第5章-顯卡與聲卡

第5章顯卡與聲卡5.1顯卡5.2聲卡5.1顯卡

顯卡的全稱是顯示接口卡（Videocard，Graphicscard），又稱為顯示適配器（Videoadapter），其主要功能是為顯示器提供經(jīng)過轉(zhuǎn)換和驅(qū)動(dòng)的行掃描信號(hào)，并保證這些信息能在顯示器被正確顯示出來(lái)。所以說顯卡是連接顯示器和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的重要元件，是實(shí)現(xiàn)“人機(jī)對(duì)話”的重要設(shè)備之一。

5.1.1顯卡的結(jié)構(gòu)顯卡是由一塊印刷電路板和附在上面的顯示控制芯片、顯存、顯卡接口和一些電容電阻等組成，如圖所示。如今，一些中、高檔的顯卡還擁有視頻輸出和輸入接口。PCI-E接口顯示控制芯片顯存DVI接口VGA接口1.顯示控制芯片（GPU）顯示控制芯片(GraphicProcessingUnit)，又稱為“圖形處理芯片”，是顯卡的核心部件，其功能是對(duì)電腦傳送到顯卡的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后再發(fā)送到顯示器上。由于顯卡需要處理大量的數(shù)據(jù)，所以在顯示控制芯片上一般會(huì)要還要加裝散熱片和風(fēng)扇。目前市場(chǎng)上的顯示控制芯片主要由NVIDIA和ATI兩家公司生產(chǎn)，通常簡(jiǎn)稱為N卡和A卡，如圖5-2所示。

2.顯存

顯存又稱“顯卡內(nèi)存”，屬于是隨機(jī)存儲(chǔ)器，其主要功能是暫時(shí)儲(chǔ)存顯示芯片中要處理的數(shù)據(jù)和處理完畢的數(shù)據(jù)。顯存的容量越大表示該顯卡顯示圖像的精度越高，畫面也越流暢，圖形核心的性能愈強(qiáng)，需要的顯存也就越多。現(xiàn)在最新的顯卡則采用了性能更為出色的GDDR4或GDDR5顯存，GDDR5顯存比GDDR3顯存更加優(yōu)秀，它的顯存顆粒能夠提供的總帶寬是GDDR3的3倍以上，具有更大的靈活性和更高的性能，目前的高端顯卡采用的都是GDDR5顯存。顯存主要由傳統(tǒng)的內(nèi)存制造商提供，如三星、現(xiàn)代、Kingston等。3.顯卡接口顯卡的接口由總線接口和輸出接口兩部分組成。

1）總線接口總線接口可分為AGP和PCI-E接口兩種。AGP（AccelerateGraphicalPort）接口是一種顯卡專用局部總線接口，如圖所示，它能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（即控制芯片和AGP顯卡）的連接。AGP接口從誕生到現(xiàn)在發(fā)展經(jīng)歷了AGP1X、AGP2X和AGP8X等階段，其傳輸速度從最早的266MB/S發(fā)展到現(xiàn)在AGP8X的2.1GB/S，但最終還是被PCI-E接口替代。

PCI-Express接口是一種新型的總線接口，采用的是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接，如圖所示，取代AGP接口的PCI-E接口位寬為X16，能提供5GB/s的帶寬。能夠支持高階電源管理、熱插拔和數(shù)據(jù)同步傳輸，還可以為傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行帶寬優(yōu)化，是目前流行的顯卡總線接口。2）輸出接口輸出接口又可分為VGA和DVI-I接口兩種，目前流行的顯卡集成輸出接口為DVI加VGA，對(duì)CRT和LCD顯示器都可以連接。VGA（VideoGraphicsArray）接口是用于輸出模擬信號(hào)的顯卡標(biāo)準(zhǔn)接口，常用于顯卡的視頻輸出。VGA接口由15個(gè)針孔組成，分成3排，每排5個(gè)。常用的8個(gè)針孔分別為1、2、3、6、7、8、13和14針，其針孔功能，如圖所示。

專家點(diǎn)撥：顯示器圖像是由紅、綠、藍(lán)三原色和行、場(chǎng)同步信號(hào)共同組成的。如果顯示的圖像出現(xiàn)了缺色或無(wú)信號(hào)現(xiàn)象，多數(shù)是由于信號(hào)輸出接口未接好造成的。

