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第6章显示卡[教学目标]1．了解显示卡的基本结构、性能指标和接口的分类。2．能够区分显示卡上各种不同输入输出端口。3．掌握识别显示卡质量优劣的标准。[教学重点]1．掌握根据用户的需求，选配相适应种类的显示卡。2．识别NVIDIA和ATI显示芯片。[教学难点]1．能够区分不同种类接口的显示卡。2．掌握根据用户的需求选购显示卡的方法。[教学内容]6.1基础知识：认识显卡………………………………………………………………………26.1.1独立显示卡………………………………………………………………………………21、显示主芯片……………………………………………………………………………………22、显存……………………………………………………………………………………………63、供电模块………………………………………………………………………………………64、信号输出接口…………………………………………………………………………………75、总线接口………………………………………………………………………………………106、VGABIOS……………………………………………………………………………………136.1.2主板集成式显示卡…………………………………………………………………………136.1.3显示卡的技术指标…………………………………………………………………………131、显存的速度与频率……………………………………………………………………………132、位宽……………………………………………………………………………………………143、分辨率…………………………………………………………………………………………154、色深……………………………………………………………………………………………165、刷新率…………………………………………………………………………………………17API、DirectX和OpenGL…………………………………………………………………………176.2制定选购方案：选购显示卡前的分析……………………………………………………181、集成显卡与独立显卡的选择…………………………………………………………………182、NVIDIA与ATI…………………………………………………………………………………203、功能与性能……………………………………………………………………………………224、选名牌还是普通品牌…………………………………………………………………………226.3实战：选购显示卡…………………………………………………………………………23《计算机组装与维修》教案第6章显示卡周皝潇2导入新课显卡的称呼显卡的作用板载与独立6.1.1显卡的组成1、显卡芯片单卡多芯片②单核心与多核心6.1基础知识：认识显卡计算机系统将各种需要显示的数据通过显示卡再送到显示器。对于一些需要大量处理图形运算、图形高速变换的工作，如CAD辅助设计、各种三维游戏、多媒体编辑等工作来说，显示卡质量的优劣是至关重要的。而且，不同厂商的显示芯片在性能上也是有所区别。掌握这些知识有助于我们选购一款合适的显示卡。显卡又称为视频卡、图形卡、视频适配器、图形适配器和显示适配器。显卡的作用是控制电脑的图形输出，负责将CPU送来的的图形数据处理成显示器认识的格式（模拟信号或数字信号），再送到显示器形成图象。它是主机与显示器连接的桥梁。显卡根据结构的不同分为独立显卡和板载显卡。独立显卡即指通过相应的接口插到主板的显卡插槽上的显示卡；而板载显卡则指主板上的北桥芯片所整合显示核心的显卡，而在主板背面接口上提供相应的显卡接口。6.1.1独立显示卡显卡的组成部件：显示主芯片，（GPU：GraphicProcessingUnit，图形处理芯片）显示缓存（简称显存）、VGABIOS、供电模块、显卡-显示器输出接口、总线接口（与主板上显卡插槽连接）、数字/模拟信号转换器（RAMDAC）。多功能显卡还配备了视频输出以及输入，供特殊需要。随着技术的发展，目前大多数显卡都将RAMDAC集成到了主芯片了。1、显示主芯片显示主芯片也称为图形处理芯片（GPU：GraphicProcessingUnit）是显卡上最大的芯片，显示主芯片自然是显示卡的核心，它相当于显卡的“大脑”，GPU负责处理由电脑发来的数据，最终将产生的结果显示在显示器上。普通的家用娱乐性显卡都采用了单芯片，而高档的专业显卡则通常采用单卡多芯片组合的方式。由于3D浪潮席卷全球，很多厂家已经开始在非专业显卡上采用多芯片的制造技术，以求全面提高显卡速度和档次。单卡多芯片：将多个芯片安装到一张显卡上。单芯片多核心：①单一芯片设计：普通的显卡芯片都是一块大的芯片，内部则是有序地互联到一起的各种常规单元。《计算机组装与维修》教案第6章显示卡周皝潇3插播新闻③2D与3D④软/硬加速⑤芯片厂商显卡厂商⑥显卡散热器②复合式多芯片设计：采用类似于PentiumD双核处理器和Athlon64双核处理器的方法，在一个显卡芯片的核心内部放置多个小的GPU。这样做的好处是显而易见的。