电脑硬件之--显卡.doc

1、显卡百科名片显卡全称显示接口卡（Video card，Graphics card），又称为显示适配器（Video adapter），显示器配置卡简称为显卡，是个人电脑最基本组成部分之一。显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。 民用显卡图形芯片供应商主要包括 AMD（ATI）和 Nvidia(英伟达)两家。目录工作原理 基本结构 1. GPU（类似于主板的 CPU

2、） 2. 显存（类似于主板的内存） 3. 显卡 BIOS（类似于主板的 BIOS） 4. 显卡 PCB 板（类似于主板的 PCB 板）显卡分类 1. 集成显卡 2. 独立显卡独显接口 1. PCI 接口 2. AGP 接口 3. PCI Express 接口双卡技术 1. 支持条件 2. 并行工作软件配置 1. DirectX 2. OpenGL常见品牌 主要参数 显示芯片 1. 简介 2. 型号 3. 版本级别 4. 开发代号 5. 制造工艺 6. 核心频率显存简介 1. 类型 2. 带宽 3. 容量 4. 封装类型 5. 速度 6. 频率技术架构 1. 流处理器单元 2. 3D API 3

3、. RAMDAC 频率和支持最大分辨率散热设备 显卡超频 1. 简介 2. 超频准备 3. 超频显卡 4. 显卡工作的四个主要部件发展简史 1. CGA 显卡 2. MGA/MCGA 显卡 3. VGA 接口显卡 4. 3D AGP 接口显卡时代 5. PCI Express 显卡接口 6. NVIDIA 的崛起 7. NV/ATI 上演铁面双雄 8. ATI 被 AMD 收购 9. NVIDIA：未来 GPU 才是 PC 的核心部件工 作 原 理NVIDIA 显 卡数 据 （ data） 一 旦 离 开 CPU， 必 须 通 过 4 个 步 骤 ， 最 后 才 会 到 达 显 示 屏 ： 1

4、、 从 总 线 （ bus） 进 入 GPU （ Graphics Processing Unit， 图 形 处 理器 ） ： 将 CPU 送 来 的 数 据 送 到 北 桥 （ 主 桥 ） 再 送 到 GPU（ 图 形 处 理 器 ） 里面 进 行 处 理 。 2、 从 video chipset（ 显 卡 芯 片 组 ） 进 入 video RAM（ 显 存 ） ： 将 芯片 处 理 完 的 数 据 送 到 显 存 。 3、 从 显 存 进 入 Digital Analog Converter （ = RAM DAC， 随 机 读 写存 储 模 数 转 换 器 ） ： 从 显 存 读 取

5、出 数 据 再 送 到 RAM DAC 进 行 数 据 转 换 的工 作 （ 数 字 信 号 转 模 拟 信 号 ） 。 4、 从 DAC 进 入 显 示 器 （ Monitor） ： 将 转 换 完 的 模 拟 信 号 送 到 显 示屏 。 显 示 效 能 是 系 统 效 能 的 一 部 份 ， 其 效 能 的 高 低 由 以 上 四 步 所 决 定 ， 它 与显 示 卡 的 效 能 （ video performance） 不 太 一 样 ， 如 要 严 格 区 分 ， 显 示 卡的 效 能 应 该 受 中 间 两 步 所 决 定 ， 因 为 这 两 步 的 资 料 传 输 都 是 在 显

6、 示 卡 的 内部 。 第 一 步 是 由 CPU（ 运 算 器 和 控 制 器 一 起 组 成 的 计 算 机 的 核 心 ， 称 为 微处 理 器 或 中 央 处 理 器 ） 进 入 到 显 示 卡 里 面 ， 最 后 一 步 是 由 显 示 卡 直 接 送 资 料到 显 示 屏 上 。 基 本 结 构GPU（ 类 似 于 主 板 的 CPU）GPU 全 称 是 Graphic Processing Unit， 中 文 翻 译 为 “图 形 处 理 器 ”。NVIDIA 公 司 在 发 布 GeForce 256 图 形 处 理 芯 片 时 首 先 提 出 的 概 念 。 GPU 使显 卡

