡文章中看到「8×1架構」、「4×2架構」這樣的字樣,它們代表了什麼意思呢?「8×1架構」代表顯卡的圖形核心具有8條像素渲染管線,每條管線具有1個紋理貼圖單元;而「4×2架構」則是指顯卡圖形核心具有4條像素渲染管線,每條管線具有2個紋理貼圖單元。也就是說在一個時鐘周期內,8×1架構可以完成8個像素渲染和8個紋理貼圖;而4×2架構可以完成4個像素渲染和8個紋理貼圖。從實際遊戲效果來看,這兩者在相同工作頻率下性能非常相近,所以常被放在一起討論。
舉例來說,nVIDIA在發布GeForce FX 5800 Ultra的時候,對於其體系架構就沒有給出詳盡說明。後來人們發現官方文檔中提到的每個周期處理8個像素的說法,只是指的Z/stencil像素,其核心架構可以看作是GeForce4 Ti系列4×2架構的改進版本,其後發布的GeForce FX 5900系列也是如此。ATi的Radeon 9700和9800系列則具有完整的8條像素渲染管線。但是這些顯卡的性能基本上都處於一個檔次。
目前主流的中低端顯卡,基本上都是4×1架構或2×2架構,也就是單位周期只能完成4個紋理貼圖。而更高端的產品則擁有12×1架構甚至16×1架構。
二、核心工作頻率:
俗話說得好:「勤能補拙」。雖然高規格的架構擁有先天性的優勢,但是中低規格的核心架構通過提高工作頻率,也可以達到接近中高端產品的性能。
舉例來說,Radeon 9500PRO採用的是8×1架構,而Radeon 9600XT則只是4×1架構。不過採用0.15微米製造工藝的Radeon 9500PRO核心/顯存工作頻率是275MHz/540MHz,而採用0.13微米工藝的Radeon 9600XT則達到了500MHz/600MHz,核心頻率幾乎是前者的兩倍。因此在單位時間內,它們可完成的像素渲染和紋理貼圖工作量大致相當,因此性能處於同一水平。所以採用更先進位造工藝,擁有良好超頻性能的顯卡產品往往很受玩家歡迎。
三、顯存帶寬:
在大型3D遊戲等應用中,顯卡的圖形晶元與顯存之間經常需要進行大量的數據交換。這時如果顯存的數據傳輸帶寬太低,就會嚴重製約數據的順利傳輸,導致圖形晶元時常處於「等米下鍋」的狀態,這也是對晶元性能的浪費。所以DIY玩家在超頻顯卡時,往往是將核心/顯存頻率一起提升,這樣就不容易讓顯存帶寬成為制約顯卡性能的瓶頸。64bit顯存位寬的顯卡之所以被玩家們所「鄙視」,也正是因為其顯存的數據傳輸帶寬大幅縮水。
除了前面提到的內容外,圖形晶元的處理效率以及驅動程序的優劣也都是影響顯卡性能的重要因素。

解讀顯卡性能
通過上面的介紹,我們應該不難從顯卡的技術參數中了解其實際性能。例如在真實遊戲測試中,4×2構架的GeForce4 Ti 4200速度居然屢屢勝出採用4×1構架的GeForce FX 5600、5700以及Radeon 9600、9600PRO等中高端顯卡。只有GeForce FX 5700Ultra和Radeon 9600XT才略為挽回一點面子,不過它們的核心工作頻率比起GeForce4 Ti 4200幾乎翻了一番,售價也幾乎高出後者一倍。要不是無法支持DirectX 9特效限制了GeForce4 Ti 4200的施展空間,當今市場上的諸多中端顯卡都將面臨非常難堪的境地,也難怪4200能成為一代經典。而如果選擇4×1/2×2構架的顯卡產品,我們也可以通過超頻使其達到更好的性能。

3 顯示卡 -顯卡技術參數 


顯卡技術參數■顯示卡的作用
接受由主機發出的控制顯示系統的指令和顯示內容,然後通過輸出信號,控制顯示器顯示各種字元和圖標。
●工作原理
匯流排 處理 數模轉換 VGA
CPU--------顯示晶元-------顯示內存----------RAMDAC------ 顯示器(CRT)

