显卡基础知识（转）

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显卡
显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，对于喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说显得非常重要。目前民用显卡图形芯片供应商主要包括ATI和nVIDIA两家。 显示卡（DisplayCard）的基本作用就是控制计算机的图形输出，由显示卡连接显示器，我们才能够在显示屏幕上看到图象，显示卡有显示芯片、显示内存、RAMDAC等组成，这些组件决定了计算机屏幕上的输出，包括屏幕画面显示的速度、颜色，以及显示分辨率。显示卡从早期的单色显示卡、彩色显示卡、加强型绘图显示卡，一直到VGA(Video GraphicArray)显示绘图数组，都是由IBM主导显示卡的规格。VGA在文字模式下为720*400分辨率，在绘图模式下为640*480*16色，或320*200*256色，而此256色显示模式即成为后来显示卡的共同标准，因此我们通称显示卡为VGA。而后来各家显示芯片厂商更致力将VGA的显示能力再提升，而有SVGA（SuperVGA）、XGA（eXtended GraphicArray）等名词出现，近年来显示芯片厂商更将3D功能与VGA整合在一起， 即成为我们目前所贯称的3D加速卡，3D绘图显示卡。
显卡后缀名详解
nVIDIA  
LE:"Limit Edition"的缩写,表示限制版本,代表某一产系列中的低端产品,主要是频率与标准版本相比有一定的下降.  
GT:频率提升版本"GeForce Technoloty"的缩写,频率和管线都较LE.STD有较大的提升  
GTX:其性能介于GT和ULtra之间 就是现在的GS
XT:"Cost Down"表示降频率版本,将标准版的频率降低  

NV曾经还有PRO(GF2) GTS(GF2) TI(GF3 GF4) ZT(FX5900)  
Ultra+顶级型号的显卡就代表是旗舰级别产品!Extreme估计是商家放出的精品~  

ATI貌似公板没有LE!有PRO(代表公板的GDDR3产品),而商家DIY的GDDR2,GDDR3产品是另注明(NV的中端产品的DDR3品通常会被加为GE)  
需要的话,最终旗舰级别品未必就是XT,而是XT PE!  


Ultra:频率较标准版本提高,其它参数无变化  
Ultra Extreme:是Ultra的最高一级版本,属于旗舰级产品  

ATi  
SE:"Special Edition"的缩写,表特殊版本,主要是显存位宽只有STD版本的一半,同样是某一系列中的低端产品  
LE:"Limit Edition"的缩写,含义和nVIDIA系列相同  
GD2:这里的"GD2"并非代表GeForce系列,而是表示试用了GDDR2显存  
GD3:同理,GD3是表示使用了GDDR3显存  
XT:ATi的"XT"是"extreme"的缩写,拥有更高的核心频率和显存频率,在X800以后还同时提升了渲染管线的数量集成显卡
集成显卡是指芯片组集成了显示芯片，使用这种芯片组的主板就可以不需要独立显卡实现普通的显示功能，以满足一般的家庭娱乐和商业应用，节省用户购买显卡的开支。集成了显卡的芯片组也常常叫做整合型芯片，这样的主板也常常被称之为整合型主板。集成的显卡不带有显存，使用系统的一部分主内存作为显存，具体的数量一般是系统根据需要自动动态调整的。显然，如果使用集成显卡运行需要大量占用显存的程序，对整个系统的影响会比较明显，此外系统内存的频率通常比独立显卡的显存低很多，因此集成显卡的性能比独立显卡差很多。

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GPU （显示芯片）

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、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。  
显示芯片是显卡的核心芯片，它的性能好坏直接决定了显卡性能的好坏，它的主要任务就是处理系统输入的视频信息并将其进行构建、渲染等工作。显示主芯片的性能直接决定了显示卡性能的高低。不同的显示芯片，不论从内部结构还是其性能，都存在着差异，而其价格差别也很大。显示芯片在显卡中的地位，就相当于电脑中CPU的地位，是整个显卡的核心。因为显示芯片的复杂性，目前设计、制造显示芯片的厂家只有NVIDIA、ATI、SIS、3DLabs等公司。家用娱乐性显卡都采用单芯片设计的显示芯片，而在部分专业的工作站显卡上有采用多个显示芯片组合的方式。

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显存  
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 DDR的，容量也不大。而现在市面上基本采用的都是DDR2规格的，在某些高端卡上更是采用了性能更为出色的DDRIII代内存。


