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2017年12月18日 星期一

丁酉(鸡)年十一月初一

显卡大词典
系列专题:

1、台式机:相关名词解释2、投影机系列名词解释 3、显卡大词典4、主板术语大词典
5、液晶显示器术语大词典

  本专题收集了关于显卡的系列名词术语解释,所有资源均来自互联网,非本人所有,在此只希望能够给大家的生活带来一定的方便。(2005年5月26日全部更新完毕)

显卡大词典所收录的术语:

1、实用类型2、应用类型3、接口类型
4、最大分辨率5、显示芯片6、显示芯片制作工艺
7、显示芯片位宽8、显存位宽9、显存时钟周期
10、核心频率11、显存容量12、显存频率
13、显存带宽14、显存类型15、显存封装
16、AGP标准17、3D API18、VGA
19、DVI20、TV-Out21、Video-in
22、RAMDAC23、BIOS升级24、散热方式
25、OpenGL26、DirectX27、PCI Express接口
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1、实用类型

台式机显卡—普通显卡

  普通显卡就是普通台式机内所采用的显卡产品,也就是DIY市场内最为常见的显卡产品。之所以叫它普通显卡是相对于应用于图形工作站上的专业显卡产品而言的,。普通显卡更多注重于民用级应用,更强调的是在用户能接受的价位下提供更强大的娱乐、办公、游戏、多媒体等方面的性能;而专业显卡则强调的是强大的性能、稳定性、绘图的精确等方面。目前设计制造普通显卡显示芯片的厂家主要有NVIDIA、ATI、SIS等,但主流的产品都是采用NVIDIA、ATI的显示芯片。

工作站显卡—专业显示卡

  专业显示卡是指应用于图形工作站上的显示卡,它是图形工作站的核心。从某种程度上来说,在图形工作站上它的重要性甚至超过了CPU。与针对游戏、娱乐和办公市场为主的消费类显卡相比,专业显示卡主要针对的是三维动画软件(如3DS Max、Maya、Softimage|3D等)、渲染软件(如LightScape、3DS VIZ等)、CAD软件(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等)、模型设计(如Rhino)以及部分科学应用等专业应用市场。专业显卡针对这些专业图形图像软件进行必要的优化,都有着极佳的兼容性。

  普通家用显卡主要针对Direct 3D加速,而专业显示卡则是针对OpenGL来加速的。OpenGL(Open Graphics Library开放图形库)是目前科学和工程绘图领域无可争辩的图形技术标准。OpenGL最初由SGI公司提出,在Win95、98及Windows NT/Windows 2000中均得到支持。OpenGL注重于快速绘制2D和3D物体用于CAD、仿真、科学应用可视化和照片级真实感的游戏视景中。它是一个开放的三维图形软件包,它独立于窗口系统和操作系统,能十分方便地在各平台间移植,它具有开放性、独立性和兼容性三大特点。

  专业显示卡在多边形产生速度或是像素填充率等指标上都要优于普通显卡,同时在调整驱动程序以及提供绘图的精确性方面也要强很多。与普通显卡注重的生产成本不同,专业显卡更强调性能以及稳定性,而且受限于用户群体较少,产量很小,因此专业显卡的价格都极为昂贵,不是普通用户所能承受的。

  目前专业显卡厂商有3DLabs、NVIDIA和ATI等几家公司,3DLabs公司主要有“强氧(OXYGEN)”和“野猫(Wildcat)”两个系列的产品,是一家专注于设计、制造专业显卡的厂家。NVIDIA公司一直在家用显卡市场的中坚力量,专业显卡领域是近几年才开始涉足,但凭借其雄厚的技术力量,其Quadro系列显卡在专业市场也取得了很大的成功。ATI公司同样也是涉足专业显卡时间不长,它是在收购了原来“帝盟(DIAMOND)”公司的FireGL分部后,才开始推出自己的专业显卡,目前FireGL同样也有不俗的表现。市场还有艾尔莎、丽台等公司也在生产专业显卡,但其并不自主开发显示芯片,而都采用上面三家公司的显示芯片,生产自有品牌的专业显卡。

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2、应用类型

普通显卡

  普通显卡就是普通台式机内所采用的显卡产品,也就是DIY市场内最为常见的显卡产品。之所以叫它普通显卡是相对于应用于图形工作站上的专业显卡产品而言的,。普通显卡更多注重于民用级应用,更强调的是在用户能接受的价位下提供更强大的娱乐、办公、游戏、多媒体等方面的性能;而专业显卡则强调的是强大的性能、稳定性、绘图的精确等方面。目前设计制造普通显卡显示芯片的厂家主要有NVIDIA、ATI、SIS等,但主流的产品都是采用NVIDIA、ATI的显示芯片。

专业显示卡

  专业显示卡是指应用于图形工作站上的显示卡,它是图形工作站的核心。从某种程度上来说,在图形工作站上它的重要性甚至超过了CPU。与针对游戏、娱乐和办公市场为主的消费类显卡相比,专业显示卡主要针对的是三维动画软件(如3DS Max、Maya、Softimage|3D等)、渲染软件(如LightScape、3DS VIZ等)、CAD软件(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等)、模型设计(如Rhino)以及部分科学应用等专业应用市场。专业显卡针对这些专业图形图像软件进行必要的优化,都有着极佳的兼容性。

  普通家用显卡主要针对Direct 3D加速,而专业显示卡则是针对OpenGL来加速的。OpenGL(Open Graphics Library开放图形库)是目前科学和工程绘图领域无可争辩的图形技术标准。OpenGL最初由SGI公司提出,在Win95、98及Windows NT/Windows 2000中均得到支持。OpenGL注重于快速绘制2D和3D物体用于CAD、仿真、科学应用可视化和照片级真实感的游戏视景中。它是一个开放的三维图形软件包,它独立于窗口系统和操作系统,能十分方便地在各平台间移植,它具有开放性、独立性和兼容性三大特点。

  专业显示卡在多边形产生速度或是像素填充率等指标上都要优于普通显卡,同时在调整驱动程序以及提供绘图的精确性方面也要强很多。与普通显卡注重的生产成本不同,专业显卡更强调性能以及稳定性,而且受限于用户群体较少,产量很小,因此专业显卡的价格都极为昂贵,不是普通用户所能承受的。

  目前专业显卡厂商有3DLabs、NVIDIA和ATI等几家公司,3DLabs公司主要有“强氧(OXYGEN)”和“野猫(Wildcat)”两个系列的产品,是一家专注于设计、制造专业显卡的厂家。NVIDIA公司一直在家用显卡市场的中坚力量,专业显卡领域是近几年才开始涉足,但凭借其雄厚的技术力量,其Quadro系列显卡在专业市场也取得了很大的成功。ATI公司同样也是涉足专业显卡时间不长,它是在收购了原来“帝盟(DIAMOND)”公司的FireGL分部后,才开始推出自己的专业显卡,目前FireGL同样也有不俗的表现。市场还有艾尔莎、丽台等公司也在生产专业显卡,但其并不自主开发显示芯片,而都采用上面三家公司的显示芯片,生产自有品牌的专业显卡。

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3、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、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。

PCI接口

  PCI是Peripheral Component Interconnect(外设部件互连标准)的缩写,它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口,几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有最多数量的插槽类型,在目前流行的台式机主板上,ATX结构的主板一般带有5~6个PCI插槽,而小一点的MATX主板也都带有2~3个PCI插槽,可见其应用的广泛性。

