1、显卡调研报告,By：Mark H Roman08/2013,目录,一、显卡基本知识 二、显卡市场概况,显卡基本知识,一、显卡简介 二、显卡分类 三、显卡主要工作原理 四、显卡结构 五、主要参数,显卡基本知识,一、显卡简介 显卡全称显示接口卡（Video card，Graphics card），又称为显示适配器（Video adapter)、显示器配置卡，是个人电脑最基本的组成部分之一。 显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，承
2、担输出显示图形的任务，尤其对于从事专业图形设计的人来说显卡更为重要。,二、显卡分类 1、按芯片是否整合集成显卡和独立显卡 集成显卡是将显示芯片、显存及相关电路都集成在主板上。由主板北桥芯片集成显示芯片的主板称为整合主板，该北桥集成的显示芯片为集成显卡的核心，该核心和显存组成了集成显卡。集成显卡又分为独立显存集成显卡、内存划分集成显卡、混合式集成显卡。 独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，需占用主板的扩展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E)。,显卡基本知识,二、显卡分类 2、按应用领域普通显卡和专业图形卡 普通显卡：普通家庭用户、
3、游戏发烧友和商业用户使用的显卡，与专业显卡相对。注重民用级应用，强调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。 专业图形卡：应用于图形工作站上的显卡，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。专业显卡主要针对的是三维动画软件、渲染软件、CAD软件、模型设计以及部分科学应用等专业应用市场，会针对这些方向进行必要的优化。,显卡基本知识,显卡基本知识,二、显卡分类 3、按总线接口 总线接口类型指显卡与主板连接所采用的接口种类。 显卡总线接口有PCI、AGP、PCI-E、 MXM等，目前以PCI-E最为常见4、按显卡芯片厂商N卡和A卡
4、显示芯片的质量决定了显卡的性能和档次。 目前，显示芯片制造厂商主要有Nvidia和AMD两大家。 N卡产品系列：GeForce、Quadro、Tegra、Tesla、GRID、NVS。 A卡产品系列：AMD Radeon、ATI FirePro,显卡基本知识,三、显卡主要工作原理数据从CPU到显示器，会经过4个步骤：1、从总线进入GPU：将CPU送来的数据送到北桥，再送到GPU里面进行处理 2、从 GPU进入显存：将GPU芯片处理完的数据送到显存。 3、从显存进入RAM DAC：从显存读取数据再送到RAM DAC进行数模转换。 4、从DAC 进入显示器：将转换完的模拟信号送到显示屏。,显卡基本
5、知识,四、显卡结构 一块显卡主要包括PCB板、显示芯片、显存、总线接口、输出接口、散热片等。,显卡基本知识,四、显卡结构 1、显示芯片 GPU（Graphic Processing Unit，图形处理单元或图形处理器），是显卡的核心芯片，它的性能直接决定了显卡的性能，它的主要任务是把通过总线传输过来的显示数据在GPU中进行构建、渲染等工作，最后通过显卡的输出接口显示在显示器上。 目前国际显示芯片主要有Nvidia和AMD两家。,四、显卡结构 2、显存 显存，也被叫做帧缓存，它的作用是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。在屏幕上看到的图像数据都存放在显存中。在高级的图形加速卡中，显存不
6、仅用来存储图形数据，而且还被显示芯片用来进行3D函数运算。 显存的速度和带宽会直接影响到显卡的整体速度。显存的类型、容量、频率、位宽等参数共同决定了显存的性能。,显卡基本知识,显卡基本知识,四、显卡结构 3、总线接口 显卡的总线接口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。不同的接口能为显卡带来不同的性能。，而且也决定着主板是否能够使用此显卡。显卡发展至今共出现ISA、PCI、AGP、PCI-E等几种接口，所能提供的数据带宽依次增加。另外，还有MXM接口在笔记本中使用较多。,显卡基本知识,四、显卡结构 3、总线接口PC
