1、显卡全称显示接口卡（Video card，Graphics card） ，又称为显示适配器（Video adapter） ，显示器配置卡简称为显卡，是个人电脑最基本组成部分之一。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，承担输出显示图形的任务，对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。 民用显卡图形芯片供应商主要包括 AMD(超威半导体)和 Nvidia(英伟达)2 家。数据（data）一旦离开 CPU，必须通过 4 个步骤，最后
2、才会到达显示屏： 1从总线（bus）进入 GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）：将 CPU 送来的数据送到北桥（主 DVI 接口桥）再送到 GPU（图形处理器）里面进行处理。 2从 video chipset（显卡芯片组）进入 video RAM（显存）：将芯片处理完的数据送到显存。 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（数字信号转模拟信号） 。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
3、号。 4从 DAC 进入显示器（Monitor）：将转换完的模拟信号送到显示屏。 1 显示效能是系统效能的一部份，其效能的高低由以上四步所决定，它与显示卡的效能（video performance）不太一样，如要严格区分，显示卡的效能应该受中间两步所决定，因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部。第一步是由 CPU（运算器和控制器一起组成的计算机的核心，称为微处理器或中央处理器）进入到显示卡里面，AMD7970 旗舰显卡(15 张)最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上。 显卡(16 张) 编辑本段基本结构 GPU 介绍GPU 全称是 Graphic Processing Unit，中文翻译为“
4、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其次，在用于传输寻址与控制命令的 RQ 总线上，传输频率从 800MHz 提升至 2GHz，即 XDR2 系统时钟的 4 倍；最后，数据传输频率由 XDR 的 3.2GHz 提高到 8GHz，即 XDR2 系统时钟频率的 16 倍，而 XDR 则为 8 倍，因此，Rambus 将 XDR2 的数据传输技术称为 16 位数据速率（Hex Data Rate,HDR） 。
5、Rambus 表示，XDR2 内存芯片的标准设计位宽为 16bit（它可以像 XDR 那样动态调整位宽），按每个数据引脚的传输率为 8GHz，即 8Gbps 计算，一枚 XDR2 芯片的数据带宽就将达到 16GB/s，与之相比，目前速度最快的 GDDR3-800 的芯片位宽为 32bit，数据传输率为1.6Gbps，单芯片传输带宽为 6.4GB/s，只是 XDR2 的 40%，差距十分明显。 2带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，位数越大则相同频率下所能传输的数据量越大。2010 年市场上的显卡显存位宽主要有 128 位、192 位、256 位几种。而显存带宽=显存频率 X
6、显存位宽/8，它代表显存的数据传输速度。在显存频率相当的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。例如：同样显存频率为 500MHz 的 128 位和 256位显存，它们的显存带宽分别为：128 位=500MHz*128/8=8GB/s ；而 256 位=500MHz*256/8=16GB/s，是 128 位的 2 倍。显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的，显存总位宽同样也是由显存颗粒的位宽组成。显存位宽=显存颗粒位宽显存颗粒数。显存颗粒上都带有相关厂家的内存编号，可以去网上查找其编号，就能了解其位宽，再乘以显存颗粒数，就能得到显卡的位宽。其他规格相同的显卡，位宽越大性能越好。 2容量其他参数相同
