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第7章显卡7.1认识显卡7.2显卡的基本结构7.3显卡的技术指标7.4显卡的选购指南7.1认识显卡显卡又称视频适配器，也叫图形加速卡，如图7-1所示。目前主要的电脑游戏或是3D制作都需要一块强劲的显卡，由于和3D息息相关，所以现在的显卡也被称为3D图形加速卡。大部分显卡都是以附加卡的形式安装在PC主板的扩展槽中，或集成在主板上。目前，市面流行的显卡大多是使用3D图形芯片的AGP显卡和最新的PCI-Express接口的显卡。图7-1显卡1．显卡的发展简史2．显卡的基本工作原理3．显卡的分类7.2显卡的基本结构每一块显卡基本上都是由显示芯片、显示内存、视频BIOS、RAMDAC、显卡接口以及PCB板及板上的电容、电阻等元器件组成的。多功能显卡还配备了视频输出/输入接口，供特殊需要。下面以华硕PCIExpress版X800XTPCIExpress（如图7-2所示）为例详细地介绍一下显卡的基本结构。DVI接口GPU显存PCI-Express接口散热系统图7-2显卡的基本结构1．显示芯片显示芯片也称加速引擎和图形处理器（GraphicsProcessingUnit，GPU），是显卡的核心，它的主要任务就是处理系统输入的视频信息并对其进行构建、渲染等工作。图7-3所示为X800XTPCIExpress的显示芯片。显示芯片图7-3显示芯片2．显存显存即显示缓存，主要作用就是将显示芯片处理的数据临时储存起来，这些数据包括已经处理和将要处理的数据，所以显示芯片和显存之间的通道就十分地重要，畅通与否直接关系到显卡的性能。图7-4所示为该显卡的显示内存。图7-4显存显存从封装上来说通常有3种：TQFP（ThinQuadFlatPackage，小型方块平面封装）、TSOP（ThinSmallOut－LinePackage，薄型小尺寸封装）和MBGA（MicroBallGridArray，微型球栅阵列封装），其外观分别如图7-5所示。TQFPTSOPmBGA图7-5显存从类型上来说目前主要有以下几种：SDRAM（SynchronousDynamicRandomAccessMemory，同步动态随机存取存储器）、DDRSDRAM（DoubleDataRateSDRAM，双倍速数据传输同步动态随机存取存储器）和DDRII/IIISDRAM。3．RAMDACRAMDAC（RandomAccessMemoryDoptalnalogConVene，随机访问存储数字模拟转换器）是显卡中比较重要的芯片。在视频处理中，它的作用就是把二进制的数字转换成为和显示器相适应的模拟信号。数模转换工作频率的单位是MHz，与最大分辨率的关系式为：数模转换的工作频率=最大分辨率×显示刷新频率×带宽系数。4．BIOS显卡的BIOS芯片，通常是一片闪存，它存储了显卡的一些基本的配置信息及驱动程序，如经常说的核心频率和显存频率，默认值就存放在BIOS芯片中。所以如果不改变BIOS内容，即使在操作系统中超频使用显卡了，重启之后还会恢复到原来的默认值。另外还存放显卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS内一段控制程序，可将这些信息显示到屏幕上。目前主流的显卡BIOS采用EEPROM芯片，可以在特定条件下重新修改升级。5．显卡接口图7-2所示显卡提供的是两个DVI接口。另外有些显卡的接口比较丰富。如图7-6所示，可以看到显卡有不少的外部接口，从左往右分别是S-Video、DVI和VGA接口。图7-6显卡接口7．主板集成显卡为了降低成本将GPU等芯片都集成在主板上，此类显卡的GPU只是中低端产品，无显存，共享内存，不适合大型图像处理。现在的集成显卡主板有带AGP插槽和不带AGP插槽之分，如果考虑到以后装独立显卡升级的需要，选购时要注意买带AGP插槽的主板，带AGP插槽的主板插上显卡后，该主板一般会自动屏蔽集成显卡，即使不能自动也可手动屏蔽，从而使用性能更好的独立显卡。6芯电源接口图7-7额外供电接口7.3显卡的技术指标在关注显卡性能的时候，总是对主芯片的性能十分关心。虽然显示主芯片对于显卡的性能起着决定性的作用。但是显卡的技术指标很多，显卡的其他性能指标对显卡的性能影响也很大。采用同样芯片的显卡，由于板上所用的元件质量不同，板卡的走线不同，使用起来会有明显的差异。下面介绍一下显卡的一些主要性能指标。1．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。2．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。3．显存容量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。