新的小芯片将是现有芯片的四分之一乃至更小，然后只需在PCB上放置不同数量的小芯片即可得到不同规格的显卡，比如低端的用一个两个、中端的用四个、高端的用八个。事实上，一旦发布了一款新产品，整个产品线都能随时拿出，无需重新设计。英特尔目前正在秘密研发新的游戏显卡芯片以期同ATI和Nvidia在主流显卡上进行竞争。英特尔还透露了其显卡产品上市的大概日期，它的首款游戏显卡芯片最有可能在2008或者2009上市，这种显卡的性能将是令人震惊的，因为英特尔计划将16个显示核心集成在一款芯片上，也就是说未来的显卡也将走多核心战略。目前只知道INTEL多核心显卡芯片的开发代号为Larrabee（与众不同的集合型芯片）。显卡所支持的各种3D特效由GPU的性能决定，GPU也就相当于CPU在电脑中的作用，一块显卡采用何种显示芯片便大致决定了该显卡的档次和基本性能，它同时也是2D显示卡和3D显示卡区分的依据。“软加速”功能：2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖于CPU的处理能力。它自己对3D计算无能为力。“硬件加速”功能：3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，不用依赖CPU。这两种显卡芯片的区别即在于：在一台使用2D显卡的计算机上运行大型3D游戏时，这台计算机将变得很卡、反应速度慢。这是因为3D的计算由CPU完成，CPU占用率过高。而3D显卡则不会出现这种状况。目前绝大多数独立显卡都能很有效地支持3D运算。显卡芯片市场，经过多年的竞争，形成了ATI和nVIDIA两个芯片巨人。这两大厂商的技术实力及市场份额，已经抛离了其他对手，现在市场上各种品牌的显卡大多采用nVIDIA和ATI两家公司的图形处理芯片，诸如：nVIDIAFX5200、FX5700、RADEON9800等等就是显卡图形处理芯片的名称。市场上的显卡产品的品牌、型号、规格复杂多样，比如华硕、双敏、七彩虹、小影霸等等都是显卡的生产厂家，他们所生产的显卡在性能和价格上的可比性，主要集中在显示芯片上，区分显卡最关键的方法就是认清显卡的显示芯片。显示主芯片的性能直接决定这显示卡性能的高低，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。一般来说，价格越高的显卡，性能自然越好。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《计算机组装与维修》教案第6章显示卡周皝潇4主动式和被动式补充：（1）①定义②作用此高的集成度必然带来了发热量的增加，随之而来的重大问题就是节节攀升的功耗、难以抑制的发热量和不堪忍受的风扇散热噪音。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。显卡的散热方式分为散热片和散热片配合风扇的形式，也叫作被动式散热和主动式散热方式。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。为了保证显卡性能的稳定发挥和营造一个适宜的工作环境，那么自然少不了优秀显卡散热器的应用。一些高端显卡的散热器往往因芯片发热量太大而设计得非常大，而且奇形怪状，更有甚者将散热器的形状当作显卡的档次标志，也成为厂家宣传显卡做工精致独特的一个手段。低端显卡的散热器设计简单也比较小，而中高端显卡的散热器设计独特且散热性能卓越不凡。（1）显卡的核心代号核心代号就是指显卡的显示核心（GPU）的开发代号。而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程序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。不同的显示芯片都有相应的开发代号。开发代号最突出的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。例如，NVIDIA从NV40就先后衍生出了面向零售市场的Geforce6800、Geforce6800GT、Geforce6800Ultra、Geforce6800LE、Geforce6800XT以及面向OEM市场的Geforce6800GTO等显示芯片产品；而ATI也从R300衍生出了Radeon9700、《计算机组装与维修》教案第6章显示卡周皝潇5补充：（2）①制造工艺提高的作用②跟随CPU制造技术进步③意义Radeon9700Pro、Radeon9500、Radeon9500Pro等显示芯片产品。在驱动程序方面，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。（2）显示芯片的制造工艺显示芯片的与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9800Pro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