7、的情况下容量越大越好，但比较显卡时不能只注意到显存（很多 js 会以低性能核心配大显存作为卖点） 。比如说 384M 的 9600GT 就远强于 512M 的 9600GSO，因为核心和显存带宽上有差距。选择显卡时显存容量只是参考之一，核心和带宽等因素更为重要，这些决定显卡的性能优先于显存容量。但必要容量的显存是必须的，因为在高分辨率高抗锯齿的情况下可能会出现显存不足的情况。目前市面显卡显存容量从 256MB-4GB不等。 2封装类型TSOP (Thin Small OutLine Package)薄型小尺寸封装 QFP (Quad Flat Package)小型方块平面封装 MicroBGA
8、 (Micro Ball Grid Array)微型球闸阵列封装，又称FBGA(Fine-pitch Ball Grid Array) 2004 年前的主流显卡基本上是用 TSOP 和 MBGA 封装，TSOP 封装居多。但是由于 nvidia 的 gf3.4 系的出现，MBGA 成为主流，mbga 封装可以达到更快的显存速度，远超 TSOP 的极限 400MHZ。 2速度显存速度一般以 ns（纳秒）为单位。常见的显存速度有 1.2ns、1.0ns、0.8ns 等，越小表示速度越快、越好。显存的理论工作频率计算公式是：等效工作频率（MHz）=1000n/（显存速度） （n 因显存类型不同而不同
9、，如果是 GDDR3 显存则 n=2；GDDR5显存则 n=4） 。 2频率显存频率一定程度上反应着该显存的速度，以 MHz（兆赫兹）为单位。显存频率的高低和显存类型有非常大的关系： SDRAM 显存一般都工作在较低的频率上，此种频率早已无法满足显卡的需求。 DDR SDRAM 显存则能提供较高的显存频率，所以目前显卡基本都采用 DDR SDRAM，其所能提供的显存频率也差异很大。目前已经发展到GDDR5，默认等效工作频率最高已经达到 4800MHZ，而且提高的潜力还非常大。 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（MHz）=1/显存时钟周期（NS）X1000 。如果是
10、 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，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，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 的等效频率。因此 6ns 的 DDR 显存，其显存频率为 1/6ns*2=333 MHz。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
11、率不一定等于显存最大频率，此类情况较为常见。不过也有显存无法在标称的最大工作频率下稳定工作的情况。2编辑本段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。 GPU 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
12、“统一渲染架构” ，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流处理器数量，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
13、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） 。 23D APIAPI 是 Application Programming Interface 的缩写，是应用程序接口的意思，而 3D API则是指显卡与应用程序直接的接口。 3
14、D 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代码，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