■顯示卡的基本機構

■顯示卡的主要部件
●顯示晶元 GPU(Graphic Processing Unit)圖形處理晶元。是顯示卡的"心臟",也就相當於CPU在電腦中的作用,它決定了該顯卡的檔次和大部分性能,同時也是2D顯示卡和3D顯示卡的區別依據。2D顯示晶元在處理3D圖像和特效時主要依賴CPU的處理能力,稱為"軟加速"。3D顯示晶元是將三維圖像和特效處理功能集中在顯示晶元內,也即所謂的"硬體加速"功能。
●顯示內存 與主板上的內存功能一樣,顯存也是用於存放數據的,只不過它存放的是顯示晶元處理后的數據。顯存越大,顯示卡支持的最大解析度越大,3D應用時的貼圖精度就越高,帶3D加速功能的顯示卡則要求用更多的顯存來存放Z-Buffer數據或材質數據等。顯存可以分為同步和非同步顯存。顯示內存的種類主要有SDRAM,SGRAM,DDR SDRAM等幾種。顯示內存的處理速度通常用納秒數來表示,這個數字越小則說明顯存的速度越快。
●BIOS (VGA BIOS)主要用於存放顯示晶元與驅動程序之間的控制程序,另外還存有顯示卡的型號、規格、生產廠家及出廠時間等信息。打開計算機時,通過顯示BIOS內的一段控制程序,將這些信息反饋到屏幕上。早期顯示BIOS是固化在ROM中的,不可以修改,而現在的多數顯示卡則採用了大容量的EPROM,即所謂的"快閃BIOS"(Flash-BIOS),可以通過專用的程序進行改寫或升級。你可別小看這一功能,很多顯示卡就是通過不斷推出升級的驅動程序來修改原程序中的錯誤、適應新的規範來提升顯示卡的性能的。
●RAMDAC 它的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。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(折算係數)÷106≈90MHz。
●VGA 插座 電腦所處理的信息最終都要輸出到顯示器上,顯卡的VGA插座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,也就是顯卡與顯示器相連的輸出介面,通常是15針CRT顯示器介面。不過有些顯示卡加上了用於接液晶顯示器LCD的輸出介面,用於接電視的視頻輸出,S端子輸出介面等插座。
●匯流排介面 顯示卡需要與主板進行數據交換才能正常工作,所以就必須有與之對應的匯流排介面。常見的有AGP介面和PCI介面兩種。
PCI介面是一種匯流排介面,以1/2或1/3的系統匯流排頻率工作,如果要在處理圖像數據的同時處理其它數據,那麼流經PCI匯流排的全部數據就必須分別地進行處理,這樣勢必存在數據滯留現象,在數據量大時,PCI匯流排就顯得很緊張。
AGP介面是為了解決這個問題而設計的,它是一種專用的顯示介面,具有獨佔匯流排的特點,只有圖像數據才能通過AGP埠。AGP是在1997年的秋季,Intel為應付PC處理3D圖形中潛在的數據流瓶頸而提出了AGP解決方案。當時三維圖形技術發展正值方興未艾之時,快速更新換代的圖形處理器開始越來越多地需要多邊形和紋理數據來填飽它,然而問題是數據的流量最終受制於PCI匯流排的上限。那時的PCI顯卡被強迫同系統內其它PCI設備一道分享133Mbps的帶寬。而AGP匯流排的出現一下子解決了所有問題,它提供一個獨佔通道的方式來同系統晶元組打交道,完全脫離了 PCI匯流排的束縛。AGP技術又分為AGP 8x,AGP 4x,AGP 2x和AGP 1x等不同的標準。另外AGP使用了更高的匯流排頻率,這樣極大地提高了數據傳輸率。AGP 4x的最大理論數據傳輸率將達到1056MB/s。區分AGP介面和PCI介面很容易,前者的引線上下寬度錯開,俗稱"金手指",後者的引線上下一般齊。

■顯卡的技術規格
●最大解析度 代表了顯卡在顯示器所能描繪點的數量,一般以"橫向點縱向點"來表示。准VGA顯卡最大解析度640*480
●顏 色 數 顯卡在當前解析度下能同屏幕顯示的色彩數量,一般以多少色或多少bit色表示。
標準VGA顯卡320*320 256 色* 或8bit色
Super VGA 1600*1200 32 bit色
●刷 新 率 影像在顯示器上更新的速度,即影響每秒在屏幕內出現的幀數。
刷新率越高,屏幕上圖像的閃爍感越小,圖像越穩定。