DVI-I接口是兼容數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)接口一種新型接口，由24個(gè)數(shù)字插針和5個(gè)模擬插針插孔（四針孔和一個(gè)十字花）構(gòu)成，如圖所示。該類型接口具有傳輸速度快和畫面清晰的優(yōu)點(diǎn)，是目前顯卡和LCD顯示器的首選接口。專家點(diǎn)撥：DVI-I接口能兼容模擬信號(hào)，但不能作為VGA接口直接使用，需要通過一個(gè)DVI與VGA接口轉(zhuǎn)換接頭才能使用。

5.1.2顯卡的工作原理數(shù)據(jù)一旦離開CPU，必須通過以下4個(gè)步驟，最后才會(huì)到達(dá)顯示屏。（1）從總線（bus）進(jìn)入圖形處理器GPU，即將CPU送來(lái)的數(shù)據(jù)送到GPU里面進(jìn)行處理。（2）從顯卡芯片組（videochipset）進(jìn)入顯存，即將芯片處理完的數(shù)據(jù)送到顯存。（3）從顯存進(jìn)入隨機(jī)讀寫存儲(chǔ)?！獢?shù)轉(zhuǎn)換器（RAMDAC），即將顯示顯存讀取出數(shù)據(jù)再送到RAMDAC進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工作（數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)模擬信號(hào)）。（4）從DAC進(jìn)入顯示器，即將轉(zhuǎn)換完的模擬信號(hào)送到顯示屏。顯示效能是系統(tǒng)效能的一部份，其效能的高低由以上四步所決定，它與顯示卡的效能不太一樣，如要嚴(yán)格區(qū)分，顯示卡的效能應(yīng)該受中間兩步所決定，因?yàn)檫@兩步的資料傳輸都是在顯示卡的內(nèi)部。第一步是由CPU（運(yùn)算器和控制器一起組成了計(jì)算機(jī)的核心，成為微處理器或中央處理器，即CPU）進(jìn)入到顯示卡里面，最后一步是由顯示卡直接送資料到顯示屏上。

5.1.3顯卡的分類顯卡可按工作原理和顯示芯片兩方面進(jìn)行分類。

1．按工作原理分類根據(jù)顯卡的工作原理可分為獨(dú)立顯卡和集成顯卡兩種。

1）獨(dú)立顯卡獨(dú)立顯卡是指將顯示芯片、顯存及其相關(guān)電路單獨(dú)做在一塊電路板上，自成一體而作為一塊獨(dú)立的板卡存在，是一種為圖形加速的專用擴(kuò)展卡，它需占用主板的擴(kuò)展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E）。獨(dú)立顯卡單獨(dú)安裝有顯存，一般不占用系統(tǒng)內(nèi)存，在技術(shù)上也較集成顯卡先進(jìn)得多，比集成顯卡能夠得到更好的顯示效果和性能，容易進(jìn)行顯卡的硬件升級(jí)；其缺點(diǎn)是系統(tǒng)功耗有所加大，發(fā)熱量也較大，需額外花費(fèi)購(gòu)買顯卡的資金。2）集成顯卡集成顯卡是將顯示芯片、顯存及其相關(guān)電路都做在主板上，與主板融為一體的顯卡類型，其性能比獨(dú)立顯卡稍差，但是基本可以滿足普通用戶需求。集成顯卡的顯示芯片有單獨(dú)的，但大部分都集成在主板的北橋芯片中，其型號(hào)與主板北橋芯片型號(hào)一致，如集成在Intel845GV主板芯片組上的集成顯卡為Intel845GV。一些主板集成的顯卡也在主板上單獨(dú)安裝了顯存，但其容量較小，集成顯卡的顯示效果與處理性能相對(duì)較弱，不能對(duì)顯卡進(jìn)行硬件升級(jí)，但可以通過CMOS調(diào)節(jié)頻率或刷入新BIOS文件實(shí)現(xiàn)軟件升級(jí)來(lái)挖掘顯示芯片的潛能；集成顯卡的優(yōu)點(diǎn)是功耗低、發(fā)熱量小、部分集成顯卡的性能已經(jīng)可以媲美入門級(jí)的獨(dú)立顯卡，所以不用花費(fèi)額外的資金購(gòu)買顯卡，但由于集成顯卡沒有獨(dú)立顯存，所以在工作時(shí)需要占用大量?jī)?nèi)存，這對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能有影響