15、。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。 个人电脑中主要应用的 3D API 有：DirectX 和 OpenGL。2RAMDAC 频率RAMDAC 是 Random Access Memory Digital/Analog Convertor 的缩写，即随机存取内存数字模拟转换器。 RAMDAC 作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号，其转换速率以 M
16、Hz 表示。计算机中处理数据的过程其实就是将事物数字化的过程，所有的事物将被处理成 0 和 1 两个数，而后不断进行累加计算。图形加速卡也是靠这些 0 和 1 对每一个象素进行颜色、深度、亮度等各种处理。显卡生成的信号都是以数字来表示的，但是所有的 CRT 显示器都是以模拟方式进行工作的，数字信号无法被识别，这就必须有相应的设备将数字信号转换为模拟信号。而 RAMDAC 就是显卡中将数字信号转换为模拟信号的设备。RAMDAC 的转换速率以 MHz 表示，它决定了刷新频率的高低（与显示器的“带宽”意义近似） 。其工作速度越高，频带越宽，高分辨率时的画面质量越好。该数值决定了在足够的显存下，显卡最
17、高支持的分辨率和刷新率。如果要在1024768 的分辨率下达到 85Hz 的刷新率，RAMDAC 的速率至少是102476885Hz1.344（折算系数）90MHz 。2009 年主流的显卡 RAMDAC 都能达到350MHz 和 400MHz，现在市面上大多显卡都是 400MHz ，已足以满足和超过大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。2编辑本段散热设备 显卡所需要的电力与 150 瓦特灯具所需要的电力相同，由于运作集成电路(integrated circuits)需要相当多的电力，因此内部电流所产生的温度也相对的提高，所以，假如这些温度不能适时的被降低，那么上述所提到的硬设备就很可能遭受损
18、害，而冷却系统就是在确保这些设备能稳定、适时的运转，没有散热器或散热片，GPU 或内存会过热，就会进而损害计算机或造成当机，或甚至完全不能使用。这些冷却设备由导热材质所制成，它们有些被视为被动组件，默默安静地进行散热的动作，有些则很难不发出噪音，如风扇。 散热片通常被视为被动散热，但不论所安装的区块是导热区，或是内部其它区块，散热片都能发挥它的效能，进而帮助其它装置降低温度。散热片通常与风扇一同被安装至 GPU 或内存上，有时小型风扇甚至会直接安装在显卡温度最高的地方。 散热片的表面积愈大，所进行之散热效能就愈大 (通常必须与风扇一起运作)，但有时却因空间的限制，大型散热片无法安装于需要散热的
19、装置上；有时又因为装置的体积太小，以至于体积大的散热片无法与这些装置连结而进行散热。因此，热管就必须在这个时候将热能从散热处传送至散热片中进行散热。一般而言，GPU 外壳由高热能的传导金属所制成，热管会直接连结至由金属制成的芯片上，如此一来，热能就能被轻松的传导至另一端的散热片。 市面上有许多处理器的冷却装置都附有热管，由此可知，许多热管已被研发成可灵活运用于显卡冷却系统中的设备了。 大部分的散热器只是由散热片跟风扇组合而成，在散热片的表面上由风扇吹散热能，由于 GPU 是显卡上温度最高的部分，因此显卡散热器通常可以运用于 GPU 上，同时，市面上有许多零售的配件可供消费者进行更换或升级，其中
20、最常见的就是 VGA 散热器。2编辑本段发展简史 CGA显卡民用显卡的起源可以追溯到上个世纪的八十年代了。在 1981 年，IBM 推出了个人电脑时，它提供了两种显卡，一种是“单色显卡( 简称 MDA)，一种是“彩色绘图卡”(简称 CGA)，从名字上就可以看出，MDA 是与单色显示器配合使用的，它可以显示 80 行 x25 列的文数字，CGA 则可以用在 RGB 的显示屏上， 它可以绘制图形和文数字资料。在当时来讲，计算机的用途主要是文字数据处理，虽然 MDA 分辨率为宽 752 点，高 504 点，不足以满足较大的显示要求，不过对于文字数据处理还是绰绰有馀的了。而 CGA 就具有彩色和图形能
