显卡的基本知识

Posted 2023-04-23

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第一部分：前言

NVIDIA和ATI的竞争从来就没有停止过，而现在的图形芯片市场更是狼烟四起。激烈的竞争促进了图形芯片技术的飞速发展，其晶体管集成规 模早就超过了CPU等其他硬件。两大阵营的新产品、新技术层出不穷，核心频率的最高纪录也交替上升。在几乎所有的价位，NVIDIA和ATI都有旗鼓相当的对手展开激烈的拼杀。而像SIS、MATROX等老牌显卡制造商也并不甘寂寞，不断推出一些很有特点的产品，试图分一杯羹。

为了获取尽可能多的市场份额，NVIDIA和ATI都将产品线分得很细。而且在新产品不断涌现的同时，旧产品也在不断改良。展现在消费者面前的是一个多姿多彩的显卡世界。但如果对这些东东的基本性能和产品定位缺乏了解的话，选购一款称心如意的显卡是很困难的。也确实有不少朋友为此感到烦恼，本文的主要目的就是通过全面、系统地介绍显卡的基本知识，以及目前市面上常见产品的性能介绍，让大家在买显卡时做到心中有数。

显卡相关的技术名词解释

在了解产品之前，为了不让一些生涩的词汇搞得头晕脑胀，我建议你还是先对相关的技术术语做一个简单的了解。

GPU

GPU，英文Graphics Processing Unit的简称，翻译过来就是图形处理单元，也叫图形处理器。它在整个计算机输出的过程中占有举足轻重的角色。在计算机的数据处理过程中，CPU将其运算处理后的显示信息通过数据总线传输到GPU上，GPU再进行运算处理之，最后通过显示卡的15Pin接头显示在屏幕上。可以看出，GPU性能是决定整个显示卡效能的关键。

从目前市场上的主流图形芯片来看，绝大部分都是出自ATI和nVIDIA之手，如GeForce4、GeForceFX，以及Radeon 9700等等。

显存

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。而现在市面上的显卡至少都拥有32M显存，ATI和NVIDIA目前计划推出的旗舰产品，甚至拥有256M DDRII显存!!!。

AGP

AGP英文全称是Accelerate Graphical Port，这是Intel公司开发的一项视频接口技术标准。其主要目的是为了解决低带宽的PCI总线对显卡性能的制约。它将显卡与系统主内存连接起来，这样就在CPU和图形处理器之间直接开辟了更快的通道，大大提高了显卡的工作效率。AGP接口技术经历了AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)的发展过程。目前最新的AGP8X接口，其理论带宽为2.1Gbit/秒。

显卡Bios

显卡BIOS一般由显示卡厂商直接烧在ROM芯片里面。它包含了控制程序、产品标识等讯息。和主板 BIOS一样，显卡BIOS也是可以刷新的。

VGA接口

要将显卡所处理的数据显示在屏幕上，就必须通过显示卡上的VGA接口输出。标准的VGA接口为15pin接头。

DVI接口

数字显示工作组(DDWG)在1999年发布了用于数字平板显示器的数字视频接口DVI(Digital Visual Interface)。DVI在支持数字平板显示器的同时也向下兼容CRT显示器。

DVI接口通常有两种：仅支持数字信号的DVI-D、同时支持数字与模拟信号的DVI-I。DVI接口支持即插即用(plug and play)以及EDID和DDC2B。

与标准VGA不同，数字接头使用三行八列共24个引脚，这些引脚支持两个完整的通道。每个通道使用3对----红绿蓝各一对传输色彩信号，一对传输时钟信号，其余是电源、地线和其他用途。

Direct3D

要讲Direct3D，就不能不讲DirectX,。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DirectDraw，它是图形绘演API，提供对图形强大的访问处理能力。而在DirectDraw中集成了一些三维图形相关的功能，这就叫做Direct3D。因为微软的名气，有些人认为它将成为3D图形的标准。但是大家不要忘了，还有OpenGL。

OpenGL

OpenGL是OpenGraphicsLib的缩写。它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IRIS GL，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OpenGL Architecture Review Board (AR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运用在自己的系统上。只有通过了ARB规范全部测试的实现才能称为OpenGL。