7、 减 少 了 对 CPU 的 依 赖 ， 并 进 行 部 分 原 本 CPU 的 工 作 ， 尤 其 是 在 3D 图 形处 理 时 。 GPU 所 采 用 的 核 心 技 术 有 硬 件 T&L（ 几 何 转 换 和 光 照 处 理 ） 显 卡、 立 方 环 境 材 质 贴 图 和 顶 点 混 合 、 纹 理 压 缩 和 凹 凸 映 射 贴 图 、 双 重 纹 理 四像 素 256 位 渲 染 引 擎 等 ， 而 硬 件 T&L 技 术 可 以 说 是 GPU 的 标 志 。 GPU 的 生产 主 要 由 nVidia 与 ATI 两 家 厂 商 生 产 。 显 存 （ 类 似 于 主 板

8、的 内 存 ）显 存 是 显 示 内 存 的 简 称 。 顾 名 思 义 ， 其 主 要 功 能 就 是 暂 时 将 储 存 显 示 芯片 要 处 理 的 数 据 和 处 理 完 毕 的 数 据 。 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 存 主 要 由 传 统 的 内 存 制 造 商 提 供 ， 比

9、 如 三 星 、 现 代 、Kingston 等 。 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

10、的EPROM， 即 所 谓 的 Flash BIOS， 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 卡显 示 芯 片集 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

11、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

12、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

13、 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 。 独 显 接 口PCI 接 口采 用 PCI 接 口 的 GeForce 6200APCI(Peripheral Component Interconnect)接 口 由 英 特 尔 （ Intel） 公 司1991 年 推 出 的 用 于 定 义 局 部 总 线 的 标 准 。 此 标 准 允 许 在 计

14、 算 机 内 安 装 多 达10 个 遵 从 PCI 标 准 的 扩 展 卡 。 最 早 提 出 的 PCI 总 线 工 作 在 33MHz 频 率 之下 ， 传 输 带 宽 达 到 133MB/s(33MHz * 32bit/s)， 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。 PCI 接 口 的 速 率 最 高 只 有266MB/S， 1998 年 之 后 便 被 AGP 接 口 代 替

15、 。 不 过 仍 然 有 新 的 PCI 接 口 的 显卡 推 出 ， 因 为 有 些 服 务 器 主 板 并 没 有 提 供 AGP 或 者 PCI-E 接 口 ， 或 者 需 要组 建 多 屏 输 出 ， 选 购 PCI 显 卡 仍 然 是 最 实 惠 的 方 式 。 AGP 接 口AGP(Accelerate Graphical Port， 加 速 图 像 处 理 端 口 )接 口 是 Intel公 司 开 发 的 一 个 视 频 接 口 技 术 标 准 , 是 为 了 解 决 PCI 总 线 的 低 带 宽 而 开 发的 接 口 技 术 。 它 通 过 将 图 形 卡 与 系 统 主

16、内 存 连 接 起 来 ， 在 CPU 和 图 形 处 理器 之 间 直 接 开 辟 了 更 快 的 总 线 。 其 发 展 经 历 了 AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、 AGP3.0(AGP8X)。 最 新 的 AGP8X 其 理 论 带 宽 为 2.1Gbit/秒 。到 2009 年 ， 已 经 被 PCI-E 接 口 基 本 取 代 （ 2006 年 大 部 分 厂 家 已 经 停 止 生 产 ）。 PCI Express 接 口显 卡PCI Express(简 称 PCI-E)是 新 一 代 的 总 线 接 口 ， 而 采 用 此 类 接 口 的 显 卡

17、产品 ， 已 经 在 2004 年 正 式 面 世 。 早 在 2001 年 的 春 季 “英 特 尔 开 发 者 论 坛 ”上 ， 英 特 尔 公 司 就 提 出 了 要 用 新 一 代 的 技 术 取 代 PCI 总 线 和 多 种 芯 片 的 内部 连 接 ， 并 称 之 为 第 三 代 I/O 总 线 技 术 。 随 后 在 2001 年 底 ， 包 括Intel、 AMD、 DELL、 IBM 在 内 的 20 多 家 业 界 主 导 公 司 开 始 起 草 新 技 术 的 规范 ， 并 在 2002 年 完 成 ， 对 其 正 式 命 名 为 PCI Express。 双 卡 技

