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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。
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。
显卡分类
集成显卡
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。
集成显卡的缺点:
不能换新显卡,要说必须换,就只能和主板,CPU一次性的换。
独立显卡
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)。
独立显卡的优点:
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。
独立显卡的缺点:
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
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、索泰、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、双敏、精雷、昂达JCG、金辰光
其中蓝宝石、华硕是在自主研发方面做的不错的品牌,蓝宝石只做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来说,拥有自主研发的厂商在做工方面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
开发代号
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。
显存简介
类型
显卡上采用的显存类型主要有SDR、DDRSDRAM、DDRSGRAM、DDR2.GDDR2.DDR3.GDDR3.GDDR4.GDDR5。
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
。
目前的主流是GDDR3和GDDR5。
带宽
显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数,位数越大则相同频率下所能传输的数据量越大。
2010年市场上的显卡显存位宽主要有128位、192位、256位几种。
而显存带宽=显存频率X显存位宽/8,它代表显存的数据传输速度。
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,它们的显存带宽分别为:
128位=500MHz*128/8=8GB/s;
而256位=500MHz*256/8=16GB/s,是128位的2倍。
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。
其他规格相同的显卡,位宽越大性能越好。
容量
其他参数相同的情况下容量越大越好,但比较显卡时不能只注意到显存(很多js会以低性能核心配大显存作为卖点)。
比如说384M的9600GSO就远强于512M的9600GSO,因为核心和显存带宽上有差距。
选择显卡时显存容量只是参考之一,核心和带宽等因素更为重要,这些决定显卡的性能优先于显存容量。
但必要容量的显存是必须的,因为在高分辨率高抗锯齿的情况下可能会出现显存不足的情况。
目前市面显卡显存容量从256MB-4GB不等。
封装类型
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-pitchBallGridArray)
2004年前的主流显卡基本上是用TSOP和MBGA封装,TSOP封装居多。
但是由于nvidia的gf3.4系的出现,MBGA成为主流,mbga封装可以达到更快的显存速度,远超TSOP的极限400MHZ。
速度
显存速度一般以ns(纳秒)为单位。
常见的显存速度有1.2ns、1.0ns、0.8ns等,越小表示速度越快、越好。
显存的理论工作频率计算公式是:
等效工作频率(MHz)=1000×
n/(显存速度)(n因显存类型不同而不同,如果是GDDR3显存则n=2;
GDDR5显存则n=4)。
频率
显存频率一定程度上反应着该显存的速度,以MHz(兆赫兹)为单位。
显存频率的高低和显存类型有非常大的关系:
SDRAM显存一般都工作在较低的频率上,此种频率早已无法满足显卡的需求。
DDRSDRAM显存则能提供较高的显存频率,所以目前显卡基本都采用DDRSDRAM,其所能提供的显存频率也差异很大。
目前已经发展到GDDR5,默认等效工作频率最高已经达到4800MHZ,而且提高的潜力还非常大。
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(MHz)=1/显存时钟周期(NS)X1000。
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=166MHz;
而对于DDRSDRAM,其时钟周期为6ns,那么它的显存频率就为1/6ns=166MHz,但要了解的是这是DDRSDRAM的实际频率,而不是平时所说的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,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的等效频率。
