1、显卡的基本知识电脑游戏产业的飞速发展直接刺激了显卡制造业的创新速度，如今图形芯片的更新速度已经超过 CPU，成为推陈出新频率最高的电脑产品。尽管笔者对此不以为然，但也只能经常察看类似信息才能做到不落伍，否则一不小心就会被某些高人讽刺：最新的，这都不知道。既然如此，我们不如先舍末求本，先来谈谈一些显卡基本的知识，也许你刚刚看完这一部分，新的芯片又出来了：)1、显卡又被称为：视频卡、视频适配器、图形卡、图形适配器和显示适配器等等。它是主机与显示器之间连接的“桥梁” ， 作用是控制电脑的图形输出，负责将CPU 送来的的影象数据处理成显示器认识的格式，再送到显示器形成图象。显卡主要由显示芯片(即图形处
2、理芯片 Graphic Processing Unit)、显存、数模转换器(RAMDAC) 、VGA BIOS、各方面接口等几部分组成。下面会分别介绍到各部分。2、显示芯片图形处理芯片，也就是我们常说的 GPU(Graphic Processing Unit 即图形处理单元)。它是显卡的“大脑”，负责了绝大部分的计算工作，在整个显卡中，GPU 负责处理由电脑发来的数据，最终将产生的结果显示在显示器上。显卡所支持的各种 3D 特效由 GPU 的性能决定，GPU 也就相当于 CPU 在电脑中的作用，一块显卡采用何种显示芯片便大致决定了该显卡的档次和基本性能，它同时也是 2D 显示卡和 3D 显示卡
3、区分的依据。 2D 显示芯片在处理 3D 图像和特效时主要依赖 CPU 的处理能力，这称为 “软加速”。而 3D 显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也即所谓的“硬件加速 ”功能。现在市场上的显卡大多采用 nVIDIA 和 ATI 两家公司的图形处理芯片，诸如：NVIDIA FX5200、FX5700、RADEON 9800 等等就是显卡图形处理芯片的名称。不过，虽然显示芯片决定了显卡的档次和基本性能，但只有配备合适的显存才能使显卡性能完全发挥出来。上图是近段时间比较热卖的 ATI RADEON 9550 显示芯片这是 NVIDIA GeForce 6800 的显示芯片3、显存
4、全称显示内存，与主板上的内存功能基本一样，显存分为帧缓存和材质缓存，通常它是用来存储显示芯片(组) 所处理的数据信息及材质信息。当显示芯片处理完数据后会将数据输送到显存中，然后 RAMDAC 从显存中读取数据，并将数字信号转换为模拟信号，最后输出到显示屏。所以显存的速度以及带宽直接影响着一块显卡的速度，即使你的显卡图形芯片很强劲，但是如果板载显存达不到要求，无法将处理过的数据即时传送，那么你就无法得到满意的显示效果。显存的容量跟速度直接关系到显卡性能的高低，高速的显卡芯片对显存的容量就相应的更高一些，所以显存的好坏也是衡量显卡的重要指标。要评估一块显存的性能，主要从显存类型、工作频率、封装和显
5、存位宽等方面来分析：(1)显存品牌 目前市场上，显卡上采用得最多的是 SAMSUNG(三星)和 Hynix(英力士) 的显存，其他还有 EtronTech(钰创) ，Infineon(英飞凌)，Micron(美光)、EliteMT/ESMT(台湾晶豪)等品牌，这些都是比较有实力的厂商，品质方面有保证。高档显卡中用得较多的 Infineonm BGA 显存。(2)显存类型目前被广泛使用的显存就只有 SDRAM 和 DDR SDRAM。而且 SDRAM 基本被淘汰了，主流都是采用 DDR SDRAM。DDR SDRAM：DDR 是 Double Data Rate 是缩写，它是现有的 SDRAM
6、的一种进化。DDR 在时钟周期的上升沿和下降沿都能传输数据，而 SDRAM 则只可在上升沿传输数据，所以 DDR 的带宽是 SDRAM 的两倍，因此理论上 DDR比 SDRAM 的数据传输率也快一倍。在显存速度相同的情况下，如果 SDRAM 的频率是 166MHz，则 DDR 的频率是 333MHz。现在 DDR 已经发展到 DDRII 甚至到 DDRIII，也有部分高端显卡开始采用 DDRII 或者 DDRIII 显存。(3)显存封装方式显存封装形式主要有 TSOP(Thin Small OutLine Package，薄型小尺寸封装)、QFP(Quad Flat Package，小型方块平
