新书推介:《语义网技术体系》
作者:瞿裕忠,胡伟,程龚
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     卷积内核 帅哥哟,离线,有人找我吗?
      
      
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    显卡 : 什么是DDR3显存





        DDR3显存可以看作是DDR2的改进版,二者有很多相同之处,例如采用1.8V标准电压、主要采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式。不过DDR3核心有所改进:DDR3显存采用0.11微米生产工艺,耗电量较DDR2明显降低。此外,DDR3显存采用了“Pseudo Open Drain”接口技术,只要电压合适,显示芯片可直接支持DDR3显存。当然,显存颗粒较长的延迟时间(CAS latency)一直是高频率显存的一大通病,DDR3也不例外,DDR3的CAS latency为5/6/7/8,相比之下DDR2为3/4/5。客观地说,DDR3相对于DDR2在技术上并无突飞猛进的进步,但DDR3的性能优势仍比较明显:
     (1)功耗和发热量较小:吸取了DDR2的教训,在控制成本的基础上减小了能耗和发热量,使得DDR3更易于被用户和厂家接受。
      (2)工作频率更高:由于能耗降低,DDR3可实现更高的工作频率,在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点,同时还可作为显卡的卖点之一,这在搭配DDR3显存的显卡上已有所表现。
      (3)降低显卡整体成本:DDR2显存颗粒规格多为4M X 32bit,搭配中高端显卡常用的128MB显存便需8颗。而DDR3显存规格多为8M X 32bit,单颗颗粒容量较大,4颗即可构成128MB显存。如此一来,显卡PCB面积可减小,成本得以有效控制,此外,颗粒数减少后,显存功耗也能进一步降低。
      (4)通用性好:相对于DDR变更到DDR2,DDR3对DDR2的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特性不变,搭配DDR2的显示核心和公版设计的显卡稍加修改便能采用DDR3显存,这对厂商降低成本大有好处。
      目前,DDR3显存在新出的大多数中高端显卡上得到了广泛的应用。

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    显卡 : VGA接口





        显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上,显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁,它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT显示器因为设计制造上的原因,只能接受模拟信号输入,这就需要显卡能输入模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口,VGA(Video Graphics Array)接口,也叫D-Sub接口。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号,但很多低端产品为了与VGA接口显卡相匹配,因而采用VGA接口。VGA接口是一种D型接口,上面共有15针空,分成三排,每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型,绝大多数的显卡都带有此种接口。


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      目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟VGA接口连接,计算机内部以数字方式生成的显示图像信息,被显卡中的数字/模拟转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号,信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备,如模拟CRT显示器,信号被直接送到相应的处理电路,驱动控制显像管生成图像。而对于LCD、DLP等数字显示设备,显示设备中需配置相应的A/D(模拟/数字)转换器,将模拟信号转变为数字信号。在经过D/A和A/D2次转换后,不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA接口应用于CRT显示器无可厚非,但用于连接液晶之类的显示设备,则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。

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    显卡 : AGP接口





      AGP(Accelerated Graphics Port)即加速图形端口。它用于连接显示设备的接口,是为了提高视频带宽而设计的一种接口规范。

      早期的显示接口卡通过ISA总线或者PCI总线与主板连接,但是ISA、PCI显卡均不能满足3D图形/视频技术的发展要求。PCI显卡处理3D图形有两个主要缺点,一是PCI总线最高数据传输速度仅为133MB/s,不能满足处理3D图形对数据传输率的要求。二是需要足够多的显存来进行图像运算,这将导致显示卡的成本很高。AGP接口把显示部分从PCI总线上拿掉,使其它设备可以得到更多的带宽,并为显示卡提供高达1064MB/s(AGP 4x)的数据传输速率。AGP以系统内存为帧缓冲(Frame Buffer),可将纹理数据存储在其中,从而减少了显存的消耗,实现了高速存取,有效地解决了3D图形处理的瓶颈问题。

    AGP 1.0规格中,有1x、2x两种工作模式,数据传输率分别为266MB/s、533MB/s。
    AGP 2.0规格中,有4x的工作模式,数据传输率为1064MB/s
    AGP 8x是Intel公司新发布的图形端口规格,AGP 8x被定义为一条32位宽的并行总线,运行于533-MHz,总带宽大约在2.1GB/s。

    AGP 1x AGP 2x AGP 3x
    266MB/sec 533MB/sec 1GB/sec
    66MHz 66MHz 133MHz
    每个时钟 每个相位 每个相位
    3.3v 3.3v 1.5v

