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Ashes of Time

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显卡知识:显卡参数详解  

2010-05-11 13:45:02|  分类: 他山之石 |  标签: |举报 |字号 订阅

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      显卡是电脑中非常重要的一部分,对于游戏玩家来说,一款性能很好的显卡,更是会对玩家在游戏世界大展宏图起着不可估量的作用!显卡参数就像是消费者了解一个显卡性能优劣的快捷方式!了解显卡的详细参数,才能更好的购买您所需要的显卡!

      对于刚接触显卡的新手,看着描述显卡性能多想参数,却不知代表什么意思!今天我们列举一下详细显卡参数,希望能对广大消费者购买显卡有所帮助!

你拍攝的 1。

                              常见的显卡参数表


为了方便网友区分,我们将常见的显卡参数分为以下三部分:

一、显示核心(芯片厂商、代号、型号、架构、频率)

二、显存颗粒(封装、类型、位宽、速度、频率、容量)

三、PCB板(PCB层数、接口、供电位、散热器)


一、显示核心:

你拍攝的 2。

                                   显示核心


显示核心就是我们日常常说的GPU,它在显卡中起到的作用,就像电脑整机中CPU的一样,而GPU主要负责处理视频信息和3D渲染工作。很大程度上,GPU对一张显卡的性能好坏起到决定性的作用。

芯片厂商

  我们常见的显示芯片厂商分别有ATI、nVIDIA、Intel、SIS、Matrox和3D Labs。其中Intel和SIS主要生产集成显示芯片,而Matrox和3D Labs则主要面向专业图形领域。目前主流的独立显卡芯片市场主要被两大派系占据,它们分别是ATi和nVIDIA,而由于ATi现在已经被AMD收购,以后显卡市场上的争夺战,将由AMD-ATi和nVIDIA主演。


芯片代号

  核心代号就是显示芯片的开发代号。制造商在对显示芯片设计时,为了方便批量生产、销售、管理以及驱动程序的统一,对一个系列的显示芯片给出了相应的代号。相同的核心代号,可以根据不同的市场定位,再对核心的架构或核心频率、搭配的显存颗粒进行控制,不同型号的显示芯片因而产生,从而可以满足不同的性能、价格、市场,起到细分产品线的目的。


芯片型号

  以芯片型号细分芯片代号这种做法,还可以将当初生产出来,体格较弱的显卡芯片,通过屏蔽核心管线或降低显卡核心频率等方法,将其处理成完全合格的、较为低端的产品。如nVIDIA的GeForce 7300GT和7600GT两个型号的显卡,它们同样采用了代号为G73的显示核心,而为了区分两者的级别,7600GT拥有12条渲染管线和5个顶点着色器,而7300GT则被缩减至8条渲染管线和4个顶点着色器。因此,虽然7300GT和7600GT虽然同样采用了代号为G73的显示芯片,但两者仍然是有区别的。


核心架构:

像素渲染管线

  在传统显卡的管线架构中,我们经常说道某张显卡拥有X条渲染管线和X个顶点着色单元。而像素渲染管线又称像素渲染流水线,这个称呼能够很生动的说明像素渲染流水线的工作流程。我们对于一条流水线定义是“Pixel Shader(像素着色器)+TMU(纹理单元)+ROP(光栅化引擎,ATI将其称为Render Back End)。

  从功能上简单的说,Pixel Shader完成像素处理,TMU负责纹理渲染,而ROP则负责像素的最终输出,因此 ,一条完整的传统流水线意味着在一个时钟周期完成1个Pixel Shader运算,输出1个纹理和1个像素。像素渲染单元、纹理单元和ROP的比例通常为1:1:1,但是也不确定,如在ATi的RV580架构中,其像素渲染流水线就基于1:3的黄金渲染架构,每条像素渲染管线都有着3个像素着色器,因此一块X1900XT显卡中,具有48个像素渲染单元,16个TMU(纹理单元)和16个ROP。

  在过去的显卡核心体系中,像素渲染管线的数量是决定显示芯片性能和档次的最重要的参数之一,在相同的显卡核心频率下,更多的渲染管线也就意味着更大的像素填充率和纹理填充率,因而我们在判断两张不同核心规格的显卡时,并不能单一只看它的核心/显存频率,像素渲染管线亦相当重要。

顶点着色引擎数

  我们可以将像素渲染管线理解成为一张3D图形的上色过程,而这个3D图形的构建,则是由顶点着色引擎(Vertex Shader)来执行的。顶点着色引擎主要负责描绘图形,也就是建立几何模形,每一个顶点将对3D图形的各种数据清楚地定义,其中包括每一顶点的x、y、z坐标,每一点顶点可能包函的数据有颜色、最初的径路、材质、光线特征等。顶点着色引擎数目越多就能更快的处理更多的几何图形,目前许多新的大型3D游戏中,许多独立渲染的草丛和树叶由大量多边形组成,对GPU的Vertex Shader(顶点着色器)要求很大,在这个情况下,更多顶点着色引擎的优势就被体现出来。