RAMDAC

RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Convertor的简称，即随机存取内存数字／模拟转换器，RAMDAC的分辨率，颜色数与输出频率也是影响显示卡效能的重要因素。由于在显示卡的显示内存中储存的是数字资料，因为计算机是以数字方式运算的，对于显示卡来说这一堆0与1控制着每一个像素的颜色数和亮度。然而显示器并不以数字方式工作，它工作在仿真状态下，这就需要在中间有一个＂翻译″。RAMDAC的作用就是将数字讯号转换为仿真讯号使显示器能够显示影像。我们常在芯片上看到的＂DAC XXMHz″的字样，其中XX的数字是指数位转换成仿真讯号之间的频宽，MHz是它的单位，因此RAMDAC可以说是一种在绘图显示卡上极为重要的芯片。

S端子

S端子是五线接头，含义是：二路视频亮度信号。包括二路视频色度信号，一路公共屏蔽地线，以及与其配套的亮度、色度分离器。它是用来将亮度和色度分离输出的设备。其主要功能是为了克服视频节目复合输出时的亮度和色度的互相干扰。一般的广播电视的亮度信号带宽为6MHz，而国内的PAL制式彩色信号带宽为1.5MHz。复合视频输出是将4.43MHz波频率的色度副载信号间置于视频亮度信号中，在显示输出时进行色度解调，将色度副载波从复合视频信号中滤出来，这样就可能损失亮度信号中4.43MHz±0.75MHz的频率，降低了水平清晰度。另外，没有完全滤掉的色度副载波可能会干扰亮度通道，而处于4.43MHz边缘的亮度信号则会进入色度解调电路，二者互相干扰，降低了播出质量。采用S端子的亮度和色度分离输出可以提高画面质量，这就是为什么有人将其称为“高清晰度输出”的缘故。

VGARTD

是Virtual Graphics Address Remapping Table Driver的缩写，VGARTD驱动程序是一个虚拟绘图内存地址映对表驱动程序，安装了VGARTD才可以完全享有AGP显示卡的DIME功能。DIME是Direct Memory Execute的缩写，最主要的功能是用来让大部分的AGP显示芯片在已安装了VGARTD驱动程序以后的系统可以直接接受复杂的纹路映对动作。Windows98以上操作系统都支持全部的Direct3D与AGP的特殊效能，内含了市面上大部分常见主板芯片组的VGARTD程序

象素填充率

它表示图形加速芯片每秒能够呈现的像素。它的数量和图形加速引擎的时钟频率及渲染通道数量有关。标准计算单位是兆像素/秒（Mpix/sec）。是显卡在各种分辨率下性能表现的关键参数。

材质填充率

该数表示图形处理器每秒能够存取的材质。在纹理位图中一个材质被称为一个单像素。它的数量和图形加速引擎时钟速度及纹理渲染单元总数有关，然后在这个数字的基础上，在一个时间周期里为每个像素过滤可被正确显示的材质（一个为单点样本不用过滤，四点称为双线性过滤，八点称为三线性过滤，等等）。代表性的单位是gtex/sec。这是一种较好的材质影像插补的处理方式。对于需要动态物体或景深很大的场景应用方面而言，只有“三线过滤”才能提供可接受的材质品质。

纹理贴图

是一种虚拟真实画面的方法，将位图(Bitmap)或图象贴在3D物体（多边形）上，使物体具有真实感。

刷新率

简单的说，就是指显示器每秒能对整个画面重复更新的次数。若此数为100Hz，就表示显卡每秒送出100张画面讯号给显示器。一般而言，此数值越高，画面就越柔和、眼睛就越不会觉得屏幕闪烁。照VESA规定画面更新频率最好要在72-75Hz以上，才能避免在日光灯下出现闪烁现象，也不会造成眼睛的疲劳与伤害。不过现在一般显示器都能达到85Hz以上的刷屏。

色深

色深是指某个确定的分辩率下，描述每一个像素点的色彩所使用的数据的长度，单位是“位”。它决定了每个像素点可以有的色彩的种类。我们通常用颜色数来代替色深挑选显卡的指标，比如16位、24位、32位色等。颜色数越多，所描述的颜色就越接近于真实的颜色。对于普通用户来讲，16色已经接近人眼的分辩极限。值得注意的是，由于显卡上显存容量、数量的限制，分辩率越高，颜色数就越少。

分辩率

显示画面的细腻程度，一般以画面的最大“水平点数”乘上“垂直点数”来代表。例如，分辩率为1024X768，表示这整个画面的由水平1024个画点，乘上垂直768个画点所组成的。

HyperZ 技术

是ATI的一种优化内存带宽技术。它能在硬件条件不变的情况下，使显卡的3D性能得到实质性提高。

映射凹凸贴图

这是在3D场景中模拟粗糙外表面的技术。标准表面纹理上再映射一层纹理，纹理的内容相同但位置相错，错位深度由深度信息和光源位置决定，再根据表现对象的不同，将下层纹理进一步处理为上层纹理的阴影或底面，从而模拟出真实物体 表面的凸凹褶皱效果。