  PCI是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。从结构上看,PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲,使之能支持10种外设,并能在高时钟频率下保持高性能,它为显卡,声卡,网卡,MODEM等设备提供了连接接口,它的工作频率为33MHz/66MHz。

  最早提出的PCI 总线工作在33MHz 频率之下,传输带宽达到了133MB/s(33MHz X 32bit/8),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 。目前广泛采用的是32-bit、33MHz 的PCI 总线,64bit的PCI插槽更多是应用于服务器产品。

  由于PCI 总线只有133MB/s 的带宽,对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备显得绰绰有余,但对性能日益强大的显卡则无法满足其需求。目前PCI接口的显卡已经不多见了,只有较老的PC上才有,厂商也很少推出此类接口的产品。当然,很多服务器不需要显卡性能好,因此使用古老的PCI显卡。通常只有一些完全不带有显卡专用插槽(例如AGP或者PCI Express)的主板上才考虑使用PCI显卡,例如为了升级845GL主板。PCI显卡性能受到极大限制,并且由于数量稀少,因此价格也并不便宜,只有在不得已的情况才考虑使用PCI显卡。

AGP接口

  AGP(Accelerate Graphical Port),加速图形接口。随着显示芯片的发展,PCI总线日益无法满足其需求。英特尔于1996年7月正式推出了AGP接口,它是一种显示卡专用的局部总线。严格的说,AGP不能称为总线,它与PCI总线不同,因为它是点对点连接,即连接控制芯片和AGP显示卡,但在习惯上我们依然称其为AGP总线。AGP接口是基于PCI 2.1 版规范并进行扩充修改而成,工作频率为66MHz。

  AGP总线直接与主板的北桥芯片相连,且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连,避免了窄带宽的PCI总线形成的系统瓶颈,增加3D图形数据传输速度,同时在显存不足的情况下还可以调用系统主内存。所以它拥有很高的传输速率,这是PCI等总线无法与其相比拟的。

  由于采用了数据读写的流水线操作减少了内存等待时间,数据传输速度有了很大提高;具有133MHz及更高的数据传输频率;地址信号与数据信号分离可提高随机内存访问的速度;采用并行操作允许在CPU访问系统RAM的同时AGP显示卡访问AGP内存;显示带宽也不与其它设备共享,从而进一步提高了系统性能。

  AGP标准在使用32位总线时,有66MHz和133MHz两种工作频率,最高数据传输率为266Mbps和533Mbps,而PCI总线理论上的最大传输率仅为133Mbps。目前最高规格的AGP 8X模式下,数据传输速度达到了2.1GB/s。

  AGP接口的发展经历了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等阶段,其传输速度也从最早的AGP1X的266MB/S的带宽发展到了AGP8X的2.1GB/S。

AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)

  1996年7月AGP 1.0 图形标准问世,分为1X和2X两种模式,数据传输带宽分别达到了266MB/s和533MB/s。这种图形接口规范是在66MHz PCI2.1规范基础上经过扩充和加强而形成的,其工作频率为66MHz,工作电压为3.3v,在一段时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的AGP带宽很小,现在已经被淘汰了,只有在前几年的老主板上还见得到。

AGP2.0(AGP4X)

  显示芯片的飞速发展,图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长,AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了,由此AGP 2.0便应运而生了。1998年5月份,AGP 2.0 规范正式发布,工作频率依然是66MHz,但工作电压降低到了1.5v,并且增加了4x模式,这样它的数据传输带宽达到了1066MB/sec,数据传输能力大大地增强了。

AGP Pro

  AGP Pro接口与AGP 2.0同时推出,这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准,应用该技术的图形接口主要的特点是比AGP 4x略长一些,其加长部分可容纳更多的电源引脚,使得这种接口可以驱动功耗更大(25-110w)或者处理能力更强大的AGP显卡。这种标准其实是专为高端图形工作站而设计的,完全兼容AGP 4x规范,使得AGP 4x的显卡也可以插在这种插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的两侧进行延伸,提供额外的电能。它是用来增强,而不是取代现有AGP插槽的功能。根据所能提供能量的不同,可以把AGP Pro细分为AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高档台式机主板上也能见到AGP Pro插槽,例如华硕的许多主板。

AGP 3.0(AGP8X)

  2000年8月,Intel推出AGP3.0规范,工作电压降到0.8V,并增加了8x模式,这样它的数据传输带宽达到了2133MB/sec,数据传输能力相对于AGP 4X成倍增长,能较好的满足当前显示设备的带宽需求。

AGP接口的模式传输方式

  不同AGP接口的模式传输方式不同。1X模式的AGP,工作频率达到了PCI总线的两倍—66MHz,传输带宽理论上可达到266MB/s。AGP 2X工作频率同样为66MHz,但是它使用了正负沿(一个时钟周期的上升沿和下降沿)触发的工作方式,在这种触发方式中在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据,从而使得一个工作周期先后被触发两次,使传输带宽达到了加倍的目的,而这种触发信号的工作频率为133MHz,这样AGP 2X的传输带宽就达到了266MB/s×2(触发次数)=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了这种信号触发方式,只是利用两个触发信号在每个时钟周期的下降沿分别引起两次触发,从而达到了在一个时钟周期中触发4次的目的,这样在理论上它就可以达到266MB/s×2(单信号触发次数)×2(信号个数)=1066MB/s的带宽了。在AGP 8X规范中,这种触发模式仍然使用,只是触发信号的工作频率变成266MHz,两个信号触发点也变成了每个时钟周期的上升沿,单信号触发次数为4次,这样它在一个时钟周期所能传输的数据就从AGP4X的4倍变成了8倍,理论传输带宽将可达到266MB/s×4(单信号触发次数)×2(信号个数)=2133MB/s的高度了。

显卡大词典

  目前常用的AGP接口为AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X接口。需要说明的是由于AGP3.0显卡的额定电压为0.8—1.5V,因此不能把AGP8X的显卡插接到AGP1.0规格的插槽中。这就是说AGP8X规格与旧有的AGP1X/2X模式不兼容。而对于AGP4X系统,AGP8X显卡仍旧在其上工作,但仅会以AGP4X模式工作,无法发挥AGP8X的优势。

PCI Express接口

  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。

  ?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。

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4、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128MB、256MB或512MB,某些专业显卡甚至已经具有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。例如要实现2048x1536的分辨率,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。要实现2048x1536甚至2560x1600的最大分辨率,只有借助于专业级的大屏幕高档显示器才能实现,例如DELL的30英寸液晶显示器就能实现2560x1600的超高分辨率。

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128MB、256MB和高档显卡的512MB,某些专业显卡甚至已经具有1GB的显存了。

在显卡最大分辨率方面,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128MB、256MB或512MB,某些专业显卡甚至已经具有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。

在显卡性能方面,随着显示芯片的处理能力越来越强大,特别是现在的大型3D游戏和专业渲染需要临时存储的数据也越来越多,所需要的显存容量也是越来越大,显存容量在一定程度上也会影响到显卡的性能。例如在显示核心足够强劲而显存容量比较小的情况下,却有大量的大纹理贴图数据需要存放,如果显存的容量不足以存放这些数据,那么显示核心在某些时间就只有闲置以等待这些数据处理完毕,这就影响了显示核心性能的发挥从而也就影响到了显卡的性能。