7、I-E接口 PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16。较短的PCI-E卡可以插入较长的PCI-E插槽中使用。PCI-E接口能够支持热拔插。PCI-E卡支持的三种电压分别为+3.3V、3.3Vaux以及+12V。 PCI-E3.0 单信道单向带宽可接近1GB/s，X16双向带宽可高达32GB/s。而目前AGP 8X只有2.1GB/s的带宽， 2012年1月9日，世界上首块PCI-E 3.0显卡Radeon HD 7970问世。目前普通显卡多使用PCI-E2.0接口，高端显卡使用3.0版本接口较多。,显卡基本知识,四、显卡结构 3、总线接口MXM接口 MXM接口，
8、即Mobile PCI Express Module，是基于PCI-E界面的、为图形处理器设计的设备接口，定位于笔记本产品，采用和PCI-E兼容的通讯协议，因此可使用于所有支持PCI-E规格的绘图核心及支持PCI-E绘图接口的芯片组。 该接口可缩短产品设计的周期，用户可根据需要在日后自行升级MXM显卡而无需更换整台笔记本电脑。 MXM模块根据PCB板尺寸的大小与Pin数的不同，共分为四种，分别是MXM-I、MXM-、MXM-与MXM-HE，其中MXM-I、MXM-、MXM-的大小并不相同，而MXM-与MXM-HE在PCB尺寸方面完全相同，后者多出前者2个Pin脚，能够覆盖PCI-E 16X所有
9、的I/O输出信号。,显卡基本知识,四、显卡结构 4、输出接口 显卡输出接口目前主要有VGA、DVI、HDMI、DisplayPort。,四、显卡结构 4、输出接口VGA接口 也叫D-Sub接口。VGA接口是1987年IBM推出的一种使用模拟信号的视频传输标准。现在使用的一般都是SVGA模式（在VGA基础上加以扩充如将显提高而使其支持高分辨率）。,显卡基本知识,VGA接口虽然已经成为一个低标准，但仍是使用最为广泛的一种显示接口。多数显卡都带有此接口。有些不带VGA接口而带有DVI接口的显卡，可以通过转接头将DVI接口转成VGA接口。,四、显卡结构 4、输出接口DVI接口 DVI，Digital
10、Visual Interface，数字视频接口，一种高速传输数字信号的技术，有DVI-A、DVI-D和DVI-I三种不同的接口形式。DVI-A只有模拟接口，DVI-D只有数字接口，DVI-I有数字和模拟接口，DVI-D和DVI-I有单双通道两种，目前应用主要以DVI-I为主。,显卡基本知识,四、显卡结构 4、输出接口HDMI接口 高清晰度多媒体接口（High Definition Multimedia Interface，HDMI）是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字化接口，可同时传送音频和影音信号，同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换。 目前最新版本为HDMI
11、1.4版，带宽高达21.8Gbps，支持3D传输，能满足更高的分辨率、刷新率和色彩深度，能支持1080P以上的高清播放。 HDMI接口类型分别有HDMI A TYPE 、B TYPE、C TYPE、D TYPE。常用的为HDMI A TYPE。,显卡基本知识,四、显卡结构 4、输出接口DP接口 DisplayPort 接口，一种高清晰音视频流的传输接口。目前最新版本为1.2版。传输带宽为10.8Gbps。 DP接口的外接型接头有两种:一种是标准型，类似USB、HDMI等接头;另一种是mini型，主要针对连接面积有限的应用。两种接头的最长外接距离都可以达到15米，虽然这个距离比HDMI要逊色一些
12、，不过接头和接线的相关规格已为日后升级做好了准备，即便未来DP接口采用新的2X速率标准，接头和接线也不必重新进行设计。除实现设备与设备之间的连接外，DP接口还可用作设备内部的接口，甚至是芯片与芯片之间的数据接口。,显卡基本知识,五、显卡主要参数,显卡基本知识,显示芯片,显存,显卡基本知识,五、显卡主要参数 1、核心频率 指显示核心的工作频率，在一定程度上，核心频率可以反映出显卡的性能，但不能代表显卡性能。 提高核心频率是显卡超频的方法之一。 显示芯片主流的只有AMD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
13、示核心固定的频率上以达到更高的性能。,显卡基本知识,五、显卡主要参数 2、制造工艺 制造工艺指在生产GPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以nm(纳米)来表示。精度越高，生产工艺越先进，在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高芯片的集成度，芯片的功耗也越小。 目前制造工艺：Nvidia、AMD为28nm，Intel为22nm 更好的制造工艺的好处：可以使芯片实现更高的性能，支持更多特效因为单位面积上的集成电路更多，可以降低显示芯片的生产成本降低显示芯片的功耗，更加节能,显卡基本知识,五、显卡主要参数 3、流处理器，Streaming
