计算机科学论坛--显卡基础知识详解

新书推介：《语义网技术体系》
作者：瞿裕忠，胡伟，程龚

XML论坛

W3CHINA.ORG讨论区

计算机科学论坛

SOAChina论坛

Blog

开放翻译计划

新浪微博

登录

注册

帮助

>> 帮助大家解决各类计算机故障，比如：安装双系统，ADSL上网故障，病毒防火墙，删除3721、木马，上网故障，播放器故障、电脑黑屏、注册表修改等。

[返回] 计算机科学论坛 → 休息区 → 『网友互助』 → 显卡基础知识详解

◇查看新帖 ◇ 用户列表 ◇

发表一个新主题

发表一个新投票

回复主题

(订阅本版)

您是本帖的第 7901 个阅读者　　

　

*	贴子主题：显卡基础知识详解	举报打印推荐 IE收藏夹
	本主题类别:

卷积内核

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：8
  头衔：总统
  等级：博士二年级(版主)
  文章：3942
  积分：27590
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2004/7/21

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	楼主

显卡基础知识详解

显卡是PC内最重要的部件之一。在很大程度上，显卡性能的高低决定着系统在游戏与娱乐中表现。本文将介绍显卡相关的基础知识，包括图形处理器(GPU)、显存，以及显卡的基本组成部分如显卡接口、输出类型、散热方案等。
图形处理器 : GPU

　　GPU是显卡的核心部件，就像CPU是计算机的头脑一样。在大多数情况下，图形处理器(GPU)安装在散热器后，因此往往看不到它。一般来说，GPU是显卡上体积最大、温度最高的零件。
　　GPU是显卡最重要的部分。图形处理器所拥有的硬设备是整个计算机系统设备的缩影，如它拥有像素着色单元(pixel shaders)、顶点着色单元(vertex shaders)、管线和频率速率零组件等。唯一一个值得我们注意的地方就是显卡内存也即显存，它是个必须与图形处理器携手合作，来协助传送高带宽讯号(如 3D)的装置。
显存
显存通常被安装在GPU旁边，以便GPU能以最快的时间撷取数据。
　　假如我们说GPU是显卡的心脏，那么显存就是显卡的血液。一个好的GPU可以藉由传输量大和传输速度快的总线，将贫乏、传输速度缓慢和不足的数据，转换成最佳的讯号传送出去。
　　显存芯片(通常芯片数为2～8个)会依序环绕的安装在显卡的GPU上(或安装在GPU的侧边)，它们的体积非常小，形状也大多以正方形或矩形为标准规格。
　　由于大多数的显存并无专用的散热器，所以大多数的散热器都被安装在显卡上，但假如有散热器，或单插槽、双插槽散热器可以适用于显卡或内存上时，它们通常都能同时降低两者的温度。
　　显卡卡上的内存容量通常为128、256或512MB，DDR2和GDDR3这一类的内存也时常被使用。GPU可以撷取的内存容量愈大，使用者可储存的图形数据(大部分是材质(texture)档)当然也就愈多，这就代表这些数据并不一定要存进计算机的随机存取内存(RAM)里，当然这样也就不会造成计算机严重的当机。
　　不过，体积并不代表一切！低成本或其它主要的显卡通常为了增加卖点，厂商都会安装上大容量的显存，不过，其结果往往是内存的质量被牺牲掉。我们常可看到最新型的显卡拥有128或256位的内存总线，但其它中下档的显卡却只拥有64位的总线带宽；简单的来说，如果现在有两条总线在同一时间进行传送，一条是128位带宽，一条是64位带宽，则128位带宽的总线会传送2倍64位元带宽所传送的数据。现在的游戏会将绘图数据存放在显示缓冲存储器(frame buffers)里，假如GPU在撷取图像时速度缓慢，整个游戏的质量将会让人大失所望。
　　假如你决定要将你显存或GPU速度升级的同时，却不知该选择具有那一种频率速率、那一种大小的内存或那一种带宽总线的显卡时，请记得选择较小的内存，但总线带宽较大的显卡。

收藏分享
顶(0)

----------------------------------------------
事业是国家的，荣誉是单位的，成绩是领导的，工资是老婆的，财产是孩子的，错误是自己的。

2007/5/8 8:41:00

卷积内核

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：8
  头衔：总统
  等级：博士二年级(版主)
  文章：3942
  积分：27590
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2004/7/21