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。例如市售的某些配备了512MB大容量显存的Radeon 9550显卡在显卡性能方面与128MB显存的Radeon 9550显卡在核心频率和显存频率等参数都相同时是完全一样的,因为Radeon 9550显示核心相对低下的处理能力决定了其配备大容量显存其实是没有任何意义的,而大容量的显存反而还带来了购买成本提高的问题。

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5、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、3DLabs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。

NVIDIA系列显示芯片

显卡大词典

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ATI系列显卡芯片

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6、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。目前的显示芯片制造商中,NVIDIA公司已全面采用了0.13微米的制造工艺,就是其FX5900显示核心之所以能集成一亿两千五百万个晶体管的根本原因。而ATI公司主要还是在使用0.15微米的制造工艺,比如其高端的镭9800XT和镭9800 Pro显卡,部分产品采用更先进的0.13微米制造工艺,比如其镭9600显卡。

  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。显示芯片制造工艺在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微米一直发展到目前最新的90纳米,而未来则会以80纳米作为一个过渡,然后进一步发展到65纳米。总的说来,显示芯片在制造工艺方面基本上总是要落后于CPU的制造工艺一个时代,例如CPU采用0.13微米工艺时显示芯片还在采用0.18微米工艺和0.15微米工艺,CPU采用90纳米工艺时显示芯片则还在使用0.13微米工艺和0.11微米工艺,而现在CPU已经采用65纳米工艺了而显示芯片则刚进入90纳米工艺。

  提高显示芯片的制造工艺具有重大的意义,因为更先进的制造工艺会在显示芯片内部集成更多的晶体管,使显示芯片实现更高的性能、支持更多的特效;更先进的制造工艺会使显示芯片的核心面积进一步减小,也就是说在相同面积的晶圆上可以制造出更多的显示芯片产品,直接降低了显示芯片的产品成本,从而最终会降低显卡的销售价格使广大消费者得利;更先进的制造工艺还会减少显示芯片的功耗,从而减少其发热量,解决显示芯片核心频率提升的障碍.....显示芯片自身的发展历史也充分的说明了这一点,先进的制造工艺使显卡的性能和支持的特效不断增强,而价格则不断下滑,例如售价为1500左右的中端显卡GeForce 7600GT其性能就足以击败上一代售价为5000元左右的顶级显卡GeForce 6800Ultra。

  采用更低制造工艺的显示芯片也不是一定代表有更高的性能,因为显示芯片设计思路也各不同相同,并不能单纯已制造工艺来衡量其性能。最明显的就是NVDIVA的GeForce FX5950和ATI的Radeon 9800XT,9800XT采用0.15微米制造工艺,而FX5950采用更为先进的0.13微米制造工艺,但在性能表现上,Radeon 9800XT则要略胜一筹。

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7、显示芯片位宽

  显示芯片位宽是指显示芯片内部数据总线的位宽,也就是显示芯片内部所采用的数据传输位数,目前主流的显示芯片基本都采用了256位的位宽,采用更大的位宽意味着在数据传输速度不变的情况,瞬间所能传输的数据量越大。就好比是不同口径的阀门,在水流速度一定的情况下,口径大的能提供更大的出水量。显示芯片位宽就是显示芯片内部总线的带宽,带宽越大,可以提供的计算能力和数据吞吐能力也越快,是决定显示芯片级别的重要数据之一。目前已推出最大显示芯片位宽是512位,那是由Matrox(幻日)公司推出的Parhelia-512显卡,这是世界上第一颗具有512位宽的显示芯片。而目前市场中所有的主流显示芯片,包括NVIDIA公司的GeForce系列显卡,ATI公司的Radeon系列等,全部都采用256位的位宽。这两家目前世界上最大的显示芯片制造公司也将在未来几年内采用512位宽。

  显示芯片位宽增加并不代表该芯片性能更强,因为显示芯片集成度相当高,设计、制造都需要很高的技术能力,单纯的强调显示芯片位宽并没有多大意义,只有在其它部件、芯片设计、制造工艺等方面都完全配合的情况下,显示芯片位宽的作用才能得到体现。

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8、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,因此256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。

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9、显存时钟周期

  显存时钟周期就是显存时钟脉冲的重复周期,它是作为衡量显存速度的重要指标。显存速度越快,单位时间交换的数据量也就越大,在同等情况下显卡性能将会得到明显提升。显存的时钟周期一般以ns(纳秒)为单位,工作频率以MHz为单位。显存时钟周期跟工作频率一一对应,它们之间的关系为:工作频率=1÷时钟周期×1000。那么显存频率为166MHz,那么它的时钟周期为1÷166×1000=6ns。

对于DDR SDRAM或者DDR2、DDR3显存来说,描述其工作频率时用的是等效输出频率。因为能在时钟周期的上升沿和下降沿都能传送数据,所以在工作频率和数据位宽度相同的情况下,显存带宽是SDRAM的两倍。换句话说,在显存时钟周期相同的情况下,DDR SDRAM显存的等效输出频率是SDRAM显存的两倍。例如,5ns的SDRAM显存的工作频率为200MHz,而5ns的DDR SDRAM或者DDR2、DDR3显存的等效工作频率就是400MHz。常见显存时钟周期有5ns、4ns、3.8ns、3.6ns、3.3ns、2.8ns、2.0ns、1.6ns、1.1ns,甚至更低。

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10、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。

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11、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128MB、256MB和高档显卡的512MB,某些专业显卡甚至已经具有1GB的显存了。

在显卡最大分辨率方面,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128MB、256MB或512MB,某些专业显卡甚至已经具有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。

在显卡性能方面,随着显示芯片的处理能力越来越强大,特别是现在的大型3D游戏和专业渲染需要临时存储的数据也越来越多,所需要的显存容量也是??的性能。例如在显示核心足够强劲而显存容量比较小的情况下,却有大量的大纹理贴图数据需要存放,如果显存的容量不足以存放这些数据,那么显示核心在某些时间就只有闲置以等待这些数据处理完毕,这就影响了显示核心性能的发挥从而也就影响到了显卡的性能。

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。例如市售的某些配备了512MB大容量显存的Radeon 9550显卡在显卡性能方面与128MB显存的Radeon 9550显卡在核心频率和显存频率等参数都相同时是完全一样的,因为Radeon 9550显示核心相对低下的处理能力决定了其配备大容量显存其实是没有任何意义的,而大容量的显存反而还带来了购买成本提高的问题。

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12、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。

SDRAM显存

  SDRAM,即Synchronous DRAM(同步动态随机存储器),曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”,那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格,而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度,比如PC100,那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作。

  与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压,168Pin的DIMM接口,带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上,在显存上也较为常见。

  SDRAM可以与CPU同步工作,无等待周期,减少数据传输延迟。优点:价格低廉,曾在中低端显卡上得到了广泛的应用。SDRAM在DDR SDRAM成为主流之后,就风光不再,目前则只能在最低端的产品或旧货市场才能看到此类显存的产品了。

