显卡的结构和工作原理及发展历史与现状.

1、显卡的结构和工作原理及发展历史与现状一、显卡的基本结构1. 线路板。目前显卡的线路板一般采用的是 6 层或 4层 PCB 线路板。显卡的线路板 是显卡载体，显卡上的所有元器件都是集成在这上面的，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， 但它们在一定程度上会影响到显卡出厂 检验时的误差率。显卡的下端有一组 “金手指 ”(显卡接口)，它可以插入主板 上的显卡插槽，有 ISA/PCI/AGP 等规范。为了让显卡更好地固定，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

2、出输入接口也是必不可少的。2. 显示芯片：一般来说显卡上最大的芯片就是显示芯片， 它往往被散热片和风扇遮住本 来面目。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， 比如 ATI RAGE MAXX 和大名鼎鼎的 3dfx Voodoo5 系列显卡。目前常见的显卡显 示芯片主要有 nVidia 系列及 ATI 系列等等，如 Geforce2 GTS ，Geforce2 MX ， Geforce3 ，ATI Radeon 等。显示芯片按照功能来说主要分为“2D(如S3 64v+ ) “3D如 3dfx Voodoo

3、)和2D+3D(如Geforce MX )几种，目前流行的主要是 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为 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。RAMDAC （数 /模转换器）RAMDAC 作用是将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“ MH”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。为了降低成本，大多数厂商都将 RAMDAC

4、 整合到显示芯片中， 不过仍有部分高档显卡采用了独立的 RAMDAC 芯片。3. 显存：显存是用来存储等待处理的图形数据信息的， 显存容量决定了显卡支持的 分辨率、色深。屏幕分辨率越高，屏幕上显示的像素点也越多，相应所需显存 容量也较大。 对于目前的 3D 加速卡来说， 需要更多的显存来存储 Z-Buffer 数 据或材质数据等。 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； 后者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

5、、WRAM 等。4. 电容电阻：显卡采用的常见的电容类型有电解电容， 钽电容等， 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。5. 供电电路：供电电路的作用是调整来自主板的电流以供显卡更稳定地工作。 由于显示芯片越造越精密， 对显卡的供电电路的要求也越来越高， 在供电电路中各种优 良的稳压电路元器件是少不了的。6. FLASH ROM ：VGA BIOSVGA BIOS 存在于 Flash ROM 中，包含

6、了显示芯片和驱动程序的控制程 序、产品标识等信息。我们常见的 Flsah ROM 编号有 29、 39 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。7. 其它：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。 此外， 由于现在的显卡频率越来越高， 工作时发热量也越来越大， 显卡上都会有一个 散热风扇。二、显卡的工作原理 我们看到的图像都是模拟信号，而计算机所处理的都是 0101 类的数字信 号。数据一旦离开 CPU ，必须通过 4 个步骤，最后才会到达显示屏成为图像 :1 、经过总线 （bus） 进入显卡

7、芯片将 CPU 送来的数据送到显卡芯片 里面进行处理。 （数字信号 ）2 、从显示芯片进入显存将显示芯片处理完的资料送到显存。（数字信号）3、从显存进入 RAMDAC （ 数/模转换器 ）从显存读取出资料送到 RAM DAC 进行数据转换。（将数字信号转换为模拟信号）4、从 RAMDAC 进入显示器将转换完的模拟信号送到显示屏 （模拟 信号）我们所看到的显示效果最后处理的结果， 系统效能的高低由以上四步共同 决定， 它与显示卡的效能不同， 如要严格区分， 显示卡的效能只决定了中间两 步。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。最慢的步骤就是整体速度的决

8、定步骤。三，显卡的发展历史与现状CGA显卡? 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）, 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列的字符，CGA则可以用在RGB的显 示屏上 , 它可以绘制的图形和字符。MGA/MCGA 显卡? 1982年， IBM 又推出了 MGA， 又称大力士卡， 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。 而当时风行市场的还有 Genoa公

9、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。?VGA即显示绘图阵列，它是IBM在其PS/2的Model 50, 60和80内建的 影像系统。它的数字模式可以达到 720X400 色， 绘图模式则可以达到 640x480x16色， 以及320x200x256色，这是显卡首次可以同时最高显示 256 种色彩。而这些模式更成为其后所有显卡的共同标准。VGA显卡的盛行把电脑带进了 2D显卡显示的辉煌时代。而后其推出的Tride nt 9685更是第一代3D显 卡的代表。不过真正称得上开启3D显卡大门的却应该是GLINT 300SX虽然其 3D 功能极其简

