显卡的技术参数

首先我们应该了解一下显卡的简单工作原理：首先，由CPU送来的数据会通过AGP或PCI-E总线，进入显卡的图形芯片（即我们常说的GPU或VPU）里进行处理。当芯片处理完后，相关数据会被运送到显存里暂时储存。然后数字图像数据会被送入RA骂死我吧AC（Random Access Memory Digital Analog Converter），即随机存储数字模拟转换器，转换成计算机显示需要的模拟数据。最后RA骂死我吧AC再将转换完的类比数据送到显示器成为我们所看到的图像。在该过程中，图形芯片对数据处理的快慢以及显存的数据传输带宽都会对显卡性能有明显影响。


技术参数和架构解析
一、核心架构：
我们经常会在显卡文章中看到“8×1架构”、“4×2架构”这样的字样，它们代表了什么意思呢？“8×1架构”代表显卡的图形核心具有8条像素渲染管线，每条管线具有1个纹理贴图单元；而“4×2架构”则是指显卡图形核心具有4条像素渲染管线，每条管线具有2个纹理贴图单元。也就是说在一个时钟周期内，8×1架构可以完成8个像素渲染和8个纹理贴图；而4×2架构可以完成4个像素渲染和8个纹理贴图。从实际游戏效果来看，这两者在相同工作频率下性能非常相近，所以常被放在一起讨论。
举例来说，nVIDIA在发布GeForce FX 5800 Ultra的时候，对于其体系架构就没有给出详尽说明。后来人们发现官方文档中提到的每个周期处理8个像素的说法，只是指的Z/stencil像素，其核心架构可以看作是GeForce4 Ti系列4×2架构的改进版本，其后发布的GeForce FX 5900系列也是如此。ATi的Radeon 9700和9800系列则具有完整的8条像素渲染管线。但是这些显卡的性能基本上都处于一个档次。
目前主流的中低端显卡，基本上都是4×1架构或2×2架构，也就是单位周期只能完成4个纹理贴图。而更高端的产品则拥有12×1架构甚至16×1架构。
二、核心工作频率：
俗话说得好：“勤能补拙”。虽然高规格的架构拥有先天性的优势，但是中低规格的核心架构通过提高工作频率，也可以达到接近中高端产品的性能。
举例来说，Radeon 9500PRO采用的是8×1架构，而Radeon 9600XT则只是4×1架构。不过采用0.15微米制造工艺的Radeon 9500PRO核心/显存工作频率是275MHz/540MHz，而采用0.13微米工艺的Radeon 9600XT则达到了500MHz/600MHz，核心频率几乎是前者的两倍。因此在单位时间内，它们可完成的像素渲染和纹理贴图工作量大致相当，因此性能处于同一水平。所以采用更先进制造工艺，拥有良好超频性能的显卡产品往往很受玩家欢迎。
三、显存带宽：
在大型3D游戏等应用中，显卡的图形芯片与显存之间经常需要进行大量的数据交换。这时如果显存的数据传输带宽太低，就会严重制约数据的顺利传输，导致图形芯片时常处于“等米下锅”的状态，这也是对芯片性能的浪费。所以DIY玩家在超频显卡时，往往是将核心/显存频率一起提升，这样就不容易让显存带宽成为制约显卡性能的瓶颈。64bit显存位宽的显卡之所以被玩家们所“鄙视”，也正是因为其显存的数据传输带宽大幅缩水。
除了前面提到的内容外，图形芯片的处理效率以及驱动程序的优劣也都是影响显卡性能的重要因素。

解读显卡性能
通过上面的介绍，我们应该不难从显卡的技术参数中了解其实际性能。例如在真实游戏测试中，4×2构架的GeForce4 Ti 4200速度居然屡屡胜出采用4×1构架的GeForce FX 5600、5700以及Radeon 9600、9600PRO等中高端显卡。只有GeForce FX 5700Ultra和Radeon 9600XT才略为挽回一点面子，不过它们的核心工作频率比起GeForce4 Ti 4200几乎翻了一番，售价也几乎高出后者一倍。要不是无法支持DirectX 9特效限制了GeForce4 Ti 4200的施展空间，当今市场上的诸多中端显卡都将面临非常难堪的境地，也难怪4200能成为一代经典。而如果选择4×1/2×2构架的显卡产品，我们也可以通过超频使其达到更好的性能。

