计算机之显卡.doc

1、 题目：计算机之显卡学院：公共事务学院专业：劳动与社会保障姓名：汪连杰学号：0918224060计 算 机 之 显 卡摘 要 ： 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

2、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 。关 键 字 ： 显 卡 计 算 机 设 备 CPU 计 算 机 系 统显 卡 是 系 统 必 备 的 设 备 ， 负 责 将 CPU 送 来 的 影 像 数 据 处 理 成 显 示 器可 以 理 解 的 格 式 ， 再 送 到 屏 幕 上 形 成 影 像 ， 显 卡 是 用 户 从 电 脑 获 得 信 息 最 重要 的 通 道 ， 因 此 显 卡 及 显 示 器 是 电 脑 中 最 重 要 组 成 部 分 之 一 。显 卡 的 发 展 历 史 可 以 分 为

3、CGA 显 卡 ， MGA/MCGA 显 卡 ， VGA 接 口 显 卡 和3D AGP 接 口 显 卡 时 代民 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

4、RGB 的 显 示 屏 上 , 它 可 以 绘 制 的 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 多 大 的 显 示 要 求 ， 不 过 对 于 文 字 数 据 处 理 还 是 绰 绰 有 馀 的 了 。1982 年 ， IBM 又 推 出 了 MGA， 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

5、 时 风 行 市 场 的还 有 Genoa 公 司 做 的 EGA， 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 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

6、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

7、。 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 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+Voodo

8、o 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 。显 卡 主 要 参 数 主 要 有 显 示 芯 片 ， 显 卡 内 存 ， 技 术 支 持 和 显 卡 PCB 板 。显 卡 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 将 CPU 数 据 送 到 北 桥 （ 主 桥 ） 再 送 到 GPU 里 面 进行 处 理 。 2、 从 video chipset 进 入 video RAM（ 显 存 ） 将

9、芯 片 处 理 完 的数 据 送 到 显 存 。 3、 从 显 存 进 入 Digital Analog Converter， 将 显 示 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 ） 。 4、 从 DAC 进 入 显 示 器 将 转 换 完 的 模 拟 信 号 送 到 显 示 屏 。 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 不 太 一 样 ， 如 要 严 格 区 分 ， 显 示 卡 的 效 能 应 该

10、 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 入 到 显 示 卡 里 面 ， 最后 一 步 是 由 显 示 卡 直 接 送 资 料 到 显 示 屏 上 。 显 存 是 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

11、存 也 就越 多 。 以 前 的 显 存 主 要 是 SDR 的 ， 容 量 也 不 大 。 市 面 上 的 显 卡 大 部 分 采 用 的是 GDDR3 显 存 ， 现 在 最 新 的 显 卡 则 采 用 了 性 能 更 为 出 色 的 GDDR4 或 GDDR5显 存 。 显 存 主 要 由 传 统 的 内 存 制 造 商 提 供 ， 比 如 三 星 、 现 代 、 Kingston 等 。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

12、 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 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 。 显 卡 的 分 类 分 为 集 成 显 卡 和 独 立 显 卡 。集 成 显 卡 是 将 显 示 芯 片 、 显 存 及 其 相 关 电 路 都 做 在 主 板 上 ， 与 主 板 融

13、为一 体 ； 集 成 显 卡 的 显 示 芯 片 有 单 独 的 ， 但 大 部 分 都 集 成 在 主 板 的 北 桥 芯 片中 ； 一 些 主 板 集 成 的 显 卡 也 在 主 板 上 单 独 安 装 了 显 存 ， 但 其 容 量 较 小 ， 集 成显 卡 的 显 示 效 果 与 处 理 性 能 相 对 较 弱 ， 不 能 对 显 卡 进 行 硬 件 升 级 ， 但 可 以 通过 CMOS 调 节 频 率 或 刷 入 新 BIOS 文 件 实 现 软 件 升 级 来 挖 掘 显 示 芯 片 的 潜 能 。 集 成 显 卡 的 优 点 ： 是 功 耗 低 、 发 热 量 小 、 部 分