因此6ns的DDR显存,其显存频率为1/6ns*2=333MHz。
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,此类情况较为常见。
不过也有显存无法在标称的最大工作频率下稳定工作的情况。
编辑本段散热设备
显卡所需要的电力与150瓦特灯具所需要的电力相同,由于运作集成电路(integratedcircuits)需要相当多的电力,因此内部电流所产生的温度也相对的提高,所以,假如这些温度不能适时的被降低,那么上述所提到的硬设备就很可能遭受损害,而冷却系统就是在确保这些设备能稳定、适时的运转,没有散热器或散热片,GPU或内存会过热,就会进而损害计算机或造成当机,或甚至完全不能使用。
这些冷却设备由导热材质所制成,它们有些被视为被动组件,默默安静地进行散热的动作,有些则很难不发出噪音,如风扇。
散热片通常被视为被动散热,但不论所安装的区块是导热区,或是内部其它区块,散热片都能发挥它的效能,进而帮助其它装置降低温度。
散热片通常与风扇一同被安装至GPU或内存上,有时小型风扇甚至会直接安装在显卡温度最高的地方。
散热片的表面积愈大,所进行之散热效能就愈大(通常必须与风扇一起运作),但有时却因空间的限制,大型散热片无法安装于需要散热的装置上;
有时又因为装置的体积太小,以至于体积大的散热片无法与这些装置连结而进行散热。
因此,热管就必须在这个时候将热能从散热处传送至散热片中进行散热。
一般而言,GPU外壳由高热能的传导金属所制成,热管会直接连结至由金属制成的芯片上,如此一来,热能就能被轻松的传导至另一端的散热片。
市面上有许多处理器的冷却装置都附有热管,由此可知,许多热管已被研发成可灵活运用于显卡冷却系统中的设备了。
大部分的散热器只是由散热片跟风扇组合而成,在散热片的表面上由风扇吹散热能,由于GPU是显卡上温度最高的部分,因此显卡散热器通常可以运用于GPU上,同时,市面上有许多零售的配件可供消费者进行更换或升级,其中最常见的就是VGA散热器。
发展简史
CGA显卡
民用显卡的起源可以追溯到上个世纪的八十年代了。
在1981年,IBM推出了个人电脑时,它提供了两种显卡,一种是"
单色显卡(简称MDA),一种是“彩色绘图卡”(简称CGA),从名字上就可以看出,MDA是与单色显示器配合使用的,它可以显示80行x25列的文数字,CGA则可以用在RGB的显示屏上,它可以绘制图形和文数字资料。
在当时来讲,计算机的用途主要是文字数据处理,虽然MDA分辨率为宽752点,高504点,不足以满足较大的显示要求,不过对于文字数据处理还是绰绰有馀的了。
而CGA就具有彩色和图形能力,能胜任一般的显示图形数据的需要了,不过其分辨率只有640x350,自然不能与彩色显示同日而语。
MGA/MCGA显卡
1982年,IBM又推出了MGA(MonochromeGraphicAdapter),又称HerculesCard(大力士卡),除了能显示图形外,还保留了原来MDA的功能。
当年不少游戏都需要这款卡才能显示动画效果。
而当时风行市场的还有Genoa公司做的EGA(EnhancedGraphicsAdapter),即加强型绘图卡,可以模拟MDA和CGA,而且可以在单色屏幕上一点一点画成的图形。
EGA分辨率为640x350,可以产生16色的图形和文字。
不过这些显卡都是采用数字方式的,直到MCGA(Multi-ColorGraphicsArray)的出现,才揭开了采用模拟方式的显卡的序幕。
MCGA是整合在PS/2Model25和30上的影像系统。
它采用了AnalogRGA影像信号,分辨率可高达640x480,数位RGB和类比RGB不同的地方就像是ON-OFF式切换和微调式切换之间的差别。
用类比RGB讯号的显示屏,会将每一个讯号的电压值转换成符合色彩明暗的范围。
只有类比显示屏可以和MCGA一起使用,才可以提供最多的256种颜色,另外IBM尚提供了一个类比单色显示屏,在此显示屏上可以显示出64种明暗度。
VGA接口显卡
VGA(VideoGraphicArray)即显示绘图阵列,它是IBM在其PS/2的Model50,60和80内建的影像系统。
它的数字模式可以达到720x400色,绘图模式则可以达到640x480x16色,以及320x200x256色,这是显卡首次可以同时最高显示256种色彩。
而这些模式更成为其后所有显卡的共同标准。
VGA显卡的盛行把电脑带进了2D显卡显示的辉煌时代。
在以後一段时期里,许多VGA显卡设计的公司不断推陈出新,追求更高的分辨率和位色。
与此同时,IBM推出了8514/A的Monitor显示屏规格,主要用来支持1024x768的分辨率。
在2D时代向3D时代推进的过程中,有一款不能忽略的显卡就是Trident8900/9000显卡,它第一次使显卡成为一个独立的配件出现于电脑里,而不再是集成的一块芯片。
而後其推出的Trident9685更是第一代3D显卡的代表。
不过真正称得上开启3D显卡大门的却应该是GLINT300SX,虽然其3D功能极其简单,但却具有里程碑的意义。
3DAGP接口显卡时代
1995年,对于显卡来说,绝对是里程碑的一年,3D图形加速卡正式走入玩家的视野。
那个时候游戏刚刚步入3D时代,大量的3D游戏的出现,也迫使显卡发展到真正的3D加速卡。
而这一年也成就了一家公司,不用说大家也知道,没错,就是3Dfx。
1995年,3Dfx还是一家小公司,不过作为一家老资格的3D技术公司,他推出了业界的第一块真正意义的3D图形加速卡:
Voodoo。