21、力，能胜任一般的显示图形数据的需要了，不过其分辨率只有 640x350，自然不能与彩色显示同日而语。2MGA/MCGA 显卡1982 年，IBM 又推出了 MGA（Monochrome Graphic Adapter） ，又称 Hercules Card (大力士卡)，除了能显示图形外，还保留了原来 MDA 的功能。当年不少游戏都需要这款卡才能显示动画效果。而当时风行市场的还有 Genoa 公司做的 EGA（Enhanced Graphics Adapter） ，即加强型绘图卡，可以模拟 MDA 和 CGA，而且可以在单色屏幕上一点一点画成的图形。EGA 分辨率为 640x350，可以产生 1
22、6 色的图形和文字。不过这些显卡都是采用数字方式的，直到 MCGA（Multi-Color Graphics Array）的出现，才揭开了采用模拟方式的显卡的序幕。MCGA 是整合在 PS/2 Model 25 和 30 上的影像系统。它采用了 Analog RGA 影像信号，分辨率可高达 640x480, 数位 RGB 和类比 RGB 不同的地方就像是 ON-OFF 式切换和微调式切换之间的差别。用类比 RGB 讯号的显示屏，会将每一个讯号的电压值转换成符合色彩明暗的范围。只有类比显示屏可以和 MCGA 一起使用，才可以提供最多的 256 种颜色，另外 IBM 尚提供了一个类比单色显示屏，在
23、此显示屏上可以显示出 64种明暗度。2VGA 接口显卡VGA（Video Graphic Array）即显示绘图阵列，它是 IBM 在其 PS/2 的 Model 50, 60和 80 内建的影像系统。它的数字模式可以达到 720x400 色，绘图模式则可以达到640x480x16 色，以及 320x200x256 色，这是显卡首次可以同时最高显示 256 种色彩。而这些模式更成为其后所有显卡的共同标准。VGA 显卡的盛行把电脑带进了 2D 显卡显示的辉煌时代。在以後一段时期里，许多 VGA 显卡设计的公司不断推陈出新， 追求更高的分辨率和位色。与此同时，IBM 推出了 8514/A 的 Mo
24、nitor 显示屏规格，主要用来支持 1024x 768 的分辨率。 在 2D 时代向 3D 时代推进的过程中，有一款不能忽略的显卡就是Trident 8900/9000 显卡，它第一次使显卡成为一个独立的配件出现于电脑里，而不再是集成的一块芯片。而後其推出的 Trident 9685 更是第一代 3D 显卡的代表。不过真正称得上开启 3D 显卡大门的却应该是 GLINT 300SX，虽然其 3D 功能极其简单，但却具有里程碑的意义。23D AGP 接口显卡时代1995 年，对于显卡来说，绝对是里程碑的一年，3D 图形加速卡正式走入玩家的视野。那个时候游戏刚刚步入 3D 时代，大量的 3D 游
25、戏的出现，也迫使显卡发展到真正的 3D 加速卡。而这一年也成就了一家公司，不用说大家也知道，没错，就是 3Dfx。1995 年，3Dfx 还是一家小公司，不过作为一家老资格的 3D 技术公司，他推出了业界的第一块真正意义的 3D 图形加速卡：Voodoo。在当时最为流行的游戏摩托英豪里， Voodoo 在速度以及色彩方面的表现都让喜欢游戏的用户为之疯狂，不少游戏狂热份子都有过拿一千多块大洋到电脑城买上一块杂牌的 Voodoo 显卡的经历。3Dfx 的专利技术 Glide 引擎接口一度称霸了整个 3D 世界，直至 D3D 和 OpenGL 的出现才改变了这种局面。Voodoo 标配为 4Mb 显
26、存，能够提供在 640480 分辨率下 3D 显示速度和最华丽的画面，当然，Voodoo 也有硬伤，它只是一块具有 3D 加速功能的子卡，使用时需搭配一块具有 2D 功能的显卡，相信不少老 EDO 资格的玩家都还记得 S3 765+Voodoo 这个为人津津乐道的黄金组合。讲到 S3 765，就不得不提到昔日王者 S3 显卡了。 S3 765 显卡是当时兼容机的标准配置，最高支持 2MB EDO 显存，能够实现高分辨率显示，这在当时属于高端显卡的功效，这一芯片真正将 SVGA 发扬光大。能够支持 1024768 的分辨率，并且在低分辨率下支持最高32Bit 真彩色，而且性价比也较强。因此，S3