DDR显存

  DDR显存分为两种,一种是大家习惯上的DDR内存,严格的说DDR应该叫DDR SDRAM。另外一种则是DDR SGRAM,此类显存应用较少、不多见。

DDR SDRAM
  人们习惯称DDR SDRAM为DDR。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR SDRAM是在SDRAM基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系,因此对于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的降低成本。

  SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

  与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDL本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRA的两倍。DDR SDRAM是目前应用最为广泛的显存类型,90%以上的显卡都采用此类显存。

DDR SGRAM
  DDR SGRAM是从SGRAM发展而来,同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。可以在不增加频率的情况下把数据传输率提高一倍。DDR SGRAM在性能上要强于DDR SDRAM,但其仍旧在成本上要高于DDR SDRAM,只在较少的产品上得到应用。而且其超频能力较弱,因其结构问题超频容易损坏。

DDR2显存

  DDR2显存可以看作是DDR显存的一种升级和扩展,DDR2显存把DDR显存的“2bit Prefetch(2位预取)”技术升级为“4 bit Prefetch(4位预取)”机制,在相同的核心频率下其有效频率比DDR显存整整提高了一倍,在相同显存位宽的情况下,把显存带宽也整整提高了一倍,这对显卡的性能提升是非常有益的。从技术上讲,DDR2显存的DRAM核心可并行存取,在每次存取中处理4个数据而非DDR显存的2个数据,这样DDR2显存便实现了在每个时钟周期处理4bit数据,比传统DDR显存处理的2bit数据提高了一倍。相比DDR显存,DDR2显存的另一个改进之处在于它采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式替代了传统的TSOP方式,工作电压也由2.5V降为1.8V。

  由于DDR2显存提供了更高频率,性能相应得以提升,但也带来了高发热量的弊端。加之结构限制无法采用廉价的TSOP封装,不得不采用成本更高的BGA封装(DDR2的初期产能不足,成本问题更甚)。发热量高、价格昂贵成为采用DDR2显存显卡的通病,如率先采用DDR2显存的的GeForce FX 5800/5800Ultra系列显卡就是比较失败的产品。基于以上原因,DDR2并未在主流显卡上广泛应用。

DDR3显存

  DDR3显存可以看作是DDR2的改进版,二者有很多相同之处,例如采用1.8V标准电压、主要采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式。不过DDR3核心有所改进:DDR3显存采用0.11微米生产工艺,耗电量较DDR2明显降低。此外,DDR3显存采用了“Pseudo Open Drain”接口技术,只要电压合适,显示芯片可直接支持DDR3显存。当然,显存颗粒较长的延迟时间(CAS latency)一直是高频率显存的一大通病,DDR3也不例外,DDR3的CAS latency为5/6/7/8,相比之下DDR2为3/4/5。客观地说,DDR3相对于DDR2在技术上并无突飞猛进的进步,但DDR3的性能优势仍比较明显:
  (1)功耗和发热量较小:吸取了DDR2的教训,在控制成本的基础上减小了能耗和发热量,使得DDR3更易于被用户和厂家接受。
  (2)工作频率更高:由于能耗降低,DDR3可实现更高的工作频率,在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点,同时还可作为显卡的卖点之一,这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。
  (3)降低显卡整体成本:DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit,搭配中高端显卡常用的128MB显存便需8颗。而DDR3显存规格多为8M X 32bit,单颗颗粒容量较大,4颗即可构成128MB显存。如此一来,显卡PCB面积可减小,成本得以有效控制,此外,颗粒数减少后,显存功耗也能进一步降低。
  (4)通用性好:相对于DDR变更到DDR2,DDR3对DDR2的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特性不变,搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存,这对厂商降低成本大有好处。

  目前,DDR3显存在新出的大多数中高端显卡上得到了广泛的应用。

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13、显存带宽

  显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率,它以字节/秒为单位。显存带宽是决定显卡性能和速度最重要的因素之一。要得到精细(高分辨率)、色彩逼真(32位真彩)、流畅(高刷新速度)的3D画面,就必须要求显卡具有大显存带宽。目前显示芯片的性能已达到很高的程度,其处理能力是很强的,只有大显存带宽才能保障其足够的数据输入和输出。随着多媒体、3D游戏对硬件的要求越来越高,在高分辨率、32位真彩和高刷新率的3D画面面前,相对于GPU,较低的显存带宽已经成为制约显卡性能的瓶颈。显存带宽是目前决定显卡图形性能和速度的重要因素之一。

  显存带宽的计算公式为:显存带宽=工作频率×显存位宽/8。目前大多中低端的显卡都能提供6.4GB/s、8.0GB/s的显存带宽,而对于高端的显卡产品则提供超过20GB/s的显存带宽。在条件允许的情况下,尽可能购买显存带宽大的显卡,这是一个选择的关键。

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14、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。

  显卡的工作原理是:在显卡开始工作(图形渲染建模)前,通常是把所需要的材质和纹理数据传送到显存里面,开始工作时候(进行建模渲染),这些数据通过AGP总线进行传输,显示芯片将通过AGP总线提取存储在显存里面的数据,除了建模渲染数据外还有大量的顶点数据和工作指令流需要进行交换,这些数据通过RAMDAC转换为模拟信号输出到显示端,最终就是我们看见的图像。

  显示芯片性能的日益提高,其数据处理能力越来越强,使得显存数据传输量和传输率也要求越来越高,显卡对显存的要求也更高。对于现在的显卡来说,显存是承担大量的三维运算所需的多边形顶点数据以及作为海量三维函数的运算的主要载体,这时显存的交换量的大小,速度的快慢对于显卡核心的效能发挥都是至关重要的,而如何有效地提高显存的效能也就成了提高整个显示卡效能的关键。

  作为显示卡的重要组成部分,显存一直随着显示芯片的发展而逐步改变着。从早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等到今天广泛采用的DDR SDRAM显存经历了很多代的进步。

  目前市场中所采用的显存类型主要有SDRAM,DDR SDRAM,DDR SGRAM三种。SDRAM颗粒目前主要应用在低端显卡上,频率一般不超过200MHz,在价格和性能上它比DDR都没有什么优势,因此逐渐被DDR取代。DDR SDRAM是市场中的主流(包括DDR2和DDR3),一方面是工艺的成熟,批量的生产导致成本下跌,使得它的价格便宜;另一方面它能提供较高的工作频率,带来优异的数据处理性能。至于DDR SGRAM,它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劲,目前也极少使用。

FPM显存

  FPM DRAM(Fast Page Mode RAM): 快速页面模式内存。是一种在486时期被普遍应用的内存(也曾应用为显存)。72线、5V电压、带宽32bit、基本速度60ns以上。它的读取周期是从DRAM阵列中某一行的触发开始,然后移至内存地址所指位置,即包含所需要的数据。第一条信息必须被证实有效后存至系统,才能为下一个周期作好准备。这样就引入了“等待状态”,因为CPU必须傻傻的等待内存完成一个周期。FPM之所以被广泛应用,一个重要原因就是它是种标准而且安全的产品,而且很便宜。但其性能上的缺陷导致其不久就被EDO DRAM所取代,此种显存的显卡已不存在了。

EDO显存

  EDO (Extended Data Out) DRAM,与FPM相比EDO DRAM的速度要快5%,这是因为EDO内设置了一个逻辑电路,借此EDO可以在上一个内存数据读取结束前将下一个数据读入内存。设计为系统内存的EDO DRAM原本是非常昂贵的,只是因为PC市场急需一种替代FPM DRAM的产品,所以被广泛应用在第五代PC上。EDO显存可以工作在75MHz或更高,但是其标准工作频率为66 MHz,不过其速度还是无法满足显示芯片的需要,也早成为“古董级”产品上才有的显存。