■顯存
●類型 目前顯卡上被廣泛使用的顯存就是SDRAM和DDR SDRAM了。SDRAM:SDRAM可以與CPU同步工作,無等待周期,減少數據傳輸延遲。DDR SDRAM:DDR是Double Data Rate是縮寫,它是現有的SDRAM內存的一種進化。在設計和操作上,與SDRAM很相似,唯一不同的是DDR在時鐘周期的上升沿和下降沿都能傳輸數據,而SDRAM則只可在上升沿傳輸數據,所以DDR的帶寬是SDRAM的兩倍,而DDR比SDRAM的數據傳輸率也快一倍。如果SDRAM內存的頻率是133MHz,則DDR內存的頻率是266MHz。理論上有著SDRAM雙倍的性能。
●速度 顯存的速度一般以ns為單位。常見的顯存有6ns、5.5ns、5ns、4ns甚至2.8ns的顯存。其對應的額定工作頻率分別是166MHz、183MHz、200MHz和250MHz。額定工作頻率的計算方法是非常簡單的,顯存速度的倒數就是顯存的額定工作頻率。當然,對於一些質量較好的顯存來說,顯存的實際最大工作頻率是有一定的余量的。例如曾經倍受廣大DIYer青睞的三星6ns SDRAM就可以超到190MHz以上的運行頻率,5.5ns SDRAM可以超到205MHz。時至今日,顯存超頻風仍然不減。在測試一塊顯卡性能好壞的時候,超頻能力也是很重要的一項。不過,我們並不提倡純粹為了高速而犧牲穩定性的做法,尋找性能和穩定性的最佳平衡點,才是我們真正所需要的。
●實際運行頻率和等效工作頻率
剛才我已經提到,顯存的額定工作頻率等於顯存速度的倒數。例如用在GeForce3上的3.3ns DDR顯存,如此算來顯存的額定工作頻率也只有303MHz。但是我們經常看到運行頻率333MHz、400MHz甚至460MHz的顯存,這又是怎麼回事呢?實際上這些頻率是等效工作頻率。DDR顯存因為能在時鐘的上升沿和下降沿都能傳送數據,因此,在相同的時鐘頻率和數據位寬度的情況下顯存帶寬是普通SDRAM的兩倍。換句話說,在顯存速度相同的情況下,DDR顯存的實際工作頻率是普通SDRAM顯存的2倍。同樣,DDR顯存達到的帶寬也是普通SDRAM顯存的2倍。例如,5ns的SDRAM顯存的工作頻率為200MHZ,而5ns的DDR顯存的等效工作頻率就是400MHZ。
●數據位寬度和顯存帶寬的計算方法
數據位寬度指的是在一個時鐘周期之內能傳送的bit數,它是決定顯存帶寬的重要因素,與顯卡性能息息相關。當顯存種類相同並且工作頻率相同時,數據位寬度越大,它的性能就越高。顯存帶寬的計算方法是:運行頻率×數據帶寬/8,之所以要除以8,是因為每8個bit(比特)等於一個Byte(位元組)。以GeForce3顯卡為例,其顯存系統帶寬=230MHz×2(因為使用了DDR顯存,所以乘以2)×128/8=7.36GB。數據位帶寬是顯存也是顯卡的一個很重要的參數。在顯卡工作過程中,Z緩衝器、幀緩衝器和紋理緩衝器都會大幅佔用顯存帶寬資源。帶寬是3D晶元與本地存儲器傳輸的數據量標準,這時候顯存的容量並不重要,也不會影響到帶寬,相同顯存帶寬的顯卡採用64MB和128MB顯存在性能上區別不大。因為這時候系統的瓶頸在顯存帶寬上,當碰到大量像素渲染工作時,顯存帶寬不足會造成數據傳輸堵塞,導致顯示晶元等待而影響到速度。目前顯存主要分為64位和128位,在相同的工作頻率下,64位顯存的帶寬只有128位顯存的一半。這也就是為什麼Geforce2 MX200(64位SDR)的性能遠遠不如Geforce2 MX400(128位SDR)的原因了。一些顯卡廠商中對64位顯存避而不談,採用不告知政策,所以大家在購買顯卡時一定要問清楚這一問題。
●生產商 目前顯存顆粒的製造商主要以日本、韓國和台灣的為主。日本的如Toshiba(東芝)、Hitachi(日立),韓國的主要是三星和現代,台灣的代表是Winbord、EliteMT、EtronTech(鈺創)等。目前市場上的顯卡主要就使用了三星,現代,鈺創,ESMT等幾個品牌的顯存。應該說這幾個正規大廠生產的顯存,其性能和質量都是有保證的,無論是穩定性還是超頻性能都是相當不錯的。