27、 765 实际上为 S3 显卡带来了第一次的辉煌。 而後在 96 年又推出了 S3 Virge，它是一块融合了 3D 加速的显卡，支持 DirectX，并包含的许多先进的 3D 加速功能，如 Z-buffering、Doubling buffering、Shading 、Atmospheric effect、Lighting，实际成为 3D 显卡的开路先锋，成就了 S3 显卡的第二次辉煌，可惜后来在 3Dfx 的追赶下， S3 的 Virge 系列没有再继辉煌，被市场最终抛弃。 此后，为了修复 Voodoo 没有 2D 显示这个硬伤，3Dfx 继而推出了 VoodooRush，在其中加入了 Z
28、-Buffer技术，可惜相对于 Voodoo， VoodooRush 的 3D 性能却没有任何提升，更可怕的是带来不少兼容性的问题，而且价格居高不下的因素也制约了 VoodooRush 显卡的推广。 当然，当时的 3D 图形加速卡市场也不是 3Dfx 一手遮天，高高在上的价格给其他厂商留下了不少生存空间，像勘称当时性价比之王的 Trident 9750/9850，以及提供了 Mpeg-II 硬件解码技术的 SIS6326，还有在显卡发展史上第一次出场的 nVidia 推出的 Riva128/128zx，都得到不少玩家的宠爱，这也促进了显卡技术的发展和市场的成熟。1997 年是 3D 显卡初露头
29、脚的一年，而 1998 年则是 3D 显卡如雨後春笋激烈竞争的一年。九八年的 3D 游戏市场风起去涌，大量更加精美的 3D 游戏集体上市，从而让用户和厂商都期待出现更快更强的显卡。 在 Voodoo 带来的巨大荣誉和耀眼的光环下， 3Dfx 以高屋建瓴之势推出了又一划时代的产品：Voodoo2。Voodoo2 自带 8Mb/12Mb EDO 显存，PCI 接口，卡上有双芯片，可以做到单周期多纹理运算。当然 Voodoo2 也有缺点，它的卡身很长，并且芯片发热量非常大，也成为一个烦恼，而且 Voodoo2 依然作为一块 3D 加速子卡，需要一块 2D 显卡的支持。但是不可否认，Voodoo2 的
30、推出已经使得 3D 加速又到达了一个新的里程碑，凭借 Voodoo2的效果、画面和速度，征服了不少当时盛行一时的 3D 游戏，比如Fifa98，NBA98，Quake2 等等。也许不少用户还不知道，2009 年最为流行的 SLI 技术也是当时 Voodoo2 的一个新技术， Voodoo2 第一次支持双显卡技术，让两块 Voodoo2 并联协同工作获得双倍的性能。 1998 年虽然是 Voodoo2 大放异彩的一年，但其他厂商也有一些经典之作。Matrox MGA G200 在继承了自己超一流的 2D 水准以外，3D 方面有了革命性的提高，不但可以提供和 Voodoo2 差不多的处理速度和特技
31、效果，另外还支持 DVD 硬解码和视频输出，并且独一无二的首创了 128 位独立双重总线技术，大大提高了性能，配合当时相当走红的 AGP 总线技术，G200 也赢得了不少用户的喜爱。 Intel 的 I740 是搭配 Intel 当时的 440BX 芯片组推出的，它支持的 AGP 2X 技术，标配 8Mb 显存，可惜 I740的性能并不好，2D 性能只能和 S3 Virge 看齐，而 3D 方面也只有 Riva128 的水平，不过价格方面就有明显优势，让它在低端市场站住了脚。 Riva TNT 是 nVidia 推出的意在阻击 Voodoo2 的产品，它标配 16Mb 的大显存，完全支持 AG
32、P 技术，首次支持 32 位色彩渲染、还有快于 Voodoo2 的 D3D 性能和低于 Voodoo2 的价格，让其成为不少玩家的新宠。而一直在苹果世界闯荡的 ATI 也出品了一款名为 Rage Pro 的显卡，速度比 Voodoo 稍快。2PCI Express 显卡接口2001 年春季的 IDF 上 Intel 正式公布 PCI Express，是取代 PCI 总线的第三代 I/O 技术，也称为 3GIO。该总线的规范由 Intel 支持的 AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。2002 年 4 月 17 日，AWG 正式宣布 3GIO 1.0 规范草稿制定完毕，