通過主機(jī)箱外形即可辨別獨(dú)立顯卡和集成顯卡，若是立式機(jī)箱，集成顯卡接口為豎式，獨(dú)立顯卡接口為橫式，如圖所示。集成顯卡獨(dú)立顯卡若是臥式機(jī)箱，集成顯卡接口為橫式，獨(dú)立顯卡接口為豎式，如圖所示。獨(dú)立顯卡集成顯卡2．按顯示芯片類型分類按顯示芯片類型則可分為NVIDIA和ATI兩種。

（1）NVIDIA芯片

/view/16412.htm（中文名稱“英偉達(dá)”）是一家以設(shè)計(jì)顯示芯片和主板芯片組為主的半導(dǎo)體公司，該公司的主打產(chǎn)品是GeForce顯卡系列及計(jì)算機(jī)主板nForce芯片組系列，目前該公司在市場(chǎng)上流行的芯片有GeForce9系列、GeForce400系列和GeForce300系列。如圖所示為GeForce9800GT顯示芯片。（2）ATI芯片ATI（ArrayTechnologyIndustry，中文名為“冶天”）是世界著名的顯示芯片生產(chǎn)商，該公司專門設(shè)計(jì)并銷售適用于個(gè)人電腦的顯示卡、圖形處理器和主板芯片組。目前該公司在市場(chǎng)上流行的芯片分別是臺(tái)式機(jī)上使用的ATIRadeon?HD5000系列和ATIRadeon?HD4000系列等，筆記本上使用的ATIRadeonHD4000系列。如圖所示為ATIRadeonHD5970顯示芯片。5.1.4顯卡的選購(gòu)顯卡一般需要根據(jù)自己的需求來(lái)進(jìn)行選擇，然后多比較幾款不同品牌同類型的顯卡，通過觀察顯卡的做工來(lái)選擇顯卡，還有重要的一點(diǎn)是顯存的容量一定要看清楚。

1.根據(jù)用戶需求選擇不同的用戶對(duì)顯卡的需求不一樣，從事圖形圖象設(shè)計(jì)、辦公、普通用戶和游戲玩家對(duì)顯卡的需求都是不同的，需要根據(jù)自己的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和使用情況來(lái)選擇合適的顯卡。1）圖形設(shè)計(jì)類用戶圖形設(shè)計(jì)類的用戶對(duì)顯卡的要求非常高，特別是專業(yè)級(jí)模具設(shè)計(jì)制作及3D動(dòng)畫設(shè)計(jì)、建筑工程及影視后期合成等制作人員，這類用戶一般選擇市場(chǎng)上頂級(jí)的顯卡，特別需要顯卡對(duì)3DMax及Maya等三維設(shè)計(jì)軟件有很高的配合度，如Geforce

6800

Ultra或X800以上檔次的顯卡、

NVIDIA公司的Quadro系列（NVIDIAQuadroVX200）和ATI公司的FireGL系列（ATIFireGLV7300）等。如圖所示為NVIDIAQuadroVX200顯卡。2）辦公應(yīng)用類用戶這類用戶不需要顯卡具有強(qiáng)勁的圖像處理能力，只需要顯卡能處理簡(jiǎn)單的文本和圖像即可。這樣一般的顯卡都能勝任，如集成顯卡、NVIDIAGeForce9600GT和ATIRadeonHD4670檔次的顯卡等。