10、单，但却具有里程碑的意义。3D AGP接 口显卡时代? 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。1995年，3Dfx推出了业界的第一块真正意义的 3D图形加速 卡：Voodoo。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640X480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。 ?1997年是3D显卡初露头角的一年，而1998年则是3D显

11、卡如雨后春 笋激烈竞争的一年。？?在Voodoo带来的巨大荣誉和耀眼的光环下，3Dfx以 高屋建瓴之势推出了又一划时代的产品： Voodoo2。 Voodoo2 自带 8Mb/12Mb EDO显存，PCI接口，卡上有双芯片，可以做单周期到多纹理运算。但是Voodoo2 依然作为一块3D加速子卡，需要一块2D显卡的支持。Voodoo2的推出已经 使得 3D 加速又到达了一个新的里程碑，凭借 Voodoo2 的效果、画面和速度， 征服了不少当时盛行一时的 3D游戏。2009年最为流行的SLI技术也是当时 Voodoo2 的一个新技术， Voodoo2 第一次支持双显卡技术，让两块 Voodoo2

12、并联协同工作获得双倍的性能。 ?PCI Expres显卡接口? 2001年春季的IDF上Intel正式公布PCI Express是取代PCI总线的第 三代I/O技术，也称为3GIO。该总线的规范由In tel支持的AWG （Arapahoe Working Group）负责制定。2002年4月17日，AWG正式宣布规范 草稿制定完毕，并移交PCI-SIG进行审核。最后被正式命名为PCI Express 2006 年正式推出规范）。？?？?？?2009年, PCI-E 3.（规范已经确定，其编码数据速率，比同等情况下的规范提高了一倍，X32端口的双向速率咼达320Gbps七彩虹逸彩 9800GT

13、-GD3 冰封骑士 3F 512M M10芯片厂商：NVIDIA GeForce 9800显存容量：512MB GDDR3显存位宽：256bit核心频率：600MHz显存频率：1800MHz显存速度：散热方式：散热风扇+散热片（静I/O 接口：HDMI总线接口：PCI Express 2.0 16X流处理器：112个七彩虹iGame260+ GD3 UP 烈焰战神 896M芯片厂商：NVIDIA Geforce GTX显存容量：896MB GDDR3显存位宽：448bit核心频率：Normal: 576MHz Tur显存频率：Normal: 2000MHz Tur显存速度：散热方式：巨型涡轮散

14、热器I/O 接口：HDMI总线接口：PCI Express 2.0 16X流处理器：216个影驰GT240中将版芯片厂商：NVIDIA GeForce GT24显存容量：512MB GDDR5显存位宽：128bit核心频率：550MHz显存频率：3400MHz显存速度：散热方式：散热风扇I/O 接口：HDM1接口 /DVI 接口 /VGA总线接口：PCI Express 2.0 16X流处理器：96个影驰GTX260+上将版芯片厂商：NVIDIA GeForce GTX显存容量：896MB GDDR3显存位宽：448bit核心频率：625MHz显存频率：1050MHz显存速度：散热方式：散热风

15、扇I/O 接口：HDMI/S-video 接口（TV-总线接口：PCI Express 2.0 16X流处理器：216个双敏无极 2 HD5750 DDR5 V1024 小牛版芯片厂商:ATI Radeon HD 5750显存容量:512MB GDDR5显存位宽:128bit核心频率:700MHz显存频率:4600MHz散热方式:散热风扇I/O 接口:HDM1接口 /DVI 接口 /VGA总线接口:PCI Express 2.0 16X流处理器:720个3D API :DirectX 11七彩虹 IGAME250-GD3 冰封骑士 5F 512M R08芯片厂商：NVIDIA Geforce

16、GTS显存容量：512MB GDDR3显存位宽：256bit核心频率：740MHz显存频率：2200MHz显存速度：散热方式：散热风扇I/O 接口：HDM 1 接口 /双 DVI 接口总线接口：PCI Express 2.0 16X流处理器：128个耕昇GTS250黄忠版芯片厂商：NVIDIA Geforce GTS显存容量：512MB GDDR3显存位宽：256bit核心频率：745MHz显存频率：2200MHz显存速度：散热方式：散热风扇I/O 接口：HDMI总线接口：PCI Express 2.0 16X流处理器：128个铭瑄极光GTS250终结者1024M芯片厂商：NVIDIA Geforce GTS显存容量：1024MB GDDR3显存位宽：256bit核心频率：67