显卡基础知识及认识

显卡基础知识及认识第一页，共四十三页，编辑于2023年，星期三讲议课程大纲一.显卡发展史.二.显卡构成及相关技术第二页，共四十三页，编辑于2023年，星期三显卡发展史2D时代MDA/CGA显卡：1981年,IBM推出，只是显示功能MGA（MonochromeGraphicAdapter/MCGA显卡：1982年，IBM又推出揭开了采用模拟方式的显卡的序幕VGA显卡：VGA（VideoGraphicArray）即显示绘图阵列3D时代3DFX的光荣，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，大量的3D游戏的出现，3Dfx推出了业界的第一块真意义的3D图形加速卡：Voodoo，代表作：Voodoo，Voodoo2：S3的王朝：随着D3D和OpenGL的出现，S3实现了自己王朝，代表作：S3765NVIDIA的崛起：它在99年末推出了一款革命性的显卡---Geforce256，彻底打败了3Dfx,代表作：Geforce256NV/ATI上演铁面双雄：踏入2001年以后，如同桌面处理器市场的Intel和AMD一样，显卡市场演变为nVidia与ATI两雄争霸的局势2004年也是ATI大放异彩的一年，不过其最大的功臣却是来自于面向中低端的Radeon9550PCI-E显卡时代：进入2005年，PCI-E平台已渐渐为普通用户所了解和接受。显卡也逐渐进入到PCI-E平台的时代。PCI-E接口代替AGP接口的趋势不可避免。第三页，共四十三页，编辑于2023年，星期三两大显卡芯片厂商ATI(2006.07.24被AMD收购)代表产品:Rage12892509700X1300HD2xxxHD38xxHD48xxNVIDIA(成立于1993年)代表产品:MX400GF52006xxx7xxx8xxx9xxx第四页，共四十三页，编辑于2023年，星期三GPUMarketshare第五页，共四十三页，编辑于2023年，星期三AIBandAICAIC是AddinCard的缩写，特指具有研发和制造能力的NVIDIA合作伙伴，通常AIC制造产品而由通路厂商贴牌出售，能够对NVIDIA的市场策略给予终端产品线的支撑。AIC往往能够比传统的通路厂商享受到更多的支持，如市场基金、活动方案、显示芯片与显存的捆绑优惠等等。早ATI是自己设计自己销售ATI品牌，但01年的十月，当ATI重整旗鼓发布R8500和R7500系列的时候，首度效仿NVIDIA的芯片授权开放政策，允许显示卡厂商以及通路商获得授权以后生产或销售基于ATI显示芯片的显示卡，和NVIDIA一样，这些厂商作为帮助ATi打天下的团队，被命名为AIB（Add－in－Board认证合作伙伴）。第六页，共四十三页，编辑于2023年，星期三NV/ATI所认证的最高级别合作伙伴ATI所认证的最高级别合作伙伴：AIBASUS华硕，总部在台湾。Club3D，总部在荷兰。Connect3D，总部在德国。GECUBE精星，总部在台湾，技嘉控股。GIGABYTE技嘉，总部在台湾。HIS基恩资讯，总部在香港。MSI微星，总部在台湾。PALIT同德，总部在台湾。SAPPHIRE蓝宝石，总部在香港，柏能PCPartner的子公司，同时为ATI原厂显卡代工。ATI全球第一大合作伙伴TUL撼讯，总部在台湾，子品牌为PowerColor，为迪兰恒进代工。撼讯现被鸿海收购。第七页，共四十三页，编辑于2023年，星期三国内显卡品牌排行榜第八页，共四十三页，编辑于2023年，星期三2400Pro,XT,GS,GT？GPU不同工作频率不同第九页，共四十三页，编辑于2023年，星期三二.显卡构成GPU/ASIC显存供电模块I/O接口总线接口第十页，共四十三页，编辑于2023年，星期三显卡构成图解供电模块I/O接口PCIE总线接口GPU显存第十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期三原理框图GPU供电电路BIOS显存FANPCIE总线TVOUTDVIVGAHDMI/DP第十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期三显卡总线接口类型

ISAPCI(32位,工作频率:33MHz)AGP(AcceleratedGraphicsPort图形加速端口,32位,工作频率66MHz)PCIExpress,串行总线,工作频率:100MHz可以减少背板上的线材或连接线材的数量，因此可降低EMI、节省成本和空间第十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期三ISAAGP8XPCIAGP第十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期三PCIE总线第十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期三2.显示芯片

GPU/ASICGraphicsProcessingUnit(图形处理芯片)它是显卡的心脏，相当于电脑中的CPU主要任务就是处理系统输入的视频信息并将其进行构建、渲染等工作它决定该显卡的档次和性能目前设计、制造显示芯片的厂家只有NVIDIA、ATI、SIS、3DLabs等公司第十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期三核心频率