33、并移交 PCI-SIG 进行审核。开始的时候大家都以为它会被命名为 Serial PCI（受到串行 ATA 的影响） ，但最后却被正式命名为 PCI Express。2006 年正式推出 Spec2.0（2.0 规范） 。 PCI Express 总线技术的演进过程，实际上是计算系统 I/O 接口速率演进的过程。PCI 总线是一种33MHz32bit 或者 66MHz64bit 的并行总线，总线带宽为 133MB/s 到最大 533MB/s，连接在 PCI 总线上的所有设备共享 133MB/s533MB/s 带宽。这种总线用来应付声卡、10/100M 网卡以及 USB 1.1 等接口基本不成问
34、题。随着计算机和通信技术的进一步发展，新一代的 I/O 接口大量涌现，比如千兆（ GE） 、万兆（10GE）的以太网技术、4G/8G 的 FC技术，使得 PCI 总线的带宽已经无力应付计算系统内部大量高带宽并行读写的要求，PCI总线也成为系统性能提升的瓶颈，于是就出现了 PCI Express 总线。PCI Express 总线技术在新一代的存储系统已经普遍的应用。PCI Express 总线能够提供极高的带宽，来满足系统的需求。 截至 2009 年，PCI-E 3.0 规范也已经确定，其编码数据速率，比同等情况下的 PCI-E 2.0 规范提高了一倍，X32 端口的双向速率高达 320Gbp
35、s。 PCI Express 总线的技术优势 PCI 总线的最大优点是总线结构简单、成本低、设计简单，但是缺点也比较明显： 1) 并行总线无法连接太多设备，总线扩展性比较差，线间干扰将导致系统无法正常工作 2) 当连接多个设备时，总线有效带宽将大幅降低，传输速率变慢 3) 为了降低成本和尽可能减少相互间的干扰，需要减少总线带宽，或者地址总线和数据总线采用复用方式设计，这样降低了带宽利用率。PCI Express 总线是为将来的计算机和通讯平台定义的一种高性能，通用 I/O 互连总线。 与 PCI 总线相比，PCI Express 总线主要有下面的技术优势： 1) 是串行总线，进行点对点传输，每
36、个传输通道独享带宽。 2) PCI Express 总线支持双向传输模式和数据分通道传输模式。其中数据分通道传输模式即PCI Express 总线的 x1.x2.x4.x8.x12.x16 和 x32 多通道连接，x1 单向传输带宽即可达到250MB/s，双向传输带宽更能够达到 500MB/s，这个已经不是普通 PCI 总线所能够相比的了。 3) PCI Express 总线充分利用先进的点到点互连、基于交换的技术、基于包的协议来实现新的总线性能和特征。电源管理、服务质量（QoS） 、热插拔支持、数据完整性、错误处理机制等也是 PCI Express 总线所支持的高级特征。 4) 与 PCI
37、总线良好的继承性，可以保持软件的继承和可靠性。PCI Express 总线关键的 PCI 特征，比如应用模型、存储结构、软件接口等与传统 PCI 总线保持一致，但是并行的 PCI 总线被一种具有高度扩展性的、完全串行的总线所替代。 5) PCI Express 总线充分利用先进的点到点互连，降低了系统硬件平台设计的复杂性和难度，从而大大降低了系统的开发制造设计成本，极大地提高系统的性价比和健壮性。从下面表格可以看出，系统总线带宽提高同时，减少了硬件 PIN 的数量，硬件的成本直接下降。 至 2008 年，PCI-E 接口仍然在显卡中使用。 2NVIDIA 的崛起1999 年，世纪末的显卡市场出
38、现了百花齐开的局面，而且这一年也让市场摆脱了3Dfx 的一家独霸局面，由于战略的失误，让 3Dfx 失去了市场，它推出了 Voodoo3，配备了 16Mb 显存，支持 16 色渲染。虽然在画质上无可挑剔，但是高昂的价格以及与市场格格不入的标准让它难掩颓势。世纪末的这一年，显卡的辉煌留给了 nVidia。 在 1999 年，nVidia 挟 TNT 之馀威推出 TNT2 Ultra、TNT2 和 TNT2 M64 三个版本的芯片，後来又有PRO 和 VANTA 两个版本。这种分类方式也促使後来各个生产厂家对同一芯片进行高中低端的划分，以满足不同层次的消费需要。TNT 系列配备了 8Mb 到 32
