1、显卡的结构及工作原理显卡的结构及工作原理显卡的结构和工作原理显卡是目前大家最为关注的电脑配件之一了，他的性能好坏直接关系到显示性能的好坏及图像表现力的优劣等等。然而许多初学者对显卡这个东西并不是十分了解的，下面笔者搜集了一批资料并以图解的形式对显卡结构做一简单的介绍，希望你看后能对显卡有一定的了解。显卡的基本结构显卡的主要部件包括:显示芯片，显示内存，RAMDAC等。显示芯片:一般来说显卡上最大的芯片就是显示芯片，显示芯片的质量高低直接决定了显示卡的优劣，作为处理数据的核心部件，显示芯片可以说是显示卡上的CPU，一般的显示卡大多采用单芯片设计，而专业显卡则往往采用多个显示芯片。由于3D浪潮席卷
2、全球，很多厂家已经开始在非专业显卡上采用多芯片的制造技术，以求全面提高显卡速度和档次。显示内存:与系统主内存一样，显示内存同样也是用来进行数据存放的，不过储存的只是图像数据而已，我们都知道主内存容量越大，存储数据速度就越快，整机性能就越高。同样道理，显存的大小也直接决定了显卡的整体性能，显存容量越大，分辨率就越高。一：结构-全面了解显示卡(一)一.图解显示卡。1.线路板。显卡的线路板是显卡的母体，显卡上的所有元器件必须以此为生。目前显卡的线路板一般采用的是6层PCB线路板或4层PCB线路板，如果再薄，那么这款显卡的性能及稳定性将大打折扣。另外，大家可看见显卡的下面有一组“金手指”（显示卡接口）
3、，它有ISA/PCI/AGP等规范，它是用来将显卡插入主板上的显卡插槽内的。当然，为了让显卡和主机更好的固定，显卡上需要有一块固定片；为了让显卡和显示器及电视等输入输出设备相连，各种信号输出输入接口也是必不可少的。2.显卡上常见的元器件。现在的显卡随着技术上的进步，其采用的元器件是越来越少越来越小巧。下面我们给大家介绍几种显卡上常见的元器件。a.主芯片：主芯片是显示卡的灵魂。可以说采用何种主显示芯片便决定了这款显示卡性能上的高低。目前常见的显卡主芯片主要有nVidia系列及ATI系列等等，如Geforce2GTS，Geforce2MX，Geforce3，ATI Radeon等。此外，由于现在的
4、显卡频率越来越高工作时发热量也越来越大，许多厂家在显卡出厂家已给其加上了一个散热风扇。b.显存：显存也是必不可少的。现在的显卡一般采用的是SDRAM，SGRAM，DDR三种类别的显存，以前常见的EDO等类别的显存已趋淘汰。它们的差别是-SGRAM显存芯片四面皆有焊脚，SDRAM显存只有两边有焊脚，而DDR显存除了芯片表面标记和前两者不同外，那就是芯片厚度要比前两者明显薄。c.电容电阻：电容电阻是组成显卡不能或缺的东西。显卡采用的常见的电容类型有电解电容，钽电容等等，前者发热量较大，特别是一些伪劣电解电容更是如此，它们对显卡性能影响较大，故许多名牌显卡纷纷抛弃直立的电解电容，而采用小巧的钽电容来
5、获得性能上的提升。电阻也是如此，以前常见的金属膜电阻碳膜电阻越来越多的让位于贴片电阻。d.供电电路：供电电路是将来自主板的电流调整后供显卡更稳定的工作。由于显示芯片越造越精密，也给显卡的供电电路提出了更高的要求，在供电电路中各种优良的稳压电路元器件采用是少不了的。 e.FLASH ROM：存放显卡BIOS文件的地方。f.其它：除此之外，显卡上还有向显卡内部提供数/模转换时钟频率的晶振等小元器件。全面了解显示卡 PCB板 PCB板是一块显卡的基础，所有的元件都要集成在PCB板上，所以PCB板也影响着显卡的质量。目前显卡主要采用黄色和绿色PCB板，而蓝色、黑色、红色等也有出现，虽然颜色并不影响性能