14、 Processor（SP单元） 现在，流处理器数量的多少是决定显卡性能高低的一个很重要的指标。 GeForce GTX Titan 有2688个流处理器， GeForce 8000系列只有8个流处理器。 流处理器的实际效果：去除物体边缘的锯齿现象；提高各种特效的渲染速度 流处理器的分配：A卡和N卡架构不同，N卡每个流处理器单元包含1个流处理器，A卡每个流处理器单元包含45个流处理器,显卡基本知识,五、显卡主要参数 4、3D API 指显卡与应用程序之间的直接接口。 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
15、图形处理功能，从而大幅度地提高了3D程序的设计效率。 有了3D API，便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。,显卡基本知识,五、显卡主要参数 4、3D API 目前PC中主要应用的3D API有DirectX和OpenGL。 DirectX主要包括DirectDraw、Direct3D、DirectSound、DirectInput、DirectPlay等几个部分。最新版本为Directx11.2（Alpha版）。 OpenGL（Open Graphics Library）是定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格，它用于三维图象（二维的亦可）。OpenGL是个专业的图形程序接口，是
16、一个功能强大，调用方便的底层图形库。,显卡基本知识,五、显卡主要参数 5、显存类型、容量 作为显卡的重要组成部分，显存一直随着显示芯片的发展而逐步改变着。从早期的EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM等到今天广泛采用的DDR SDRAM，显存经历了很多代的进步。目前市场中所采用的显存类型主要为DDR SDRAM。主流显存为DDR3、GDDR5。 显存容量是显卡上本地显存的容量，这是选择显卡的关键参数之一。显存容量的大小决定着显存临时存储数据的能力，在一定程度上也会影响显卡的性能。显卡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
17、，因此显存容量会影响到最大分辨率。,显卡基本知识,五、显卡主要参数 6、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。显存频率一定程度上反应该显存的速度。显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同。 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。注意：对于DDR SDRAM或者DDR2、DDR3，一个周期传输两次数据，其显存频率等于工作频率乘以2,显卡基本知识,五、显卡主要参数 7、显存位宽 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。目前市场上的常见显存位宽有64位、128位、
18、256位、384位和512位等几种。 显存带宽=显存频率X显存位宽/8。也就是说显存频率相当的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。,小结 从上述内容可知，显卡是计算机上不可或缺的一部分。根据显示芯片类型、应用领域、板卡形式、总线接口等可以分为各种不同类型的显卡。 一块显卡主要由PCB板、显示芯片、显存、总线接口、输出接口、散热系统等构成其实体。目前主流的总线接口是PCI-E，输出接口有VGA、DVI、HDMI、DP口等。 对于显卡，核心频率、制造工艺、流处理器数量、显存类型、容量、显存频率和位宽是我们关注的重点，这些参数共同决定了一块显卡性能的好坏。,显卡基本知识,显卡市场概况,一、显卡发展