39、Mb 的显存，支持AGP2X/4X，支持 32 位渲染等等众多技术，虽然 16 位色下画面大大逊色于 Voodoo3，但是在 32 位色下，表现却可圈可点，还有在 16 位色下，TNT2 的性能已经略微超过Voodoo3 了，不过客观的说，在 32 位色下，TNT 系列显卡性能损失相当多，速度上跟不上 Voodoo3 了。当然，nVidia 能战胜 Voodoo3，与 3Dfx 公司推行的策略迫使许多厂商投奔 nVidia 也不无关系，促进了 TNT 系列的推广。显卡市场上出现了 nVidia 与 3Dfx 两家争霸的局面。 1999 年的显卡市场不可遗忘的还有来自 Matrox MGA G4
40、00，它拥有16Mb/32Mb 的显存容量，支持 AGP 2X/4X，还有支持大纹理以及 32 位渲染等等，都是当时业界非常流行和肯定的技术，除此之外，独特、漂亮的 EMBM 硬件凹凸贴图技术，营造出的完美凹凸感并能实现动态光影效果的技术确实让无数游戏玩家为之疯狂，在 3D 方面，其速度和画面基本都是介于 Voodoo3 和 TNT2 之间，并且 G400 拥有优秀的 DVD 回放能力，不过由于价格以及它注重于 OEM 和专业市场，因此，在民用显卡市场所占的比例并不大！ 从 1999 年到 2000 年，nVidia 终于爆发了。它在 1999 年末推出了一款革命性的显卡-Geforce 25
41、6，彻底打败了 3Dfx。代号 NV10 的 GeForce 256 支持 Cube-Environment Mapping，完全的硬件 T&L（Transform & Lighting） ，把原来有 CPU 计算的数据直接交给显示芯片处理，大大解放了 CPU，也提高了芯片的使用效率。GeForce256 拥有4 条图形纹理信道，单周期每条信道处理两个象素纹理，工作频率 120MHz，全速可以达到 480Mpixels/Sec，支持 SDRAM 和 DDR RAM，使用 DDR 的产品能更好的发挥GeForce256 的性能。其不足之处就在于采用了 0.22 微米的工艺技术，发热量比较高。 2
42、000 年，nVidia 开发出了第五代的 3D 图形加速卡-Geforce 2，采用了 0.18 微米的工艺技术，不仅大大降低了发热量，而且使得 GeForce2 的工作频率可以提高到 200MHz。Geforce 2 拥有四条图形纹理信道，单周期每条信道处理两个象素纹理，并且使用 DDR RAM 解决显存带宽不足的问题。在 Geforce 256 的基础上，GeForce2 还拥有 NSR（NVIDIA Shading Rasterizer） ，支持 PerPixel Shading 技术，同时支持 S3TC、FSAA、Dot-3 Bump Mapping以及硬件 MPEG-2 动态补偿功
43、能，完全支持微软的 DirectX 7。而面对不同的市场分级，它相继推出了低端的 GF2 MX 系列以及面向高端市场的 GF2 Pro 和 GF GTS，全线的产品线让 nVidia 当之无愧地成为显卡的霸主。 3Dfx 在被 nVidia 收购之前还推出了Voodoo4/5,VooDoo4 4500 使用一颗 VSA100 芯片，VooDoo5 5500 使用两颗 VSA100芯片，而 VooDoo5 6000 使用四颗 VSA100 芯片，可惜由于各方面的原因，Voodoo4/5 并不能让没落的 3Dfx 有一丝丝起色，最终难逃被 nVidia 收购的命运。 而作为 nVidia 主要竞争
44、对手的 ATI，也在两千年凭借 T&L 技术打开市场。在经历“曙光女神”的失败後，ATI 也推出了自己的 T&L 芯片 RADEON 256，RADEON 也和 NVIDIA 一样具有高低端的版本，完全硬件 T&L，Dot3 和环境映射凹凸贴图，还有两条纹理流水线，可以同时处理三种纹理。但最出彩的是 HYPER-Z 技术，大大提高了 RADEON 显卡的 3D 速度，拉近了与GEFORCE 2 系列的距离，ATI 的显卡也开始在市场占据主导地位。 两千年的低端市场还有来自 Trident 的这款 Blade T64，Blade XP 核心属于 Trident 第一款 256 位的绘图处理器，采