SGRAM显存

  SGRAM是Synchronous Graphics DRAM的缩写,意思是同步图形RAM是种专为显卡设计的显存,是一种图形读写能力较强的显存,由SDRAM改良而成。它改进了过去低效能显存传输率较低的缺点,为显示卡性能的提高创造了条件。SGRAM读写数据时不是一一读取,而是以"块"(Block)为单位,从而减少了内存整体读写的次数,提高了图形控制器的效率。但其设计制造成本较高,更多的是应用于当时较为高端的显卡。目前此类显存也已基本不被厂商采用,被DDR显存所取代。

SDRAM显存

  SDRAM,即Synchronous DRAM(同步动态随机存储器),曾经是PC电脑上最为广泛应用的一种内存类型,即便在今天SDRAM仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”,那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM内存又分为PC66、PC100、PC133等不同规格,而规格后面的数字就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度,比如PC100,那就说明此内存可以在系统总线为100MHz的电脑中同步工作。

  与系统总线速度同步,也就是与系统时钟同步,这样就避免了不必要的等待周期,减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用,因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM采用3.3伏工作电压,168Pin的DIMM接口,带宽为64位。SDRAM不仅应用在内存上,在显存上也较为常见。

  SDRAM可以与CPU同步工作,无等待周期,减少数据传输延迟。优点:价格低廉,曾在中低端显卡上得到了广泛的应用。SDRAM在DDR SDRAM成为主流之后,就风光不再,目前则只能在最低端的产品或旧货市场才能看到此类显存的产品了。

DDR显存 DDR2显存 DDR3显存

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15、显存封装

  显存封装是指显存颗粒所采用的封装技术类型,封装就是将显存芯片包裹起来,以避免芯片与外界接触,防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体,乃至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路,进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大,封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。

显存封装形式主要有QFP、TSOP-II、MBGA等,其中TSOP-II、MBGA比较常见。早期的SDRAM和DDR显存很多使用TSOP-II,而现在随着显存速度的提高,越来越多的显存使用了MBGA封装,尤其是DDR2和DDR3显存,全都使用了MBGA封装。此外很多厂商也将DDR2和DDR3显存的封装称为FBGA,这种称呼更偏重于对针脚排列的命名,实际是相同的封装形式。此外虽然MBGA和TSOP-II相比,可以达到更高的显存频率,但是不能简单的认为MBGA封装的一定显存一定更好超频,因为是否容易超频,更多的取决于厂商定的默认频率和显存实际能达到的频率之间的差距,包括显卡的设计制造,简单的说MBGA封装可以达到更高频率,但其默认频率也更高。

QFP

  QFP是Quad Flat Package的缩写,是“小型方块平面封装”的意思。QFP封装在早期的显卡上使用的比较频繁,但少有速度在4ns以上的QFP封装显存,因为工艺和性能的问题,目前已经逐渐被TSOP-II和BGA所取代。QFP封装在颗粒四周都带有针脚,识别起来相当明显。

显卡大词典

QFP封装显存

TSOP-II

  TSOP-II(Thin Small Out-Line Package,薄型小尺寸封装)。TSOP封装是在芯片的周围做出引脚,采用SMT技术(表面安装技术)直接附着在PCB板的表面。TSOP封装外形尺寸时,寄生参数(电流大幅度变化时,引起输出电压扰动) 减小,适合高频应用,操作比较方便,可靠性也比较高。同时TSOP封装具有成品率高,价格便宜等优点,因此得到了极为广泛的应用。TSOP封装是目前应用最为广泛的显存封装类型。TSOP-II封装针脚在显存的两侧。

显卡大词典

TSOP封装显存

MBGA

  MBGA是指微型球栅阵列封装,英文全称为Micro Ball Grid Array Package。它与TSOP内存芯片不同,MBGA的引脚并非裸露在外,而是以微小锡球的形式寄生在芯片的底部,所以这种显存都看不到引脚。MBGA的优点有杂讯少、散热性好、电气性能佳、可接脚数多,且可提高良率。最突出是由于内部元件的间隔更小,信号传输延迟小,可以使频率有较大的提高。

显卡大词典

MBGA封装显存

  MBGA封装的优点在于杂讯少,散热性好,电气性能佳,可接脚数多,且可提高良品率。最突出特点在于内部元件的间隔更小,信号传输延迟短,可以使频率有较大的提升。

  与TSOP封装显存相比,MBGA显存性能优异。但也对电路布线提出了要求,前者只要66Pin,引线很长,而且都横卧在PCB板上,设计、焊接、加工和检测相对容易;而后者的面积只有前者的1/4左右,却有144Pin,每个Pin都是体积微小的锡球,设计和生产也就困难多了。早期的SDRAM和DDR显存很多使用TSOP-II,而现在随着显存速度的提高,越来越多的显存使用了MBGA封装,尤其是DDR2和DDR3显存,全都使用了MBGA封装。此外很多厂商也将DDR2和DDR3显存封装称为FBGA,这种称呼更偏重于对针脚排列的命名,实际是相同的封装形式。

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16、AGP标准

  AGP(Accelerate Graphical Port),加速图形接口。随着显示芯片的发展,PCI总线日益无法满足其需求。英特尔于1996年7月正式推出了AGP接口,它是一种显示卡专用的局部总线。严格的说,AGP不能称为总线,它与PCI总线不同,因为它是点对点连接,即连接控制芯片和AGP显示卡,但在习惯上我们依然称其为AGP总线。AGP接口是基于PCI 2.1 版规范并进行扩充修改而成,工作频率为66MHz。

  AGP总线直接与主板的北桥芯片相连,且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连,避免了窄带宽的PCI总线形成的系统瓶颈,增加3D图形数据传输速度,同时在显存不足的情况下还可以调用系统主内存。所以它拥有很高的传输速率,这是PCI等总线无法与其相比拟的。

  由于采用了数据读写的流水线操作减少了内存等待时间,数据传输速度有了很大提高;具有133MHz及更高的数据传输频率;地址信号与数据信号分离可提高随机内存访问的速度;采用并行操作允许在CPU访问系统RAM的同时AGP显示卡访问AGP内存;显示带宽也不与其它设备共享,从而进一步提高了系统性能。

  AGP标准在使用32位总线时,有66MHz和133MHz两种工作频率,最高数据传输率为266Mbps和533Mbps,而PCI总线理论上的最大传输率仅为133Mbps。目前最高规格的AGP 8X模式下,数据传输速度达到了2.1GB/s。

  AGP接口的发展经历了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等阶段,其传输速度也从最早的AGP1X的266MB/S的带宽发展到了AGP8X的2.1GB/S。

AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)
  1996年7月AGP 1.0 图形标准问世,分为1X和2X两种模式,数据传输带宽分别达到了266MB/s和533MB/s。这种图形接口规范是在66MHz PCI2.1规范基础上经过扩充和加强而形成的,其工作频率为66MHz,工作电压为3.3v,在一段时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的AGP带宽很小,现在已经被淘汰了,只有在前几年的老主板上还见得到。

