显卡基础知识.docx

显卡基础知识.docx

《显卡基础知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《显卡基础知识.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

显卡基础知识

目录

显卡1

1.显卡核心1

1.1显卡芯片1

1.2制作工艺1

1.3核心代号1

2.显卡频率1

2.1核心频率1

2.2显存频率1

3.显存规格2

3.1显存类型2

3.2显存容量2

3.3显存位宽2

3.4最大分辨率3

4.散热方式3

4.1被动散热3

4.2主动散热3

5.显卡接口3

5.1总线接口类型3

5.2I/O接口6

5.3电源接口16

6.物理特性16

6.13DAPI16

6.2流处理器16

6.3纹理单元17

6.4光栅处理单元17

显卡

1.显卡核心

1.1显卡芯片

显示芯片是显卡的核心芯片，它的性能好坏直接决定了显卡性能的好坏，它的主要任务就是处理系统输入的视频信息并将其进行构建、渲染等工作。

显示主芯片的性能直接决定了显示卡性能的高低。

不同的显示芯片，不论从内部结构还是其性能，都存在着差异，而其价格差别也很大。

显示芯片在显卡中的地位，就相当于电脑中CPU的地位，是整个显卡的核心。

因为显示芯片的复杂性，目前设计、制造显示芯片的厂家只有NVIDIA、ATI、SIS、VIA等公司。

1.2制作工艺

显示芯片的制造工艺与CPU一样，也是用纳米来衡量其加工精度的。

制造工艺的提高，意味着显示芯片的体积将更小、集成度更高，可以容纳更多的晶体管，性能会更加强大，功耗也会降低。

1.3核心代号

核心代号就是指显卡的显示核心（GPU）的开发代号。

而所谓开发代号就是显示芯片制造商为了便于显示芯片在设计、生产、销售方面的管理和驱动架构的统一而对一个系列的显示芯片给出的相应的基本的代号。

不同的显示芯片都有相应的开发代号。

开发代号最突出的作用是降低显示芯片制造商的成本、丰富产品线以及实现驱动程序的统一。

一般来说，显示芯片制造商可以利用一个基本开发代号再通过控制渲染管线数量、顶点着色单元数量、显存类型、显存位宽、核心和显存频率、所支持的技术特性等方面来衍生出一系列的显示芯片来满足不同的性能、价格、市场等不同的定位，还可以把制造过程中具有部分瑕疵的高端显示芯片产品通过屏蔽管线等方法处理成为完全合格的相应低端的显示芯片产品出售，从而大幅度降低设计和制造的难度和成本，丰富自己的产品线。

附https:

//en.wikipedia.org/wiki/List_of_Nvidia_graphics_processing_units（N卡的核心代号）

2.显卡频率

2.1核心频率

显卡的核心频率是指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能，但显卡的性能是由核心频率、显存、像素管线、像素填充率等等多方面的情况所决定的，因此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。

2.2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（兆赫兹）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。

显存频率与显存时钟周期是相关的，二者成倒数关系，也就是显存频率＝1/显存时钟周期。

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最大频率。

3.显存规格

3.1显存类型

显存是显卡上的关键核心部件之一，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。

显存，也被叫做帧缓存，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。

如同计算机的内存一样，显存是用来存储要处理的图形信息的部件。

我们在显示屏上看到的画面是由一个个的像素点构成的，而每个像素点都以4至32甚至64位的数据来控制它的亮度和色彩，这些数据必须通过显存来保存，再交由显示芯片和CPU调配，最后把运算结果转化为图形输出到显示器上。

3.2显存容量

显存容量是显卡上本地显存的容量数，这是选择显卡的关键参数之一。

显存容量的大小决定着显存临时存储数据的能力，在一定程度上也会影响显卡的性能。

值得注意的是，显存容量越大并不一定意味着显卡的性能就越高，因为决定显卡性能的三要素首先是其所采用的显示芯片，其次是显存带宽（这取决于显存位宽和显存频率），最后才是显存容量。

一款显卡究竟应该配备多大的显存容量才合适是由其所采用的显示芯片所决定的，也就是说显存容量应该与显示核心的性能相匹配才合理，显示芯片性能越高由于其处理能力越高所配备的显存容量相应也应该越大，而低性能的显示芯片配备大容量显存对其性能是没有任何帮助的。