如圖5-12所示為ATIRadeonHD4670顯卡。3）普通用戶

這類用戶平時(shí)娛樂多為上網(wǎng)、看電影、玩一些小游戲，對(duì)顯卡有一定的要求，并且也不愿在顯卡上面多投入資金，這類用戶可以購(gòu)買NVIDIAGeForceGT240或者與RadeonHD5570相同檔次的顯卡就可以了，這類顯卡價(jià)格在300～500元，投入不多，但是完全可以滿足需求。如圖所示為NVIDIAGeForceGT240顯卡。4）游戲玩家類用戶這類用戶對(duì)顯卡的要求較高，需要顯卡具有較強(qiáng)的3D處理能力和游戲性能，這類用戶一般都會(huì)考慮市場(chǎng)上性能強(qiáng)勁的顯卡，一般顯存必須要1GB或更大，顯存位寬最好要有256bit，否則會(huì)影響游戲的運(yùn)行速度。如NVIDIAGeForce9800GT和ATIRadeonHD5750以上檔次的顯卡。如圖5-14所示為NVIDIAGeForce9800GT顯卡。5.2聲卡聲卡也叫“音頻卡”，是多媒體技術(shù)中最基本的組成部分，用于實(shí)現(xiàn)聲波／數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換。目前，個(gè)人電腦的應(yīng)用需求已經(jīng)越來(lái)越多的轉(zhuǎn)向了休閑娛樂方面，用電腦看電影，打游戲似乎已經(jīng)成為了許多人的時(shí)尚。聲音是多媒體表現(xiàn)中極為重要的一環(huán)，因此聲卡也成為電腦必備的零部件。隨著DVD應(yīng)用的日漸普及，要想達(dá)到多聲道的劇院級(jí)音場(chǎng)效果，聲卡的表現(xiàn)以及是否支持多聲道輸出是相當(dāng)重要的。5.2.1聲卡的結(jié)構(gòu)聲卡一般有聲音控制芯片、PCI總線接口、音頻輸入/輸出接口、MIDI游戲桿接口和跳線等主要結(jié)構(gòu)組件，如圖所示。PCI總線接口聲音控制芯片音頻輸入/輸出接口MIDI游戲桿接口跳線圖5-20聲卡的結(jié)構(gòu)

1．聲音控制芯片

聲音控制芯片是把從輸入設(shè)備中獲取的聲音模擬信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字信號(hào)，再存儲(chǔ)到電腦中，播放時(shí)，這些數(shù)字信號(hào)再被傳送到一個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器還原為模擬波形，放大后送到揚(yáng)聲器發(fā)聲。目前主要聲卡控制芯片有CMI系列、EMU系列、AD系列，F(xiàn)M系列YMF系列等。

2．PCI總線接口將聲卡插入到計(jì)算機(jī)主板的PCI插槽上的那一端稱為PCI總線接口，它用來(lái)聲卡與計(jì)算機(jī)互相交換信息的“橋梁”。

3．音頻輸入/輸出接口聲卡都具備錄音和放音功能，就有放音和錄音設(shè)備相連接的端口。一般在聲卡上有3～4個(gè)插孔，其中SpeakerOut是連接音箱插孔，LineOut是數(shù)字音頻輸出插孔，LineIn是數(shù)字音頻輸入插孔MicIn是連接麥克風(fēng)（話簡(jiǎn)）插孔。

4.MIDI游戲桿接口

MIDI游戲桿接口是一個(gè)15針的D形連接器，它可以配接游戲搖桿，模擬方向盤，也可以邊接電子樂器上的MIDI接口，實(shí)現(xiàn)MIDI音樂信號(hào)的直接傳輸。

5．跳線跳線位于聲卡的上部，通常是4針的小插座，用于連接CD-ROM，與CD-ROM的相應(yīng)端口連接實(shí)現(xiàn)CD音頻信號(hào)的直接插放。現(xiàn)在大部分的聲卡已經(jīng)把個(gè)跳線給省略掉了。

5.2.2聲卡的工作原理聲卡從話筒中獲取聲音模擬信號(hào)，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，將聲波振幅信號(hào)采樣轉(zhuǎn)換成一串?dāng)?shù)字信號(hào)，存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中。重放時(shí)，這些數(shù)字信號(hào)送到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)，以同樣的采樣速度還原為模擬波形，放大后送到揚(yáng)聲器發(fā)聲，這一技術(shù)稱為脈沖編碼調(diào)制技術(shù)(PCM)。聲卡的主要作用如下：（1）它可錄制數(shù)字聲音文件。通過聲卡及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序的控制，采集來(lái)自話筒、收錄機(jī)等音源的信號(hào)，壓縮后被存放在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存或硬盤中。