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	第2楼

显卡的基本构成
显卡的输出接口
　　由于显卡是安装在计算机内部，因此你只能在计算机后端找到输出接口，同时，显卡是与显示器传输线连结在一起的，而许多显卡都有两个或两个以上的输出接口，假如你想在同一时间使用一个以上的显示器也不成问题。显示器的接口分成很多种，你可以选择要以数字或模拟的方式来显示你所要欣赏的影像。

　　电脑是一种可以处理二进制制的数字器，因此，从显卡所传送出来的图像自然而然会以数字化的形式出现。传统的显示器是由阴极射线管(cathode ray tube，CRTs)所制成的，它负责将影像作一长串的排列，CRT显示器在运作时，会利用电子枪在瞬间发射出三种不同的物质，这三种物质会在同时放射出红、绿、蓝光。早期的图形输出是以模拟的方式来呈现图像，后来则研发出数字模拟转换器(digital to analog converter，DAC)将数字信号转换成模拟信号，并负责图像、影像的输出。随着数字显示器，如液晶显示器(Liquid Crystal Displays，LCD)的出现，人们对数字模拟转换器(digital to analog converter，DAC)的需求骤降，但它仍然可以与其它装置一同支持模拟信号输出。
　　VGA输出接口(D-Sub)

模拟显示接口有15个针脚。
　　由于VGA是由一定数量的水平和垂直像素所组合而成，因此如果我们从分辨率的角度来看，那么VGA指的就是影像图形数组(Video Graphics Array)；假如我们从绘图硬设备来说，VGA就是视频图形显示器(Video Graphics Adapter)。它的输出接口称为D-Sub 15输出接口，接口的功能在于负责传送模拟显示讯号，讯号传送的质量端赖于这项独特的产品，大部分昂贵的显卡都能以高解晰度来传送清晰的讯号，以达到最佳的图形显示效果。
　　这项接口在数字DVI(数字视讯接口，Digital Visual Interface)出现前，一直是最标准、最常见的输出装置，D-Sub VGA输出接口可供连接至最早期的CRT(显示管)屏幕。虽然我们一直建议使用者为了最佳的影像呈现，尽量不要使用D-Sub VGA输出接口来传送影像至数字显示器上，但它的确是可以连接至最新型的数字投影机或HDTV(高画质电视，high-definition televisions)上。
　　DVI输出接口

DVI(数字视频接口: Digital Video/Visual Interface)
　　DVI 对显卡和平面显示器来说，是标准的数字输出装置(但并不包括廉价的机种)。所以假如你所拥有的机型是在2004年以后生产的，它也许有安装DVI视频输出接口，但大部分具有DVI视频输出接口的显卡都拥有一个转换器，可以在使用者没有DVI显示器时，将DVI转换成VGA/D-Sub。现今几乎所有先进的显卡都强调它们拥有双DVI视频接口，以供使用者连接至两种不同的显示器，或供日后扩增计算机外设设备之用，但不论是D-Sub、DVI，或两者兼具，它们都可以支持双显示模式。最新的数字显示器，如戴尔(Dell)和苹果(Apple)的30”显示器都有双连结绘图输出接口和传输线，来支持并显示原解晰度高达2560×1600像素的影像。
----------------------------------------------
事业是国家的，荣誉是单位的，成绩是领导的，工资是老婆的，财产是孩子的，错误是自己的。

2007/5/8 8:42:00

卷积内核

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：8
  头衔：总统
  等级：博士二年级(版主)
  文章：3942
  积分：27590
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2004/7/21

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	第3楼

显卡的输出接口(续)
　　视频输出接口

视频输出接口(Composite Video Jack)
　　这是一个非常典型运用于电视和其它相关设备(如VCR)的视讯输出装置，视频信号通过同轴的接口来进行传送，但如此一来所传送的模拟讯号的解晰度会较低，因此，它通常只是被用在视频或计算机游戏的呈现上。由于它的所传送的信号和图像质量不佳，所以它实在不适合用来读取其它数据，事实上，它只适合用在具有标准画质的显示器上。
　　S-Video输出接口

S端子输出又称S-Video输出接口或Super Video输出接口。
　　S-Video输出接口在电视制造业中，是最常用的模拟信号连接方式，它可把低分辨率的讯号传送到电视或单缆影像视讯器(single-cable composite)上，在讯号传送的过程中，颜色会被分成基本色，以三种不同的频道进行传送。透过S-Video输出接口所传送的讯号质量虽然比同轴电缆传送的质量要来得好，但它的解晰度仍然很低，而且不管透过S-VHS输出接口所传送的质量是否比单缆影像视讯器要来的好，它终究还是比不上高品质的(Y、Pb，和Pr)色差接口(Component Video)所传送的质量。
　　色差接口