7、面封装)和 MicroBGA(Micro Ball Grid Array，微型球闸阵列封装)三种。目前的主流显卡基本上是用 TSOP 和 mBGA封装，其中又以 TSOP 封装居多 .TSOP 封装方式： TSOP 的全名为“Thin Small Out-Line Package”，即“ 薄型小尺寸封装”，它在封装芯片的周围做出引脚，这种封装，寄生参数减小，适合高频应用，操作方便，可靠性较高，是一种比较成熟的封装技术，也是目前市面最常见的。MicroBGA 封装方式：又名为 144Pin FBGA、144-BALL FBGA(Fine-pitch Ball Grid Array)封装技术，与
8、TSOP 不同，它的引脚并非裸露在外的，所以看不到这种显存都看不到引脚。这个封装的内存芯片颗粒的实际占用面积比较小。这种封装技术的优势在于：会带来更好的散热及超频性能。因此内行人一看到这种封装的显存就基本上可以估计到这款显卡有多大的超频潜力。这是因为采用这种封装方式显存的 PIN 脚都在芯片下部，电连接短，电气性能好，也不易受干扰。目前多数高速内存、显存颗粒都是使用这种封装方式！下面是两种封状的图片，大家可以对照一下，通过对照应该很容易分辨出这两种封装方式。速度为 4ns 的 TSOP 封装的三星显存，TSOP 封装只有两边有针脚引出，长方形。mBGA 封装、速度为 2.8ns 的 HY 显存
9、，正方形，一般看不到针脚。(4)显存容量 我们经常谈及一块显卡时通常会说它是 64M 128BIT 或者 128MB 128BIT的，这里的 64MB 或者 128MB 指的就是显卡上显存的容量，现在主流显卡基本上具备的是 64MB 或者 128MB 的容量，少数高端显卡具备了 256MB 的容量。显存与系统内存一样，其容量也是多多益善，因为显存越大，可以储存的图像数据就越多，支持的分辨率与颜色数也就越高，游戏运行起来就更加流畅。不过有时候显存并非越多越好，对于不同架构、不同能力的图形核心来说，显存容量的需求亦不一样。数据处理能力强大的图形核心，当用上如抗锯齿和其他改善画质的额外功能时，需使用
10、较多的显示内存，但对于有些低端的显卡，由于架构的限制，即使增加内存容量也不能使性能大幅度增加，更多的容量只能增加了成本。既然那样，那么，我们如何分辨显示卡内存容量是否足够呢？这可以参考显卡公版设计指定的显存容量。对于大部分人来说，一般应用 64M 也够了，好一点就 128M 吧。而低端的显卡 64M 跟 128M 的性能相差不大，选择 64M 更划算。真正需要大容量显存的主要是一些 3D 渲染软件。如果不需要玩一些要求庞大材质和顶点数据的游戏、很少用到 3D 渲染软件和一些疯狂的测试软件，那 256MB 显存对你来说只是浪费！要计算出一块显卡的所有显存容量，必须先知道每颗显存的容量大小(一块显
11、卡上通常有几颗规格一模一样的显存芯片)。然后用得出来的一颗显存的容量去乘以显卡上显存的颗粒数，也就是：显存容量单颗显存颗粒的容量 X 显存颗粒数量那究竟我们怎么样知道每颗显存的容量是多少呢？一般我们根据显存上面的编号识别。下面我们以最常见的 SAMSUNG 和 Hynix 的显存例子来看看：三星的显存容量是看编号(比如下面的图 K4J55323QF-GC16 这些数字和字母)的第 4、5 位数字来识别，规律是：62、64 64Mbit，也就是64Mbit/8=8MB/颗；26 、28128Mbit ，也就是 128Mbit/8=16MB/颗；54、 55、56256Mbit，也就是 256Mb
12、it/8=32MB/颗；51 、52512Mbit，也就是 512Mbit/8=64MB/颗。我们只要把这些数字代表什么容量记住就可以了。根据这些规律，我们很容易看出下面两颗显存的容量，第一颗的编号第 4、5 位为 26，所以它的容量是 16MB/颗；同理知道第二颗的容量为 32MB/颗。这是三星 TSOP 封装的 3.3NS 的显存这颗是三星 MBGA 封装 1.6NS 的显存下面两张图分别是 Hynix TSOP 封装和 mBGA 封装的显存颗粒，跟三星的颗粒编号看法有点不同，它主要看编号的第 6、7 位数字，按照 Hynix 显存的编号规则：64、66 表示 64Mbit(8MB/颗)
13、，28=128Mbit(16MB/颗)，56、 57=256Mbit(32MB/颗) ，12=512Mbit(64MB/颗)，根据规则我们很容易得出第一颗的容量是 32MB，而第二颗是 16MB。(5)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 6ns2ns 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
14、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
