显卡的基本知识.docx

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显卡的基本知识

工作原理

　　数据（data）一旦离开CPU，必须通过4个步骤，最后才会到达显示屏：

　　1、从总线（bus）进入GPU（GraphicsProcessingUnit，图形处理器）------将CPU送来的数据送到GPU（图形处理器）里面进行处理。

　　2、从videochipset（显卡芯片组）进入videoRAM（显存）------将芯片处理完的数据送到显存。

　　3、从显存进入DigitalAnalogConverter（=RAMDAC，随机读写存储模—数转换器），------将显示

最新的FermiGF100GTX480和GTX470显卡

显存读取出数据再送到RAMDAC进行数据转换的工作（数字信号转模拟信号）。

　　4、从DAC进入显示器（Monitor）------将转换完的模拟信号送到显示屏。

　　显示效能是系统效能的一部份，其效能的高低由以上四步所决定，它与显示卡的效能（videoperformance）不太一样，如要严格区分，显示卡的效能应该受中间两步所决定，因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部。

第一步是由CPU（运算器和控制器一起组成了计算机的核心，成为微处理器或中央处理器，即CPU）进入到显示卡里面，最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上。

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基本结构

　　1）GPU（类似于主板的CPU）

　　全称是GraphicProcessingUnit，中文翻译为“图形处理器”。

NVIDIA公司在发布GeForce256图形处理芯片时首先提出的概念。

GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并进行部分原本CPU的工作，尤其是在3D图形处理时。

GPU所采用的核心技术有硬件T&L（几何转换和光照处理）、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。

GPU的生产主要由nVidia与ATI两家厂商生产。

　　2）显存（类似于主板的内存）

　　显示内存的简称。

顾名思义，其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。

图形核心的性能愈强，需要的显存也就越多。

以前的显存主要是SDR的，容量也不大。

市面上的显卡大部分采用的是GDDR3显存，现在最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR4或GDDR5显存。

显存主要由传统的内存制造商提供，比如三星、现代、Kingston等。

　　3）显卡bios（类似于主板的bios）

　　显卡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，而多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的FlashBIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。

　　4）显卡PCB板（类似于主板的PCB板）

　　就是显卡的电路板，它把显卡上的其它部件连接起来。

功能类似主板。

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产品分类

　　独立显卡和集成显卡的区分

　　集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都做在主板上，与主板融为一体；集成显卡的显示芯片有单独的，但大部分都集成在主板的北桥芯片中；一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存，但其容量较小，集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱，不能对显卡进行硬件升级，但可以通过CMOS调节频率或刷入新BIOS文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能；集成显卡的优点是功耗低、发热量小、部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡，所以不用花费额外的资金购买显卡。

　　独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E。

独立显卡单独安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能，容易进行显卡的硬件升级；其缺点是系统功耗有所加大，发热量也较大，需额外花费购买显卡的资金。

（1）PCI接口由英特尔（Intel）公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。

此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。

采用PCI接口的GeForce6200A

最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到133MB/s（33MHz*32bit/s），基本上满足了当时处理器的发展需要。

随着对更高性能的要求，1993年又提出了64bit的PCI总线，后来又提出把PCI总线的频率提升到66MHz。

PCI接口的速率最高只有266MB/S，1998年之后便被AGP接口代替。

不过仍然有新的PCI接口的显卡推出，因为有些服务器主板并没有提供AGP或者PCI-E接口，或者需要组建多屏输出，选购PCI显卡仍然是最实惠的方式。

（2）AGP接口

　　AccelerateGraphicalPort是Intel公司开发的一个视频接口技术标准,是为了解决PCI总线的低带宽而开发的接口技术。

它通过将图形卡与系统主内存连接起来，在CPU和图形处理器之间直接开辟了更快的总线。

其发展经历了AGP1.0（AGP1X/2X）、AGP2.0（AGP4X）、AGP3.0（AGP8X）。

最新的AGP8X其理论带宽为2.1Gbit/秒。

到2009年，已经被PCI-E接口基本取代（2006年大部分厂家已经停止生产）。

　　（3）PCIExpress接口

　　PCIExpress是新一代的总线接口，而采用此类接口的显卡产品，已经在2004年正式面世。

早在2001年的春季“英特尔开发者论坛”上，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。

随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCIExpress。

　　（4）最热的双卡技术

　　SLI和CrossFire分别是Nvidia和ATI两家的双卡或多卡互连工作组模式.其本质是差不多的.只是叫法不同SLIScanLineInterlace（扫描线交错）技术是3dfx公司应用于Voodoo上的技术，它通过把2块Voodoo卡用SLI线物理连接起来，工作的时候一块Voodoo卡负责渲染屏幕奇数行扫描，另一块负责渲染偶数行扫描，从而达到将两块显卡“连接”在一起获得“双倍”的性能。