AGP2.0(AGP4X)
  显示芯片的飞速发展,图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长,AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了,由此AGP 2.0便应运而生了。1998年5月份,AGP 2.0 规范正式发布,工作频率依然是66MHz,但工作电压降低到了1.5v,并且增加了4x模式,这样它的数据传输带宽达到了1066MB/sec,数据传输能力大大地增强了。

AGP Pro
  AGP Pro接口与AGP 2.0同时推出,这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准,应用该技术的图形接口主要的特点是比AGP 4x略长一些,其加长部分可容纳更多的电源引脚,使得这种接口可以驱动功耗更大(25-110w)或者处理能力更强大的AGP显卡。这种标准其实是专为高端图形工作站而设计的,完全兼容AGP 4x规范,使得AGP 4x的显卡也可以插在这种插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的两侧进行延伸,提供额外的电能。它是用来增强,而不是取代现有AGP插槽的功能。根据所能P Pro50。在某些高档台式机主板上也能见到AGP Pro插槽,例如华硕的许多主板。

AGP 3.0(AGP8X)
  2000年8月,Intel推出AGP3.0规范,工作电压降到0.8V,并增加了8x模式,这样它的数据传输带宽达到了2133MB/sec,数据传输能力相对于AGP 4X成倍增长,能较好的满足当前显示设备的带宽需求。

AGP接口的模式传输方式
  不同AGP接口的模式传输方式不同。1X模式的AGP,工作频率达到了PCI总线的两倍—66MHz,传输带宽理论上可达到266MB/s。AGP 2X工作频率同样为66MHz,但是它使用了正负沿(一个时钟周期的上升沿和下降沿)触发的工作方式,在这种触发方式中在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据,从而使得一个工作周期先后被触发两次,使传输带宽达到了加倍的目的,而这种触发信号的工作频率为133MHz,这样AGP 2X的传输带宽就达到了266MB/s×2(触发次数)=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了这种信号触发方式,只是利用两个触发信号在每个时钟周期的下降沿分别引起两次触发,从而达到了在一个时钟周期中触发4次的目的,这样在理论上它就可以达到266MB/s×2(单信号触发次数)×2(信号个数)=1066MB/s的带宽了。在AGP 8X规范中,这种触发模式仍然使用,只是触发信号的工作频率变成266MHz,两个信号触发点也变成了每个时钟周期的上升沿,单信号触发次数为4次,这样它在一个时钟周期所能传输的数据就从AGP4X的4倍变成了8倍,理论传输带宽将可达到266MB/s×4(单信号触发次数)×2(信号个数)=2133MB/s的高度了。

显卡大词典

  目前常用的AGP接口为AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X接口。需要说明的是由于AGP3.0显卡的额定电压为0.8—1.5V,因此不能把AGP8X的显卡插接到AGP1.0规格的插槽中。这就是说AGP8X规格与旧有的AGP1X/2X模式不兼容。而对于AGP4X系统,AGP8X显卡仍旧在其上工作,但仅会以AGP4X模式工作,无法发挥AGP8X的优势。

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17、3D API

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

如果没有3D API在开发程序时,程序员必须要了解全部的显卡特性,才能编写出与显卡完全匹配的程序,发挥出全部的显卡性能。而有了3D API这个显卡与软件直接的接口,程序员只需要编写符合接口的程序代码,就可以充分发挥显卡的不必再去了解硬件的具体性能和参数,这样就大大简化了程序开发的效率。

同样,显示芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品,以达到在API调用硬件资源时最优化,获得更好的性能。有了3D API,便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。比如在最能体现3D API的游戏方面,游戏设计人员设计时,不必去考虑具体某款显卡的特性,而只是按照3D API的接口标准来开发游戏,当游戏运行时则直接通过3D API来调用显卡的硬件资源。

目前个人电脑中主要应用的3D API有DirectX和OpenGL。DirectX目前已经成为游戏的主流,市售的绝大部分主流游戏均基于DirectX开发,例如《帝国时代3》、《孤岛惊魂》、《使命召唤2》、《Half Life2》等流行的优秀游戏。而OpenGL目前则主要应用于专业的图形工作站,在游戏方面历史上也曾经和DirectX分庭抗礼,产生了一大批的优秀游戏,例如《Quake3》、《Half Life》、《荣誉勋章》的前几部、《反恐精英》等,目前在DirectX的步步进逼之下,采用OpenGL的游戏已经越来越少,但也不乏经典大作,例如基于OpenGL的《DOOM3》以及采用DOOM3引擎的《Quake4》等等,无论过去还是现在,OpenGL在游戏方面的主要代表都是著名的id Software。

相关术语:

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,它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects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Windows 3.1系统对图形、声音处理能力的不足,而今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。

DirectX 5.0
微软公司并没有推出DirectX 4.0,而是直接推出了DirectX 5.0。此版本对Direct3D做出了很大的改动,加入了雾化效果、Alpha混合等3D特效,使3D游戏中的空间感和真实感得以增强,还加入了S3的纹理压缩技术。同时,DirectX 5.0在其它各组件方面也有加强,在声卡、游戏控制器方面均做了改进,支持了更多的设备。因此,DirectX发展到DirectX 5.0才真正走向了成熟。此时的DirectX性能完全不逊色于其它3D API,而且大有后来居上之势。

DirectX 6.0
DirectX 6.0推出时,其最大的竞争对手之一Glide,已逐步走向了没落,而DirectX则得到了大多数厂商的认可。DirectX 6.0中加入了双线性过滤、三线性过滤等优化3D图像质量的技术,游戏中的3D技术逐渐走入成熟阶段。

DirectX 7.0
DirectX 7.0最大的特色就是支持T&L,中文名称是“坐标转换和光源”。3D游戏中的任何一个物体都有一个坐标,当此物体运动时,它的坐标发生变化,这指的就是坐标转换;3D游戏中除了场景+物体还需要灯光,没有灯光就没有3D物体的表现,无论是实时3D游戏还是3D影像渲染,加上灯光的3D渲染是最消耗资源的。虽然OpenGL中已有相关技术,但此前从未在民用级硬件中出现。在T&L问世之前,位置转换和灯光都需要CPU来计算,CPU速度越快,游戏表现越流畅。使用了T&L功能后,这两种效果的计算用显示卡的GPU来计算,这样就可以把CPU从繁忙的劳动中解脱出来。换句话说,拥有T&L显示卡,使用DirectX 7.0,即使没有高速的CPU,同样能流畅的跑3D游戏。

DirectX 8.0
DirectX 8.0的推出引发了一场显卡革命,它首次引入了“像素渲染”概念,同时具备像素渲染引擎(Pixel Shader)与顶点渲染引擎(Vertex Shader),反映在特效上就是动态光影效果。同硬件T&L仅仅实现的固定光影转换相比,VS和PS单元的灵活性更大,它使GPU真正成为了可编程的处理器。这意味着程序员可通过它们实现3D场景构建的难度大大降低。通过VS和PS的渲染,可以很容易的宁造出真实的水面动态波纹光影效果。此时DirectX的权威地位终于建成。

DirectX 9.0
2002年底,微软发布DirectX9.0。DirectX 9中PS单元的渲染精度已达到浮点精度,传统的硬件T&L单?将比以前复杂得多,新的VertexShader标准增加了流程控制,更多的常量,每个程序的着色指令增加到了1024条。