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    显卡 : 显存带宽





      显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率,它以字节/秒为单位。显存带宽是决定显卡性能和速度最重要的因素之一。要得到精细(高分辨率)、色彩逼真(32位真彩)、流畅(高刷新速度)的3D画面,就必须要求显卡具有大显存带宽。目前显示芯片的性能已达到很高的程度,其处理能力是很强的,只有大显存带宽才能保障其足够的数据输入和输出。随着多媒体、3D游戏对硬件的要求越来越高,在高分辨率、32位真彩和高刷新率的3D画面面前,相对于GPU,较低的显存带宽已经成为制约显卡性能的瓶颈。显存带宽是目前决定显卡图形性能和速度的重要因素之一。

      显存带宽的计算公式为:显存带宽=工作频率×显存位宽/8。目前大多中低端的显卡都能提供6.4GB/s、8.0GB/s的显存带宽,而对于高端的显卡产品则提供超过20GB/s的显存带宽。在条件允许的情况下,尽可能购买显存带宽大的显卡,这是一个选择的关键。

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    显卡 : DVI 视频接口





        DVI全称为Digital Visual Interface,它是1999年由Silicon Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group,数字显示工作组)推出的接口标准。它是以Silicon Image公司的PanalLink接口技术为基础,基于TMDS(Transition Minimized Differential Signaling,最小化传输差分信号)电子协议作为基本电气连接。TMDS是一种微分信号机制,可以将象素数据编码,并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号由发送器按照TMDS协议编码后通过TMDS通道发送给接收器,经过解码送给数字显示设备。一个DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源,可以内建在显卡芯片中,也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上;而接收器则是显示器上的一块电路,它可以接受数字信号,将其解码并传递到数字显示电路中,通过这两者,显卡发出的信号成为显示器上的图象。

      目前的DVI接口分为两种,一个是DVI-D接口,只能接收数字信号,接口上只有3排8列共24个针脚,其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。


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      另外一种则是DVI-I接口,可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟幸好并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上,而是必须通过一个转换接头才能使用,一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。


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      考虑到兼容性问题,目前显卡一般会采用DVD-I接口,这样可以通过转换接头连接到普通的VGA接口。而带有DVI接口的显示器一般使用DVI-D接口,因为这样的显示器一般也带有VGA接口,因此不需要带有模拟信号的DVI-I接口。当然也有少数例外,有些显示器只有DVI-I接口而没有VGA接口。显示设备采用DVI接口具有主要有以下两大优点:
    一、速度快
      DVI传输的是数字信号,数字图像信息不需经过任何转换,就会直接被传送到显示设备上,因此减少了数字→模拟→数字繁琐的转换过程,大大节省了时间,因此它的速度更快,有效消除拖影现象,而且使用DVI进行数据传输,信号没有衰减,色彩更纯净,更逼真。

    二、画面清晰
      计算机内部传输的是二进制的数字信号,使用VGA接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的D/A(数字/模拟)转换器转变为R、G、B三原色信号和行、场同步信号,这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的A/D(模拟/数字)转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰,导致图像出现失真甚至显示错误,而DVI接口无需进行这些转换,避免了信号的损失,使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。

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    显卡 : 什么是DDR显存





        DDR显存分为两种,一种是大家习惯上的DDR内存,严格的说DDR应该叫DDR SDRAM。另外一种则是DDR SGRAM,此类显存应用较少、不多见。
    DDR SDRAM
      人们习惯称DDR SDRAM为DDR。DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写,是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR SDRAM是在SDRAM基础上发展而来的,仍然沿用SDRAM生产体系,因此对于内存厂商而言,只需对制造普通SDRAM的设备稍加改进,即可实现DDR内存的生产,可有效的降低成本。

      SDRAM在一个时钟周期内只传输一次数据,它是在时钟的上升期进行数据传输;而DDR内存则是一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据,因此称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR内存可以在与SDRAM相同的总线频率下达到更高的数据传输率。

      与SDRAM相比:DDR运用了更先进的同步电路,使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行,又保持与CPU完全同步;DDR使用了DLL(Delay Locked Loop,延时锁定回路提供一个数据滤波信号)技术,当数据有效时,存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据,每16次输出一次,并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDL本质上不需要提高时钟频率就能加倍提高SDRAM的速度,它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据,因而其速度是标准SDRA的两倍。DDR SDRAM是目前应用最为广泛的显存类型,90%以上的显卡都采用此类显存。