14、集 成 显 卡 的 性 能 已 经 可 以媲 美 入 门 级 的 独 立 显 卡 ， 所 以 不 用 花 费 额 外 的 资 金 购 买 显 卡 。 集 成 显 卡 的缺 点 ： 不 能 换 新 显 卡 ， 要 说 必 须 换 ， 就 只 能 和 主 板 ， CPU 一 次 性 的 换 。 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 ， 它 需 占 用 主 板 的 扩 展 插 槽（ ISA、 PCI、 AGP 或 PCI-E)。 独 立 显 卡 的 优

15、点 ： 单 独 安 装 有 显 存 ， 一 般 不 占 用 系 统 内 存 ， 在 技 术 上 也较 集 成 显 卡 先 进 得 多 ， 比 集 成 显 卡 能 够 得 到 更 好 的 显 示 效 果 和 性 能 ， 容 易 进行 显 卡 的 硬 件 升 级 。 独 立 显 卡 的 缺 点 ： 系 统 功 耗 有 所 加 大 ， 发 热 量 也 较 大 ，需 额 外 花 费 购 买 显 卡 的 资 金 。 显 示 芯 片 又 称 图 型 处 理 器 -GPU， 它 在 显 卡 中 的 作 用 ， 就 如 同 CPU 在 电脑 中 的 作 用 一 样 。 更 直 接 的 比 喻 就 是 大 脑

16、在 人 身 体 里 的 作 用 。 所 谓 开 发 代 号 就 是 显 示 芯 片 制 造 商 为 了 便 于 显 示 芯 片 在 设 计 、 生 产 、 销售 方 面 的 管 理 和 驱 动 架 构 的 统 一 而 对 一 个 系 列 的 显 示 芯 片 给 出 的 相 应 的 基 本的 代 号 。 开 发 代 号 作 用 是 降 低 显 示 芯 片 制 造 商 的 成 本 、 丰 富 产 品 线 以 及 实 现驱 动 程 序 的 统 一 。 一 般 来 说 ， 显 示 芯 片 制 造 商 可 以 利 用 一 个 基 本 开 发 代 号 再通 过 控 制 渲 染 管 线 数 量 、 顶 点

17、着 色 单 元 数 量 、 显 存 类 型 、 显 存 位 宽 、 核 心和 显 存 频 率 、 所 支 持 的 技 术 特 性 等 方 面 来 衍 生 出 一 系 列 的 显 示 芯 片 来 满 足 不同 的 性 能 、 价 格 、 市 场 等 不 同 的 定 位 ， 还 可 以 把 制 造 过 程 中 具 有 部 分 瑕 疵 的高 端 显 示 芯 片 产 品 通 过 屏 蔽 管 线 等 方 法 处 理 成 为 完 全 合 格 的 相 应 低 端 的 显 示芯 片 产 品 出 售 ， 从 而 大 幅 度 降 低 设 计 和 制 造 的 难 度 和 成 本 ， 丰 富 自 己 的 产 品线 。

18、 同 一 种 开 发 代 号 的 显 示 芯 片 可 以 使 用 相 同 的 驱 动 程 序 ， 这 为 显 示 芯 片 制造 商 编 写 驱 动 程 序 以 及 消 费 者 使 用 显 卡 都 提 供 了 方 便 。 同 一 种 开 发 代 号 的 显 示 芯 片 的 渲 染 架 构 以 及 所 支 持 的 技 术 特 性 是 基 本 上相 同 的 ， 而 且 所 采 用 的 制 程 也 相 同 ， 所 以 开 发 代 号 是 判 断 显 卡 性 能 和 档 次 的重 要 参 数 。 同 一 类 型 号 的 不 同 版 本 可 以 是 一 个 代 号 。 制 造 工 艺 指 得 是 在 生

19、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（ 1mm=1000000nm） ， 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 。制 造 工 艺 的 微 米 是 指 IC 内 电 路 与 电 路 之 间 的 距 离 。 制 造 工 艺 的 趋 势 是向 密 集 度 愈 高

