显卡知识

显卡
一、显示核心
显示芯片：
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。

家用娱乐性显卡都采用单芯片设计的显示芯片，而在部分专业的工作站显卡上有采用多个显示芯片组合的方式。

显示芯片制作工艺：
显示芯片的制造工艺与CPU一样，也是用微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。

和中央处理器一样，显示卡的核心芯片，也是在硅晶片上制成的。

采用更高的制造工艺，对于显示核心频率和显示卡集成度的提高都是至关重要的。

而且重要的是制程工艺的提高可以有效的降低显卡芯片的生产成本。

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、0.11微米、0.09微米一直发展到当前的0.08微米。

二、显卡频率
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。

比如9600PRO的核心频率达到了400MHz，要比9800PRO的380MHz高，但在性能上9800PRO绝对要强于9600PRO。

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。

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，SDRAM显存一般都工作在较低的频率上，一般就是133MHz
和166MHz，此种频率早已无法满足现在显卡的需求。

DDR SDRAM显存则能提供较高的显存频率，主要在中低端显卡上使用，DDR2显存由于成本高并且性能一般，因此使用量不大。

DDR3显存是目前高端显卡采用最为广泛的显存类型。

不同显存能提供的显存频率也差异很大，主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等，高端产品中还有800MHz、1200MHz、1600MHz，甚至更高。

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。

如果是SDRAM显存，其时钟周期为6ns，那么它的显存频率就为1/6ns=166 MHz。

而对于DDR SDRAM或者DDR2、DDR3，其时钟周期为6ns，那么它的显存频率就为1/6ns=166 MHz，但要了解的是这是DDR SDRAM的实际频率，而不是我们平时所说的DDR显存频率。

因为DDR在时钟上升期和下降期都进行数据传输，其一个周期传输两次数据，相当于SDRAM频率的二倍。

习惯上称呼的DDR频率是其等效频率，是在其实际工作频率上乘以2，就得到了等效频率。

因此6ns的DDR显存，其显存频率为1/6ns*2=333 MHz。

具体情况可以看下边关于各种显存的介绍。

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。

此类情况现在较为常见，如显存最大能工作在650 MHz，而制造时显卡工作频率被设定为550 MHz，此时显存就存在一定的超频空间。

这也就是目前厂商惯用的方法，显卡以超频为卖点。

此外，用于显卡的显存，虽然和主板用的内存同样叫DDR、DDR2甚至DDR3，但是由于规范参数差异较大，不能通用，因此也可以称显存为GDDR、GDDR2、GDDR3。

三、显存规格
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。

目前市场上主要以DDRII,DDRIII为主。

而新一代的芯片则支持DDR5显存。

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。

显存容量也是随着显卡的发展而逐步增大的，并且有越来越增大的趋势。

显存容量从早期的512KB、1MB、2MB等极小容量，发展到8MB、12MB、16MB、32MB、64MB，一直到目前主流的256MB、512MB和高档显卡的1GB，某些专业显卡具有4GB 的显存了。

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。

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主要有64位、128位、256位和512位四种，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256位显存。

大家知道显存带宽＝显存频率X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。

最大分辨率：
显卡的最大分辨率是指显卡在显示器上所能描绘的像素点的数量。

大家知道显示器上显示的画面是一个个的像素点构成的，而这些像素点的所有数据都是由显卡提供的，最大分辨率就是表示显卡输出给显示器，并能在显示器上描绘像素点的数量。

分辨率越大，所能显示的图像的像素点就越多，并且能显示更多的细节，当然也就越清晰。

最大分辨率在一定程度上跟显存有着直接关系，因为这些像素点的数据最初都要存储于显存内，因此显存容量会影响到最大分辨率。

在早期显卡的显存容量
只具有512KB、1MB、2MB等极小容量时，显存容量确实是最大分辨率的一个瓶颈；但目前主流显卡的显存容量，就连64MB也已经被淘汰，主流的娱乐级显卡已经是256MB或512MB，某些显卡已经具有1GB的显存，在这样的情况下，显存容量早已经不再是影响最大分辨率的因素，之所以需要这么大容量的显存，不过就是因为现在的大型3D游戏和专业渲染需要临时存储更多的数据罢了。

现在决定最大分辨率的其实是显卡的RAMDAC频率，目前所有主流显卡的RAMDAC都达到了400MHz，至少都能达到2048x1536的最大分辨率，而最新一代显卡的最大分辨率更是高达2560x1600了。

另外，显卡能输出的最大显示分辨率并不代表自己的电脑就能达到这么高的分辨率，还必须有足够强大的显示器配套才可以实现，也就是说，还需要显示器的最大分辨率与显卡的最大分辨率相匹配才能实现。

除了显卡要支持之外，还需要显示器也要支持。

而CRT显示器的最大分辨率主要是由其带宽所决定，而液晶显示器的最大分辨率则主要由其面板所决定。

目前主流的显示器，17英寸的CRT 其最大分辨率一般只有1600x1200，17英寸和19英寸的液晶则只有1280x1024，所以目前在普通电脑系统上最大分辨率的瓶颈不是显卡而是显示器。