4．显存的频率显存频率是指在默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以MHz（兆赫兹）为单位。显存频率在一定程度上反映了该显存的速度。5．显存带宽显存带宽指的是一次可以读入的数据量，即表示显存与显示芯片之间交换数据的速度。带宽越大，显存与显示芯片之间的“通道”就越宽，数据“跑”得就更为顺畅，不会造成堵塞。显存带宽可以由下面这个公式计算：显存频率×显存位宽/8（除以8是因为每8个bit等于一个Byte）。6．AGP的带宽AGP（AccelerateGraphicalPort，加速图形接口）。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，但在习惯上依然称其为AGP总线。AGP接口是基于PCI2.1版规范并进行扩充修改而成的，工作频率为66MHz。AGP接口的发展经历了AGP1.0（AGP1X、AGP2X）、AGP2.0（AGPPro、AGP4X）、AGP3.0（AGP8X）等阶段，其数据传输速率也从最早的AGP1X的266MB/s的带宽发展到了AGP8X的2.1GB/s。目前常用的AGP接口为AGP4X、AGPPro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规格与原有的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。表7-1所示AGP1.0、AGP2.0及AGP3.0参数对照表。表7-1参数对照表AGP1.0AGP1XAGP2XAGP2.0（AGP4X）AGP3.0（AGP8X）工作频率66MHz66MHz66MHz66MHz数据传输带宽266MB/s533MB/s1066MB/s2131MB/s工作电压3.3V3.3V1.5V1.5V单信号触发次数1244数据传输位宽32bit32bit32bit32bit触发信号频率66MHz66MHz133MHz266MHz7．PCIExpress接口PCIExpress采用了目前业内流行的点对点串行连接。PCIExpress的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。PCIExpress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。尽管PCIExpress技术规格允许实现X1（250MB/s），X2，X4，X8，X12，X16和X32通道规格，但是依目前形式来看，PCIExpressX1和PCIExpressX16将成为PCIExpress主流规格，同时芯片组厂商将在南桥芯片当中添加对PCIExpressX1的支持，在北桥芯片当中添加对PCIExpressX16的支持。除去提供极高数据传输带宽之外，PCIExpress因为采用串行数据包方式传递数据，所以PCIExpress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PCIExpress设备生产成本和体积。另外，PCIExpress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，PCIExpress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，也就是说目前的驱动程序、操作系统无需推倒重来，就可以支持PCIExpress设备。7.4显卡的选购指南PCIExpress的普及在2005年逐渐铺开，全球两大图形巨头nVIDIA和ATi的旗舰产品全部转向PCIExpress接口，PICExpress接口的优势在高端产品迸发。入门级别显卡市场将会是经典Radeon9550和原生6200AGP之争。千元附近价位，前年一直都给各式各样的Radeon9550超频版和9800SE占据；今年nVIDIA的6600/6200系列强势，无论是AGP接口还是PCIExpress接口，均有出色表现。1500元附近价位的准高端显卡市场，形势比较明朗。首先从AGP接口显卡市场说起，目前市场上只剩下少量的Radeon9800Pro，而nVIDIA以及Partner却是有条不紊推出6600GTAGP，6600GTAGP销售异常火爆。PCIExpress接口市场，nVIDIA的6600GT仍然有SLI这个犀利武器，在难以买到像X850和6800Ultra这类高端显卡的时候，两片6600GTSLI是一个很现实的解决方案。对于ATi来说，旗舰的X700XT已经停产，消失在ATi最新的Roadmap之中，目前市场主力是256MB容量的X700Pro。