什么是显卡,显卡的主要部件和主要技术规格有哪些

显卡全称是显示器适配卡,现在的显卡都是3D图形加速卡。它是是连接主机与显示器的接口卡。其作用是将主机的输出信息转换成字符、图形和颜色等信息,传送到显示器上显示。显示卡插在主板的ISA、PCI、AGP扩展插槽中,ISA显示卡现已基本淘汰。现在也有一些主板是集成显卡的。

显示卡的主要部件
显示芯片GPU(Graphic Processing Unit)图形处理芯片
。是显示卡的"心脏",也就相当于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显示卡和3D显示卡的区别依据。2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖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。

显示内存:与主板上的内存功能一样,显存也是用于存放数据的,只不过它存放的是显示芯片处理后的数据。显存越大,显示卡支持的最大分辨率越大,3D应用时的贴图精度就越高,带3D加速功能的显示卡则要求用更多的显存来存放Z-Buffer数据或材质数据等。显存可以分为同步和非同步显存。显示内存的种类主要有SDRAM,SGRAM,DDR SDRAM等几种。显示内存的处理速度通常用纳秒数来表示,这个数字越小则说明显存的速度越快。

BIOS(VGA BIOS)主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序,另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时,通过显示BIOS内的一段控制程序,将这些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS是固化在ROM中的,不可以修改,而现在的多数显示卡则采用了大容量的EPROM,即所谓的"快闪BIOS"(Flash-BIOS),可以通过专用的程序进行改写或升级。你可别小看这一功能,很多显示卡就是通过不断推出升级的驱动程序来修改原程序中的错误、适应新的规范来提升显示卡的性能的。

RAMDAC:它的作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号。RAMDAC的转换速率以MHz表示,它决定了刷新频率的高低(与显示器的"带宽"意义近似)。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的分辨率,RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344(折算系数)÷106≈90MHz。

VGA 插座:电脑所处理的信息最终都要输出到显示器上,显卡的VGA插座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,也就是显卡与显示器相连的输出接口,通常是15针CRT显示器接口。不过有些显示卡加上了用于接液晶显示器LCD的输出接口,用于接电视的视频输出,S端子输出接口等插座。

总线接口:显示卡需要与主板进行数据交换才能正常工作,所以就必须有与之对应的总线接口。常见的有AGP接口、PCI接口和PCI-E接口三种。

PCI接口是一种总线接口,以1/2或1/3的系统总线频率工作,如果要在处理图像数据的同时处理其它数据,那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理,这样势必存在数据滞留现象,在数据量大时,PCI总线就显得很紧张。

AGP接口是为了解决这个问题而设计的,它是一种专用的显示接口,具有独占总线的特点,只有图像数据才能通过AGP端口。AGP是在1997年的秋季,Intel为应付PC处理3D图形中潜在的数据流瓶颈而提出了AGP解决方案。当时三维图形技术发展正值方兴未艾之时,快速更新换代的图形处理器开始越来越多地需要多边形和纹理数据来填饱它,然而问题是数据的流量最终受制于PCI总线的上限。那时的PCI显卡被强迫同系统内其它PCI设备一道分享133Mbps的带宽。而AGP总线的出现一下子解决了所有问题,它提供一个独占通道的方式来同系统芯片组打交道,完全脱离了 PCI总线的束缚。AGP技术又分为AGP 8x,AGP 4x,AGP 2x和AGP 1x等不同的标准。另外AGP使用了更高的总线频率,这样极大地提高了数据传输率。AGP 4x的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。区分AGP接口和PCI接口很容易,前者的引线上下宽度错开,俗称"金手指",后者的引线上下一般齐。

PCI-Express是最新的总线和接口标准,它原来的名称为“3GIO”,是由英特尔提出的,很明显英特尔的意思是它代表着下一代I/O接口标准。交由PCI-SIG(PCI特殊兴趣组织)认证发布后才改名为“PCI-Express”。这个新标准将全面取代现行的PCI和AGP,最终实现总线标准的统一。它的主要优势就是数据传输速率高,目前最高可达到10GB/s以上,而且还有相当大的发展潜力。PCI Express也有多种规格,从PCI Express 1X到PCI Express 16X,能满足现在和将来一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。能支持PCI Express的主要是英特尔的i915和i925系列芯片组。当然要实现全面取代PCI和AGP也需要一个相当长的过程,就象当初PCI取代ISA一样,都会有个过渡的过程。

显卡的技术规格
最大分辨率
:代表了显卡在显示器所能描绘点的数量,一般以"横向点纵向点"来表示。

颜色数:显卡在当前分辨率下能同屏幕显示的色彩数量,一般以多少色或多少bit色表示。

刷新率:影像在显示器上更新的速度,即影响每秒在屏幕内出现的帧数。刷新率越高,屏幕上图像的闪烁感越小,图像越稳定。

显存
类型
:目前显卡上被广泛使用的显存就是SDRAM、DDR SDRAM和DDR2 SDRAM了。SDRAM:SDRAM可以与CPU同步工作,无等待周期,减少数据传输延迟。DDR SDRAM:DDR是Double Data Rate是缩写,它是现有的SDRAM内存的一种进化。在设计和操作上,与SDRAM很相似,唯一不同的是DDR在时钟周期的上升沿和下降沿都能传输数据,而SDRAM则只可在上升沿传输数据,所以DDR的带宽是SDRAM的两倍,而DDR比SDRAM的数据传输率也快一倍。如果SDRAM内存的频率是133MHz,则DDR内存的频率是266MHz。理论上有着SDRAM双倍的性能。DDR2则是DDR的两倍。