19、历程 二、显卡概况 三、显卡厂商概况,显卡市场概况,一、显卡发展历程在显卡的整个发展过程内, 经历了下面几个时代的转变：,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia芯片产品系列Nvidia产品系列：GeForce（普通卡，大众消费）Quadro（专业图形卡）Tegra（移动设备应用）Tesla（完全针对并行计算而设计）GRID（多用户网络共享）NVS（多显示器）,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia普通卡芯片（GeForce系列）Nvidia GeForce Titan系列 GeForce700、600、500、400、300、200、100系列 GeForce 9、8、7、6、5（FX）、4、
20、3、2、256系列,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia普通卡芯片（GeForce系列）,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia普通卡芯片（GeForce系列）,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia普通卡芯片（GeForce系列）,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia专业卡芯片（Quadro系列）Quadro： 基于GeForce 256。1999年11月 Quadro 2： 基于GeForce 2。2000年7月 Quadro DCC：基于GeForce 3。2001年5月 Quadro 4： 基于GeForce 4。2002年2月 Quadro FX：基于GeForce FX。200
21、3年 Quadro Q/K： Quadro NVS：基于GeForce 4，多显示功能。2002年 Quadro Plex：针对最复杂的重度绘图和运算问题的专业级图形处理器。产品由 多个QuadroFX系列显卡组成，可多屏显示。2006年8月 另：Quadro CX专为Adobe Creative Suite设计，可看成一个特殊版本的Quadro FX 4800。Quadro VX是专为满足AutoCAD专业人士需求设计的产品。,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia专业卡芯片（Quadro系列）,显卡市场概况,二、显卡概况Nvidia专业卡芯片（Quadro系列）,显卡市场概况,二、显卡概况
22、Nvidia专业卡芯片（Quadro系列）,显卡市场概况,二、显卡概况AMD芯片产品系列AMD产品系列： AMD Radeon（普通显卡）ATI FirePro（专业图形卡）,二、显卡概况AMD普通卡芯片（Radeon系列）AMD Radeon HD8000、7000、6000系列 ATI Radeon HD 5000、4000、3000、2000系列 ATI Radeon X系列、 ATI Radeon系列,显卡市场概况,显卡市场概况,二、显卡概况AMD普通卡芯片（Radeon系列）,显卡市场概况,二、显卡概况AMD普通卡芯片（Radeon系列）,显卡市场概况,二、显卡概况AMD专业卡芯片（
23、AMD/ATI FirePro/GL系列）FireGL 8800、FireGL X1、FireGL X2、FireGL X3、 FireGL V3000、FireGL V5000和FireGL V7000、 FirePro V系列、FirePro MV系列、FireMV系列,显卡市场概况,二、显卡概况AMD专业卡芯片（AMD/ATI FirePro/GL系列）,显卡市场概况,二、显卡概况AMD专业卡芯片（AMD/ATI FirePro/GL系列）,显卡市场概况,三、显卡厂商概况 N卡一线：技嘉 、华硕 、微星 、丽台 、旌宇 、索泰 、XFX讯景A卡一线：蓝宝石 、迪兰恒进 、XFX景钛 、华
24、硕 、技嘉 、微星、HIS（基恩）同德六虎： 七彩虹（iGame除外，iGame和一线同级）、双敏（无极除外）、盈通（游戏高手系列除外）、铭瑄、昂达（神戈系列除外）、北影（2009年加入）其他品牌：七彩虹、影驰、铭瑄、镭风、翔升、耕升、小影霸、铭鑫、盈通、双敏、祺祥、映众、精影、艾尔莎、,显卡市场概况,三、显卡厂商概况各品牌综合排名榜单,显卡市场概况,小结 目前市场显卡厂商主要以Nvidia和AMD两大芯片厂商为中心组成。 Nvidia普通卡GeForce GTX系列、GTS/GT系列、GeForce系列分别为高、中、端显卡，专业卡Quadro系列将在今年年底进行换代。 AMD普通卡目前主流中高端为HD7000系列，中低端为HD6000、HD5000系列，AMD专业卡在14年之前不会推出新产品。民用市场中，七彩虹、影驰、蓝宝石、华硕、索泰、微星等显卡品牌的综合排名度较高。,END. THANKS!,