3.3显存位宽

显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。

目前市场上的显存位宽有64位、128位和256位三种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。

显存位宽越高，性能越好价格也就越高。

大家知道显存带宽＝显存频率×显存位宽/8，那么在显存频率相当的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。

比如说同样显存频率为500MHz的128位和256位显存，那么它俩的显存带宽将分别为：

128位＝500MHz*128∕8=8GB/s，而256位＝500MHz*256∕8=16GB/s，是128位的2倍，可见显存位宽在显存数据中的重要性。

显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的，显存总位宽同样也是由显存颗粒的位宽组成，。

显存位宽＝显存颗粒位宽×显存颗粒数。

显存颗粒上都带有相关厂家的内存编号，可以去网上查找其编号，就能了解其位宽，再乘以显存颗粒数，就能得到显卡的位宽。

这是最为准确的方法，但施行起来较为麻烦。

3.4最大分辨率

显卡的最大分辨率是指在一定的刷新率下（一般为60Hz）显卡在显示器上所能描绘的像素点的数量。

在输出接口带宽足够的情况下，模拟信号（VGA）的最大分辨率的其实是由显卡的RAMDAC频率决定，而数字信号的分辨率由核心频率决定。

比如4K数字信号分辨率需要最低的要求3840x2160x60x1.344÷1.06≈631Mhz。

4.散热方式

4.1被动散热

一般一些工作频率较低的显卡采用的都是被动式散热，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，这样在保障显卡稳定工作的同时，不仅可以降低成本，而且还能减少使用中的噪音。

4.2主动散热

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。

因为较高的工作频率就会带来更高的热量，仅安装一个散热片的话很难满足散热的需要，所以就需要风扇的帮助，而且对于那些超频使用的用户和需要长时间使用的用户来说就更重要了。

导流式散热则是一种非常好的设计，很多高档游戏显卡都采用了这种散热方式，虽然该散热系统的外形与轴流式有些相似，但其散热效果却是轴流式散热系统不可比拟的。

散热片收集的热量可以通过显卡自身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。

5.显卡接口

5.1总线接口类型

接口类型是指显卡与主板连接所采用的接口种类。

显卡的接口决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽，也就是瞬间所能传输的最大数据量。

不同的接口决定着主板是否能够使用此显卡，只有在主板上有相应接口的情况下，显卡才能使用，并且不同的接口能为显卡带来不同的性能。

目前各种3D游戏和软件对显卡的要求越来越高，主板和显卡之间需要交换的数据量也越来越大，过去的显卡接口早已不能满足这样大量的数据交换，因此通常主板上都带有专门插显卡的插槽。

假如显卡接口的传输速度不能满足显卡的需求，显卡的性能就会受到巨大的限制，再好的显卡也无法发挥。

显卡发展至今主要出现过ISA、PCI、AGP、PCIExpress等几种接口，所能提供的数据带宽依次增加。

其中2004年推出的PCIExpress接口已经成为主流，以解决显卡与系统数据传输的瓶颈问题，而ISA、PCI接口的显卡已经基本被淘汰。

目前市场上显卡一般是AGP和PCI-E这两种显卡接口。

AGP是AcceleratedGraphicsPort（图形加速端口）的缩写，是显示卡的专用扩展插槽，它是在PCI图形接口的基础上发展而来的。

AGP规范是英特尔公司解决电脑处理（主要是显示）3D图形能力差的问题而出台的。

AGP并不是一种总线，而是一种接口方式。

随着3D游戏做得越来越复杂，使用了大量的3D特效和纹理，使原来传输速率为133MB/sec的PCI总线越来越不堪重负，籍此原因Intel才推出了拥有高带宽的AGP接口。

这是一种与PCI总线迥然不同的图形接口，它完全独立于PCI总线之外，直接把显卡与主板控制芯片联在一起，使得3D图形数据省略了越过PCI总线的过程，从而很好地解决了低带宽PCI接口造成的系统瓶颈问题。

可以说，AGP代替PCI成为新的图形端口是技术发展的必然.