15、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。要想知道显存用的是是多少 NS 的显存，主要看显存上面的编号，而且不同厂商的显存芯片标识也略有不同，下面图例说明：上图是 TSOP 封装的 5ns 的 Hynix 显存，看编号 HY5DU561622CT-5，编号最后的那个数字“
16、5”就代表是 5ns 了。上面是 TSOP 封装的 4ns 的 Hynix 显存，看编号 HY5DU281622DT-4S，编号最后的“4S”，其中“4”就代表是 4ns 了。上图是 mBGA 封装的 Hynix3.3NS 显存，看第二行开头几个字母，AF-33，其中3.3 就代表 3.3NS。由此，如果是 25、28 的话就分别代表是 2.5NS 和 2.8NS。上图是 TSOP 封装的三星 4NS 显存，也是看第二行最后几个字母： TC40，40就代表是 4NS。如果是 TC36 的话，就是 3.6NS 的显存；如果是 TC33，那就是3.3NS 的了上图是三星 MBGA 封装 2.8NS
17、 颗粒，看编号 K4D26323RA-GC2A 的最后GC2A，其中 2A 就是代表 2.8NS，这个比较特别，如果是 GC33，那就代表是3.3NS 了；如果是 GC16，就是 1.6NS 了。另外还有一个比较特殊的是 GC2C 代表 2.6NS。(6)显存带宽 显存带宽指的是一次可以读入的数据量，即表示显存与显示芯片之间交换数据的速度。带宽越大，显存与显示芯片之间的“通路“ 就越宽，数据“跑“得就更为顺畅，不会造成堵塞。显存带宽可以由下面这个公式计算：显存频率显存位宽/8( 除以 8 是因为每 8 个 bit 等于一个 Byte)。这里说的显存位宽是指显存颗粒与外部进行数据交换的接口位宽，
18、指的是在一个时钟周期之内能传送的 bit数，从上面的计算式可以知道，显存位宽是决定显存带宽的重要因素，与显卡性能息息相关。我们经常说的某个显卡是 64MB128bit 的规格，其中 128bit 就是说该显卡的显存位宽了。目前市面上的绝大多数显卡的显存位宽都是128bit(部分是 64bit)，有些高端卡甚至是 256bit 的。下面我们以 128bit 某 9600 显卡为例，其显存系统带宽 =200MHz2(因使用了 DDR 显存，所以乘以 2)128/8=6.4GB/S。如果显存是 64bit 的 9600SE，它的显存带宽=200X2X64/8=3.2GB/S 由此看出，在相同的工作频
19、率下， 64 位显存的带宽只有 128 位显存的一半。所以同一种显示芯片的显卡，用 64bit 显存位宽的性能远远不如位宽是 128bit，理论上的差距达到了一倍，所以大家在买显卡的时候尽量选择 128bit 的产品。既然显存位宽那么重要，那究竟我们怎么样分辨显卡的显存位宽是多少 bit呢？不要急，慢慢来。比较实在的方法是通过认识显存颗粒的编号的意义来分辨，下面也同样拿SAMSUNG 和 Hynix 的显存颗粒来做例子：上面是 Hynix 的 mBGA 封装 2.5NS 显存，看它的位数主要看编号的第 8、9 两位数字，这两个数字就代表位数。上面的编号是 HY5DU283222，第 8、9 位
20、数字是 32，说明这颗显存的位数为 32bit。Hynix 的 TSOP 封装的显存分辨方法也一样。上面是 SANSUNG 的 TSOP 封装 2.5NS 显存，看它的位数主要看编号的第 6、7两个数字，这两个数字就代表位数。上面的编号是 K4D261638E-TC50，第6、7 位数字是 16，说明这颗显存的位数为 16bit。SANSUNG 的 MBGA 封装的显存分辨方法也一样。知道每颗的位数，就可以根据：显卡的显存位宽单颗显存位宽 X 显存颗粒数量 这个公式计算出显卡的位宽。另一个比较简单的方法是根据显存的封装来分辨，这里主要讲 TSOP 跟MBGA 封装，封装形式方面的认识上面已经有
21、介绍了。这里有个规律：我们比较常见的 TSOP 封装是一般来说是 16BIT/颗，而 mBGA 封装一般是 32BIT/颗。所以我们要知道一张显卡究竟是多少 bit，只要先数一下显卡有多少颗显存，再看看显存是什么封装，之后根据上面的规律(TSOP 封装 16bit/颗，mBGA 封装32bit/颗) 用显存数量乘以 bit 数(TSOP 乘 16bit，mBGA 乘 32bit)就得出总 bit 数了. 比如一张显卡总共只有 4 颗 TSOP 封装的显存，那它的显存位宽就是4X16=64bit；如果是 8 颗 TSOP 的话，就是 8X16=128bit 了；如果是 4 颗MBGA 封装的显存