显卡技术参数

显卡技术参数■显示卡的作用
接受由主机发出的控制显示系统的指令和显示内容，然后通过输出信号，控制显示器显示各种字符和图标。
●工作原理
总线 处理 数模转换 VGA
CPU--------显示芯片-------显示内存----------RAMDAC------ 显示器（CRT）

■显示卡的基本机构

■显示卡的主要部件
●显示芯片 GPU（Graphic Processing Unit）图形处理芯片。是显示卡的"心脏"，也就相当于CPU在电脑中的作用，它决定了该显卡的档次和大部分性能，同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。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，称为"软加速"。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。
●显示内存 与主板上的内存功能一样，显存也是用于存放数据的，只不过它存放的是显示芯片处理后的数据。显存越大，显示卡支持的最大分辨率越大，3D应用时的贴图精度就越高，带3D加速功能的显示卡则要求用更多的显存来存放Z-Buffer数据或材质数据等。显存可以分为同步和非同步显存。显示内存的种类主要有SDRAM，SGRAM，DDR SDRAM等几种。显示内存的处理速度通常用纳秒数来表示，这个数字越小则说明显存的速度越快。
●BIOS （VGA 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"快闪BIOS"（Flash－BIOS），可以通过专用的程序进行改写或升级。你可别小看这一功能，很多显示卡就是通过不断推出升级的驱动程序来修改原程序中的错误、适应新的规范来提升显示卡的性能的。
●RAMDAC 它的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。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，显卡最高支持的分辨率和刷新率。如果要在1024×768的分辨率下达到85Hz的分辨率，RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344（折算系数）÷106≈90MHz。
●VGA 插座 电脑所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的VGA插座就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号，也就是显卡与显示器相连的输出接口，通常是15针CRT显示器接口。不过有些显示卡加上了用于接液晶显示器LCD的输出接口，用于接电视的视频输出，S端子输出接口等插座。
●总线接口 显示卡需要与主板进行数据交换才能正常工作，所以就必须有与之对应的总线接口。常见的有AGP接口和PCI接口两种。
PCI接口是一种总线接口，以1/2或1/3的系统总线频率工作，如果要在处理图像数据的同时处理其它数据，那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理，这样势必存在数据滞留现象，在数据量大时，PCI总线就显得很紧张。
AGP接口是为了解决这个问题而设计的，它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是在1997年的秋季，Intel为应付PC处理3D图形中潜在的数据流瓶颈而提出了AGP解决方案。当时三维图形技术发展正值方兴未艾之时，快速更新换代的图形处理器开始越来越多地需要多边形和纹理数据来填饱它，然而问题是数据的流量最终受制于PCI总线的上限。那时的PCI显卡被强迫同系统内其它PCI设备一道分享133Mbps的带宽。而AGP总线的出现一下子解决了所有问题，它提供一个独占通道的方式来同系统芯片组打交道，完全脱离了 PCI总线的束缚。AGP技术又分为AGP 8x，AGP 4x,AGP 2x和AGP 1x等不同的标准。另外AGP使用了更高的总线频率，这样极大地提高了数据传输率。AGP 4x的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。区分AGP接口和PCI接口很容易，前者的引线上下宽度错开，俗称"金手指"，后者的引线上下一般齐。

■显卡的技术规格
●最大分辨率 代表了显卡在显示器所能描绘点的数量，一般以"横向点纵向点"来表示。准VGA显卡最大分辨率640*480
●颜 色 数 显卡在当前分辨率下能同屏幕显示的色彩数量，一般以多少色或多少bit色表示。
标准VGA显卡320*320 256 色* 或8bit色
Super VGA 1600*1200 32 bit色
●刷 新 率 影像在显示器上更新的速度，即影响每秒在屏幕内出现的帧数。
刷新率越高，屏幕上图像的闪烁感越小，图像越稳定。

