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2012-08-09 16:17:22


工作原理  数据()一旦离开CPU,必须通过4个步骤,最后才会到达显示屏:
  1.从总线()进入(Graphics Processing Unit,图形):将CPU送来的数据送到(主
DVI接口

  DVI接口

桥)再送到GPU()里面进行处理。
  2.从 video chipset(组)进入video RAM():将芯片处理完的送到显存。
  3.从显存进入Digital Analog Converter (= RAM DAC,随机读写存储数—模转换器):从显存读取出数据再送到RAM DAC进行数据转换的工作()。但是如果是DVI接口类型的显卡,则不需要经过数字信号转模拟信号。而直接输出数字信号。
  4.从DAC 进入(Monitor):将转换完的模拟信号送到显示屏。
独显接口PCI接口  (Peripheral Component Interconnect)接口由)公司1991年推出的用于定义局部的标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的。最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下,传输达到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。的速率最高只有266MB/S,1998年之后便被代替。不过仍然有新的PCI接口的显卡推出,因为有些并没有提供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。[2]AGP接口  (Accelerate Graphical Port,加速图像处理)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。它通过将与系统主内存连接起来,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)。[2]PCI Express接口  (简称PCI-E)是新一代的,而采用此类接口的显卡产品,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。[2]
技术架构流处理器单元  在DX10显卡出来以前,并没有“流处理器”这个说法。内部由“管线”构成,分为像素管线和顶点管线,它们的数目是固定的。简单来说,顶点管线主要负责3D建模,像素管线负责3D渲染。由于它们的数量是固定的,这就出现了一个问题,当某个游戏场景需要大量的3D建模而不需要太多的像素处理,就会造成顶点管线资源紧张而像素管线大量闲置,当然也有截然相反的另一种情况。这都会造成某些资源的不够和另一些资源的闲置浪费。
  在这样的情况下,人们在DX10时代首次提出了“”,显卡取消了传统的“像素管线”和“顶点管线”,统一改为流处理器单元,它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算,这样在不同的场景中,显卡就可以动态地分配进行顶点运算和像素运算的,达到资源的充分利用。
  现在,流处理器的数量的多少已经成为了决定显卡性能高低的一个很重要的指标,Nvidia和AMD-ATI也在不断地增加显卡的流处理器数量使显卡的性能达到跳跃式增长,例如AMD-ATI的显卡HD3870拥有320个流处理器,HD4870达到800个,HD5870更是达到1600个!
  值得一提的是,N卡和A卡GPU架构并不一样,对于流处理器数的分配也不一样。双方没有可比性。N卡每个流处理器单元只包含1个流处理器,而A卡相当于每个流处理器单元里面含有5个流处理器,(A卡流处理器/5)例如HD4850虽然是800个流处理器,其实只相当于160个流处理器单元,另外A卡流处理器频率与核心频率一致,这是为什么9800GTX+只有128个流处理器,性能却与HD4850相当(N卡流处理器频率约是核心频率的2.16倍)。
  [2]3D API  API是Application Programming Interface的缩写,是接口的意思,而3D API则是指显卡与应用程序直接的接口。