（2）將硬盤或激光盤壓縮的數(shù)字化聲音文件還原成高質(zhì)量的聲音信號(hào)，放大后通過揚(yáng)聲器放出。（3）對(duì)數(shù)字化的聲音文件進(jìn)行加工，以達(dá)到某一特定的音頻效果。（4）控制音源的音量，對(duì)各種音源進(jìn)行組合，實(shí)現(xiàn)混響器的功能。（5）利用語(yǔ)言合成技術(shù)，通過聲卡朗讀文本信息，如讀英語(yǔ)單詞和句子，奏音樂等。（6）具有初步的音頻識(shí)別功能，讓操作者用口令指揮計(jì)算機(jī)工作。（7）提供MIDI功能，使計(jì)算機(jī)可以控制多臺(tái)具有MIDI接口的電子樂器。另外，在驅(qū)動(dòng)程序的作用下，聲卡可以將MIDI格式存放的文件輸出到相應(yīng)的電子樂器中，發(fā)出相應(yīng)的聲音，使電子樂器受聲卡的指揮。5.2.3聲卡類型聲卡發(fā)展至今，主要分為板卡式、集成式和外置式3種接口類型，以適用不同用戶的需求，這3種類型的產(chǎn)品各有優(yōu)缺點(diǎn)。

1）板卡式卡式產(chǎn)品是現(xiàn)今市場(chǎng)上的中堅(jiān)力量，產(chǎn)品涵蓋低、中、高各檔次，售價(jià)從幾十元至上千元不等。早期的板卡式產(chǎn)品多為ISA接口，由于此接口總線帶寬較低、功能單一、占用系統(tǒng)資源過多，目前已被淘汰，PCI則取代了ISA接口成為目前的主流，它們擁有更好的性能及兼容性，支持即插即用，安裝使用都很方便，如圖5-21所示。2）集成式聲卡只會(huì)影響到電腦的音質(zhì)，對(duì)PC用戶較敏感的系統(tǒng)性能并沒有什么關(guān)系。因此，大多用戶對(duì)聲卡的要求都滿足于能用就行，更愿將資金投入到能增強(qiáng)系統(tǒng)性能的部分。雖然板卡式產(chǎn)品的兼容性、易用性及性能都能滿足市場(chǎng)需求，但為了追求更為廉價(jià)與簡(jiǎn)便，在部分用戶更愿意選擇集成式聲卡，如圖5-22所示。3）外置式聲卡外置式聲卡是創(chuàng)新公司獨(dú)家推出的一個(gè)新興事物，如圖5-23所示，它通過USB接口與PC連接，具有使用方便、便于移動(dòng)等優(yōu)勢(shì)。但這類產(chǎn)品主要應(yīng)用于特殊環(huán)境，如連接筆記本實(shí)現(xiàn)更好的音質(zhì)等。目前市場(chǎng)上的外置聲卡并不多，常見的有創(chuàng)新的Extigy、DigitalMusic兩款，以及MAYAEX、MAYA5.1USB等。5.2.4聲卡的性能指標(biāo)聲卡是處理聲音信息資料的設(shè)備，其性能指標(biāo)均與聲音有關(guān)，主要有以下幾種。

1）采樣頻率采樣頻率是指聲卡在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換時(shí)每秒內(nèi)對(duì)聲音信號(hào)的采樣次數(shù)，采樣頻率越高，聲音的還原就越真實(shí)。據(jù)組裝電腦配置網(wǎng)了解,目前主流聲卡的采樣頻率一般有44.1kHz、48kHz兩種。

2）采樣位數(shù)采樣位數(shù)是聲卡在一定的采樣頻率下存儲(chǔ)全部采樣樣本所需的存儲(chǔ)器位數(shù)。采樣頻率越高，每秒內(nèi)采樣的樣本值就越多，所需存儲(chǔ)器的位數(shù)就越多。目前主流聲卡大部分都是16位聲卡。

3）信噪比信噪比是指音頻線路中某一個(gè)參考點(diǎn)信號(hào)的功率與噪聲的功率之比，單位為分貝（dB）。信噪比越大，表示音頻輸出時(shí)噪聲越小。根據(jù)AC’97標(biāo)準(zhǔn)，信噪比至少應(yīng)在85dB以上。

4）聲道數(shù)聲卡的聲道數(shù)有雙聲道、4聲道、5.1聲道、6.1聲道和7.1聲道。其中“.1”是指低音炮聲道。

5.2.5聲卡的選購(gòu)聲音表現(xiàn)是一種非常主觀、個(gè)人化的感受，某些