PCIExpress（以下简称PCI-E）采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。

相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI-E的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。

PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16，而X2模式将用于内部接口而非插槽模式。

PCI-E规格从1条通道连接到32条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。

此外，较短的PCI-E卡可以插入较长的PCI-E插槽中使用，PCI-E接口还能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。

PCI-EX1的250MB/秒传输速度已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。

因此，用于取代AGP接口的PCI-E接口位宽为X16，能够提供5GB/s的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提供约为4GB/s左右的实际带宽，远远超过AGP8X的2.1GB/s的带宽。

尽管PCI-E技术规格允许实现X1（250MB/秒），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道规格，但是依目前形式来看，PCI-EX1和PCI-EX16已成为PCI-E主流规格，同时很多芯片组厂商在南桥芯片当中添加对PCI-EX1的支持，在北桥芯片当中添加对PCI-EX16的支持。

除去提供极高数据传输带宽之外，PCI-E因为采用串行数据包方式传递数据，所以PCI-E接口每个针脚可以获得比传统I/O标准更多的带宽，这样就可以降低PCI-E设备生产成本和体积。

另外，PCI-E也支持高阶电源管理，支持热插拔，支持数据同步传输，为优先传输数据进行带宽优化。

在兼容性方面，PCI-E在软件层面上兼容目前的PCI技术和设备，支持PCI设备和内存模组的初始化，也就是说过去的驱动程序、操作系统无需推倒重来，就可以支持PCI-E设备。

目前PCI-E已经成为显卡的接口的主流，不过早期有些芯片组虽然提供了PCI-E作为显卡接口，但是其速度是4X的，而不是16X的，例如VIAPT880Pro和VIAPT880Ultra，当然这种情况极为罕见。

（从左到右依次是APG,4*PCI,2*ISA联想奔月4000PIII550Hz主机主板2000年）

（从左到右，2*PCI，PCI-E,来自神州新梦6300T，2006年）

（从上到下，PCIEX1，PCIEX16，PCIE，PCIEX1，PCIEX16，PCIE，PCIEX16，来自华硕Z97-A主板2015年，均为PCIE3.0）

5.2I/O接口

就目前而言，显卡上面常见的输出接口是比较丰富的，如上图所示。

我们所熟知的有以下几种：

VGA、DVI、HDMI和DP。

这四种输出接口是显卡上最常见的输出接口，VGA是大家再熟悉不过的输出接口了，但是DVI、HDMI和DP这三大新兴输出接口每一个类别又有好几种分类，同时版本也有了好几种，所以容易让初学者对这些输出接口犯糊涂，同时根据显卡档次的高低，并不是所有显卡都有以上输出接口的。

下面我们就来一一为大家详解这几种接口的定义、区别差异等等，让您弄个明白。

VGA接口--最常见，见得最多的显卡输出接口

说到VGA接口，相信熟悉电脑的很多朋友都不会陌生，因为这种接口是电脑显示器上最主要的接口，从块头巨大的CRT显示器时代开始，VGA接口就被使用，并且一直沿用至今，另外VGA接口还被称为D-Sub接口，总之是运用最广的显卡接口。

VGA显卡接口是一种D型接口，上面共有15针，分成三排，每排五个。

并且VGA接口扩展性比较强，可以轻松与DVI接口进行转换，显卡详细VGA接口介绍如下图：

VGA输出接口知识

对于多数朋友来说我们只要知道VGA接口是提示显示器信号的接口，是与显示器相连的接口即可，不过作为电脑爱好者我们还是有必须对显卡进行深入了解的，下面我们再来介绍下VGA接口各个引脚的功能与作用，如下图：

VGA管脚接口作用

VGA接口知识链接

早前大多数的计算机和外部显示设备的连接还是通过模拟VGA接口进行的，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、Ｂ三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。

对于模拟显示设备，比如说模拟CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像；而对于LCD、DLP等数字显示设备，显示设备中需配置相应的Ａ/Ｄ（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。

在经过Ｄ/Ａ和Ａ/Ｄ这两次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。

VGA接口应用于CRT显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。

DVI接口--LCD显示器应运而生接口

DVI（DigitalVisualInterface），即数字视频接口。

它是1999年由SiliconImage、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司共同组成DDWG（DigitalDisplayWorkingGroup，数字显示工作组）推出的接口标准。

在1998年9月的Intel开发者论坛上所成立的数字显示工作小组（DigitalDisplayWorkingGroup简称DDWG）发明了一种高速传输数字信号的技术，即：

DVI数字视频接口，共有DVI-A、DVI-D和DVI-I三种不同类型的接口形式。

DVI-D只有数字接口，DVI-I有数字和模拟接口，目前应用主要以DVI-D为主，同时DVI-D和DVI-I又有单通道（SingleLink）和双通道（DualLink）之分，我们平时见到的都是单通道版的，双通道版的成本很高，因此只有部分专业设备才具备，普通消费者很难见到。