  3D API能让编程人员所设计的3D软件只要调用其API内的程序,从而让API自动和硬件的驱动程序沟通,启动3D芯片内强大的3D图形处理功能,从而大幅度地提高了3D程序的设计效率。如果没有3D API,在开发程序时程序员必须要了解全部的显卡特性,才能编写出与显卡完全匹配的程序,发挥出全部的显卡性能。而有了3D API这个显卡与软件直接的接口,程序员只需要编写符合接口的程序,就可以充分发挥显卡的性能,不必再去了解硬件的具体性能和参数,这样就大大简化了程序开发的效率。同样,显示芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品,以达到在API调用硬件资源时最优化,获得更好的性能。有了3D API,便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。比如在最能体现3D API的游戏方面,游戏设计人员设计时,不必去考虑具体某款显卡的特性,而只是按照3D API的接口标准来开发游戏,当游戏运行时则直接通过3D API来调用显卡的硬件资源。
  中主要应用的3D API有:DirectX和OpenGL。[2]

显示卡的主要作用是对图形函数进行加速。早期的电脑,CPU和标准的EGA或VGA显示卡以及帧缓存(用于存储图象),可以对大多数图象进行处理,但是它们只是起一种传递作用,我们所看到的就是CPU所提供的。这对老的操作系统象DOS,以及文本文件的显示是足够的,但是这种组合对复杂的图形和高质量的图象的处理就显得力不从心了,特别是当用户使用Windows操作系统后,CPU已经无法对众多的图形函数进行处理,而最根本的解决方法就是图形加速卡。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存,这些都是专门用来执行图形加速任务,因此就可以大大减少CPU所必须处理的图形函数。比如我们想画个圆圈,如果单单让CPU作这个工作,它就要考虑需要多少个像素来实现,还要想想用什么颜色,但是如果图形加速卡芯片具有画圈这个函数,CPU只需要告诉它“给我画个圈”剩下的工作就由加速卡来进行,这样CPU就可以执行其他更多的任务,这样就提高了计算机的整体性能。
实际上现在的显示卡都已经是图形加速卡,它们多多少少都可以执行一些图形函数.通常所说的加速卡的性能,是指加速卡上的芯片集能够提供的图形函数计算能力,这个芯片集通常也称为加速器或图形处理器。一般来说在芯片集的内部会有有一个时钟发生器、VGA核心和硬件加速函数,很多新的芯片集在内部还集成了RAMDAC(后面会介绍)。芯片集可以通过它们的数据传输带宽来划分,最近的芯片多为64位或128位,而早期的显卡芯片为32位或16位。更多的带宽可以使芯片在一个时钟周期中处理更多的信息。但是大家不要以为128位芯片就会比64位芯片快两倍,更大的带宽为我们带来的是更高的解析度和色深,加速卡的速度很大程度上受所使用的显存类型以及驱动程序的影响。现在生产加速卡的厂商可以分为两类。一类是自己生产芯片,自己设计卡板并生产,例如MGA所生产的加速卡多为此类(m3d除外),因为从设计到生产都是自己进行,所以对BIOS和驱动程序的设计会做的较好。另外一类就是使用别人设计的芯片,自己设计卡板线路并生产,象Diamond就是这一类中比较著名的厂家。
API
当某一个应用程序提出一个制图请求时,这个请求首先要被送到操作系统中(这里我们以Windows操作系统为例),然后通过GDI(图形设备接口)和DCI(显示控制接口)对所要使用得函数进行选择。而现在这些工作基本由DirectX来进行,它远远超过DCI的控制功能,而且还加入了3D图形API(应用程序接口)和Direct3D。显卡驱动程序判断有那些函数是可以被显卡芯片集运算,可以进行的将被送到显卡进行加速。如果某些函数无法被芯片进行运算,这些工作就交给CPU进行(当然这会影响速度)。运算后的数字信号写入帧缓存中,最后送入RAMDAC,在转换为模拟信号后输出到显示器。
当我们去选择一款显卡时我们重要考虑的是它的价格、品质以及售后服务。从价格上来说,你所需要的显卡要根据你的实际需要来确定。如果你只是进行一些文字处理,运行一些办公软件你大可不必花一千多元买块3D加速卡,S3系列的显卡足够你用了。如果为了游戏,那么掏出你的钱包不要吝啬,你需要的是Voodoo 2。如果你想工作游戏两不误,RIVA 128、i740都是不错的选择。
对于DIY发烧友来说,永远不会拥有一块理想的3D加速卡,我们总是感觉手中的加速卡不够完美(除非你有两块Voodoo 2)。与Voodoo 2相比,现在的2D/3D加速卡的性能都无法与之匹敌,尤其是在画面的质量上都还不能达到Voodoo 2的水平。但是即将面世的几种加速卡(芯片)可能会改变这种情况。请看我们的综述。