    DDR SGRAM
      DDR SGRAM是从SGRAM发展而来,同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据,它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。可以在不增加频率的情况下把数据传输率提高一倍。DDR SGRAM在性能上要强于DDR SDRAM,但其仍旧在成本上要高于DDR SDRAM,只在较少的产品上得到应用。而且其超频能力较弱,因其结构问题超频容易损坏。

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    显卡 : 什么是DDR2显存





        DDR2显存可以看作是DDR显存的一种升级和扩展,DDR2显存把DDR显存的“2bit Prefetch(2位预取)”技术升级为“4 bit Prefetch(4位预取)”机制,在相同的核心频率下其有效频率比DDR显存整整提高了一倍,在相同显存位宽的情况下,把显存带宽也整整提高了一倍,这对显卡的性能提升是非常有益的。从技术上讲,DDR2显存的DRAM核心可并行存取,在每次存取中处理4个数据而非DDR显存的2个数据,这样DDR2显存便实现了在每个时钟周期处理4bit数据,比传统DDR显存处理的2bit数据提高了一倍。相比DDR显存,DDR2显存的另一个改进之处在于它采用144Pin球形针脚的FBGA封装方式替代了传统的TSOP方式,工作电压也由2.5V降为1.8V。
        由于DDR2显存提供了更高频率,性能相应得以提升,但也带来了高发热量的弊端。加之结构限制无法采用廉价的TSOP封装,不得不采用成本更高的BGA封装(DDR2的初期产能不足,成本问题更甚)。发热量高、价格昂贵成为采用DDR2显存显卡的通病,如率先采用DDR2显存的的GeForce FX 5800/5800Ultra系列显卡就是比较失败的产品。基于以上原因,DDR2并未在主流显卡上广泛应用。

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    显卡 : 什么是HDMI





    HDMI(High Definition Multimedia Interface)是数字高清多媒体接口,其协议由Sony, Hitachi, Thomson (RCA), Philips, Matsushita (Panasonic), Toshiba 和 Silicon Image合作开发完成,基于Silicon image 的TMDS技术传输数据,能向下兼容DVI(Digital Visual Interface)。
    随着电视的分辨率逐步提升,高清电视越来越普及,HDMI接口主要就是用于传输高质量、无损耗的数字音视频信号到高清电视, 最高带宽达到5Gbps。
    美国FCC 规定2005 年7 月1 日起,所有数字电视周边产品都必须内建HDMI或DVI。

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    显卡 : BIOS升级





      BIOS是Basic Input Output System的简称,也就是“基本输入输出系统”。显卡BIOS固化在显示卡所带的一个专用存储器里。BIOS中储存了显示卡的硬件控制程序和相关信息。可以说BIOS是显示卡的“神经中枢”。开机后显示卡BIOS中的数据被映射到内存里并控制整个显卡的工作。

      显卡BIOS芯片用来保存显卡 BIOS程序,和主板BIOS一样,显卡BIOS是储存在BIOS芯片中的,而不是储存在磁盘中。显卡BIOS主要用于显卡上各器件之间正常运行时的控制和管理,所以BIOS程序的技术质量(合理性和功能)必将影响显卡最终的产品技术特性。另外在显卡BIOS中还保存了所在显卡的主要技术信息,如图形处理芯片的型号规格、VGA BIOS的版本和编制日期等。显卡BIOS芯片在大多数显卡上比较容易区分,因为这类芯片上通常都贴有标签,但在个别显卡如Matrox公司的MGA G200上就看不见,原因是它与图形处理芯片集成在一起了。也有的显卡的BIOS集成在主板的BIOS中。

      通常电脑在加电后首先显示显卡BIOS中所保存的相关信息,然后显示主板BIOS版本信息以及主板BIOS对硬件系统配置进行检测的结果等,由于显示BIOS信息的时间很短,所以必须注意观察才能看清显示的内容。目前许多显卡上的图形处理芯片表面都已被安装的散热片所遮盖,根本无法看到芯片的具体型号,但我们可以通过VGA BIOS显示的相关信息中了解有关图形处理芯片的技术规格或型号。开机后显示卡BIOS中的数据被映射到内存里并控制整个显卡的工作。在DOS下显示卡是不需要任何驱动程序的,Windows 的启动也依赖于显示卡BIOS的支持。