　　由于色差接口的体积过大，以至于它无法安装至显卡上，因此通常都要藉由传输器来进行传输，而传输器上同时也具有视讯接口(即图标中前面三个连结接口)和音讯接口(图标中后面两个连结接口)。
　　这个输出装置拥有三个独立的同轴接口，分别为Y、Pb和Pr，它们可以传送独立的颜色讯号至高画质电视(HDTV，high definition television)上，这一类的输出接口同样也可以连结至数字投影机上。虽然所传送的讯号类型为模拟，但它同样可提供与VGA输出接口一样高质量、独立不受干扰，和高解晰度的讯号，也就是说，透过色差接口，我们可以传送高解晰度的讯号。
　　HDMI
　　HDMI即“High High Definition Multimedia Interface(高画质多媒体接口)”的缩写，详细请参看HDMI说明。
　　HDMI是未来的新趋势，它是唯一一个只需单一传输线，就能支持视讯跟音讯的输出装置，原本是因应电视和电影所研发的设备，但由于它传输信息的稳定性极高，因此计算机使用者可以藉由HDMI来检视高解析和高画质的影像。
　　HDMI连结器安装在显卡上的情形并不常见，但预期在未来会愈来愈普遍，目前想要在个人计算机上欣赏高画质影像，仍需要HDMI显卡和能显示高画质画面的屏幕。
----------------------------------------------
事业是国家的，荣誉是单位的，成绩是领导的，工资是老婆的，财产是孩子的，错误是自己的。

2007/5/8 8:42:00

卷积内核

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：8
  头衔：总统
  等级：博士二年级(版主)
  文章：3942
  积分：27590
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2004/7/21

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	第4楼

显卡的数据接口
　　显卡连接至主板的部分即为显卡接口，通过插槽和接口，显卡和计算机可以互换信息，此外，由于大部分的主板仅拥有一种显卡插槽，因此你必须注意显卡的规格是否符合主板插槽的规格。举例来说，PCI Express显卡就不能连接至AGP卡插槽上，因为它们不仅就硬设备上的规格不和，所传送的数据类型也不尽相同。

显卡数据接口,可为图形加速端口(Accelerated Graphics Ports，AGP)和PCI Express图形连结端口。
　　影响显卡接口最重要的关键因素为数据带宽(指在一定时间内通过接口所传送的数据量)，理论上来说，接口带宽愈大，显卡的性能便愈理想，但实际上，接口的重要性并不如厂商所宣称的那么高。
　　ISA接口

ISA(Industry Standard Architecture :工业标准结构)接口
　　由于这是个人计算机卡最早期的标准接口，因此这里所提供的数据仅供参考，此外，由于拥有这种接口的显卡早已被淘汰，所以，其实你很难能再购买到附有ISA插槽的主板。
　　ISA 卡分为8位和16位两种种类，然而只有后者可使用双撷取卡(请见图示)。目前，为配合主板所研发的EISA(或称为延伸工业标准架构， Extended Industry Standard Architecture)，它拥有较高的32位带宽和汇流控制器，但由于它们的价格昂贵，因此这种产品逐渐在市场中被淘汰。
　　PCI接口

　　PCI 指的就是PCI总线，它的传输带宽为32-bit，工作量为32MHz，最高传输量为133MB/s，由于PCI接口的传输量较高，因此早在1990年代它就取代了ISA或其它相关的外围设备(如VL局部总线，Vesa Local Bus)，目前来说，PCI是标准的计算机附加卡，但自从市面上逐渐改用AGP或PCI Express接口后，PCI就不再运用于显卡上了。
　　然而，为了因应日后显卡的扩充，很多计算机大厂会避免加装AGP或PCI Express连接接口，对使用者来说，唯一一个能提升显卡质量的方法就是使用具有PCI接口的显卡，但这类的产品并不多，价格昂贵，质量也不佳。
----------------------------------------------
事业是国家的，荣誉是单位的，成绩是领导的，工资是老婆的，财产是孩子的，错误是自己的。

2007/5/8 8:43:00

卷积内核

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：8
  头衔：总统
  等级：博士二年级(版主)
  文章：3942
  积分：27590
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2004/7/21