一款好的显示卡从芯片集、显存、BIOS到RAMDAC和驱动程序都要有良好的品质。一款好的加速卡只有强劲的加速芯片是不够的,卡上的其他元器件的好坏都回影响卡的成绩,一块说明书中吹的天花乱坠的显卡,实际应用中却慢吞吞,这是常有的事。即使是使用同种加速芯片的不同品牌显卡,其性能也不仅相同,一个有实力的厂商在原材料的选取、线路板的设计以及驱动程序的优化上都会有过人之处,而如果在这些方面上偷工减料,就无法发挥出芯片的性能。所以不要只图便宜去买一些无名厂商的产品,而且从售后服务上来说也没有保证。最后祝愿大家能够买到自己称心如意的显卡。
RAMDAC
在显存中存储的当然是数字信息,因为计算机是以数字方式运行的,对于显卡来说这一堆0和1控制着每一个像素的色深和亮度。然而显示器并不以数字方式工作,它工作在模拟状态下,这就需要在中间有一个“翻译”。 Random Access Memory Digital-to-Analog Converter其缩写就是RAMDAC,它的作用就是将数字信号转换为模拟信号使显示器能够显示图象。RAMDAC的另一个重要作用就是提供显卡能够达到的刷新率,它也影响着显卡所输出的图象质量。 RAMDAC
在显存中存储的当然是数字信息,因为计算机是以数字方式运行的,对于显卡来说这一堆0和1控制着每一个像素的色深和亮度。然而显示器并不以数字方式工作,它工作在模拟状态下,这就需要在中间有一个“翻译”。 Random Access Memory Digital-to-Analog Converter其缩写就是RAMDAC,它的作用就是将数字信号转换为模拟信号使显示器能够显示图象。RAMDAC的另一个重要作用就是提供显卡能够达到的刷新率,它也影响着显卡所输出的图象质量。
刷新频率
刷新频率是指RAMDAC向显示器传送信号,使其每秒重绘屏幕的次数,它的标准单位是Hertz (Hz)。如今RAMDAC所提供的刷新率最高可达到250Hz,但是影响所实现的刷新率有两个方面,一是显卡每秒可以产生的图象数目,其二是显示器每秒能够接收并显示的图象数目。刷新率可以分为56, 60, 65, 70, 72, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110 和 120 Hz.数个档次。过低的刷新率会使用户感到屏幕严重的闪烁,时间一长就会使眼睛感到疲劳, 所以刷新率应该大于72Hz。分辨率指的是在屏幕上所显现出来的像素数目,它有两部分来计算,分别是水平行的点数和垂直行的点数。举个例子,如果分辨率为800X600,那就是说这幅图象由800个水平点和600个垂直点组成。通常分辨率分为640x480, 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 和1600x1200或更高。更高的分辨率可以在屏幕上显示更多的东西。如果你使用1024X768的分辨率,你可以在写作时看到更多的文字,可以在制表时一屏显示更多的单元格,更可以在桌面上放更多的图标。色深可以看作一个调色板,它决定屏幕上每个像素由多少中颜色控制。我们知道每一个像素都用红、绿、蓝三种基本颜色组成,像素的亮度也是由它们控制。当三种颜色都设定为最大值时,像素就呈现为白色,当它们设
为零时,像素就呈现为黑色。通常色深可以设定为4位8位16位24位色,当然色深的位数越高,你所能够得到的颜色就越多,屏幕上的图象质量就越好。但是当色深增加时,它也增大了显卡所要处理的数据量,而随之带来的是速度的降低或是屏幕刷新率的降低。
接口技术
上面简单介绍了显卡的基本组成部分,但是还有一点没有提到,这就是显卡的界面。随着图形应用软件的发展,在显卡和CPU及内中的数据交换量越来越大,而显卡的界面正是一种连接显卡和CPU的通道。图形速度的提高(特别是3D图形)要求与CPU和内存间有极宽的带宽进行数据交换,而局部总线已经无法满足要求,它已经成为影响图形速度的瓶颈,因此出现一种廉价的解决方案AGP总线,AGP是第一个为图形卡所设计的界面。(实际上AGP不能算是总线,因为总线可以支持多种设备,它只是一种端口。)PCI显卡以PCI总线速度的一半即33MHZ工作,它可以达到的峰值传送率为133MHz。而AGP以66MHz的速度工作,AGP 1X的峰值传送率可达266MHz,AGP 2X的传输率可以达到532MHz,因为“2X”可以在一个时钟周期中传输两次数据(上升沿和下降沿各一次),而一般的工作状态只能进行一次传输,而AGP 4X的理论传输率为1.066GB/s,这听起来也许是不可能的,因为这已经远远超过整个系统总线所能够达到的速度。66MHz总线的最大传输率为532MHz,在这种环境下AGP 4X无法发挥作用。而使用100MHz总线时,内存的最大数据交换率可以达到800MHZ/s,这可能会使“4X”发挥一些威力,但也是远远不够的。