6、，但它们在一定程度上会影响到显卡出厂检验时的误差率。另外，目前不少显卡采用4层板设计，而一些做工精良的大厂产品多采用了6层PCB板，抗干扰性能要好很多。PCB板的好坏直接影响显示的稳定性。显示芯片我们在显示卡上见到的“个头”最大的芯片就是显示芯片，它们往往被散热片和风扇遮住本来面目，显示芯片专门负责图像处理。常见的家用型显卡一般都带有一枚显示芯片，但也有多芯片并行处理的显卡，比如ATI RAGE MAXX和大名鼎鼎的3dfx Voodoo5系列显卡。显示芯片按照功能来说主要分为“2D”（如S3 64v+）“3D”(如3dfxVoodoo)和2D+3D（如Geforce MX）几种，目前流行的主
7、要是2D+3D的显示芯片。位（bit指的是显示芯片支持的显存数据宽度，较大的带宽可以使芯片在一个周期内传送更多的信息，从而提高显卡的性能。现在流行的显示芯片多位128位和256位，也有一小部分64位芯片显卡。“位”是显示芯片性能的一项重要指标，但我们并不能按照数字倍数简单判定速度差异。显示内存显存也是显卡的重要组成部分，而且显存质量、速度、带宽等的重要性已经越来越明显。显存是用来存储等待处理的图形数据信息的，分辨率越高，屏幕上显示的像素点也越多，相应所需显存容量也较大。而对于目前的3D加速卡来说，则需要更多的显存来存储Z-Buffer数据或材质数据等。我们知道，在显卡工作中，显示芯片将所处理的
8、图形数据信息传送到显存中，随后RAMDAC从显存中读取数据并将数字信号转化为模拟信号，输出到显示器上。所以，显存的速度及数据传输带宽直接影响了显卡的速度。数据传输带宽是指显存一个周期内可以读入的数据量影响显卡的速度。显存容量决定了显卡支持的分辨率、色深，而刷新率由RAMDAC决定。显存可以分为两大类：单端口显存和双端口显存。前者从显示芯片读取数据及向RAMDAC传输数据经过同一端口，数据的读写和传输无法同时进行；顾名思义，双端口显存则可以同时进行数据的读写与传输。目前主要流行的显存有SDRAM、SGRAM、DDR RAM、VRAM、WRAM等。RAMDAC（数/模转换器） RAMDAC作用是将
9、显存中的数字信号转换成显示器能够识别的模拟信号，速度用“MHz”表示，速度越快，图像越稳定，它决定了显卡能够支持的最高刷新频率。我们通常在显卡上见不到RAMDAC模块，那是因为厂商将RAMDAC整合到显示芯片中以降低成本，不过仍有部分高档显卡采用了独立的RAMDAC芯片。 VGA BIOS VGA BIOS存在于Flash ROM中，包含了显示芯片和驱动程序间的控制程序、产品标识等信息。我们常见的Flsah ROM编号有29、39（见图1）和49开头的3种，这几种芯片都可以通过专用程序进行升级，改善显卡性能，甚至可以给显卡带来改头换面的效果。 VGA功能插针是显卡与外部视频设备交换数据的通道，
10、通常用于扩展显卡的视频功能，比如连接解压卡等，虽然它存在于很多显卡当中，但利用率非常低。 VGA插座一般为15针RGB接口，某些书籍及报刊称之为D-SUB接口。显卡与显示器之间的连接需要VGA插座来完成，它负责向显示器输出图像信号。在一般显卡上都带有一个VGA插座，但也有部分显卡同时带有两个VGA插座，使一块显示卡可以同时连接两台显示器，比如MGA G400DH和双头GeForce MX。另外，部分显卡还同时带有视频输入（Video in）、输出（Video out）端子、S端子或数字DVI接口。视频输出端口和S端子的出现使得显卡可以将图像信号传输到大屏幕彩电中，获取更佳的视觉效果。数字DVI
11、接口用于连接LCD，这需要显示芯片的支持。具有这些接口的显卡通常也可以称为双头显卡，双头显卡一般需要单独的视频控制芯片。现在市场上有售的耕升的GeForce2 ULT显卡同时拥有DVI接口和S-Video接口，是少见的全能产品。工作原理我们必须了解，资料(data)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(bus)进入显卡芯片将 CPU 送来的资料送到显卡芯片里面进行处理。(数位资料)2、从 video chipset 进入 video RAM将芯片处理完的资料送到显存。(数位资料)3、从显存进入Digital Analog Converter (= RAM DAC)