18、术SLI 和 CrossFire 分 别 是 Nvidia 和 ATI 两 家 的 双 卡 或 多 卡 互 连 工 作 组模 式 .其 本 质 是 差 不 多 的 .只 是 叫 法 不 同 SLI Scan Line Interlace（ 扫 描线 交 错 ） 技 术 是 3dfx 公 司 应 用 于 Voodoo 上 的 技 术 ， 它 通 过 把 2 块Voodoo 卡 用 SLI 线 物 理 连 接 起 来 ， 工 作 的 时 候 一 块 Voodoo 卡 负 责 渲 染 屏幕 奇 数 行 扫 描 ， 另 一 块 负 责 渲 染 偶 数 行 扫 描 ， 从 而 达 到 将 两 块 显 卡

19、 “连 接 ”在 一 起 获 得 “双 倍 ”的 性 能 。 SLI 中 文 名 速 力 ， 到 2009 年 SLI 工 作 模 式与 早 期 Voodoo 有 所 不 同 ， 改 为 屏 幕 分 区 渲 染 。 CrossFire， 中 文 名 交 叉 火 力 ， 简 称 交 火 ， 是 ATI 的 一 款 多 重 GPU 技 术 ，可 让 多 张 显 示 卡 同 时 在 一 部 电 脑 上 并 排 使 用 ， 增 加 运 算 效 能 ， 与 NVIDIA的 SLI 技 术 竞 争 。 CrossFire 技 术 于 2005 年 6 月 1 日 ， 在 Computex Taipei 2

20、005 正 式 发 布 ， 比 SLI 迟 一 年 。 从 首 度 公 开 截 至 2009 年 ，CrossFire 经 过 了 一 次 修 订 。 支 持 条 件组 建 SLI 和 Crossfire， 需 要 几 个 方 面 。 1、 需 要 2 个 以 上 的 显 卡 ， 必 须 是 PCI-E， 不 要 求 必 须 是 相 同 核 心 ， 混合 SLI 可 以 用 于 不 同 核 心 显 卡 。 2、 需 要 主 板 支 持 ， SLI 授 权 已 开 放 ， 支 持 SLI 的 主 板 有 NV 自 家 的 主板 从 上 到 下 8800GTS(G80) 6800Ultra 680

21、0GT和 Intel 的 主 板 ， 如 570 SLI(AMD)、 680i SLI(Intel)。 Crossfire 开 放 授权 INTEL 平 台 较 高 芯 片 组 ，945、 965、 P35、 P31、 P43、 P45、 X38、 X48.。 AMD 自 家 的 770X 790X 790FX 790GX 均 可 进 行 crossfire。 3、 系 统 支 持 。 4、 驱 动 支 持 。 并 行 工 作无 论 是 Nvidia 还 是 ATI， 均 可 用 自 己 最 新 的 集 成 显 卡 和 独 立 显 卡 进 行混 合 并 行 使 用 ， 但 是 由 于 驱 动

22、原 因 ， Nvidia 的 MCP78 只 能 和 低 端 的8400GS,8500GT 混 合 SLI， ATi 的 780G,790GX 只 能 和 低 端 的2400PRO/XT， 3450 进 行 混 合 Crossfire。 5） 不 同 型 号 显 卡 之 间 进 行 Crossfire ATI 部 分 新 产 品 支 持 不 同 型 号 显 卡 之 间 进 行 交 火 ， 比 如 HD3870X2 与HD3870 组 建 交 火 系 统 ， 或 者 HD4870 与 HD4850 之 间 组 建 交 火 系 统 。 这 种 交火 需 要 硬 件 以 及 驱 动 的 支 持 ，

23、并 不 是 所 有 型 号 之 间 都 可 以 。 HD4870 与HD4850 交 火 已 取 得 不 错 的 成 绩 。 软 件 配 置DirectXDirectX 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(Application Programming Interface,应 用 程 序 编 程 接 口 )， 它 包含 有 Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、 Direct Input、 Direct Play、 Direct Sound、 Direct Show、 Dir

24、ect 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 显 卡无 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 ， 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 。 最 新 版 本 为 DirectX 11。 Direct3D（ 简 称 D