DVI-A是一种模拟传输标准，往往在大屏幕专业CRT中能看见，不过由于和VGA没有本质区别，性能也不高，因此DVI-A事实上已经被废弃了。

DVI接口知识图解

三类DVI五种输出接口

我们经常可以听见经销商形容DVI线有18+1和24+1以及18+5和24+5这四种规格，18针属于单通道DVI，传输速率只有24针的一半，为165MHz。

在画面显示上，单通道的DVI支持的分辨率和双通道的完全一样，但刷新率却只有双通道的一半左右，会造成显示质量的下降。

而使用大屏液晶显示器的话，24针的双通道DVI是必须具备的条件。

至于18+5和24+5这种规格都属于DVI-I，多出来得4根线用于兼容传统VGA模拟信号。

这种接口在显示卡上用的多，显示器基本不用。

HDMI高清接口--高清输出新变革

HDMI高清晰度多媒体接口（英文：

HighDefinitionMultimediaInterface，HDMI）是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字化接口，其可同时传送音频和影音信号，最高数据传输速度为5Gbps,同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。

HDMI可搭配宽带数字内容保护（HDCP），以防止非法拷贝。

HDMI高清是目前十分流行的接口，目前主流显卡一般都搭配有HDMI高清接口，这也成为当前显卡的输出接口标准，另外很多主板中也带有HDMI高清接口。

HDMI高清接口目前运用广泛，由于使用HDMI高清接口显示器画面高清晰而受到广大用户欢迎，下面下一起来看下HDMI高清接口知识介绍。

HDM高清接口知识详细介绍

其实HDMI高清接口版本是有多个的，这些可能大家都不怎么了解，下面编辑附上HDMI高清接口不同版本对照图：

HDMI高清接口各版本功能支持对比

HDMI高清接口各版本参数对比

HDMI接口不仅可以满足1080P的分辨率，还能支持DolbyTrueHD和DTS-HDMasterAudio等先进音频格式，同时HDMI支持EDID、DDC2B，因此具有HDMI的设备具备“即插即用”的特点，信号源和显示设备之间会自动进行“协商”，自动选择最合适的视频/音频格式。

与DVI相比HDMI接口的体积更小，DVI的线缆长度不能超过8米，否则会影响画质，而HDMI最远可传输15米。

只要一条HDMI缆线，就可以取代最多13条模拟传输线，能有效解决家庭娱乐系统背后连线杂乱纠结的问题。

然而遗憾的是使用HDMI接口需要支付一定的技术协议授权费用。

DP接口-挑战HDMI又一高清接口

DP接口也是一种高清数字输出接口标准。

可以连接电脑显示器或者组建高清家庭影院等。

DVI和HDMI都是通过把信号转化成TMDS最小化传输差分信号来进行传输，然而在笔记本领域长久以来是LVDS（Low-VoltageDifferentialSignaling低压差分信号）的天下。

而DisplayPort接口的推出正好完美的解决了这个难题。

DisplayPort如今受到了业界广泛的支持，主要由于DisplayPort的两大优势：

第一，DisplayPort在协议层上的优势，DisplayPort采用的是MPA（微封包架构，Micro-PacketArchitecture）；第二，就是笔记本等便携设备的问题。

使用DisplayPort接口，就大大的简化了布线的复杂度。

DP接口知识详细介绍

关于DisplayPort与HDMI的区别，我们知道HDMI最先是面向CRT而制定的规格，无论是HDMI还是其“孪生兄弟”UDI（去掉音频功能的HDMI），两者都继承了DVI的核心技术TMDS，从本质上来说仍然是DVI的扩展。

DVI、HDMI、UDI的视频内容都以即时、专线方式进行传输，这可以保证视频流量大时不会发生堵塞的现象。

而DisplayPort一开始即是面向液晶显示器开发的，采用“Micro-PacketArchitecture（微封包架构）”传输架构，视频内容以封包方式传送，这一点同DVI、HDMI等视频传输技术有着明显区别。