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	第5楼

显卡的数据接口(续)
　　PCI-X接口
　　PCI-X 就是指「扩充外围零件连接接口」(Peripheral Component Interconnect – Extended)，它64位带宽的接口可传输高达4，266 MB/s的信息量，但传输量的多寡仍须视总线时钟的速率而定。PCI-X并不与PCI Express卡相冲突，它是第一个将传输速率升级，以助于提高总线速率的装置，但所提升的传输量却不能超出服务器所规定的容载量，这种情形对个人计算机或PCI-X显卡来说并不常见。只要你的PCI-X卡的版本为PCI2.2或更新，你还是可以将PCI-X卡连接至一般的PCI插槽上，但不包括具有 PC Express插槽的主板上。
　　AGP接口

　　AGP (Accelerated Graphics Port，图形加速端口)是专为显卡所研发的高带宽接口，它的规格以PCI 2.1版本为基准。与PCI不同的是，AGP是专属单一装置的分享汇流器，这让AGP拥有PCI所没有的优势，例如可直接读写的系统内存、解多任务、简化的组织／数据传输设计，和提升频率速率。
　　经过三种版本的演进，AGP最新的版本为AGP 8x(传输量为2.1GB/s)，这个最新版本的AGP传输率比起最早期的AGP传输量为266MB/s(传输接口为32位，工作频率为66 MHz)要高出8倍之多。然而由于新型的主板一直不断的被研发出来，PCI Express接口就逐渐取代AGP了，但不论是AGP 8x或甚至是AGP 4x，都能为最新型的显卡提供足够的带宽，除此之外，不论是那一厂牌的AGP 8x卡，都可连接至AGP 8x或AGP 4x的插槽上。
　　PCI Express接口

　　与ISA、 PCI和AGP相比，PCI Express接口的不同处在于它是属于串行接口系统，多亏这套系统，它不须要太多的连结就可运作，此外，还有一点让它与旧有的并行总线技术大相径庭，那就是即使有好几组PCI卡在同一时间运作，PCI Express接口仍可以让其它装置在总带宽速下顺畅运作。
　　PCI-Express接口可以让单一(或单缆)连结器，在有限带宽下的运作有加乘的效果，PCI Express x1插槽外型短小，但它的连结器却可提供双向(即上传至计算机系统或下传至装置)250MB/s的传输量，如PCI Express x16(16组连结)就可提供4GB/s的上传带宽和8GB/s的下传带宽，至于其它次要的插槽(x8、x4、x1)，就非供绘图系统之用了。就硬件规格上来说，x16插槽并不一定要与拥有16组连结的PCI Express接口进行连结，事实上，现在有很多主板为了支持双显卡的运作，即使传输速率仅有x8带宽，它们也能顺利的藉由双PCI Express x16插槽来撷取资料。
　　虽然大家乐见带宽的升级，但产业界最关切的还是「电源消耗量」的问题。 AGP 3.0标准接口(AGP 8x)最大的功耗量仅有41.8W(电源压为 3.3V、5V和12V；所提供的最大电流量为6A、2A和1A；最大功耗量为41.8W)，同时，为求运作不因电能不足而呆滞，我们可外接3.3V电源 (电流量为0.375A)来获取额外的1.24W功耗量以进行支持。其实现在的显卡早就研发出附有双4针脚的电源插槽，如Nvidia GeForce 6800 Ultra在ATI Radeon X850XT PE显卡只有一个插槽时，它就已推出双插槽的显卡了。
　　藉由所附加的4针脚连结器，厂商可透过正确连结的连接器提供的6.5A电流量，或110.5W功耗量来延长AGP卡的寿命(电源压12V+5V或电源压 17V×电流量6.5A＝110.5W功率)。整体看来，PCI Express接口的设计简易，它能透过x16连结器传送75W功耗量或外接75W6针脚连结器来达到150W的总功耗量，除此之外，PCI Express接口也解决了日后人们对带宽或功耗量需求增加的问题。
----------------------------------------------
事业是国家的，荣誉是单位的，成绩是领导的，工资是老婆的，财产是孩子的，错误是自己的。

2007/5/8 8:44:00

卷积内核

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：8
  头衔：总统
  等级：博士二年级(版主)
  文章：3942
  积分：27590
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2004/7/21

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	第6楼

显卡的散热设备
　　显卡所需要的电力与150瓦特灯具所需要的电力相同，由于运作集成电路 (integrated circuits)需要相当多的电力，因此内部电流所产生的温度也相对的提高，所以，假如这些温度不能适时的被降低，那么我们上述所提到的硬设备就很可能遭受损害，而冷却系统就是在确保这些设备能稳定、适时的运转，没有散热器或散热片，GPU或内存会过热，就会进而损害你的计算机或造成当机，或甚至完全不能使用。
　　这些冷却设备由导热材质所制成，它们有些被视为被动组件，默默安静地进行散热的动作，有些则很难不发出噪音，如风扇。
　　散热片