01-电脑硬件相关知识

1.显卡的好坏可以影响电脑图形界面的清晰度和体验感，而显卡中的两大类显卡：

   集成显卡优点：集成显卡，是指芯片组集成了显示芯片，我们不用在外接显卡。集成显卡有价格低、兼容性好和升级成本低等优点。

   集成显卡缺点：集成显卡是没有独立的显存的，它要占用部分内存容量作为显存，能在某些方面影响电脑性能；其次，集成显卡虽然能够升级成本低，但是麻烦。要升级集成显卡必须更新主板ＢＩＯＳ．最后，集成显卡性能一般要比中高端的独显性能差（当然，也有例外，比如戴尔台式电脑现在很多电脑还是采用的集成显卡，但是性能超过很多独立显卡。）

   独立显卡优点：与集成显卡相反，独立显卡就是没有集成到主板上，一般是插到主板相应接口上的。它本身带有独立显存，不会占用系统内存。现在，一般游戏电脑都是采用独立显卡。而且独显可在电脑内部组成多显卡，拥有强大的图像处理能力。

   独显缺点：独立显卡价格稍微贵一些，要升级一般都是购买显存更大的显卡。

2.显存：显存，全称显示内存，即显示卡专用内存。显存对于显卡就好比内存对于整台电脑，地位非常重要，它负责存储显示芯片需要处理的各种数据。显存容量的大小、性能的高低，直接影响着电脑的显示效果。目前，显卡常用的显存类型有以下几种。

    (1)SDRAM
    SDRAM又称同步内存，它可以在一个时钟周期内进行数据的读写，从而节省了等待时间。由于低廉的价格和较佳的性能，目前SDRAM已成为中低档显卡和大多数主板普遍采用的内存。用作显存的SDRAM外形和内存条上的芯片无异，它最重要的特征是整个芯片采用两边扁平封装形式(只有两侧有针脚)。
    (2)SGRAM
    SGRAM可以说是SDRAM的显卡专用版，速度比EDO DRAM快8倍，具有图形增强方面的特性，支持图形处理中两个最有用的操作：写掩码和块写(写掩码可以减少或消除对内存的读/写操作，块写则有利于前景或背景的填充)。
    (3)DDR/DDR2/DDR3 SDRAM/SGRAM
    这类是目前高、中端显卡最常见的显存种类，DDR(Double Data Rate)为双倍速率之意，它能在信号的上升沿和下降沿都传输数据，其数据传输带宽相当于SDRAM/SGRAM运行速度的两倍。
    (4)VRAM(Video DRAM)
    VRAM，即视频RAM，是专门为图形应用优化的双端口存储器，常用于中高档显示卡。VRAM是为显示卡量身定作的，除了运用在显示卡上别无它用，但VRAM制造成本很高，故采用这种显存的显卡很少见。
    (5)WRAM(Window RAM)
    WRAM是增强型的VRAM内存，它可以加速常用的视频功能，如位块传输和模式填充等。WRAM性能比VRAM高50%，但WRAM的成本也较高，所以应用上受到很大限制(MGA的Millenium Ⅱ就使用这种显存)。
    (6)RDRAM(RAMBUS DRAM)?
    RDRAM主要用于高速突发操作方式，访问速率可高达500MHz，而传统内存只能以50MHz或75MHz进行访问。同样由于成本原因，采用这种显存的显卡非常少。
   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（HYUNDAI，目前已经改名为Hynix），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。

显存容量是显卡上显存的容量数，这是选择显卡的关键参数之一。显存容量决定着显存临时存储数据的多少，显卡显存容量有128MB、256MB、512MB、1024MB几种，64MB和128MB显存的显卡现在已较为少见，主流的是2GB、4GB、6GB的产品。现如今最新版已经能达到32GB的显存容量（FirePro S9170）
3.缓存：

二级缓存（L2 CACHE）出现是为了协调一级缓存与内存之间的速度。最初缓存只有一级，后来处理器速度又提升了，一级缓存不够用了，于是就添加了二级缓存。二级缓存是比一级缓存速度更慢，容量更大的内存，主要就是做一级缓存和内存之间数据临时交换的地方用。
三级缓存是为读取二级缓存后未命中的数据设计的—种缓存，在拥有三级缓存的CPU中，只有约5%的数据需要从内存中调用，这进一步提高了CPU的效率。