SLI中文名速力，到2009年SLI工作模式与早期Voodoo有所不同，改为屏幕分区渲染。

　　CrossFire，中文名交叉火力，简称交火，是ATI的一款多重GPU技术，可让多张显示卡同时在一部电脑上并排使用，增加运算效能，与NVIDIA的SLI技术竞争。

CrossFire技术于2005年6月1日，在ComputexTaipei2005正式发布，比SLI迟一年。

从首度公开截至2009年，CrossFire经过了一次修订。

　　如何组建：

　　组建SLI和Crossfire，需要几个方面。

　　1、需要2个以上的显卡，必须是PCI-E，不要求必须是相同核心，混合SLI可以用于不同核心显卡。

　　2、需要主板支持，SLI授权已开放，支持SLI的主板有NV自家的主板和Intel的主板，如570SLI（AMD）、680iSLI（Intel）。

Crossfire开放授权，INTEL平台较高芯片组，945、965、P35、P31、P43、P45、X38、X48.。

AMD自家的770X790X790FX790GX均可进行crossfire。

　　3、系统支持。

　　4、驱动支持。

　　（5）集成显卡与独立显卡的并行工作

　　无论是Nvidia还是ATI，均可用自己最新的集成显卡和独立显卡进行混合并行使用，但是由于驱动原因，Nvidia的MCP78只能和低端的8400GS,8500GT混合SLI，ATi的780G,790GX只能和低端的2400PRO/XT，3450进行混合Crossfire。

　　5）不同型号显卡之间进行Crossfire

　　ATI部分新产品支持不同型号显卡之间进行交火，比如HD3870X2与HD3870组建交火系统，或者HD4870与HD4850之间组建交火系统。

这种交火需要硬件以及驱动的支持，并不是所有型号之间都可以。

HD4870与HD4850交火已取得不错的成绩。

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软件配置

　　1）DirectX

　　DirectX并不是一个单纯的图形API，它是由微软公司开发的用途广泛的API（ApplicationProgrammingInterface,应用程序编程接口），它包含有DirectGraphics（Direct3D+DirectDraw）、DirectInput、DirectPlay、DirectSound、DirectShow、DirectSetup、DirectMediaObjects等多个组件，它提供了一整套的多媒体接口方案。

只是其在3D图形方面的优秀表现，让它的其它方面显得暗淡无光。

DirectX开发之初是为了弥补Windows3.1系统对图形、声音处理能力的不足，已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口。

最新版本为DirectX11。

　　Direct3D（简称D3D）

　　DirectX是微软开发并发布的多媒体开发软件包，其中有一部分叫做Direct3D。

大概因为是微软的手笔，有的人就说它将成为3D图形的标准。

　　2）OpenGL

　　OpenGL是OpenGraphicsLib的缩写，是一套三维图形处理库，也是该领域的工业标准。

计算机三维图形是

NvidiaLogo

指将用数据描述的三维空间通过计算转换成二维图像并显示或打印出来的技术。

OpenGL就是支持这种转换的程序库，它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRISGL，在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。

SGI在1992年7月发布1.0版，后成为工业标准，由成立于1992年的独立财团OpenGLArchitectureReviewBoard（ARB）控制。

SGI等ARB成员以投票方式产生标准，并制成规范文档（Specification）公布，各软硬件厂商据此开发自己系统上的实现。

只有通过了ARB规范全部测试的实现才能称为OpenGL。

1995年12月ARB批准了1.1版本，最新版规范是在SIGGRAPH2007公布的OpenGL3.0。

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常见品牌

　　显卡业的竞争也是日趋激烈。

各类品牌名目繁多，以下是一些常见的牌子，仅供参考：

　　蓝宝石、华硕、迪兰恒进、丽台、XFX讯景、技嘉、映众、微星、艾尔莎、富士康、捷波、磐正、映泰、耕升、旌宇、影驰、铭瑄、翔升、盈通、祺祥、七彩虹、斯巴达克、索泰、双敏、精雷、昂达