      各种显示卡分别对应自己的BIOS和驱动程序,这样显示卡才能发挥最佳的效果。厂商在设计和生产显示卡时,就为显示卡配备了BIOS,但随着用户的使用和计算机软件的更新升级,显卡有一些不完善的小问题就一定会暴露出来,这时,厂商就会重新设计、完善和升级显示卡BIOS和驱动程序,这就需要对显卡的BIOS进行升级。同时现在产品研制开发的日程越来越短,更新频率越来越快,在显卡推出时难免显卡BIOS没有全面发挥出显卡的性能,必要的升级也能让显卡BIOS发挥更强的功能。

      显卡BIOS升级就是通过必要的软件把厂商提供的新BIOS文件,写入到显卡的ROM中去。显卡BIOS是存放在存储器(ROM)里,不同厂商选用的ROM类型各有不同,并非所有的显卡都支持对BIOS的升级。如果显示卡使用的是一次性的PROM(可编程只读存储器)那将无法进行升级。如果使用的是EPROM(可擦写可编程只读存储器),那么理论上是可以升级的,但必须要有专用的设备才能进行,对于用户来说没什么意义。如果显卡采用的是Flash EPROM(闪存)或EEPROM(电擦写可编程只读存储器),那么显卡将自由升级,目前绝大多数显卡都采用了此类ROM,方便用户自行升级。

      虽然显卡BIOS升级能带来不少的好处,但对于基本初学者还是不建议升级,因为升级存在一定的危险性。一旦升级时发生错误,补救起来会很麻烦!

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    显卡 : 适用类型





    台式机显卡—普通显卡
      普通显卡就是普通台式机内所采用的显卡产品,也就是DIY市场内最为常见的显卡产品。之所以叫它普通显卡是相对于应用于图形工作站上的专业显卡产品而言的,。普通显卡更多注重于民用级应用,更强调的是在用户能接受的价位下提供更强大的娱乐、办公、游戏、多媒体等方面的性能;而专业显卡则强调的是强大的性能、稳定性、绘图的精确等方面。目前设计制造普通显卡显示芯片的厂家主要有NVIDIA、ATI、SIS等,但主流的产品都是采用NVIDIA、ATI的显示芯片。

    工作站显卡—专业显示卡
      专业显示卡是指应用于图形工作站上的显示卡,它是图形工作站的核心。从某种程度上来说,在图形工作站上它的重要性甚至超过了CPU。与针对游戏、娱乐和办公市场为主的消费类显卡相比,专业显示卡主要针对的是三维动画软件(如3DS Max、Maya、Softimage|3D等)、渲染软件(如LightScape、3DS VIZ等)、CAD软件(如AutoCAD、Pro/Engineer、Unigraphics、SolidWorks等)、模型设计(如Rhino)以及部分科学应用等专业应用市场。专业显卡针对这些专业图形图像软件进行必要的优化,都有着极佳的兼容性。

      普通家用显卡主要针对Direct 3D加速,而专业显示卡则是针对OpenGL来加速的。OpenGL(Open Graphics Library开放图形库)是目前科学和工程绘图领域无可争辩的图形技术标准。OpenGL最初由SGI公司提出,在Win95、98及Windows NT/Windows 2000中均得到支持。OpenGL注重于快速绘制2D和3D物体用于CAD、仿真、科学应用可视化和照片级真实感的游戏视景中。它是一个开放的三维图形软件包,它独立于窗口系统和操作系统,能十分方便地在各平台间移植,它具有开放性、独立性和兼容性三大特点。

      专业显示卡在多边形产生速度或是像素填充率等指标上都要优于普通显卡,同时在调整驱动程序以及提供绘图的精确性方面也要强很多。与普通显卡注重的生产成本不同,专业显卡更强调性能以及稳定性,而且受限于用户群体较少,产量很小,因此专业显卡的价格都极为昂贵,不是普通用户所能承受的。

      目前专业显卡厂商有3DLabs、NVIDIA和ATI等几家公司,3DLabs公司主要有“强氧(OXYGEN)”和“野猫(Wildcat)”两个系列的产品,是一家专注于设计、制造专业显卡的厂家。NVIDIA公司一直在家用显卡市场的中坚力量,专业显卡领域是近几年才开始涉足,但凭借其雄厚的技术力量,其Quadro系列显卡在专业市场也取得了很大的成功。ATI公司同样也是涉足专业显卡时间不长,它是在收购了原来“帝盟(DIAMOND)”公司的FireGL分部后,才开始推出自己的专业显卡,目前FireGL同样也有不俗的表现。市场还有艾尔莎、丽台等公司也在生产专业显卡,但其并不自主开发显示芯片,而都采用上面三家公司的显示芯片,生产自有品牌的专业显卡。

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