12、，由显示显存读取出资料再送到 RAM DAC 进行资料转换的工作(数位转类比)。(数位资料)4、从 DAC 进入显示器(Monitor)将转换完的类比资料送到显示屏(类比资料)如同你所看到的，除了最后一步，每一步都是关键，并且对整体的显示效能(graphic performance)关系十分重大。注: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 进入到显示卡里面，最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上，这点要了解。
13、最慢的步骤就是整体速度的决定步骤(注:例如四人一组参加400公尺接力，其中有一人跑的特别慢，全组的成绩会因它个人而被拖垮，也许会殿后。但是如果他埋头苦练，或许全队可以得第一，所以跑的最慢的人是影响全队成绩的关键，而不是哪些已经跑的很快的人)。现在让我们来看看每一步所代表的意义及实际所发生的事情:CPU 和显卡芯片之间的资料传输这受总线的种类和总线的速度(也就是外频)，主机板和他的芯片组所决定。目前最快的总线是 PCI bus，而 VL bus, ISA, EISA and NuBus (Macs 专用)效能就比较低。现在流行的AGP并不是一种总线，而只是一种接口方式(注:PCI bus 是32
14、bit data path，也就是说 CPU 跟显示卡之间是以一次4 byte的资料在对传，其他的 bus 应该是16 bit data path)。 PCI bus 的最快速度是33 MHz。显卡芯片和显存之间的资料传输以及从显存到 RAM DAC 的资料传输我把这两步放在一起是因为这里是影响显示卡效能的关键所在，假如你不考虑显卡芯片的个别差异。显示卡的最大的问题就是，可怜的显存夹在这两个非常忙碌的装置之间(显卡芯片和RAMDAC)，必须随时受它们两个差遣。每一次当显示屏画面改变，芯片就必须更改显示显存里面的资料(这动作是连续进行的，例如移动滑鼠游标，键盘游标.等等)。同样的，RAM DAC
15、 也必须不断地读取显存上的资料，以维持画面的刷新。你可以看到，显存在他们之间被捉的牢牢的。所以后来出现了一些聪明的做法，像是使用 VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, EDO RAM,或增加 video bus 的大小如32bit,64bit,还有现在刚出现的128bit。解析度越高，从芯片传到显存的资料就越多。而 RAM DAC 从显存读取资料的速度就要更快才行。你可以看到，芯片和和RAM DAC 随时都在对显存进行存取的工作。一般 DRAM 的速度只能被存取到一个最大值(如70ns或60ns)，所以在芯片结束了存取(read/write)显存之后，才能换 RAM DAC 去读
16、取显存，如此一直反覆不断。显卡的主要术语与参数一.xx显卡的常见术语。了解了显卡的外表，最后让我们再来了解一下显卡的流行术语，这样对你认识显卡更有由表及里的帮助作用。1.AGP：（ACCELERATED GRAPHICS PORT图形加速端口）AGP实际上是PCI接口的超集，它做为一种新型接口将显示卡同主板芯片组进行了直接连接，从而大幅度提高了电脑对3D图形的处理能力。在处理大的纹理图形时AGP显卡除了使用卡上的显存外还可以通过DIME直接内存执行功能使用系统内存，AGP显卡视频传输率在X2模式下就可达到533MB/S。*AGP8X：AGP8X是Intel制定的新一代的图像传输规格，它将作为下