PS 2.0具备完全可编程的架构,能对纹理效果即时演算、动态纹理贴图,还不占用显存,理论上对材质贴图的分辨率的精度提高无限多;另外PS1.4只能支持28个硬件指令,同时操作6个材质,而PS2.0却可以支持160个硬件指令,同时操作16个材质数量,新的高精度浮点数据规格可以使用多重纹理贴图,可操作的指令数可以任意长,电影级别的显示效果轻而易举的实现。

VS 2.0通过增加Vertex程序的灵活性,显著的提高了老版本(DirectX8)的VS性能,新的控制指令,可以用通用的程序代替以前专用的单独着色程序,效率提高许多倍;增加循环操作指令,减少工作时间,提高处理效率;扩展着色指令个数,从128个提升到256个。

增加对浮点数据的处理功能,以前只能对整数进行处理,这样提高渲染精度,使最终处理的色彩格式达到电影级别。突破了以前限制PC图形图象质量在数学上的精度障碍,它的每条渲染流水线都升级为128位浮点颜色,让游戏程序设计师们更容易更轻松的创造出更漂亮的效果,让程序员编程更容易。

DirectX 9.0c
与过去的DirectX 9.0b和Shader Model 2.0相比较,DirectX 9.0c最大的改进,便是引入了对Shader Model 3.0(包括Pixel Shader 3.0 和Vertex Shader 3.0两个着色语言规范)的全面支持。举例来说,DirectX 9.0b的Shader Model 2.0所支持的Vertex Shader最大指令数仅为256个,Pixel Shader最大指令数更是只有96个。而在最新的Shader Model 3.0中,Vertex Shader和Pixel Shader的最大指令数都大幅上升至65535个,全新的动态程序流控制、 位移贴图、多渲染目标(MRT)、次表面散射 Subsurface scattering、柔和阴影 Soft shadows、环境和地面阴影 Environmental and ground shadows、全局照明 (Global illumination)等新技术特性,使得GeForce 6、GeForce7系列以及Radeon X1000系列立刻为新一代游戏以及具备无比真实感、幻想般的复杂的数字世界和逼真的角色在影视品质的环境中活动提供强大动力。

因此DirectX 9.0c和Shader Model 3.0标准的推出,可以说是DirectX发展历程中的重要转折点。在DirectX 9.0c中,Shader Model 3.0除了取消指令数限制和加入位移贴图等新特性之外,更多的特性都是在解决游戏的执行效率和品质上下功夫,Shader Model 3.0诞生之后,人们对待游戏的态度也开始从过去单纯地追求速度,转变到游戏画质和运行速度两者兼顾。因此Shader Model 3.0对游戏产业的影响可谓深远。

OpenGL

OpenGL是个专业的3D程序接口,是一个功能强大,调用方便的底层3D图形库。OpenGL的前身是SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL。IRIS GL是一个工业标准的3D图形软件接口,功能虽然强大但是移植性不好,于是SGI公司便在IRIS GL的基础上开发了OpenGL。OpenGL的英文全称是“Open Graphics Library”,顾名思义,OpenGL便是“开放的图形程序接口”。虽然DirectX在家用市场全面领先,但在专业高端绘图领域,OpenGL是不能被取代的主角。

OpenGL是个与.硬件无关的软件接口,可以在不同的平台如Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS/2之间进行移植。因此,支持OpenGL的软件具有很好的移植性,可以获得非常广泛的应用。由于OpenGL是3D图形的底层图形库,没有提供几何实体图元,不能直接用以描述场景。但是,通过一些转换程序,可以很方便地将AutoCAD、3DS等3D图形设计软件制作的DFX和3DS模型文件转换成OpenGL的顶点数组。

在OpenGL的基础上还有Open Inventor、Cosmo3D、Optimizer等多种高级图形库,适应不同应用。其中,Open Inventor应用最为广泛。该软件是基于OpenGL面向对象的工具包,提供创建交互式3D图形应用程序的对象和方法,提供了预定义的对象和用于交互的事件处理模块,创建和编辑3D场景的高级应用程序单元,有打印对象和用其它图形格式交换数据的能力。

OpenGL的发展一直处于一种较为迟缓的态势,每次版本的提高新增的技术很少,大多只是对其中部分做出修改和完善。1992年7月,SGI公司发布了OpenGL的1.0版本,随后又与微软公司共同开发了Windows NT版本的OpenGL,从而使一些原来必须在高档图形工作站上运行的大型3D图形处理软件也可以在微机上运用。1995年OpenGL的1.1版本面市,该版本比1.0的性能有许多提高,并加入了一些新的功能。其中包括改进打印机支持,在增强元文件中包含OpenGL的调用,顶点数组的新特性,提高顶点位置、法线、颜色、色彩指数、纹理坐标、多边形边缘标识的传输速度,引入了新的纹理特性等等。OpenGL 1.5又新增了“OpenGL Shading Language”,该语言是“OpenGL 2.0”的底核,用于着色对象、顶点着色以及片断着色技术的扩展功能。

OpenGL 2.0标准的主要制订者并非原来的SGI,而是逐渐在ARB中占据主动地位的3Dlabs。2.0版本首先要做的是与旧版本之间的完整兼容性,同时在顶点与像素及内存管理上与DirectX共同合作以维持均势。OpenGL 2.0将由OpenGL 1.3的现有功能加上与之完全兼容的新功能所组成(如图一)。借此可以对在ARB停滞不前时代各家推出的各种纠缠不清的扩展指令集做一次彻底的精简。此外,硬件可编程能力的实现也提供了一个更好的方法以整合现有的扩展指令。

目前,随着DirectX的不断发展和完善,OpenGL的优势逐渐丧失,至今虽然已有3Dlabs提倡开发的2.0版本面世,在其中加入了很多类似于DirectX中可编程单元的设计,但厂商的用户的认知程度并不高,未来的OpenGL发展前景迷茫。

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18、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。

显卡大词典

  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。

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20、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

显卡大词典

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。

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21、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入到电脑中。带视频输入接口的显卡,通过在显卡上加装视频输入芯片,再整合入显卡自带的视频处理能力,提供更灵活的驱动和应用软件,这样就能给显卡集成更多的功能。显卡上支持视频输入的接口有RF射频端子、复合视频接口、S端子和VIVO接口等。

RF射频端子

显卡大词典

RF射频端子

  RF射频端子是最早在电视机上出现的,原意为无线电射频(Radio Frequency)。它是目前家庭有线电视采用的接口模式。RF 的成像原理是将视频信号(CVBS)和音频信号(Audio)相混合编码后,输出然后在显示设备内部进行一系列分离/ 解码的过程输出成像。由于步骤繁琐且音视频混合编码会互相干扰,所以它的输出质量也是最差的。带此类接口的显卡只需把有线电视信号线连接上,就能将有线电视的信号输入到显卡内。

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。

S端子
  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。

VIVO(video in and video out)接口

显卡大词典

VIVO接口

显卡大词典

VIVO连接线

  VIVO接口其实就是一种扩展的S端子接口,它在扩展型S端子接口的基础上又进行了扩展,针数要多于扩展型S端子7针。VIVO接口必须要用显卡附带的VIVO连接线,才能能够实现S端子输入与S端子输出功能。