　　散热片通常被视为被动散热，但不论所安装的区块是导热区，或是内部其它区块，散热片都能发挥它的效能，进而帮助其它装置降低温度。散热片通常与风扇一同被安装至GPU或内存上，有时小型风扇甚至会直接安装在显卡温度最高的地方。
　　热管散热器

　　显卡是个极度依赖散赖管进行散热的装置，目前由华硕所制成的Raden X 1600就拥有两个散热管，它们可将热能传送至位于卡槽后方的大型散热片进行散热。
　　散热片的表面积愈大，所进行之散热效能就愈大(通常必须与风扇一起运作)，但有时却因空间的限制，大型散热片无法安装于需要散热的装置上；有时又因为装置的体积太小，以至于体积大的散热片无法与这些装置连结而进行散热。因此，热管就必须在这个时候将热能从散热处传送至散热片中进行散热。一般而言，GPU外壳由高热能的传导金属所制成，热管会直接连结至由金属制成的芯片上，如此一来，热能就能被轻松的传导至另一端的散热片。
　　美国Los Alamos National Laboratory的George Grover研发出可以经由传导和蒸发来进行散热的冷却系统，这项发明可以让小型装置与大型散热器连结，如此一来，大型散热器就能为这些小型的硬设备进行散热。
　　市面上有许多处理器的冷却装置都附有热管，由此可知，许多热管已被研发成可灵活运用于显卡冷却系统中的设备了。
----------------------------------------------
事业是国家的，荣誉是单位的，成绩是领导的，工资是老婆的，财产是孩子的，错误是自己的。

2007/5/8 8:44:00

卷积内核

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：8
  头衔：总统
  等级：博士二年级(版主)
  文章：3942
  积分：27590
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2004/7/21

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	第7楼

显卡的散热(续)
　　散热器(散热片+风扇)
　　大部分的散热器只是由散热片跟风扇组合而成，在散热片的表面上由风扇吹散热能，由于GPU是显卡上温度最高的部分，因此显卡散热器通常可以运用于GPU上，同时，市面上有许多零售的配件可供消费者进行更换或升级，其中最常见的就是VGA散热器。

　　在显卡中间的零件就是风扇，因它常被归类为动件，因此它也被视为是主动组件。
　　但VGA散热器并不只局限于运用在GPU上，一般来说，单一大型的散热片／散热器可以在同一时间帮助GPU和内存进行散热。
　　单一插槽散热器

　　这是一个多功能的单一插槽散热器，它可运用于GPU和内存上，但却只占据一个单一扩充槽的空间。
　　如果VGA散热器的体积够小，同时它的硬设备规格并不妨碍邻近插槽的运作，那么它就是单一插槽散热器。
　　双插槽散热器

　　假如VGA散热器有下列特征: 体积太大，以至于其它装置无法在邻近的插槽上运作，那么它就是双插槽散热器。双插槽散热器会透过第二个插槽将热气吸出，这其实是个非常好的办法来预防你的计算机温度过高，同时，它的径流型风扇会利用本身的叶片，将空气往侧边吹，而不是将空气往下压。
----------------------------------------------
事业是国家的，荣誉是单位的，成绩是领导的，工资是老婆的，财产是孩子的，错误是自己的。

2007/5/8 8:45:00

初出茅庐

帅哥哟，离线，有人找我吗？

  威望：1
  等级：大三(要不要学学XML呢?)(版主)
  文章：139
  积分：723
  门派：XML.ORG.CN
  注册：2006/4/27

姓名：(无权查看)
城市：(无权查看)
院校：(无权查看)

	第8楼

呵呵，写的很具体，这样对一些在购买机器时有疑问的朋友是很有帮助的，谢谢大侠的资源共享。
----------------------------------------------
多彩的经历能够引发出多彩的生活,只有多彩的你才能享受这样多彩的日子

2007/5/8 15:38:00

GoogleAdSense

  等级：大一新生
  文章：1
  积分：50
  门派：无门无派
  院校：未填写
  注册：2007-01-01

	广告

2024/11/22 7:00:19

本主题贴数8，分页： [1]

管理选项：修改tag | 锁定 | 解锁 | 提升 | 删除 | 移动 | 固顶 | 总固顶 | 奖励 | 惩罚 | 发布公告


	W 3 C h i n a ( since 2003 ) 旗下站点苏ICP备05006046号《全国人大常委会关于维护互联网安全的决定》《计算机信息网络国际联网安全保护管理办法》	5,177.734ms