22、，那么它就是 4X32=128bit下面看具体例子： 这个显卡正面，有 4 颗 TSOP 封装的显存。 而背面没有显存。所以这张卡一共是 4 颗 TSOP 封装的显存，所以位宽是4X16=64BIT。再来看看这块显卡，正面有 4 颗 mBGA 显存。每颗 MBGA 显存是 32BIT 的，所以总位数是 4X32=128BIT。但是最近我们发现了一个特殊的情况，微星的刀板 5200，虽然同样采用了4 颗 mBGA 显存，可是经过测试发现显存位数只有 64Bit，我们估计这是由于厂商有意屏蔽。当然，大部分显卡的显存位宽还是可以按照我们上面说到的规律辨别的。显存方面的知识主要搞清楚显存位宽、显存容量
23、、显存速度这几个方面及其互相之间的关系就够了。4、RAMDAC数模转换器.它的作用是将显存中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号，RAMDAC 的速度对在显示器上面看到的的图象有很大的影响。这主要因为图象的刷新率依懒于显示器所接收到的模拟信息，而这些模拟信息正是由RAMDAC 提供的。RAMDAC 转换速率决定了刷新率的高低。不过现在大部分显卡的 RAMDAC 都集成在主芯片里面了，比较少看到独立的 RAMDAC 芯片。5、显卡 BIOS也就是 VGA BIOS 了，跟主板 BIOS 差不多，每张显卡都会有一个 BIOS。显卡上面通常有一块小的存储器芯片来存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序
24、，另外还存放有显卡的型号、规格、生产厂商、出厂是等信息。显卡的 BIOS跟显卡超频有着直接的关系。6、总线接口显卡必须插在主板上面才能与主板交换数据，因而就必须有与之相对应的总线接口。现在最主流的总线接口是 AGP 接口。AGP(Accelerated Graphics Prot)接口在 PCI 图形接口的基础上发展而来的，是一种专用的显示接口，具有独占总线的特点，只有图像数据才能通过 AGP 端口。AGP 又分为 AGP 8x、AGP 4x 和 AGP 2x 等不同的标准。现在 AGP 8X 已经是主流，总线带宽达到 2133MB/S，是 AGP 4X 的两倍。现在的主板基本是 AGP 8X
25、 的规格，而 AGP 8X 规格是兼容 AGP 4X 的，即AGP 8X 插槽可以插 AGP 4X 的显卡，而 AGP 8X 规格的显卡也可以用在 AGP 4X插槽的主板上。最近，Intel 推出了最新的 PCI-E 显卡接口，总线带宽高达 4G/s，不过要普及恐怕还需要很长一段时间，大家可以去 DIY 栏目察看有关文章：Computex显卡(PCI-E 篇)总结，这里就不多说了。7、输出接口显卡处理好的图象要显示在显示设备上面，那就离不开显卡的输出接口，现在最常见的主要有：VGA 接口、DVI 接口、S 端子这几种输出接口。(1)VGA(Video Graphics Array 视频图形阵列
26、)接口,也就是 D-Sub15 接口，作用是将转换好的模拟信号输出到 CRT 或者 LCD 显示器中。现在几乎每款显卡都具备有标准的 VGA 接口，因为目前国内的显示器，包括 LCD，大都采用 VGA接口作为标准输入方式。标准的 VGA 接口采用非对称分布的 15pin 连接方式，其工作原理是将显存内以数字格式存储的图象信号在 RAMDAC 里经过模拟调制成模拟高频信号，然后在输出到显示器成像。它的优点有无串扰、无电路合成分离损耗等。(2)DVI(Digital Visual Interface 数字视频接口 )接口，视频信号无需转换，信号无衰减或失真，显示效果提升显著，将时候 VGA 接口的
27、替代者。VGA 是基于模拟信号传输的工作方式，期间经历的数/模转换过程和模拟传输过程必将带来一定程度的信号损失，而 DVI 接口是一种完全的数字视频接口，它可以将显卡产生的数字信号原封不动地传输给显示器，从而避免了在传输过程中信号的损失。DVI 接口可以分为两种：仅支持数字信号的 DVI-D 接口和同时支持数字与模拟信号的 DVI-I 接口。不过由于成本问题和 VGA 的普及程度，目前的 DVI接口还不能全面取代 VGA 接口。(3)S-Video(S 端子，Separate Video)，S 端子也叫二分量视频接口，一般采用五线接头，它是用来将亮度和色度分离输出的设备，主要功能是为了克服视频节目复合输出时的亮度跟色度的互相干扰。S 端子的亮度和色度分离输出可以提高画面质量，可以将电脑屏幕上显示的内容非常清晰地输出到投影仪之类的显示设备上。上图就是具备三个接口的显卡，从左至右分别是 VGA 接口、S-Video 、DVI接口。