显存频率
显存频率是指默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以MHz（兆赫兹）为单位。显存频率一定程度上反应着该显存的速度。显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同，SDRAM显存一般都工作在较低的频率上，一般就是133MHz和166MHz，此种频率早已无法满足现在显卡的需求。DDR SDRAM显存则能提供较高的显存频率，主要在中低端显卡上使用，DDR2显存由于成本高并且性能一般，因此使用量不大。DDR3显存是目前高端显卡采用最为广泛的显存类型。不同显存能提供的显存频率也差异很大，主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等，高端产品中还有800MHz、1200MHz、1600MHz，甚至更高。
显存频率与显存时钟周期是相关的，二者成倒数关系，也就是显存频率＝1/显存时钟周期。如果是SDRAM显存，其时钟周期为6ns，那么它的显存频率就为 1/6ns=166 MHz。而对于DDR SDRAM或者DDR2、DDR3，其时钟周期为6ns，那么它的显存频率就为1/6ns=166 MHz，但要了解的是这是DDR SDRAM的实际频率，而不是我们平时所说的DDR显存频率。因为DDR在时钟上升期和下降期都进行数据传输，其一个周期传输两次数据，相当于SDRAM 频率的二倍。习惯上称呼的DDR频率是其等效频率，是在其实际工作频率上乘以2，就得到了等效频率。因此6ns的DDR显存，其显存频率为1/6ns*2 =333 MHz。具体情况可以看下边关于各种显存的介绍。
但要明白的是显卡制造时，厂商设定了显存实际工作频率，而实际工作频率不一定等于显存最大频率。此类情况现在较为常见，如显存最大能工作在650 MHz，而制造时显卡工作频率被设定为550 MHz，此时显存就存在一定的超频空间。这也就是目前厂商惯用的方法，显卡以超频为卖点。此外，用于显卡的显存，虽然和主板用的内存同样叫DDR、DDR2甚至DDR3，但是由于规范参数差异较大，不能通用，因此也可以称显存为GDDR、GDDR2、GDDR3。

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显卡核心频率
显卡的核心频率是指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能，但显卡的性能是由核心频率、显存、像素管线、像素填充率等等多方面的情况所决定的，因此在显示核心不同的情况下，核心频率高并不代表此显卡性能强劲。比如9600PRO的核心频率达到了400MHz，要比9800PRO的380MHz高，但在性能上9800PRO绝对要强于9600PRO。在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强一些，提高核心频率就是显卡超频的方法之一。显示芯片主流的只有ATI和NVIDIA两家，两家都提供显示核心给第三方的厂商，在同样的显示核心下，部分厂商会适当提高其产品的显示核心频率，使其工作在高于显示核心固定的频率上以达到更高的性能。  
显存频率
显存频率是指默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以MHz（兆赫兹）为单位。显存频率一定程度上反应着该显存的速度。显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同，SDRAM显存一般都工作在较低的频率上，一般就是133MHz和166MHz，此种频率早已无法满足现在显卡的需求。DDR SDRAM显存则能提供较高的显存频率，主要在中低端显卡上使用，DDR2显存由于成本高并且性能一般，因此使用量不大。DDR3显存是目前高端显卡采用最为广泛的显存类型。不同显存能提供的显存频率也差异很大，主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等，高端产品中还有800MHz、1200MHz、1600MHz，甚至更高。

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显卡位宽
显卡的性能表现主要体现在显存位宽，显存频率，显存容量  
在这三个方面中显存位宽影响着渲染等效果的好坏，并且影响巨大。  
即使显示核心非常优秀或显存容量非常大，也无法弥补这种损失。当选择显卡的时候首先要注意的不是显存容量而是显存位宽。  
想让3D游戏更加精美一是增加游戏中景物使用多边形的数量，而是使用大纹理。这些方法都需要大容量显存的支持。  
在相同或者相似的核心的情况下，尽量选择位宽更高，频率更高的显存的想卡，而不是有限考虑超大的显存容量。
显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。目前市场上的显存位宽有64位、128位和256位三种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。显存位宽越高，性能越好价格也就越高，因此256位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用128位显存。  
一般出现在同品牌上的显存位宽上，例如同为一款ATI RADEON9200但是在显存位宽上有所不同，有些为128bit、有些为64bit，而销售人员就经常把64bit当作128bit来卖，外观上几乎没有区别，有区别的就是在显存的个数上，而普通的消费者往往不能正确的辨识。在这里小编可以给大家介绍一种最基本的方法来比对，如果显卡上显存颗粒数为8颗，那么该显卡的位宽基本为128bit，如果显卡上显存颗粒数为4颗，则为64bit。以上方法只用于TSOP-II显存的辨认，而采用mBGA封装形式的显存通常都为128bit因为mBGA封装形式决定了他单颗颗粒位宽为32bit。  
外频  
CPU的外频，通常为系统总线的工作频率（系统时钟频率），CPU与周边设备传输数据的频率，具体是指CPU到芯片组之间的总线速度。外频是CPU与主板之间同步运行的速度，而且目前的绝大部分电脑系统中外频，也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态。