　　其中蓝宝石、华硕是在自主研发方面做的不错的品牌，蓝宝只做A卡，华硕的A卡和N卡都是核心合作伙伴，相对于七彩虹这类的通路品牌，拥有自主研发的厂商在做工和特色技术上会更出色一些，而通路显卡的价格则要便宜一些（注：

七彩虹、双敏、盈通、铭瑄和昂达都由同一个厂家代工，所以差别只在显卡贴纸和包装而已，大家选购时需要注意），每个厂商都有自己的品牌特色，像华硕的“为游戏而生”，七彩虹的“游戏显卡专家”都是大家耳熟能详的。

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主要参数

　　1.显示芯片（型号、版本级别、开发代号、制造工艺、核心频率）

　　2.显存（类型、位宽、容量、封装类型、速度、频率）

　　3.技术（象素渲染管线、顶点着色引擎数、3DAPI、RAMDAC频率及支持MAX分辨率）

　　4.PCB板（PCB层数、显卡接口、输出接口、散热装置）

　　1）显示芯片

　　显示芯片:

　　又称图型处理器-GPU，它在显卡中的作用，就如同CPU在电脑中的作用一样。

更直接的比喻就是大脑在人身体里的作用。

　　先简要介绍一下常见的生产显示芯片的厂商：

Intel、AMD、nVidia、VIA（S3）、SIS、Matrox、3DLabs。

　　Intel、VIA（S3）、SIS主要生产集成芯片；

　　ATI、nVidia以独立芯片为主，是市场上的主流。

　　Matrox、3DLabs则主要面向专业图形市场。

　　由于ATI和nVidia基本占据了主流显卡市场，下面主要将主要针对这两家公司的产品做介绍。

　　型号:

　　ATI公司的主要品牌Radeon（镭龙）系列，其型号由早期的   7000/7200/7500/8500/9000/9200/9550/9600/9700/9800/X300/X600/X700/X800/X1300/X1600/X1800/X1900/X1950/HD2400/HD2600/HD2900）

　　到近期的

　　Radeon（HD3400/HD3600/HD3800/HD4350/HD4550/HD4600/HD4650/HD4670/HD4770/HD4800/HD4850X2/HD4890/HD4870X2/HD5750/HD5770/HD5850/HD5870/HD5970）。

　　nVIDIA公司的主要品牌GeForce（精视）系列，其型号由早其的GeForce256、GeForce2（100/200/400）、GeForce3（200/500）、GeForce4（420/440/460/4000/4200/4400/4600/4800）

　　到GeForceFX（5200/5500/5600/5700/5800/5900/5950）、

　　GeForce（6100/6150/6200/6400/6500/6600/6800/）、GeForce（8400/8500/8600/8700/8800）

　　再到近期的GeForce（9400GT/9500GT/9600GSO/9600GT/9800GT/9800GTX+/9800GX2/GTX260/GTX260+/GTX280/GTX275/GTX285/GTX295/GTX470/GTX480）。

　　版本级别:

　　除了上述标准版本之外，还有些特殊版，特殊版一般会在标准版的型号后面加个后缀，常见的有：

　　ATI:

　　SE（SimplifyEdition简化版）通常只有64bit内存界面,或者是像素流水线数量减少。

　　Pro（ProfessionalEdition专业版）高频版，一般比标版在管线数量/顶点数量还有频率这些方面都要稍微高一点。

　　XT（eXTreme高端版）是ATi系列中高端的，而nVIDIA用作低端型号。

　　XTPE（eXTremePremiumEditionXT白金版）高端的型号。

　　XL（eXTreme Limited高端系列中的较低端型号）ATI最新推出的R430中的高频版

　　XTX（XTeXtreme高端版）X1000系列发布之后的新的命名规则。

　　CE（CrossfireEdition交叉火力版）交叉火力。

　　VIVO（VIDEOINandVIDEOOUT）指显卡同时具备视频输入与视频捕捉两大功能。

　　HM（HyperMemory）可以占用内存的显卡

　　nVIDIA:

　　ZT在XT基础上再次降频以降低价格。

　　XT降频版，而在ATi中表示最高端。

　　LE（LowerEdition低端版）和XT基本一样，ATi也用过。

　　SE和LE相似基本是GS的简化版最低端的几个型号

　　MX平价版，大众类。

　　GS普通版或GT的简化版。

　　GE也是简化版不过略微强于GS一点点,影驰显卡用来表示"骨灰玩家版"的东东

　　GT常见的游戏芯片。

比GS高一个档次,因为GT没有缩减管线和顶点单元。

　　GTS介于GT和GTX之间的版本GT的加强版

　　GTX（GTeXtreme）代表着最强的版本简化后成为GT

　　Ultra在GF8系列之前代表着最高端，但9系列最高端的命名就改为GTX。

　　GT2eXtreme双GPU显卡。

　　TI（Titanium钛）以前的用法一般就是代表了nVidia的高端版本。

　　Go用于移动平台。

　　TC（TurboCache）可以占用内存的显卡

　　GX2（GTeXtreme２）指两块显卡以SLI并组的方式整合为一块显卡，不同于SLI的是只有一个接口。

如9800GX27950GX2

　　自G100系列之后，NVIDIA重新命名显卡后缀版本，使产品线更加整齐

　　GTX高端/性能级显卡GTX295GTX285GTX280GTX275GTX260

　　GT代表主流产品线GT120GT130GT140GT200GT220GT240GTS250（9500GT9600GT9800GT9800GTX+）

　　G低端入门产品G100G110G210G310（9300GS9400GT）

　　开发代号：

新的ATILogo

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。

开发代号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。

同一种开发代号的显示芯片可以使用相同的驱动程序，这为显示芯片制造商编写驱动程序以及消费者使用显卡都提供了方便。

　　同一种开发代号的显示芯片的渲染架构以及所支持的技术特性是基本上相同的，而且所采用的制程也相同，所以开发代号是判断显卡性能和档次的重要参数。

同一类型号的不同版本可以是一个代号，例如：

GeForce（GTX260、GTX280、GTX295）代号都是GT200；而Radeon（HD4850、HD4870）代号都是RV770等，但也有其他的情况，如：

GeForce（9800GTX、9800GT）代号是G92；而GeForce（9600GT、9600GSO）代号都是G94等。

　　制造工艺：

　　制造工艺指得是在生产GPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。

通常其生产的精度以nm（纳米）来表示（1mm=1000000nm），精度越高，生产工艺越先进。

在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高芯片的集成度，芯片的功耗也越小。

　　制造工艺的微米是指IC（integratedcircuit集成电路）内电路与电路之间的距离。

制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。

密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。

微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。

芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.09微米，再到主流的65纳米、55纳米、40纳米。

　　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、流处理器单元、显存频率、显存位宽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。

比如GTS250的核心频率达到了750MHz，要比GTX260+的576MHz高，但在性能上GTX260+绝对要强于GTS250。

在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强一些，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ATI和NVIDIA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，使其工作在高于显示核心固定的频率上以达到更高的性能。

　　2）显存

　　类型：

　　显卡上采用的显存类型主要有SDRDDRSDRAM，DDRSGRAM、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5。

　　DDRSDRAM是DoubleDataRateSDRAM的缩写（双倍数据速率），它能提供较高的工作频率，带来优异的数据处理性能。

　　DDRSGRAM是显卡厂商特别针对绘图者需求，为了加强图形的存取处理以及绘图控制效率，从同步动态随机存取内存（SDRAM）所改良而得的产品。

SGRAM允许以方块（Blocks）为单位个别修改或者存取内存中的资料，它能够与中央处理器（CPU）同步工作，可以减少内存读取次数，增加绘图控制器的效率，尽管它稳定性不错，而且性能表现也很好，但是它的超频性能很差。

　　目前市场上的主流是DDR3、DDR4、DRR5

　　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。

2009年市场上的显存位宽有64位、128位、256位和512位几种，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，因此512位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用128和256位显存。

　　显存带宽＝显存频率X显存位宽/8，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。

例如：

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。

　　容量：

　　虽然说在其他参数相同的情况下容量是越大越好，但对显卡这方面并不是很精通的朋友注意不要被大容量显存吸引了，比如说384M的9600GSO就远强于512M的9600GSO，原因有很多，这里就不一一列出了。

只需要注意选择显卡时显存只不过是参考之一，重要的还是其他的数据，比如核心、位宽、频率等，这些决定显卡的性能优先于显存容量。

　　主流容量包括256M、384M、512M、768M、896M、1G、1792M、2G等

　　封装类型

　　显存封装形式主要有:

　　TSOP（ThinSmallOut－LinePackage）薄型小尺寸封装

　　QFP（QuadFlatPackage）小型方块平面封装

　　MicroBGA（MicroBallGridArray）微型球闸阵列封装，又称FBGA（Fine-pitchB