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手把手教你深入认识显卡

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发表于 2012-2-2 12:35:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
  显卡是倍受关注的五大硬件之一,在整个电脑系统中占据着重要的地位。

  目前主要的电脑游戏或是电脑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显卡。不同的显卡性能上会有所高低,这里说的性能就是3D模型渲染的速度快慢,而很多年前大家追求的2D性能已经很少被关注了。对于一块显卡,我们应该要了解些什么呢?相信你阅读完本篇就能找出答案。

  首先,让我们看看显卡的全貌。这块显卡是国外Chinatech的GeForce 6800标准版,从外形上看显卡正面覆盖着巨大的散热片,周围有不少很漂亮的铝壳电容。摘掉这个巨大的散热片,我们就可以看到显卡的真正模样了。接下来,我们介绍一下显卡的各个部分。
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显卡芯片

  显卡芯片在显卡中扮演非常重要的角色,显卡的等级直接由显卡芯片来划分,所以很多显卡你只需要了解它使用的显卡芯片,就能对整块显卡的性能略知一二了。下面这幅图就是GeForce 6800核心(图3),一般来说芯片都位于整个显卡的中央,根据封装不同,如TPBGA、FC-BGA等,在外观上也有不小的差异。

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  大部分的核心上都有代码,不少芯片上直接能够看出显卡芯片的型号。如Radeon 9550核心的显卡芯片,核心上的第一排就有Radeon 9550的字样,我们可以很直观地看出芯片的型号。不过也有的芯片只是标明了研发代码,如nVIDIA的NV18、NV31,ATi的R340、R420等等,这些研发代码表示不同型号的芯片。

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  从nVIDIA的GeForce 256开始,显示芯片就有了新的名称——GPU,意思是图形处理器,和计算机系统的CPU遥相呼应。GPU的参数很多,我们一般要了解的是核心频率,以MHz为单位,如FX5200的核心频率为250MHz。核心频率越快,GPU的运算速度也就越快。但在性能上还要取决于很多方面,如渲染管道的数量,这个渲染管道就像是生产线一样,生产线越多,相同时间内生产出来的产品就越多,性能就越好。

显存

  显存,直意就是显示缓存,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的重要,畅通与否直接关系到显卡的性能。

  从第二张图片所示裸露的显卡上,我们可以看到有8颗黑色的芯片,它们就是显卡的显存,相当于电脑系统中内存的作用,当主芯片一定的情况下,显卡的性能高低就由显存来决定了。显存从封装上来说通常有三种: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)。TQFP封装的显存四面都有引脚(图5),而且表面积较大,所以很好辨认。

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  TSOP封装的显存是目前最普遍使用的一种显存,它的外表成长方形,长的两边有引脚,所以也比较好辨认。



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  由于受到频率的限制,高端的显卡普遍使用的是mBGA封装的显存,这种显存外表看起来成正方形,而且四周都没有引脚,也十分有特色。


  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)、DDRⅡ/Ⅲ SDRAM。

  SDRAM简称称为SDR,在早期的显卡和内存上都使用过,其特点就是在一个时钟周期内进行一次数据读写,有效频率和实际频率一样。而DDR SDRAM则可以在一个时钟周期内,利用波形的上升沿和下降沿各进行一次触发,这样一来,一个时钟周期内就能进行两次数据读写,有效频率将是实际频率的两倍。DDRⅡ SDRAM(图8)则是由于新款GPU需要高数据带宽而采用的,是DDR SDRAM的升级产品,与DDR第一代相比,DDRⅡ具有更低的功耗、更高的频率、更小的延迟时间、当然也具备更高的带宽。

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  DDRⅢ和DDRⅡ相比,也是表现在能够获得更高的频率,当然高频率带来的发热量提升,所以很多高端的显卡上都覆盖着厚厚的散热片,而普通显存就不需要了。

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显卡接口

  显卡的接口很多,有输出的也有输入的,靠近机箱的一边,我们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。S-Video是用来连接电视机的,目前大部分的电视机都有AV口和S-Video口,利用连接线就能够使电脑显示的画面从电视机来输出。DVI接口又称为数字接口,是用来连接一些高端的液晶显示器的,数字接口和传统的模拟信号相比,在清晰度上会有更惊人的表现,所以目前这个接口很流行。VGA就是传统的显示器接口,现在很多的CRT和LCD显示器还在使用这个接口。