显示芯片的核心频率是指显示核心的工作频率，有点类似与CPU的工作主频，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能。但显卡的性能是由核心频率、显存、像素管线、像素填充率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。第十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期三显存的识别生产商：Elite产地:型号:M32L32321SB生产时间:99年48周速度:55ns,工作频率1/56ns=180MHZ第十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期三IC的封装类型FBAG:FineBallGridArray细密球型网阵列BAG:BallGridArray球栅阵列封装QFP:PlasticQuadFlatPackage扁平式封装TSOP:ThinSmallOutlinePackage薄小外形封装DIP:DualIn-linePackage双列直插PLCC:PlasticLeadedChipCarrierSOIC:SmallOutlineIntergrateCircuit,小外形集成电路PGA插针网格阵列封装技术（CeramicPinGridArrauPackage

LGA:LandGridArray,栅格阵列封装QFN:QuadFlatNo-leadpackage，方形扁平无引脚封装MCM:Multi-ChipModule多芯片组件第十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期三IC的封装类型BGATSOPFBGAQFPDIP第二十页，共四十三页，编辑于2023年，星期三IC的封装类型PLCCQFNLGASOIC第二十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期三4.显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽可以理解成为数据进出通道的大小X2400Pro128bit128bit就是显存位宽,显存位宽＝显存颗粒位宽×显存颗粒数带宽=频率＊位宽/8200Mx128bit/8=3.2G第二十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期三TSOP封装编号规律BGA封装的编号规律无论TSOP的还是BGA的，上面的同一编码所代表的意义是一样的。对于表示容量的两位代码，64、66表示64MBits（8MB），28=128Mbits，56、57=256Mbits，12=512Mbits，1G=1GBits。接着两位表示位宽的代码意义也不难理解，16表示16位，32就表示32位。表示时钟周期的两位（或一位）代码也很好理解，4表示4ns，5表示5ns，25、28、36分别表示2.5ns、2.8ns和3.6ns，简而言之你看到的数字是一个的话那么时钟周期就是那个，两个的话就在中间加个小数点。第二十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期三不同牌子显存识别第二十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期三显存带宽带宽是理论值，是最大峰值,不是平均值带宽=频率＊位宽/8200Mx32/8=800M位宽好象是告速公路的车道数，频率好象告速公路上的车速(单位时间内的车流量)带宽=车流量=?第二十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期三显卡位宽(核心位宽)显卡位宽=显存位宽?显示芯片位宽是指显示芯片内部数据总线的位宽，也就是显示芯片内部所采用的数据传输位数，目前主流的显示芯片基本都采用了256位的位宽目前已推出最大显示芯片位宽是512位，那是由Matrox（幻日）公司推出的Parhelia-512显卡，这是世界上第一颗具有512位宽的显示芯片。ATI/NV也将在未来几年内采用512位宽第二十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期三显卡位宽显卡位宽是由GPU决定的例子:某显卡上有4颗,HY5PS121621A显存1.12:512Mbit---64M2.16:显存位宽为16bit但此显卡核心位宽是256位第二十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期三I/O接口VGA接口HDMI接口TV接口DVI接口TV接口Displayport接口HDMI接口第二十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期三支架：就是全高(ATX)挡片与半高(LP)挡片Dual-slot第二十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期三数字/视频接口AV接口

AV接口可以算是TV的改进型接口，外观方面有了很大不同。分为了3条线，分别为:音频接口(红色与白色线，组成左右声道)和视频接口(黄色)。

由于AV输出仍然是将亮度与色度混合的视频信号，所以依旧需要显示设备进行亮度和色彩分离，并且解码才能成像。这样的做法必然会对画质造成损失，所以AV接口的画质依然不能让人满意。在连接方面非常简单，只需将3种颜色的AV线与电视端的3种颜色的接口对应连接即可。S端子

与AV接口相比，S端子不再对色度与亮度混合传输，这样就避免了设备内信号干扰而产生的图像失真，能够有效的提高画质的清晰程度。

但S－Video仍要将色度与亮度两路信号混合为一路色度信号进行成像，所以说仍然存在着画质损失的情况。虽然S端子不是最好的，不过一般情况下AV信号为640线，S端子可达到1024线，但是这需要由片源来决定。一般来说这种接口在DVD、PS2、XBOX、NGC等视频和游戏设备上广泛使用。色差分量接口

相比过去的AV和S端子，色差是将信号分为红、绿、蓝三种基色来输入的。色差连接还需要独立的2条音频线，类似于AV中的红线和白线，分别负责左右声道。色差分为逐行和隔行显示，用YCbCr表示的是隔行，用YPbPr表示则是逐行。第三十页，共四十三页，编辑于2023年，星期三数字/视频接口---续VGA接口