45、用 0.18 微米的制造工艺，核心时钟频率为 200 MHz，像素填充率达到 1.6G，与Geforce2GTS 处于同一等级，支持 Direct X7.0 等等。可惜由于驱动程序以及性能等方面的原因，得不到用户的支持。 2NV/ATI 上演铁面双雄踏入 2001 年以后，如同桌面处理器市场的 Intel 和 AMD 一样，显卡市场演变为nVidia 与 ATI 两雄争霸的局势。nVidia 方面，凭借刚刚推出的 Geforce 3 系列占据了不少市场，Geforce 3 Ti 500，Geforce 2 Ti 和 Geforce 3Ti，Geforce MX 分别定位于高中低三线市场。与 G
46、eForce 2 系列显卡相比，GeForce 3 显卡最主要的改进之处就是增加了可编程T&L 功能，能够对几乎所有的画面效果提供硬件支持。GeForce 3 总共具有 4 条像素管道，填充速率最高可以达到每秒钟 800 Mpixels。Geforce 3 系列还拥有 nfiniteFX 顶点处理器、nfiniteFX 像素处理器以及 Quincunx 抗锯齿系统等技术。 而作为与之相抗衡的 ATI Radeon 8500/7500 系列，采用 0.15 微米工艺制造，包括 6000 万个晶体管，采用了不少新技术(如 Truform、Smartshader 等) 。并根据显卡的核心/ 显存工作
47、频率分成不同的档次 核心/显存分别为 275/550MHz 的标准版，核心/ 显存为 250/500MHz 的 RADEON 8500LE，核心/显存频率分别为 300/600MHz 的 Ultra 版，以及中端的 Radeon 7500，低端的 Radeon 7200，7000 等产品。值得一提的是 Radeon 8500 还支持双头显示技术。 2002 年，nVidia 与 ATI 的竞争更加白热化。为巩固其图形芯片市场霸主地位， nVidia 推出了Geforce 4 系列，分别为 GeForce4 Ti4800，GeForce4 Ti 4600, GeForce4 Ti4400, Ge
48、Force4 Ti4200，GeForce4 MX 460, GeForce4 MX 440 和 GeForce4 MX 420。GeForce4 Ti 系列无疑是最具性价比的，其代号是 NV25，它主要针对当时的高端图形市场，是 DirectX 8 时代下最强劲的 GPU 图形处理器。芯片内部包含的晶体管数量高达 6 千 3 百万，使用 0.15 微米工艺生产，采用了新的 PBGA 封装，运行频率达到了 300MHz，配合频率为 650MHz DDR显存，可以实现每秒 49 亿次的采样。GeForce4 Ti 核心内建 4 条渲染流水线，每条流水线包含 2 个 TMU（材质贴图单元） 。Ge
49、force 4 系列从高到低，横扫了整个显卡市场。 作为反击，ATI 出品了 R9700/9000/9500 系列，首次支持 DirectX 9，使其在与 NVidia 的竞争中抢得先机。而 R9700 更是在速度与性能方面首次超越 NVidia。R9700 支持 AGP 8X、DirectX 9，核心频率是 300MHz，显存时钟是 550MHz。RADEON 9700，实现了可程序化的革命性硬件架构。符合绘图回事商品 AGP 8X 最新标准，配有 8 个平等处理的彩绘管线，每秒可处理 25 亿个像素，4 个并列的几何处理引擎更能处理每秒 3 亿个形迹及光效多边形。而 R9000 是面向低端的产品， R9500 则直挑 Ti4200。 同年，SiS 发布了Xabre 系列。它是第一款 AGP 8显卡，全面支持 DirectX 8.1，在发布之时是相当抢眼的。Xabre 系列图形芯片采用 0.15 微米工艺，具备 4 条像素渲染流水线，并且每条流水线拥有两个贴图单元。理论上可提供高达 1200M Pixels/s 的像素填充率和