统一渲染架构

  这一概念的出现,其初衷就如前面说到,在目前许多新的大型3D游戏中,许多独立渲染的场景由大量多边形组成,对GPU的Vertex Shader(顶点着色器)要求很大,而这时相对来说,并不需要太多的像素渲染操作,这样便会出现像素渲染单元被闲置,而顶点着色引擎却处于不堪重荷的状态,统一渲染架构的出现,有助于降低Shader单元的闲置状态,大大提高了GPU的利用率。

  所谓统一渲染架构,大家可以理解为将Vertex Shader、Pixel Shader以及DirectX 10新引入的Geometry Shader进行统一封装。此时,显卡中的GPU将不会开辟独立的管线,而是所有的运算单元都可以任意处理任何一种Shader运算。这使得GPU的利用率更加高,也避免了传统架构中由于资源分配不合理引起的资源浪费现象。这种运算单元就是现在我们经常提到的统一渲染单元(unified Shader),大体上说,unified Shader的数目越多,显卡的3D渲染执行能力就越高,因此,现在unified Shader的数目成为了判断一张显卡性能的重要标准。


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核心频率:

  显示核心的核心频率在一定程度上反映出核心的运行性能,就像CPU的运行频率一样。我们前边已经说过显卡在核心架构上的差异,而如果在相同核心架构的前提下,核心频率越高的显卡其运行性能就越好,此一说法可以针对于传统渲染流水线体系的GPU。

  而nVIDIA在最新的8系列显卡中,提出了核心频率与Shader频率异步的概念。由于DX10采用了统一渲染架构,它将Vertex Shader、Pixel Shader和Geometry Shader进行了统一封装,称为统一渲染单元(unified Shader),核心渲染频率就是这些unified Shader的运行频率,通常核心频率和Shader频率的比值为1:2。而在显示核心中,Unified Shader以外的工作单元,如texture单元和负责最终输出的ROP单元还是受到核心频率的影响的。

你拍攝的 3。

   在nVIDIA的DX10显卡中,除了核心频率现在还多了Shader频率


在DX10显卡中,ATi的Radeon HD 2000系列和NV的8系列不同,ATi依然沿用了核心频率同步的工作方式,因此Radeon HD 2000系列核心频率的高低,对一张显卡3D性能仍然起到了至关重要的作用。


3D API

  API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。3D API实际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。

  目前主要应用的3D API有:DirectX和OpenGL。


RAMDAC频率和支持最大分辨率

  RAMDAC(Random Access Memory Digital-to-Analog Converter 随机数模转换记忆体)。它的作用是将接收到的图像信号转化为相应的模拟信号。

  RAMDAC的转换速率以MHz表示,它决定了刷新频率的高低。其工作速度越高,,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的刷新率,RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344(折算系数)÷106≈90MHz。目前主流的显卡RAMDAC都能达到350MHz和400MHz,已足以满足和超过目前大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。



二、显存颗粒

  如果说显卡的GPU就像电脑的CPU一样,那么显存扮演的,则是电脑中内存的角色,我们现在来讲解显存颗粒的常见参数。



显存封装

  显存封装是指显存颗粒采用的封装技术类型,封装的目的就是避免显存芯片与空气中的杂质和具有腐蚀性的气体接触,防止外界对芯片的损害,进而造成显存性能的下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大,封装后对显存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。一般来说,现在常见的封装类型有TSOP(Thin Small Out-Line Package) 薄型小尺寸封装和MicroBGA (Micro Ball Grid Array) 微型球闸阵列封装、又称FBGA(Fine-pitch Ball Grid Array)。

  其中TSOP封装类型的显存,其特征为有这类封装类型的显存颗粒,有两侧的脚针裸露在外,而形状一般呈长方形。TSOP封装现在的制造工艺比较成熟,可靠性也比较高。同时这类封装显存具有成品率高、价格便宜等优势。

你拍攝的 4。

                                    TSOP封装类型


       对比TSOP封装的显存产品来说,mBGA封装类型的显存在功耗方面有所增加,但其采用的可控塌陷芯片焊接方法使得产品有着更佳的电气性能。同时由于这类显存在厚度和重量上都比TSOP封装有所改善,因此产品的产品的附加参数减少 、信号传输延迟也更小,产品的工作频率及超频性能都有了显著的提高。而mBGA/FBGA封装的特征为看不到针脚,形状亦没有TSOP封装类型那么长。目前,我们见到的显存颗粒都是使用这种mBGA的封装类型。