17、一代的个人电脑及工作站的新显示标准。AGP (Accelerated Graphics Port)是由Intel公司所制订的显示接口标准，速度已由最初的AGP 1x (264 MBytes/sec，3.3v)到现在的AGP 4x (1 GBytes/sec，1.5v)，因为AGP拥有高速频宽，所以广受众多显示芯片厂家的支持，推出了很多支持AGP 4X/PRO的不同产品来以满足用户对图像运算、高画质要求的要求。Intel宣布的AGP 8x，依旧使用32-bit的总线架构，而速度方面则提升至533MHz，及支持2GBytes/sec，是AGP 4x的两倍。速度的提升，即代表了显示芯片制造商能更好的
18、利用AGP 8x的优点来充份发挥显示芯片的效能。2.API。 API全称为（Application Programming Interface）应用程序接口。 API的原理是当某一个应用程序提出一个制图请求时，这个请求首先要被送到操作系统中，然后通过GDI(图形设备接口)和DCI(显示控制接口)对所要使用的函数进行选择。而现在这些工作基本由Direct X来进行，它远远超过DCI的控制功能，而且还加入了3D图形API(应用程序接口)和Direct3D。显卡驱动程序判断有那些函数是可以被显卡芯片集运算，可以进行的将被送到显卡进行加速。如果某些函数无法被芯片进行运算，这些工作就交给CPU进行（影响
19、系统速度）。运算后的数字信号写入帧缓存中，最后送入RAMDAC，在转换为模拟信号后输出到显示器。由于API是存在于3D程序和3D显示卡之间的接口，它使软件运行在硬件之上，为了使用3D加速功能，就必须使用显示卡支持的API来编写程序，比如Glide, Direct3D或OpenGL等等来获得性能上的提升。常见的API主要有以下几种：*.Direct X。说起显卡我们不得不说说它。这是微软公司专为PC游戏开发的API（应用程序接口），它的主要特点是：比较容易控制，可令显卡发挥不同的功能，并与WINDOWS系统有良好的兼容性。*.OpenGL。 OpenGL开放式图形界面是由SG公司开发用于WIND
20、OWS，MACOS，UNIX等系统上的API。它除了提供有许多图行运算处理功能外，其3D图形功能很强，甚至超过Direct X很多。*.Glide。这是3DFX公司首先在VOODOO系列显卡上应用的专用3D API，它可以最大限度的发挥VOODOO显示芯片的3D图形处理能力。由于它很少考虑兼容性，所以工作效率要比OpenGL和D3D要高。3.RAMDAC。 RAMDAC（RANDOM ACCESS MEMORY DAC，数模转换芯片）它的作用是将电脑内的数字信号代码转换为显示器所用的模拟信号的东西。此芯片决定显示器所表现出的分辨率及图像显示速度。RAM DAC根据其寄存器的位数分为8位，16位
21、，24位等等，8位RAMRAC只能显示256色，而真彩卡支持的16M色，它的RAMRAC必须为24位。另外，RAM DAC的工作速度越高，则相应的显示速度也越快，如在75Hz的刷新率和1280X1024的分辨率下RAM DAC的速度至少要达到150MHz。4.显存。显存，显示存储器，其作用是以数字形式存储图行图像资料。通过专门的图形处理芯片可直接从卡上的显存调用有关图形图像资料，从而减轻了CPU的负担缩短了通过总线传输的时间，提高了显示速度，可以说显存的大小与速度直接影响到视频系统的图形分辨率，色彩精度和显示速度。常见的显存和当时主流的内存使用情况基本相同显示卡(Display Card)，也
