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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PCIExpress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PCI Express版X800XT PCI Express（如图7-2所示）为例详细地介 绍一下显卡的基本结构。 GPU 显存 散热 系统 DVI 接口 PCI-Express 接口 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 （Graphics Processing Unit，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X800XT PCI Express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 （Thin Quad Flat Package，小型方块平面 封装）、TSOP（Thin Small Out－Line Package ， 薄 型 小 尺 寸 封 装 ） 和 MBGA （Micro Ball Grid Array，微型球栅阵列 封装），其外观分别如图7-5所示。 TQFP TSOP 图7-5 mBGA 显存从类型上来说目前主要有以下几种： SDRAM （ Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存取存储 器 ） 、DDR SDRAM （ Double Data Rate SDRAM，双倍速数据传输同步动态随机存 取存储器）和DDRII/III SDRAM。 3．RAMDAC RAMDAC （ Random Access Memory Doptal nalog ConVene，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（Accelerate Graphical Port，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 PCI 2.1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 （ AGP Pro 、 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AGP 4X、 AGP Pro及AGP 8X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AGP 8X的显卡插接到AGP 1.0规 格的插槽中。这就是说AGP 8X规格与原有 的AGP 1X/2X模式不兼容。而对于AGP 4X 系统，AGP8X显卡仍旧在其上工作，但仅 会以AGP 4X模式工作，无法发挥AGP 8X 的优势。表7-1所示AGP 1.0、AGP 2.0及 AGP 3.0参数对照表。 表 7-1 参数对照表 AGP1.0 AGP 1X AGP 2X AGP 2.0 AGP 3.0 （AGP 4X） （AGP 8X） 工作频率 66MHz 66MHz 66MHz 66MHz 数据传输带宽 266MB/s 533MB/s 1 066MB/s 2 131MB/s 工作电压 3.3V 3.3V 1.5V 1.5V 单信号触发次数 1 2 4 4 数据传输位宽 32bit 32bit 32bit 32bit 触发信号频率 66MHz 66MHz 133MHz 266MHz 7．PCI Express接口 PCI Express采用了目前业内流行的点 对点串行连接 。 PCI Express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）。 PCI Express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 PCI Express 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， PCI Express X1和PCI Express X16将成为 PCI Express主流规格，同时芯片组厂商将 在南桥芯片当中添加对PCI Express X1的 支持，在北桥芯片当中添加对PCI Express X16的支持。 除 去 提 供 极 高 数 据 传 输 带 宽 之 外 ， PCI Express因为采用串行数据包方式传递数据， 所以PCI Express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 Express设备生产成本和体积。另外， PCI Express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，PCI Express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PCI Express设备。 7.4 显卡的选购指南 PCI Express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PCI Express接口，PIC Express 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PCI Express 接口，均有出色表现。 1 500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 6600GT AGP ， 6600GT AGP销售异常火爆。PCI Express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6600GT SLI是一个很现实的解决方 案。对于ATi来说，旗舰的X700 XT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。