四、散热方式
由于显卡核心工作频率与显存工作频率的不断攀升，显卡芯片的发热量也在迅速提升。

显示芯片的晶体管数量已经达到，甚至超过了CPU内的数量，如此高的集成度必然带来了发热量的增加，为了解决这些问题，显卡都会采用必要的散热方式。

尤其对于超频爱好者和需要长时间工作的用户，优秀的散热方式是选择显卡的必选项目。

被动式散热：
显卡的散热方式分为散热片和散热片配合风扇的形式，也叫作主动式散热和被动式散热方式。

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。

主动式散热：
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。

按照热功学原理我们可以把目前显卡的散热方式分为轴流式散热和风道导流式散热。

其中轴流式散热是最常见的散热方式，这种散热方式类似于CPU散热器的散热方式，主要靠采用高导热系数的大面积金属材质散热器来实现散热。

此外，厂商还会为散热器配置散热风扇，散热风扇会按电机轴向吸收空气并吹到散热片上，从而达到高效率散热的目的。

不过，这种方式散发出的热量最终还是要排放到机箱内，对机箱自身的散热系统提出了较高的要求，当机箱散热效果不佳的时候，显卡散热效率也将会大打折扣。

导流式散热：
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。

CHIP本次测试的显卡中，升技生产的显卡基本都采用了这种散热方式，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。

水冷散热：
五、显卡接口
总线接口：
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、PCI Express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PCI Express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Accelerated Graphics Port(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.
PCI Express（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-E X1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AGP 8X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-E X1和PCI-E X16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-E X1的支持，在北桥芯片当中添加对PCI-E X16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VIA PT880 Pro和VIA PT880 Ultra，当然这种情况极为罕见。

输出输入接口：
VGA：
显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口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。

CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。

VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA（Video Graphics Array）接口，也叫D-Sub 接口。

虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配，因而采用VGA接口。

VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。

VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。

目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接，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，如模拟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/Ｄ2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：
DVI全称为Digital Visual Interface，它是1999年由Silicon Image、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司共同组成DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准。

它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础，基于TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）电子协议作为基本电气连接。

TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。

显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。

一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。

传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。

目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。

不兼容模拟信号。

另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。

兼容模拟幸好并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。

显示设备采用DVI接口具有主要有以下两大优点：
一、速度快
DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。

二、画面清晰
计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A（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，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D（模拟/数字）转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。

在上述的D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。

TV-OUT：
TV-Out是指显卡具备输出信号到电视的相关接口。

目前普通家用的显示器尺寸不会超过19寸，显示画面相比于电视的尺寸来说小了很多，尤其在观看电影、打游戏时，更大的屏幕能给人带来更强烈的视觉享受。

而更大尺寸的显示器价格是普通用户无法承受的，将显示画面输出到电视，这就成了一个不错的选择。

输出到电视的接口目前主要应用的有三种。

一种是采用VGA接口，VGA接口是绝大多数显卡都具备的接口类型，但这需要电视上具备VGA接口才能实现，而带有此接口的电视相对还较少，同时多是一
些价格较贵的产品，普及程度不高。

此种方法一般不多采用，也不是人们习惯意义上说的视频输出。

另外一种则是复合视频接口。

复合视频接口采用RCA接口，RCA接口是目前电视设备上应用最广泛的接口，几乎每台电视上都提供了此类接口，用于视频输入。

虽然AV接口实现了音频和视频的分离传输，这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降，但由于AV接口传输的仍然是一种亮度/色度（Y/C）混合的视频信号，仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像，这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失，色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰，从而影响最终输出的图像质量。

采用AV接口输出视频的显卡输出效果并不十分理想，但它却是电视上都具备的接口，因此此类接口受到一定用户的喜爱。

目前此种输出接口的显卡产品较少，大多都提供输出效果更好的S端子接口。

黄色为RCA接口，黑色为S端子
最后一种则是目前应用最广泛、输出效果更好的S端子接口。

S端子也就是Separate Video，而“Separate”的中文意思就是“分离”。

它是在AV接口的基础上将色度信号C 和亮度信号Y进行分离，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。

通常显卡上采用的S端子有标准的4针接口（不带音效输出）和扩展的7针接口（带音效输出）。

S端子相比于AV 接口，由于它不再进行Y/C混合传输，因此也就无需再进行亮色分离和解码工作，而且使用各自独立的传输通道，在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真，极大地提高了图像的清晰度。

但S-Video 仍要将两路色差信号混合为一路色度信号C进行传输，然后再在显示设备内解码进行处理，这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真（这种失真很小) ，而且由于混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。

S-Video虽不是最好的，但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素，它还是应用最普遍的视频接口。

Video-in：
Video-in是指显卡上具备用于视频输入的接口，并能把外部视频源的信号输入到系统内。

这样就可以把电视机、录像机、影碟机、摄像机等视频信号源输。