VGA接口又称(S－Dub)，这是源于电脑的输入接口，由于CRT显示器无法直接接受数字信号的输入，所以显卡只能采取将模拟信号输入显示器的方式来获得画面。而VGA就是将模拟信号传输到显示器的接口。DVI接口

DVI接口与VGA都是电脑中最常用的接口，与VGA不同的是，DVI是以全数字传输的接口，所以在画质上保证了完全无压缩的传输

由于显卡处理的数据信号都是全部数字化的，如果要将画面传输到CRT显示设备中就必定要通过数模转换器将数字信号转为模拟信号传送过去，但是在转换过程中也就必定会造成画质的失真。这显然很不好，不但麻烦，而且画质还会失真。所以DVI接口就出现了，这是全数字传输的接口，可将数字信号不加转换地直接传输到显示器中。

HDMI接口

HDMI接口是最近才出现的接口，它同DVI一样是采用全数字化信号的传输，但是不同的是，HDMI接口不但可以提供全数字的视频信号，而且还可以同时传输音频。就好像又回到了有线的射频接口一样，只是不一样的是，采用全数字化的信号传输不会像射频那样出现视频与音频干扰导致画质不佳的情况。如果收看国家高清信号电视的话，需要购买电视机顶盒，而机顶盒与电视连接就需要使用HDMI接口。第三十一页，共四十三页，编辑于2023年，星期三HDMI与HDCPHDMI（High

DefinitionMultimediaInterface），高清晰度多媒体接口。带宽:5Gbps传输信号：Video+Audio广泛用于电脑，DVD播放机，电视HDCP(High-bandwidthDigitalContentProtection)，HDCP数字内容保护，是一种保护协议HDMI是一种接口规范，而HDCP属于一种版本加密技术，而HDMI与HDCP的关系，是HDMI可以搭配HDCP技术来一同运作目前蓝光碟片支持HDCP第三十二页，共四十三页，编辑于2023年，星期三不支持HDCP？第三十三页，共四十三页，编辑于2023年，星期三DisplayportDisplayPort是由ATI,DELL,HP,Philips，NV,三星等公司开发,并由VESA组织制定的接口规范,于2005年8月发布HDMI:索尼、日立、松下、飞利浦、东芝、Siliconimage、Thomson(RCA)等7家公司于2002年4月开始发起的HDMI和DP的区别第三十四页，共四十三页，编辑于2023年，星期三HDMIDPHDMI第三十五页，共四十三页，编辑于2023年，星期三DP和HDMI对比

DisplayportHDMIDVI版权费免费4美分/台免费PNPYesNoNo带宽10.8G4.9G2.25G转DVIyesyes/HDCPsupportOptionalOptionalYesCable15M15M5MAudiosupportNo?YesNo模拟信号支持NoNoDVI-I第三十六页，共四十三页，编辑于2023年，星期三DisplayPort与现有的HDMI和DVI外设连通

第三十七页，共四十三页，编辑于2023年，星期三DVI-I,DVI-DDVI-I:DigitalVisualInterfaceIntegratedDVI-I连接器的样式是DVI-D18/24针终端的横面中配置了呈“※”形状的模拟用的5针,与可兼容DVI-DDVI-D:只有数字信号接口，没有模拟接口第三十八页，共四十三页，编辑于2023年，星期三Dual-LinkＳinglelink最大传输1600×1200但超过这个分辩率需要使用Duallink。2路TMDS方式的信号TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化传输差分信号）

TMDS是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。连接器使用24针的DVI-DDuallink或29针的DVI-IDuallink。它对线的屏蔽要求特别高第三十九页，共四十三页，编辑于2023年，星期三1080I/1080PＰ:Progressive,逐行扫描I:Interlace,隔行扫描我国的标准清晰度电视（ＳＤＴＶ）图像格式为７２０×７５６，高清晰度电视（ＨＤＴＶ）图像格式为１９２０×１０８０，其数值分别指的是一帧图像在水平和垂直方向上的有效像素点。只有图像信号格式为１９２０×１０８０，并且图像处理后的物理分辨力能达到１９２０×１０８０的才能称为高清电视。1080p被称为目前数字电视的顶级显示格式

第四十页，共四十三页，编辑于2023年，星期三扫描线电视的画面清晰度是以水平清晰度作为单位。通俗地说，我们可以把电视上的画面以水平方向分割成很多很多扫描线，分得越细，这些画面就越清楚，而水平线数的扫描线数量也就越多。清晰度的单位是“电视行(TVLine)”也称线。意思是从水平方向上看，相当于将每行扫描线竖立起来，然后乘上4：3或者16：9的宽高比，构成水平方向的总线数扫描以下是几种常见的电视扫描格式：D1为480i格式，和NTSC模拟电视清晰度相同，525条垂直扫描线，483条可见垂直扫描线，4：3或16：9，隔行/60Hz，行频为15.25KHz。D2为480P格式，和逐行扫描DV