借助如此高的传输率,我们可以使一些原本只能在显存中进行的函数运算扩展到主内存中。Intel称这种技术为DIME(内存直接使用)。我们知道显存的价格要比系统内存高的多,而且它们只能用于图形运算,而高质量的图形运算和输出就要求更多的显存。例如一款VOODOO卡的标准配置为4MB显存,其中2MB为帧缓存,2MB为织法缓存,所以它在3D游戏中只能达到640X480的分辨率。更高的分辨率就需要更多的显存,这就会增大加速卡的成本。加速卡的芯片集需要局部显存进行刷新率、Z-buffer、像素以及front fuffer和 back-buffers的控制,因此应用程序需要AGP提供更多的织法缓存来达到更高的解析度。很多程序会要求2-16MB的织法缓存,而AGP就可以满足它们。 \液晶显示器接口类型液晶显示器接口决定了图像传输的质量,常见的接口有VGA、DVI、HDMI等。15针D-Sub输入接口  也叫VGA接口,CRT彩显因为设计制造上的原因,只能接受模拟信号输入,最基本的包含R\G\B\H\V(分别为红、绿、蓝、行、场)5个分量,不管以何种类型的接口接入,其信号中至少包含以上这5个分量。大多数PC机显卡最普遍的接口为D-15,即D形三排15针插口,其中有一些是无用的,连接使用的信号线上也是空缺的,但是有完整的接触片。除了这5个必不可少的分量外,最重要的是在96年以后的彩显中还增加入DDC数据分量,用于读取显示器EPROM中记载的有关彩显品牌、型号、生产日期、序列号、指标参数等信息内容,以实现WINDOWS所要求的PnP(即插即用)功能。DVI数字输入接口  DVI(Digital Visual Interface,数字视频接口)是近年来随着数字化显示设备的发展而发展起来的一种显示接口。普通的模拟RGB接口在显示过程中,首先要在计算机的显卡中经过数字/模拟转换,将数字信号转换为模拟信号传输到显示设备中,而在数字化显示设备中,又要经模拟/数字转换将模拟信号转换成数字信号,然后显示。在经过2次转换后,不可避免地造成了一些信息的丢失,对图像质量也有一定影响。而DVI接口中,计算机直接以数字信号的方式将显示信息传送到显示设备中,避免了2次转换过程,因此从理论上讲,采用DVI接口的显示设备的图像质量要更好。另外DVI接口实现了真正的即插即用和热插拔,免除了在连接过程中需关闭计算机和显示设备的麻烦。现在很多液晶显示器都采用该接口,CRT显示器使用DVI接口的比例比较少。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。另外一种则是DVI-I接口,可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号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。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。HDMI数字输入接口HDMI 英文全称是“High Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。HDMI接口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽,可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换,可以保证最高质量的影音信号传送。应用HDMI的好处是:只需要一条HDMI线,便可以同时传送影音信号,而不像现在需要多条线材来连接;同时,由于无需进行数/模或者模/数转换,能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言,HDMI技术不仅能提供清晰的画质,而且由于音频/视频采用同一电缆 ,大大简化了家庭影院系统的安装。HDMI接口支持HDCP协议,为收看有版权的高清视频打下基础。
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