22、叫显卡，是电脑最基本组成部分之一。显卡控制着PC的脸面显示器，使它能够呈现供我们观看的字符和图形画面。早期的显卡只是单纯意义的显卡，只起到信号转换的作用；目前我们一般使用的显卡都带有图形加速功能，所以也叫做“图形加速卡”。本期我们将为大家介绍有关显示卡的知识。显示卡通常由总线接口、PCB板、显示芯片、显存、RAMDAC、VGA BIOS、VGA功能插针、VGA插座及其他外围元件构成主要参数CGA （COlor Gaphics Adapter:彩色图形适配卡IBM公司于1982年开发并推出了一种可支持彩色显示器的显示即CGA卡，它能够显示16种颜色，可达到640X200的分辨率，可工作于文本和图
23、形方式下。EGA （Enhanced Graphics Adapter：增强图形适配卡）在CGA的基础上IBM公司于1984年推出了EGA卡。EGA将显示分辨率提高到640X350，同时与CGA完全兼容，可显示的颜色数据提高到了64种显示内存也扩展到256K。VGA （Video Graphics Array：视频图形阵列）1987年IBM公司在PS2（微通道计算机）电脑上，首次推了VGA卡，今天虽已难觅PS2的影踪，但VGA早已成为业界标准。VGA达到了640X480的分辨率，并与MDA、CGA、EGA保持兼容，它增加二个6位DAC转换电路从而首次实现了从显示卡上直接输出R.G.B模拟信号到
24、显示器，可显示的颜色增加到256色并且可支持大于256K的显示存储器容量。SVGA （Suoer VGA 超级视频图形阵列）SVGA是由VESA（视频电了标准学会，一个由众多显示卡生产而所组成的联盟）1989年推出的。它规定，超过VGA 640X480分辨率的所有图形模式均称为SVGA，SVGA标准允许分辨率最高达到1600X1200，颜色数最高可达到16兆（1600万）色。同时它还规定在800X600的分辨率下，至少要达到72Hz的刷新频率。IBM在VGA的基础上，1989年推出了8514A，它可以达到1024X768的分辨率是对VGA的低分辨率的提高，但由于这一标准只能用于IBM的PS/2
25、电脑其技术资料不对外公开，并且采用了导致高闪烁的隔行扫描方式，因此，未能像IBM过去的几个产品那样成为业界标，很快就被淘汰了。XGA （Extended Graphic Array：增强图形阵列）由于8514A的失败，IBM在1990年又推出了XGA，XGA与8514A同样达到了1024X768的分辨率，在64OX480时可以达到65536种颜色。它最大的改进是允许逐行扫描方式并且针对Windows的图形界面操作作了很大的改进，用硬件方式实现了图形加速，如位块传输、画线、硬件子图形等，它还使用了VRAM作为显示存储器，因此大大提高了显示速度。显示分辨率（Resolution）指视频图像所能达到
26、的清晰度，由每幅图像在显示屏幕的水平和垂直方向上的像素点数来表示比如说某显示分辨率为640X480。就是说凡水平方向上有640个像素、垂直方向上有480个像素。像素（Pixel）Pixel是Picture element （图像元素）的简写。像素是组成显示屏幕上的点，是显示画面的最小组成单位。点距（Dot Pitch）指显示屏幕上同色荧光点的最短距离，它决定着像素的大小和显示图像的清晰度。通点距有0.39,0.31,0.28,0.26,0.25及0.20等几种规格。颜色xx（Color Depth）指每个像素可显示的颜色数。每个像素可显示的颜色数取决于显示卡上给它所分配的DAC位数，位数越高，
27、每个像素可显示出的颜色数目就越多。但是在显示分辨率一定的情况下一块显示卡所能显示的颜色数目还取决于其显示存储器的大小。比如一块两兆显存的显示卡，在1024X768的分辨率下，就只能显示16位色（即65536”种颜色），如果要显示24位彩色（16.8M），就必须要四兆显存。伪彩色（Pseudo Color）如果每个像素使用的是1个字节的DAC位数（即8位），那么每个像素就可以显示出256种颜色，这种颜色模式称为“伪彩色”又叫8位色。高彩色（High Color）如果给每个像素分配2个字节的DAC位数（即16位），则每个像素可显示的颜色最多可以达到65536种，这种颜色模式称为“高彩色” ，又叫“