也就是说，HDMI的出现取代了模拟信号视频，而DisplayPort的出现则取代的是DVI和VGA接口。

在本文的最后编辑主要为大家来介绍下显卡接口该如何来选取与保留，多元需求增进输出接口的技术革新也需要我们去不断的尝试与挖掘。

随着高清、多屏和3D显示等一系列显示技术的革新，显卡输出接口的升级换代也紧随其后，不断推陈出新。

可以说DVI、HDMI和DP接口的推出大大满足了网友对显示输出效果的品质要求，网友采用这些新型的高带宽的输出接口之后，可以尽情享受更逼真、更细腻和更愉悦的音视频体验，这些都是承蒙输出接口技术更新所带来的福利。

高清、多屏和3D大大增进了输出接口的革新，也满足用户各种需求

最后，为大家总结出显卡显示输出接口的选择要点：

1、VGA接口由于是模拟信号，不可避免地造成了一些图像细节的损失，只适用于20?

家韵碌南允酒魇褂茫?

/p>

2、若显示器采用1920*1200以下分辨率，DVI-I，DVI-D，HDMI，DP接口均可，屏幕尺寸影响较小；

3、若显示器采用超高分辨率，比如2560*1600或搭建多屏显示输出系统情况下，双通道DVI-D，HDMI，DP可以胜任；

4、若采用的是3D显示器，1920*1080分辨率下，DVI-D、HDMI和DP没太大问题，若是2560*1600以上最好选用HDMI和DP输出接口。

最新的DisplayPort1.4将支持8K分辨率的信号传输，兼容USBType-C接口。

从本次更新的技术参数可以看到，这次的eDP1.4a接口在显示适配器及显示器之间提供4条HBR3高速通道，单通道带宽达到了8.1Gbps，这些通道可独立运行，也可以成对使用，4通道理论带宽达到了32.4Gbps，足以支持10位色彩的4K120Hz输出，也可以支持8K60Hz输出。

5.3电源接口

常见的电源接口6pin，8pin，6pin+6pin，6pin+8pin，8pin+8pin，无外接电源接口。

6.物理特性

6.13DAPI

API是ApplicationProgrammingInterface的缩写，是应用程序接口的意思，而3DAPI则是指显卡与应用程序直接的接口。

3DAPI能让编程人员所设计的3D软件只要调用其API内的程序，从而让API自动和硬件的驱动程序沟通，启动3D芯片内强大的3D图形处理功能，从而大幅度地提高了3D程序的设计效率。

目前个人电脑中主要应用的3DAPI有DirectX和OpenGL。

6.2流处理器

SP：

StreamProcessor。

NVIDIA对其统一架构GPU内通用标量着色器的称谓。

StreamProcessor是继PixelPipelines和VertexPipelines之后新一代的显卡渲染技术指标，StreamProcessor既可以完成VertexShader运算，也可以完成PixelShader运算，而且可以根据需要组成任意VS/PS比例，从而给开发者更广阔的发挥空间。

简而言之，过去按照固定的比例组成的渲染管线/顶点单元渲染模式如今被StreamProcessor组成的任意比例渲染管线/顶点单元渲染模式替代，StreamProcessor是全新的全能渲染单元。

6.3纹理单元

　纹理单元，就是将游戏程序中的纹理贴图反映到像素位置的运算单元，其实里面的结构可以细分：

1、纹理寻址单元：

主要用于从显存或缓存中提取纹理像素的单元。

2、纹理程序处理单元：

主要是解析在模型文件的要求下纹理的渲染顺序和三角形的渲染路径。

3、纹理拾取单元：

将提取的纹理像素转换到应该显示的像素位置。

4、纹理解压缩：

对于某些纹理压缩的贴图进行解压渲染。

6.4光栅处理单元

ROP光栅处理单元单元在GPU中的主要作用，就是将全部像素填充进纹理，并使得纹理最终获得正确的表现效果。

图形处理顺序：

SP（流处理器）--TMU（纹理单元）---ROP（光栅化单元）

SP流处理器：

负责顶点（VS）和像素渲染（PS），以前老显卡（DX8、DX9显卡）的VS和PS单元都是独立的，而DX10和DX11将VS和PS工作都交给SP来做。

VS：

绘制三角形或多边形，即图形的骨架，比如先绘制一个三角形（需要三个顶点的座标值），绘制第二个相临的三角形时，只需要一个座标值即可（因为另外两个顶点已经绘制出来了）；PS：

在3D图形的骨架上，进行填充，是显卡负载最重的一个步骤；VS--PS之间还会做GS（置换）。

当然，SP还能做一些与图形无关的工作，比如物理运算、通用浮