你拍攝的 5。

                          使用mBGA封装的GDDR3显存颗粒


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。常见的显存位宽有64bit,128bit,256bit,320bit和512bit,从显存位宽上我们也可以判断一张显卡的级别,通常来说,显存位宽越高的显卡级别越高。而一张显卡的显存位宽,一般是由显卡核心的显存位宽控制器决定的,因此就算搭配了8颗16M*32bit的GDDR3显存颗粒的GeForce 8600GTS显卡,其显存位宽也仅是128bit,这是因为GeForce 8600GTS的核心已经规定了显存位宽的规格为128bit。

显存容量

  显存容量很好理解了吧?显存容量越大,所能存储的数据就越多。而在这里,需要指出的是,并不是所有的显卡,显存容量越大就越好,现在有许多中低端显卡,如GeForce 8500GT、GeForce 7300GT都配备了512MB的显存容量,其实这对中低端显卡的性能是没有任何影响的。打一个简单的比喻,你拿一个水缸到一个湖里打水,你打到多少的水不取决于这个湖的水量有多大,而是取决于你的水缸有多大。


显存速度

  我们常见的显卡参数中,还可以看见如DDR3:1.4ns这类参数,这里的DDR3表示的则是显存类型,而后面的1.4ns表示的则为显存速度,显存速度一般以ns(纳秒)为单位,越小表示显存的速度越快,显存的性能越好。现在常见的显存类型中,GDDR2显存速度由4.0ns~2.0ns,GDDR3显存速度由2.0ns~0.8ns,而目前最新的GDDR4技术,显存速度则由0.9ns开始起跳。


显存频率

  显存频率亦为最常见的显卡参数之一,它一定程度上反应着该显存的速度,以MHz(兆赫兹)为单位。DDR显存的理论工作频率计算公式是:显存理论工作频率(MHz)=1000/显存速度*2。



三、PCB板

  PCB是Printed Circuit Block(印制电路板)的缩写。就是显卡的载体,所有的显卡元件都被焊在PCB板上,因此PCB板的好坏,直接决定了显卡电气性能的好坏和稳定。


PCB层数

  PCB的一般可分为信号层(Signal),电源层(Power)或是地线层(Ground)。每一层PCB版上的电路是相互独立的。目前最为常见的PCB板一般都是采用4层、6层的8层板路设计,总的来说,PCB板层数越多,显卡的电气性越佳,显卡的性能、体质也越好,而价格成本也更为昂贵。由于PCB板的层数我们很难用肉眼来判断,因此一般都要依靠显卡厂商提供的信息,较为可靠的信息来源为带有编号的公版PCB板。如nVIDIA的Model P403/P402/P401则分别为4层、6层、8层PCB板。


显卡接口

  目前AGP显卡接口基本已经被淘汰,而直至目前的DX10显卡,还只是AMD-ATi通过桥接芯片,将旗下的DX10显卡推出AGP接口的版本,目前最为主流的是PCI-Express X16接口,而最新的显卡接口为PCI-Epress2.0,支持这个规范的显卡亦已经在酝酿中。


输出接口

  现在最为常见的视频输出接口有VGA(Video Graphics Array) 视频图形阵列接口,DVI (Digital Visual Interface) 数字视频接口,S-VIDEO(Separate Video) 二分量视频接口,HDMI(High Definition Multimedia Interface)高清晰多媒体接口。

  VGA接口的作用是将模拟信号输出到CRT或者LCD显示器中,是目前主流的输出接口之一。

  DVI接口的视频信号无需经过转换,信号无衰减或失真,是目前主流的输出接口之一。

  S-VIDEO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。

  HDMI是基于DVI(Digital Visual Interface)制定的,可以看作是DVI的强化与延伸,两者可以兼容。HDMI可以看作是强化的DVI接口和多声道音频的结合。


显卡供电位

  由于目前显卡的频率越来越高,对显卡的电压供电要求也越来越高,因此现在常见的多为核心/显存分开独立供电的设计。而有些高端或运行频率较高的显卡,核心更是采用了两相或多相供电的设计,每相供电分别由电容元件+MOS管+电感组成。而由于PCI-Express X16接口目前所能提供最大的功率为71W左右,因此不少高端显卡还需要外接4Pin或6Pin电源来维持供电,在ATi的顶级显卡Radeon HD 2900XT中,更是提供了6pin+8pin的外接电源接口,功耗非常之大。


散热装置

  显卡散热装置的好坏也能影响到一张显卡的运行稳定性,目前高端的显卡大多采用了涡轮式风冷散热系统,配合热管或铜底来进行散热。

  常见的散热装置有风冷散热、被动式散热和水冷散热。风冷散热既在散热片上加装了风扇,帮助显卡提高散热效能,目前采用最广泛的就是这种散热方式;被动式散热则是在显卡核心上安装铝合金或铜合金,通过被动的方式来进行散热,这类散热系统由于没有多余的噪音产生,因此大量被应用到高清显卡中;液冷散热则是通过热管液体把GPU和水泵相连,一般在顶级显卡中采用,如我们见到的丽台 8800Ultra液冷版。


你拍攝的 6。

                          顶级显卡用到的液冷散热装置

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