20、 的 方 向 发 展 。 密 度 愈 高 的 IC 电 路 设 计 ， 意 味 着 在 同 样 大 小 面积 的 IC 中 ， 可 以 拥 有 密 度 更 高 、 功 能 更 复 杂 的 电 路 设 计 。 微 电 子 技 术 的 发展 与 进 步 ， 主 要 是 靠 工 艺 技 术 的 不 断 改 进 ， 使 得 器 件 的 特 征 尺 寸 不 断 缩 小 ，从 而 集 成 度 不 断 提 高 ， 功 耗 降 低 ， 器 件 性 能 得 到 提 高 。 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

21、 示 核 心 的 性 能 ， 但 显 卡 的 性 能 是 由 核 心 频 率 、 流 处 理 器 单 元 、显 存 频 率 、 显 存 位 宽 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 GTS250 的 核 心 频 率 达 到了 750MHz， 要 比 GTX260+的 576MHz 高 ， 但 在 性 能 上 GTX260+绝 对 要 强 于GTS250。 在 同 样 级 别 的 芯 片 中 ， 核 心 频 率 高 的 则 性 能 要 强 一 些 ， 提

22、 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 。 其 他 参 数 相 同 的 情 况 下 容 量 越 大 越 好 ， 但 比 较 显 卡 时 不 能 只 注 意 到 显 存 。比 如 说 384M 的 9600GSO 就

23、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 。散 热 设 备 是 显 卡 重 要 部 分 。 显 卡 所 需 要 的 电 力 与 1

24、50 瓦 特 灯 具 所 需 要的 电 力 相 同 ， 由 于 运 作 集 成 电 路 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 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

25、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

26、 安 装在 显 卡 温 度 最 高 的 地 方 。 显 卡 是 个 极 度 依 赖 散 热 管 进 行 散 热 的 装 置 ， 由 华 硕 所 制 成 的Raden X 1600 就 拥 有 两 个 散 热 管 ， 它 们 可 将 热 能 传 送 至 位 于 卡 槽 后 方 的 大 型散 热 片 进 行 散 热 。 散 热 片 的 表 面 积 愈 大 ， 所 进 行 之 散 热 效 能 就 愈 大 ， 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 装 置 上 ； 有 时 又 因 为 装 置 的 体 积太 小 ， 以 至 于 体 积 大 的

27、 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

28、 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 最 常 见 的 就 是 VGA 散 热 器 。 为 了 更 好 的 超 频 ， 超 频 原 理 不 可 不 学 。 以 超 频 最 有 效 果 的

29、CPU 为 例 ，目 前 CPU 的 生 产 可 以 说 是 非 常 精 密 的 ， 以 至 于 生 产 厂 家 都 无 法 控 制 每 块CPU 到 底 可 以 在 什 么 样 的 频 率 下 工 作 ， 厂 家 实 际 上 就 已 经 自 己 做 了 多 次 测 试 ，将 能 工 作 在 高 频 率 下 的 CPU 标 记 为 高 频 率 的 ， 然 后 可 以 卖 更 高 的 价 钱 。 但 为了 保 证 它 的 质 量 ， 这 些 标 记 都 有 一 定 的 富 余 ， 也 就 是 说 ， 一 块 工 作 在600MHZ 的 CPU， 很 有 可 能 在 800MHZ 下 依 然 稳 定 工 作 ， 为 了 发 掘 这 些 潜 在 的富 余 部 分 ， 我 们 可 以 进 行 超 频此 外 ， 我 们 还 可 以 借 助 一 些 手 段 来 使 CPU 稳 定 工 作 在 更 高 的 频 率 上 ，这 些 手 段 主 要 是 两 点 ： 增 加 散 热 效 果 、 增 加 工 作 电 压 。 总 之 ， 显 卡 对 计 算 机 十 分 的 重 要 ， 我 们 应 该 增 加 对 显 卡 的 认 识 ， 在 选 择电 脑 的 时 候 找 到 一 个 好 的 显 卡 。