■顯示晶元發展

眾所周知,電腦的發展已超過了世界上任意一產品的發展,而電腦中發展最快的當屬顯卡的發展,連CPU 的發展都不及於它。有能力生產顯卡晶元的公司主要有NVIDIA,ATI,3DFX,S3,MATROX,SIS,TRIDENT等幾家公司。而經過了顯卡市場這幾年激烈的競爭之後,不少原先的老牌如S3,3Dfx等公司都倒下去了,Matrox、Trident等公司也是日見衰落,只有nVIDIA公司可以說是春風得意,牢牢把握住了全球60%以上的PC圖形晶元市場。目前唯一還能夠在顯卡領域與nVidia公司從技術、產品等方面叫板抗衡的也只有ATI一家了。

回過頭來看這些年公司在這幾年推出的圖形晶元,大致上可以分為七代。
第一代圖形晶元的代表S3 Virge系列和MATROX Mystique系列充斥了整個市場。但是,這兩個系列的產品性能都不能令人滿意,在配備了高端處理器的電腦中,有時軟體加速的效果甚至比硬體加速的效果還要好,所以當時的圖形加速卡被戲稱為"圖形減速卡"。
第二代圖形晶元的代表是3DFX VOODOO和NVIDIA RIVA128。從第二代起,圖形晶元才進入了高速發展的黃金時期,這個領域的發展速度是電腦界權威的摩爾定律的三倍——每六個月產品更新換代一次,性能提高一倍。當默默無聞的3DFX推出劃時代的圖形加速卡——VOODOO 之後,圖形晶元的性能不能令人滿意的現象才得到徹底改變。但是VOODOO早期的天價,為它和3DFX帶來許多麻煩。VOODOO擁有每秒4500萬的像素填充率,每秒100萬個多邊形的生成能力,支持雙線過濾,板載4MB顯示內存,這一切價值300美元。而且VOODOO還是一塊純3D加速卡,也就是說它必須和普通的2D顯示卡配合使用,使得消費者花了300美元之後還要再掏錢購買一塊2D顯示卡。但是對於使用低像素填充率,沒有過濾功能,2D和3D應用都共享可憐的1MB顯存的低端顯示卡的遊戲玩家來說,VOODOO的出現無疑是個福音。NVIDIA的RIVA128由於"推出時間晚"、"速度快但是圖像質量差"這兩因素,實際上並沒有對VOODOO構成什麼威脅。
第三代圖形晶元的代表是3DFX VOODOO 2、NVIDIA TNT、MATROX G200、S3 Savage3D;應該說,時至今日,使用前三代圖形晶元的顯卡產品已經很難在市場上找到了。
第四代圖形晶元的代表是3DFX VOODOO 3、NVIDIA TNT2、MATROX G400、S3 Savage4。經過這兩次換代后,3DFX在圖形加速市場上所佔的比重下降了,影響也大不如前;而NVIDIA卻憑藉自身的努力和TNT系列產品的巨大成功登上了"圖形加速晶元之王"的寶座。其他廠商雖然也在不斷地努力,但是由於產品的推出時間、性能或兼容性等問題,尚無法撼動NVIDIA和3DFX的地位。
第五代圖形晶元的代表是Voodoo5 5000、GeForce256、G450、Savage 2000+等,這個時候的圖形晶元已經基本進入0.18微米時代。
第六代圖形晶元的代表是GeForce2系列、Voodoo5 6000、RADEON系列、SiS 315、Blade T64等,大家對這個時候的顯卡應該還是比較熟悉的。
第七代圖形晶元的代表是GeForce3、鈦系列、RADEON 7500、RADEON 8500、G550等,這些顯卡在市場已經不多見了。
第八,九,十代圖形晶元的有GeForce4、FX系列RADEON 9000到9800,還有最新推出的X800,NV30等這些也就是我們現在經常掛在嘴邊的顯卡了。

▼Direct X 技術
在各類顯卡廣告中,經常會聲明對Direct X的支持。例如Radeon9200完全支持Direct9.0。Direct X 是微軟公司開發的一套API(應用編程介面),包括Direct DRAW,Direct 3D,Direct SOUND等,利用這些API編程可以直接控制顯示卡、音效卡等硬體, 利用硬體的一些特性,使多媒體回放速度更快,效果更好。由於這是一種軟體標準,大多數顯示卡可以通過升級驅動程序完成對它的支持。

 

4 顯示卡 -相關條目

計算機硬體      計算機        閱讀器           中國

上一篇[DirectX10]    下一篇 [道里]

相關評論

同義詞:暫無同義詞