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  在GPU的下方,有一排金色的接触点就是显卡与主机板连接的桥梁,目前比较流行的是AGP接口规范,从最早的AGP1X、2X到AGP4X、8X,它们的区别就是AGP的带宽。现在新的接口规范已经普及了,这就是PCI-E接口规范,它能够达到16X的位宽,所以能够满足越来越多的数据交换的需求。

  为了保证显卡具备良好的电气连接特性,故所有规范都将此接口进行了镀金处理,俗称金手指。金手指除了要提供显卡芯片和主板之间的数据交换外,还要提供整个显卡的电能,但由于很多高端的芯片用电量大,单单靠金手指无法达到要求,于是就有了外接主机电源上的标准4芯或非标准6芯电源接口;当然目前中低档的显卡还不需要这个接口。
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 楼主| 发表于 2012-2-2 12:35:44 | 显示全部楼层
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显卡的分立元件

  显卡除了显卡芯片、显存以外还有不少的分立元件,如电阻、电容、线圈和Mos管等等。通过这些元件才将核心与显存组合成一个整体。

  1.GPU核心电压转换电路,一般是由1个电源芯片+2个MOS管+6个贴片大电容+大个的黑色方体电感所组成,电源芯片一般有两路输出或是一路输出,根据不同的设计有不同的方案,一路输出就单单给GPU供电,两路则还要承担显存的供电任务。

  2.显卡的BIOS芯片,通常是一颗闪存,它存储了显卡的一些基本的配置信息及驱动程序,如我们经常说的核心频率和显存频率,默认值就存放在BIOS芯片中,所以如果我们不改变BIOS内容,即使我们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。

  3.显存电压转换电路,一般是由1个稳压芯片+2个贴片电解电容组成,为显存提供所需电能。也有的设计是利用给GPU供电的另一路来供电的,效果也十分不错。


显存速度

  
显存的速度以ns(纳秒)为计算单位,现在常见的显存多在6ns—2ns之间,数字越小说明显存的速度越快,其对应的理论工作频率可以通过公式:工作频率(MHz)=1000/显存速度(如果是DDR显存,工作频率(MHz)=1000/显存速度X2)。例如5ns的显存,工作频率为1000/5=200MHz,如果DDR规格的话,那它的频率为200X2=400MHz。现在显卡主要都是使用DDR规格的显存了。

下面列个纳秒/频率表格作参考:

显存速度   对应频率   对应DDR频率
6NS     166MHZ    333MHZ
5NS     200MHZ    400MHZ
4NS     250MHZ    500MHZ
3.6NS    278MHZ    556MHZ
3.3NS    300MHZ    600MHZ
2.8NS    360MHZ    720MHZ
2.2NS    450MHZ    900MHZ
2NS     500MHZ    1000MHZ

  究竟显卡用多少NS的速度才够呢?前面已经提到过,这些都取决于是什么图形处理芯片,ATI和NVIDIA都会就各自的图形处理芯片提供公版显存频率作为参考。如FX5200图形芯片,公板的显存频率是400MHZ,所以用5NS的DDR显存就够用了,如果是用6NS的话,我们就可以说这个卡用料是缩水了,如果是用的是3.6NS或者2.8NS的话,那这显卡的超频潜力就比较大。又比如RADEON 9600PRO的公板显存频率是600MHZ,所以至少要搭配3.3NS或者速度更快的显存。其他类型显卡应该用什么显存也可以同样参考相应的公板。
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发表于 2012-2-2 12:35:46 | 显示全部楼层
:38;
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发表于 2012-2-2 12:35:48 | 显示全部楼层
让我懂了很多。
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发表于 2012-2-2 12:35:49 | 显示全部楼层
:31; 诶.............

那个.............

显卡的接口可以同时使用么

一般显卡不是都有三种接口

就是说一个连了显示器

另外两个同时可以连电视跟投影机么

如果能

会给显卡增加负担么??????????:42;
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发表于 2012-2-2 12:35:51 | 显示全部楼层
支持一下,不过文章内容略显过时!嘿嘿
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发表于 2012-2-2 12:35:54 | 显示全部楼层
感觉没什么用处啊~~~~~
不看我也知道哪个是芯片,那个是显存
问题是如何分辨此显卡做工如何,是否缩水,芯片质量怎么样,风扇好坏等等问题:35;
好像都没有提到啊~~~~~
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发表于 2012-2-2 12:35:55 | 显示全部楼层
其实并不过时,对于一篇介绍来说我们每次能读懂一点积累起来就不少了
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发表于 2012-2-2 12:35:59 | 显示全部楼层
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