28、16位色”。真彩色（True Color）在显示存储器容量足够的情况下，如果给每个像素分配3个字节的DAC （即24位），那么每个像素可显示的颜色则可达到不可思议的1680万种（168M色）尽管人眼可分辨的颜色只是其中很少一部分而已，这种颜色模式就是“真彩色”，又叫“24位色”。目前较好的显示卡已经达到了32位色的水平。刷新频率（Refresh Rate ）在显示卡输出的同步信号控制下，显示器电于束先对屏幕从左到右进行水平扫描，然后又很快地从下到上进行垂亘扫描，这两遍扫描完成后才组成一幅完整的画面，这个扫描的速度就是刷新频率，意思就是每秒钟内屏幕画向更新的次数，刷新频率越高，显示画面的闪烁就越
29、小。带宽（Bandwidth ）显示存储器同时输入输出数据的最大能力，常以每秒存取数据的最大字节数MBS）来表示越高的刷新频率往往需要越大的带宽。纹理映射每一个3D造型都是由众多的三角形单元组成的，要使它显示的更加真实的话，就要在它的表面粘贴上模拟的纹理和色彩，比如一块大理石的纹理等。而这些纹理图像是事先放在显示存储器中的，将之从存储器中取出来并粘贴到3D造型的表面，这就是纹理映射。Z缓冲（Z-BUFFERING）Z的意思就是除X 、Y轴以外的第三轴，即3D立体图型的深度。Z缓冲是指在显示存储器中预先存放不同的3D造型数据，这样，当画面中的视角发生变化时，可以即时地将这些变化反映出来从而避免了
30、由于运算速度滞后所造成的图形失真。3D显卡3D显卡术语简介如今3D显示技术的发展日新月异，各种最新一代的显示卡蕴含着最新的技术不断的涌现，各个显示芯片厂商也都在新产品的介绍中展示着产品的独特性能与3D特效，其中许多诸如“三线过滤”、“阿尔法混合”、“材质压缩”、“硬件T&L”等等名词可能会令您疑惑不解，本文就是为您通俗的来解释阐述这些专业术语，以使您能对枯燥的3D术语能有所把握。这些最新的3D显示技术与特性是在目前3D显卡中正流行的或是将要广泛流行的技术标准，展望未来，在21世纪中显示技术也必将进入一个新的阶段，面对着纷繁的显示技术与显卡市场，要知最后花落何家呢，还是让我们拭目以待吧！16-,
31、 24-和32-位色16位色能在显示器中显示出65,536种不同的颜色，24位色能显示出1670万种颜色，而对于32位色所不同的是，它只是技术上的一种概念，它真正的显示色彩数也只是同24位色一样，只有1670万种颜色。对于处理器来说，处理32位色的图形图像要比处理24位色的负载更高，工作量更大，而且用户也需要更大的内来存运行在32位色模式下。2Dxx没有3D加速引擎的普通显示卡。3Dxx有3D图形芯片的显示卡。它的硬件功能能够完成三维图像的处理工作，为CPU减轻了工作负担。通常一款3D加速卡也包含2D加速功能，但是还有个别的显示卡只具有3D图像加速能力，比如Voodoo2。Accelerate
32、d Graphics Port (AGP)高速图形加速接口 AGP是一种PC总线体系，它的出现是为了弥补PCI的一些不足。AGP比PCI有更高的工作频率，这就意味着它有更高的传输速度。AGP可以用系统的内存来当作材质缓存，而在PCI的3D显卡中，材质只能被储存在显示卡的显存中。 Alpha Blending（透明混合处理）它是用来使物体产生透明感的技术，比如透过水、玻璃等物理看到的模糊透明的景象。以前的软件透明处理是给所有透明物体赋予一样的透明参数，这显然很不真实；如今的硬件透明混合处理又给像素在红绿蓝以外又增加了一个数值来专门储存物体的透明度。高级的3D芯片应该至少支持256级的透明度，所有的物体（无论是水还是金属）都由透明度的数值，只有高低之分。Anisotropic Filtering (各向异性过滤）（请先参看二线性过滤和三线性