在当时最为流行的游戏摩托英豪里,Voodoo在速度以及色彩方面的表现都让喜欢游戏的用户为之疯狂,不少游戏狂热份子都有过拿一千多块大洋到电脑城买上一块杂牌的Voodoo显卡的经历。
3Dfx的专利技术Glide引擎接口一度称霸了整个3D世界,直至D3D和OpenGL的出现才改变了这种局面。
Voodoo标配为4Mb显存,能够提供在640×
480分辨率下3D显示速度和最华丽的画面,当然,Voodoo也有硬伤,它只是一块具有3D加速功能的子卡,使用时需搭配一块具有2D功能的显卡,相信不少老EDO资格的玩家都还记得S3765+Voodoo这个为人津津乐道的黄金组合。
讲到S3765,就不得不提到昔日王者S3显卡了。
S3765显卡是当时兼容机的标准配置,最高支持2MBEDO显存,能够实现高分辨率显示,这在当时属于高端显卡的功效,这一芯片真正将SVGA发扬光大。
能够支持1024×
768的分辨率,并且在低分辨率下支持最高32Bit真彩色,而且性价比也较强。
因此,S3765实际上为S3显卡带来了第一次的辉煌。
而後在96年又推出了S3Virge,它是一块融合了3D加速的显卡,支持DirectX,并包含的许多先进的3D加速功能,如Z-buffering、Doublingbuffering、Shading、Atmosphericeffect、Lighting,实际成为3D显卡的开路先锋,成就了S3显卡的第二次辉煌,可惜后来在3Dfx的追赶下,S3的Virge系列没有再继辉煌,被市场最终抛弃。
此后,为了修复Voodoo没有2D显示这个硬伤,3Dfx继而推出了VoodooRush,在其中加入了Z-Buffer技术,可惜相对于Voodoo,VoodooRush的3D性能却没有任何提升,更可怕的是带来不少兼容性的问题,而且价格居高不下的因素也制约了VoodooRush显卡的推广。
当然,当时的3D图形加速卡市场也不是3Dfx一手遮天,高高在上的价格给其他厂商留下了不少生存空间,像勘称当时性价比之王的Trident9750/9850,以及提供了Mpeg-II硬件解码技术的SIS6326,还有在显卡发展史上第一次出场的nVidia推出的Riva128/128zx,都得到不少玩家的宠爱,这也促进了显卡技术的发展和市场的成熟。
1997年是3D显卡初露头脚的一年,而1998年则是3D显卡如雨後春笋激烈竞争的一年。
九八年的3D游戏市场风起去涌,大量更加精美的3D游戏集体上市,从而让用户和厂商都期待出现更快更强的显卡。
在Voodoo带来的巨大荣誉和耀眼的光环下,3Dfx以高屋建瓴之势推出了又一划时代的产品:
Voodoo2。
Voodoo2自带8Mb/12MbEDO显存,PCI接口,卡上有双芯片,可以做到单周期多纹理运算。
当然Voodoo2也有缺点,它的卡身很长,并且芯片发热量非常大,也成为一个烦恼,而且Voodoo2依然作为一块3D加速子卡,需要一块2D显卡的支持。
但是不可否认,Voodoo2的推出已经使得3D加速又到达了一个新的里程碑,凭借Voodoo2的效果、画面和速度,征服了不少当时盛行一时的3D游戏,比如Fifa98,NBA98,Quake2等等。
也许不少用户还不知道,2009年最为流行的SLI技术也是当时Voodoo2的一个新技术,Voodoo2第一次支持双显卡技术,让两块Voodoo2并联协同工作获得双倍的性能。
1998年虽然是Voodoo2大放异彩的一年,但其他厂商也有一些经典之作。
MatroxMGAG200在继承了自己超一流的2D水准以外,3D方面有了革命性的提高,不但可以提供和Voodoo2差不多的处理速度和特技效果,另外还支持DVD硬解码和视频输出,并且独一无二的首创了128位独立双重总线技术,大大提高了性能,配合当时相当走红的AGP总线技术,G200也赢得了不少用户的喜爱。
Intel的I740是搭配Intel当时的440BX芯片组推出的,它支持的AGP2X技术,标配8Mb显存,可惜I740的性能并不好,2D性能只能和S3Virge看齐,而3D方面也只有Riva128的水平,不过价格方面就有明显优势,让它在低端市场站住了脚。
RivaTNT是nVidia推出的意在阻击Voodoo2的产品,它标配16Mb的大显存,完全支持AGP技术,首次支持32位色彩渲染、还有快于Voodoo2的D3D性能和低于Voodoo2的价格,让其成为不少玩家的新宠。
而一直在苹果世界闯荡的ATI也出品了一款名为RagePro的显卡,速度比Voodoo稍快。
PCIExpress显卡接口
2001年春季的IDF上Intel正式公布PCIExpress,是取代PCI总线的第三代I/O技术,也称为3GIO。
该总线的规范由Intel支持的AWG(ArapahoeWorkingGroup)负责制定。
2002年4月17日,AWG正式宣布3GIO1.0规范草稿制定完毕,并移交PCI-SIG进行审核。
开始的时候大家都以为它会被命名为SerialPCI(受到串行ATA的影响),但最后却被正式命名为PCIExpress。
2006年正式推出Spec2.0(2.0规范)。
PCIExpress总线技术的演进过程,实际上是计算系统I/O接口速率演进的过程。
PCI总线是一种33MHz@32bit或者66MHz@64bit的并行总线,总线带宽为133MB/s到最大533MB/s,连接在PCI总线上的所有设备共享133MB/s~533MB/s带宽。
这种总线用来应付声卡、10/100M网卡以及USB1.1等接口基本不成问题。
随着计算
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