25、3D） DirectX 是 微 软 开 发 并 发 布 的 多 媒 体 开 发 软 件 包 ， 其 中 有 一 部 分 叫 做Direct3D。 大 概 因 为 是 微 软 的 手 笔 ， 有 的 人 就 说 它 将 成 为 3D 图 形 的 标 准 。 OpenGLOpenGL 是 OpenGraphicsLib 的 缩 写 ， 是 一 套 三 维 图 形 处 理 库 ， 也 是 该领 域 的 工 业 标 准 。 计 算 机 三 维 图 形 是 Nvidia Logo指 将 用 数 据 描 述 的 三 维 空 间 通 过 计 算 转 换 成 二 维 图 像 并 显 示 或 打 印 出 来 的

26、技 术 。 OpenGL 就 是 支 持 这 种 转 换 的 程 序 库 ， 它 源 于 SGI 公 司 为 其 图 形 工 作站 开 发 的 IRIS GL， 在 跨 平 台 移 植 过 程 中 发 展 成 为 OpenGL。 SGI 在 1992年 7 月 发 布 1.0 版 ， 后 成 为 工 业 标 准 ， 由 成 立 于 1992 年 的 独 立 财 团OpenGL Architecture Review Board (ARB)控 制 。 SGI 等 ARB 成 员 以 投 票方 式 产 生 标 准 ， 并 制 成 规 范 文 档 (Specification)公 布 ， 各 软 硬

27、 件 厂 商 据 此开 发 自 己 系 统 上 的 实 现 。 只 有 通 过 了 ARB 规 范 全 部 测 试 的 实 现 才 能 称 为OpenGL。 1995 年 12 月 ARB 批 准 了 1.1 版 本 ， 最 新 版 规 范 是 在SIGGRAPH2007 公 布 的 OpenGL 3.0。 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

28、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 其 中 蓝 宝 石 、 华 硕 是 在 自 主 研 发 方 面 做 的 不 错 的 品 牌 ， 蓝 宝 只 新 的 AMD 显 卡 品 牌 Logo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 ， 拥 有 自 主 研 发 的 厂 商 在 做 工 和 特 色 技 术 上 会 更 出 色 一 些 ， 而

29、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 。 1 主 要 参 数1、 显 示 芯 片 （ 芯 片 厂 商 、 芯 片 型 号 、 制 造 工 艺 、 核 心 代 号 、 核 心 频 率 、SP 单

30、元 、 渲 染 管 线 、 版 本 级 别 ） 2、 显 卡 内 存 （ 显 存 类 型 、 显 存 容 量 、 显 存 带 宽 （ 显 存 频 率 显 存 位 宽8） 、 显 存 速 度 、 显 存 颗 粒 、 最 高 分 辨 率 、 显 存 时 钟 周 期 、 显 存 封 装 ） 3、 技 术 支 持 （ 像 素 填 充 率 、 顶 点 着 色 引 擎 、 3D API、 RAMDAC 频 率 ） 4、 显 卡 PCB 板 （ PCB 层 数 、 显 卡 接 口 、 输 出 接 口 、 散 热 装 置 ） 显 示 芯 片简 介又 称 图 型 处 理 器 -GPU， 它 在 显 卡 中 的

31、作 用 ， 就 如 同 CPU 在 电 脑 中 显 卡 上 的 显 存 颗 粒的 作 用 一 样 。 更 直 接 的 比 喻 就 是 大 脑 在 人 身 体 里 的 作 用 。 常 见 的 生 产 显 示 芯 片 的 厂 商 ： Intel、 AMD、 nVidia、 VIA（ S3） 、SIS、 Matrox、 3D Labs。 Intel、 VIA（ S3） 、 SIS 主 要 生 产 集 成 芯 片 ； ATI、 nVidia 以 独 立 芯 片 为 主 ， 是 市 场 上 的 主 流 。 Matrox、 3D Labs 则 主 要 面 向 专 业 图 形 市 场 。 型 号ATI 公

32、司 的 主 要 品 牌 Radeon（ 镭 龙 ） 系 列 ， 其 型 号 由 早 期 的 7000/7200/7500/8500/9000/9200/9550/9600/9700/9800/X300/X600/X700/X800/X1300/X1600/X1800/X1900/X1950/HD 2400/HD 2600/HD 2900) 到 近 期 的 Radeon (HD6990/HD3400/HD 3600/HD 3800/HD 4350/HD 4550/HD 4600/HD 4650/HD 4670/HD 4770/HD 4800/HD 4850 X2/HD 4890/HD 4870 X2/HD5750/HD5770/HD5850/HD5870/HD5970) 。