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显存容量
显存容量是显卡上显存的容量数，这是选择显卡的关键参数之一。显存容量决定着显存临时存储数据的多少，显卡显存容量有16MB、32MB、64MB、128MB几种，16MB和32MB显存的显卡现在已较为少见，主流的是64MB和128MB的产品。还有部分产品采用了256MB的显存容量，但要强调的是256MB的显存，在目前家庭应用中并不能带来性能的提升，略显浪费。

在显卡最大分辨率方面，最大分辨率在一定程度上跟显存有着直接关系，因为这些像素点的数据最初都要存储于显存内，因此显存容量会影响到最大分辨率。在早期显卡的显存容量只具有512KB、1MB、2MB等极小容量时，显存容量确实是最大分辨率的一个瓶颈；但目前主流显卡的显存容量，就连64MB也已经被淘汰，主流的娱乐级显卡已经是128MB、256MB或512MB，某些专业显卡甚至已经具有1GB的显存，在这样的情况下，显存容量早已经不再是影响最大分辨率的因素。

在显卡性能方面，随着显示芯片的处理能力越来越强大，特别是现在的大型3D游戏和专业渲染需要临时存储的数据也越来越多，所需要的显存容量也是越来越大，显存容量在一定程度上也会影响到显卡的性能。例如在显示核心足够强劲而显存容量比较小的情况下，却有大量的大纹理贴图数据需要存放，如果显存的容量不足以存放这些数据，那么显示核心在某些时间就只有闲置以等待这些数据处理完毕，这就影响了显示核心性能的发挥从而也就影响到了显卡的性能。

值得注意的是，显存容量越大并不一定意味着显卡的性能就越高，因为决定显卡性能的三要素首先是其所采用的显示芯片，其次是显存带宽(这取决于显存位宽和显存频率)，最后才是显存容量。一款显卡究竟应该配备多大的显存容量才合适是由其所采用的显示芯片所决定的，也就是说显存容量应该与显示核心的性能相匹配才合理，显示芯片性能越高由于其处理能力越高所配备的显存容量相应也应该越大，而低性能的显示芯片配备大容量显存对其性能是没有任何帮助的。例如市售的某些配备了512MB大容量显存的 Radeon 9550显卡在显卡性能方面与128MB显存的Radeon 9550显卡在核心频率和显存频率等参数都相同时是完全一样的，因为Radeon 9550显示核心相对低下的处理能力决定了其配备大容量显存其实是没有任何意义的，而大容量的显存反而还带来了购买成本提高的问题

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显卡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，而现在的多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的Flash BIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。  

  

接口类型
接口类型是指显卡与主板连接所采用的接口种类。显卡的接口决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽，也就是瞬间所能传输的最大数据量。不同的接口决定着主板是否能够使用此显卡，只有在主板上有相应接口的情况下，显卡才能使用，并且不同的接口能为显卡带来不同的性能。
目前各种3D游戏和软件对显卡的要求越来越高，主板和显卡之间需要交换的数据量也越来越大，过去的显卡接口早已不能满足这样大量的数据交换，因此通常主板上都带有专门插显卡的插槽。假如显卡接口的传输速度不能满足显卡的需求，显卡的性能就会受到巨大的限制，再好的显卡也无法发挥。显卡发展至今主要出现过ISA、PCI、AGP、PCI Express等几种接口，所能提供的数据带宽依次增加。其中2004年推出的PCI Express接口已经成为主流，以解决显卡与系统数据传输的瓶颈问题，而ISA、PCI接口的显卡已经基本被淘汰。

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两大接口技术  

AGP接口  

Accelerate Graphical Port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。  

PCI Express接口  

PCI Express是新一代的总线接口，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。

现在最热的双卡技术

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像素填充率  

像素填充率的最大值为3D时钟乘以渲染途径的数量。如NVIDIA的GeForce 2 GTS芯片，核心频率为200 MHz，4条渲染管道，每条渲染管道包含2个纹理单元。那么它的填充率就为4x2像素x2亿/秒=16亿像素/秒。这里的像素组成了我们在显示屏上看到的画面，在800x600分辨率下一共就有800x600=480，000个像素，以此类推1024x768分辨率就有1024x768=786，432个像素。我们在玩游戏和用一些图形软件常设置分辨率，当分辨率越高时显示芯片就会渲染更多的像素，因此填充率的大小对衡量一块显卡的性能有重要的意义。刚才我们计算了GTS的填充率为16亿像素/秒，下面我们看看MX200。它的标准核心频率为175，渲染管道只有2条，那么它的填充率为2x2 像素x1.75亿/秒=7亿像素/秒，这是它比GTS的性能相差一半的一个重要原因。

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主流软件特效  


DirectX  
DirectX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，它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct 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，而今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。  

  
Direct3D  
要讲Direct3D不能不讲DirectX, 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DirectDraw是图形绘演API，提供对图形的强大的访问处理能力，而在 DirectDraw中集成了一些三维图形相关的功能，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。  


OpenGL  
OpenGL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1999.5通过的1.2.1。