速度:显存的速度一般以ns为单位。常见的显存有6ns、5.5ns、5ns、4ns甚至2.8ns的显存。其对应的额定工作频率分别是166MHz、183MHz、200MHz和250MHz。额定工作频率的计算方法是非常简单的,显存速度的倒数就是显存的额定工作频率。当然,对于一些质量较好的显存来说,显存的实际最大工作频率是有一定的余量的。
实际运行频率和等效工作频率
显存的额定工作频率等于显存速度的倒数。例如用在GeForce3上的3.3ns DDR显存,如此算来显存的额定工作频率也只有303MHz。但是我们经常看到运行频率333MHz、400MHz甚至460MHz的显存,这又是怎么回事呢?实际上这些频率是等效工作频率。DDR显存因为能在时钟的上升沿和下降沿都能传送数据,因此,在相同的时钟频率和数据位宽度的情况下显存带宽是普通SDRAM的两倍。换句话说,在显存速度相同的情况下,DDR显存的实际工作频率是普通SDRAM显存的2倍。同样,DDR显存达到的带宽也是普通SDRAM显存的2倍。例如,5ns的SDRAM显存的工作频率为200MHZ,而5ns的DDR显存的等效工作频率就是400MHZ。

数据位宽度和显存带宽的计算方法:数据位宽度指的是在一个时钟周期之内能传送的bit数,它是决定显存带宽的重要因素,与显卡性能息息相关。当显存种类相同并且工作频率相同时,数据位宽度越大,它的性能就越高。显存带宽的计算方法是:运行频率×数据带宽/8,之所以要除以8,是因为每8个bit(比特)等于一个Byte(字节)。以GeForce3显卡为例,其显存系统带宽=230MHz×2(因为使用了DDR显存,所以乘以2)×128/8=7.36GB。数据位带宽是显存也是显卡的一个很重要的参数。在显卡工作过程中,Z缓冲器、帧缓冲器和纹理缓冲器都会大幅占用显存带宽资源。带宽是3D芯片与本地存储器传输的数据量标准,这时候显存的容量并不重要,也不会影响到带宽,相同显存带宽的显卡采用64MB和128MB显存在性能上区别不大。因为这时候系统的瓶颈在显存带宽上,当碰到大量像素渲染工作时,显存带宽不足会造成数据传输堵塞,导致显示芯片等待而影响到速度。目前显存主要分为64位和128位,在相同的工作频率下,64位显存的带宽只有128位显存的一半。这也就是为什么Geforce2 MX200(64位SDR)的性能远远不如Geforce2 MX400(128位SDR)的原因了。一些显卡厂商中对64位显存避而不谈,采用不告知政策,所以大家在购买显卡时一定要问清楚这一问题。

生产商:目前显存颗粒的制造商主要以日本、韩国和台湾的为主。日本的如Toshiba(东芝)、Hitachi(日立),韩国的主要是三星和现代,台湾的代表是Winbord、EliteMT、EtronTech(钰创)等。目前市场上的显卡主要就使用了三星,现代,钰创,ESMT等几个品牌的显存。应该说这几个正规大厂生产的显存,其性能和质量都是有保证的,无论是稳定性还是超频性能都是相当不错的。

Direct X 技术:在各类显卡广告中,经常会声明对Direct X的支持。例如Radeon9200完全支持Direct9.0。Direct X 是微软公司开发的一套API(应用编程接口),包括Direct DRAW,Direct 3D,Direct SOUND等,利用这些API编程可以直接控制显示卡、声卡等硬件, 利用硬件的一些特性,使多媒体回放速度更快,效果更好。由于这是一种软件标准,大多数显示卡可以通过升级驱动程序完成对它的支持。

显卡主要性能参数

帧率(Frames per Second):每秒的帧数(fps)或者说帧率表示图形处理器场景时每秒钟能够更新几次。高的帧率可以得到更流畅、更逼真的动画。一般来说30fps就是可以接受的,但是将性能提升至60fps则可以明显提升交互感和逼真感,但是
一般来说超过75fps一般就不容易察觉到有明显的流畅度提升了。如果帧率超过屏幕刷新率只会浪费图形处理的能力,因为显示器不能以这么快的速度更新,这样超过刷新率的帧率就浪费掉了。

深度复杂性(Depth Complexity):深度复杂性是用来度量场景复杂程度的指标。它指每个显示帧处理过程中像素需要渲染的次数。举例来说
,在场景中仅有一面墙的情况下,深度复杂性为1。如果墙的前面站有一个人则深度复杂性为2,如果有一只狗在人和墙的中间则深度复杂性为3,以此类推。深度复杂性的存在需要更强的渲染能力以及带宽以对像素进行渲染。当前图形应用程序中平均浓度复杂性大约在2到3之间,这意味着你看见的每一个像素实际上被图形处理器渲染了两到三次。

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