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22、RAMDAC

  RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Convertor的缩写,即随机存取内存数字~模拟转换器。RAMDAC作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号,其转换速率以MHz表示。

  计算机中处理数据的过程其实就是将事物数字化的过程,所有的事物将被处理成 0和 1两个数,而后不断进行累加计算。图形加速卡也是靠这些0和1对每一个象素进行颜色、深度、亮度等各种处理。显卡生成的信号都是以数字来表示的,但是所有的CRT显示器都是以模拟方式进行工作的,数字信号无法被识别,这就必须有相应的设备将数字信号转换为模拟信号。而RAMDAC就是显卡中将数字信号转换为模拟信号的设备。

  RAMDAC的转换速率以MHz表示,它决定了刷新频率的高低(与显示器的“带宽”意义近似)。其工作速度越高,频带越宽,高分辨率时的画面质量越好.该数值决定了在足够的显存下,显卡最高支持的分辨率和刷新率。如果要在1024×768的分辨率下达到85Hz的分辨率,RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344÷1.06≈90MHz。

  早期显卡的RAMDAC一般为300MHz,很快发展到350MHz,目前主流的显卡RAMDAC都能达到400MHz,已足以满足和超过目前大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。

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23、BIOS升级

  BIOS是Basic Input Output System的简称,也就是“基本输入输出系统”。显卡BIOS固化在显示卡所带的一个专用存储器里。BIOS中储存了显示卡的硬件控制程序和相关信息。可以说BIOS是显示卡的“神经中枢”。开机后显示卡BIOS中的数据被映射到内存里并控制整个显卡的工作。

  显卡BIOS芯片用来保存显卡 BIOS程序,和主板BIOS一样,显卡BIOS是储存在BIOS芯片中的,而不是储存在磁盘中。显卡BIOS主要用于显卡上各器件之间正常运行时的控制和管理,所以BIOS程序的技术质量(合理性和功能)必将影响显卡最终的产品技术特性。另外在显卡BIOS中还保存了所在显卡的主要技术信息,如图形处理芯片的型号规格、VGA BIOS的版本和编制日期等。显卡BIOS芯片在大多数显卡上比较容易区分,因为这类芯片上通常都贴有标签,但在个别显卡如Matrox公司的MGA G200上就看不见,原因是它与图形处理芯片集成在一起了。也有的显卡的BIOS集成在主板的BIOS中。

  通常电脑在加电后首先显示显卡BIOS中所保存的相关信息,然后显示主板BIOS版本信息以及主板BIOS对硬件系统配置进行检测的结果等,由于显示BIOS信息的时间很短,所以必须注意观察才能看清显示的内容。目前许多显卡上的图形处理芯片表面都已被安装的散热片所遮盖,根本无法看到芯片的具体型号,但我们可以通过VGA BIOS显示的相关信息中了解有关图形处理芯片的技术规格或型号。开机后显示卡BIOS中的数据被映射到内存里并控制整个显卡的工作。在DOS下显示卡是不需要任何驱动程序的,Windows 的启动也依赖于显示卡BIOS的支持。

  各种显示卡分别对应自己的BIOS和驱动程序,这样显示卡才能发挥最佳的效果。厂商在设计和生产显示卡时,就为显示卡配备了BIOS,但随着用户的使用和计算机软件的更新升级,显卡有一些不完善的小问题就一定会暴露出来,这时,厂商就会重新设计、完善和升级显示卡BIOS和驱动程序,这就需要对显卡的BIOS进行升级。同时现在产品研制开发的日程越来越短,更新频率越来越快,在显卡推出时难免显卡BIOS没有全面发挥出显卡的性能,必要的升级也能让显卡BIOS发挥更强的功能。

  显卡BIOS升级就是通过必要的软件把厂商提供的新BIOS文件,写入到显卡的ROM中去。显卡BIOS是存放在存储器(ROM)里,不同厂商选用的ROM类型各有不同,并非所有的显卡都支持对BIOS的升级。如果显示卡使用的是一次性的PROM(可编程只读存储器)那将无法进行升级。如果使用的是EPROM(可擦写可编程只读存储器),那么理论上是可以升级的,但必须要有专用的设备才能进行,对于用户来说没什么意义。如果显卡采用的是Flash EPROM(闪存)或EEPROM(电擦写可编程只读存储器),那么显卡将自由升级,目前绝大多数显卡都采用了此类ROM,方便用户自行升级。

  虽然显卡BIOS升级能带来不少的好处,但对于基本初学者还是不建议升级,因为升级存在一定的危险性。一旦升级时发生错误,补救起来会很麻烦!

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24、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。目前常见的散热方式有被动式和主动式,此外还有一种比较特殊的热管散热方式。

被动式散热

显卡大词典

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。

显卡大词典

主动式散热

显卡大词典

导流式散热

  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??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。

热管式散热

  热管是一种高效率的热传导技术,这并不是什么新技术,这项技术早在1963年就在美国的LosAlamos国家实验室中诞生了,其发明人是G.M.Grover。热管属于一种传热元件,它充分利用了热传导原理与致冷介质的快速热传递性质,通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量,具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点,并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。其导热能力已远远超过任何已知金属的导热能力。目前热管技术已经得到了普遍应用,例如不少冷暖式空调就采用了热管技术。

显卡大词典

热管式散热

热管就是利用蒸发制冷,使得热管两端温度差很大,使热量快速传导。常见的热管均是由管壳、吸液芯和端盖组成。制作方法是将热管内部抽成负压状态,然后充入适当的液体,这种液体沸点很低,容易挥发。管壁有吸液芯,由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端,另外一端为冷凝端。当热管一段受热时,毛细管中的液体迅速蒸发,蒸气在微小的压力差下流向另外一端,并且释放出热量,重新凝结成液体。液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段,如此循环不止。热量由热管一端传至另外一端,这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地传导开来。简而言之,就是在蒸发端吸收热量,然后再在冷凝端释放热量。

热管传热主要包含了以下六个相互关联的主要过程:
(1)热量从热源通过热管管壁和充满工作液体的吸液芯传递到(液-汽)分界面;
(2)液体在蒸发段内的(液-汽)分界面上蒸发;
(3)蒸汽腔内的蒸汽从蒸发段流到冷凝段;
(4)蒸汽在冷凝段内的汽.液分界面上凝结:
(5)热量从(汽-液)分界面通过吸液芯、液体和管壁传给冷源:
(6)在吸液芯内由于毛细作用使冷凝后的工作液体回流到蒸发段。

热管传热具有如下优点:重量轻且构造简单;温度分布平均,可作均温或等温动作;热传输量大,热传输距离长;没有主动元件,本身并不耗电;可以在无重力力场的环境下使用;没有热传方向的限制,蒸发端以及冷凝端可以互换;容易加工以改变热传输方向;耐用、寿命长、可靠,易存放保管等等。

热管的导热过程具有很高的热传导性能,与金属相比,单位质量的热管可多传递几个数量级的热量,并且具有优良的等温性和热开关性能,特别适用于高精密散热环境。值得注意的是,热管只是一种高效率的热传导技术,本身并不能散热,还必须要在冷凝端配合散热装置例如散热片或风扇等才能把热量最终散发出去。目前采用热管散热的显卡也越来越多了。

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更新时间 : 2009-06-04

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