■显存
●类型 目前显卡上被广泛使用的显存就是SDRAM和DDR SDRAM了。SDRAM：SDRAM可以与CPU同步工作，无等待周期，减少数据传输延迟。DDR SDRAM：DDR是Double Data Rate是缩写，它是现有的SDRAM内存的一种进化。在设计和操作上，与SDRAM很相似，唯一不同的是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，而DDR比SDRAM的数据传输率也快一倍。如果SDRAM内存的频率是133MHz，则DDR内存的频率是266MHz。理论上有着SDRAM双倍的性能。
●速度 显存的速度一般以ns为单位。常见的显存有6ns、5.5ns、5ns、4ns甚至2.8ns的显存。其对应的额定工作频率分别是166MHz、183MHz、200MHz和250MHz。额定工作频率的计算方法是非常简单的，显存速度的倒数就是显存的额定工作频率。当然，对于一些质量较好的显存来说，显存的实际最大工作频率是有一定的余量的。例如曾经倍受广大DIYer青睐的三星6ns SDRAM就可以超到190MHz以上的运行频率，5.5ns SDRAM可以超到205MHz。时至今日，显存超频风仍然不减。在测试一块显卡性能好坏的时候，超频能力也是很重要的一项。不过，我们并不提倡纯粹为了高速而牺牲稳定性的做法，寻找性能和稳定性的最佳平衡点，才是我们真正所需要的。
●实际运行频率和等效工作频率
刚才我已经提到，显存的额定工作频率等于显存速度的倒数。例如用在GeForce3上的3.3ns DDR显存，如此算来显存的额定工作频率也只有303MHz。但是我们经常看到运行频率333MHz、400MHz甚至460MHz的显存，这又是怎么回事呢？实际上这些频率是等效工作频率。DDR显存因为能在时钟的上升沿和下降沿都能传送数据，因此，在相同的时钟频率和数据位宽度的情况下显存带宽是普通SDRAM的两倍。换句话说，在显存速度相同的情况下，DDR显存的实际工作频率是普通SDRAM显存的2倍。同样，DDR显存达到的带宽也是普通SDRAM显存的2倍。例如，5ns的SDRAM显存的工作频率为200MHZ，而5ns的DDR显存的等效工作频率就是400MHZ。
●数据位宽度和显存带宽的计算方法
数据位宽度指的是在一个时钟周期之内能传送的bit数，它是决定显存带宽的重要因素，与显卡性能息息相关。当显存种类相同并且工作频率相同时，数据位宽度越大，它的性能就越高。显存带宽的计算方法是：运行频率×数据带宽/8，之所以要除以8，是因为每8个bit（比特）等于一个Byte（字节）。以GeForce3显卡为例，其显存系统带宽=230MHz×2（因为使用了DDR显存，所以乘以2）×128/8=7.36GB。数据位带宽是显存也是显卡的一个很重要的参数。在显卡工作过程中，Z缓冲器、帧缓冲器和纹理缓冲器都会大幅占用显存带宽资源。带宽是3D芯片与本地存储器传输的数据量标准，这时候显存的容量并不重要，也不会影响到带宽，相同显存带宽的显卡采用64MB和128MB显存在性能上区别不大。因为这时候系统的瓶颈在显存带宽上，当碰到大量像素渲染工作时，显存带宽不足会造成数据传输堵塞，导致显示芯片等待而影响到速度。目前显存主要分为64位和128位，在相同的工作频率下，64位显存的带宽只有128位显存的一半。这也就是为什么Geforce2 MX200（64位SDR）的性能远远不如Geforce2 MX400（128位SDR）的原因了。一些显卡厂商中对64位显存避而不谈，采用不告知政策，所以大家在购买显卡时一定要问清楚这一问题。
●生产商 目前显存颗粒的制造商主要以日本、韩国和台湾的为主。日本的如Toshiba（东芝）、Hitachi（日立），韩国的主要是三星和现代，台湾的代表是Winbord、EliteMT、EtronTech(钰创)等。目前市场上的显卡主要就使用了三星，现代，钰创，ESMT等几个品牌的显存。应该说这几个正规大厂生产的显存，其性能和质量都是有保证的，无论是稳定性还是超频性能都是相当不错的。

■显示芯片发展

众所周知，电脑的发展已超过了世界上任意一产品的发展，而电脑中发展最快的当属显卡的发展，连CPU 的发展都不及于它。有能力生产显卡芯片的公司主要有NVIDIA，ATI，3DFX，S3，MATROX，SIS，TRIDENT等几家公司。而经过了显卡市场这几年激烈的竞争之后，不少原先的老牌如S3，3Dfx等公司都倒下去了，Matrox、Trident等公司也是日见衰落，只有nVIDIA公司可以说是春风得意，牢牢把握住了全球60%以上的PC图形芯片市场。目前唯一还能够在显卡领域与nVidia公司从技术、产品等方面叫板抗衡的也只有ATI一家了。

回过头来看这些年公司在这几年推出的图形芯片，大致上可以分为七代。
第一代图形芯片的代表S3 Virge系列和MATROX Mystique系列充斥了整个市场。但是，这两个系列的产品性能都不能令人满意，在配备了高端处理器的电脑中，有时软件加速的效果甚至比硬件加速的效果还要好，所以当时的图形加速卡被戏称为"图形减速卡"。
第二代图形芯片的代表是3DFX VOODOO和NVIDIA RIVA128。从第二代起，图形芯片才进入了高速发展的黄金时期，这个领域的发展速度是电脑界权威的摩尔定律的三倍——每六个月产品更新换代一次，性能提高一倍。当默默无闻的3DFX推出划时代的图形加速卡——VOODOO 之后，图形芯片的性能不能令人满意的现象才得到彻底改变。但是VOODOO早期的天价，为它和3DFX带来许多麻烦。VOODOO拥有每秒4500万的像素填充率，每秒100万个多边形的生成能力，支持双线过滤，板载4MB显示内存，这一切价值300美元。而且VOODOO还是一块纯3D加速卡，也就是说它必须和普通的2D显示卡配合使用，使得消费者花了300美元之后还要再掏钱购买一块2D显示卡。但是对于使用低像素填充率，没有过滤功能，2D和3D应用都共享可怜的1MB显存的低端显示卡的游戏玩家来说，VOODOO的出现无疑是个福音。NVIDIA的RIVA128由于"推出时间晚"、"速度快但是图像质量差"这两因素，实际上并没有对VOODOO构成什么威胁。
第三代图形芯片的代表是3DFX VOODOO 2、NVIDIA TNT、MATROX G200、S3 Savage3D；应该说，时至今日，使用前三代图形芯片的显卡产品已经很难在市场上找到了。
第四代图形芯片的代表是3DFX VOODOO 3、NVIDIA TNT2、MATROX G400、S3 Savage4。经过这两次换代后，3DFX在图形加速市场上所占的比重下降了，影响也大不如前；而NVIDIA却凭借自身的努力和TNT系列产品的巨大成功登上了"图形加速芯片之王"的宝座。其他厂商虽然也在不断地努力，但是由于产品的推出时间、性能或兼容性等问题，尚无法撼动NVIDIA和3DFX的地位。
第五代图形芯片的代表是Voodoo5 5000、GeForce256、G450、Savage 2000+等，这个时候的图形芯片已经基本进入0.18微米时代。
第六代图形芯片的代表是GeForce2系列、Voodoo5 6000、RADEON系列、SiS 315、Blade T64等，大家对这个时候的显卡应该还是比较熟悉的。
第七代图形芯片的代表是GeForce3、钛系列、RADEON 7500、RADEON 8500、G550等，这些显卡在市场已经不多见了。
第八，九，十代图形芯片的有GeForce4、FX系列RADEON 9000到9800，还有最新推出的X800，NV30等这些也就是我们现在经常挂在嘴边的显卡了。

▼Direct X 技术
在各类显卡广告中，经常会声明对Direct X的支持。例如Radeon9200完全支持Direct9.0。Direct X 是微软公司开发的一套API(应用编程接口)，包括Direct DRAW，Direct 3D，Direct SOUND等，利用这些API编程可以直接控制显示卡、声卡等硬件， 利用硬件的一些特性，使多媒体回放速度更快，效果更好。由于这是一种软件标准，大多数显示卡可以通过升级驱动程序完成对它的支持。