顯卡基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

顯卡基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)

一顯卡的基本構(gòu)成

IPCB；

印刷電路板。板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成.在表面能夠看到的細(xì)小線路材

料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個(gè)板子上的，而在制造過(guò)程中部份被蝕刻處理掉，留下來(lái)的部份就變成網(wǎng)

狀的細(xì)小線路了。這些線路被稱作導(dǎo)線或者稱布線，并用來(lái)提供PCB上零件的電路連接。

PCB分為2層、4層、6層、8層、10層等，層數(shù)越多線路越精細(xì)制造成本越高。

目前顯卡使用的PCB板多為4層或者6層

IIGPU（VPU）:

GPU（GraphicsProcessingUnit）是相關(guān)于CPU的一個(gè)概念，由于在現(xiàn)代的計(jì)算機(jī)中（特別是家用系統(tǒng)，

游戲的發(fā)燒友）圖形的處理變得越來(lái)越重要，需要一個(gè)專門(mén)的圖形的核心處理器。因此有了GPU,專門(mén)的

圖形處理器的意思。

普通與專業(yè)

普通顯卡就是普通臺(tái)式機(jī)內(nèi)所使用的顯卡產(chǎn)品，也就是DIY市場(chǎng)內(nèi)最為常見(jiàn)的顯卡產(chǎn)品。之因此叫它普通

顯卡是相關(guān)于應(yīng)用于圖形工作站上的專業(yè)顯卡產(chǎn)品而言的，。普通顯卡更多注重于民用級(jí)應(yīng)用，更強(qiáng)調(diào)的

是在用戶能同意的價(jià)位下提供更強(qiáng)大的娛樂(lè)、辦公、游戲、多媒體等方面的性能；

而專業(yè)顯卡則強(qiáng)調(diào)的是強(qiáng)大的性能、穩(wěn)固性、繪圖的精確等方面。目前設(shè)計(jì)制造普通顯卡顯示芯片的廠家

要緊有NVIDIA、ATI、SIS等，但主流的產(chǎn)品都是使用NVIDIA、ATI的顯示芯片。

顯示芯片位寬

顯示芯片位寬是指顯示芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的位寬，也就是顯示芯片內(nèi)部所使用的數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)，（注意區(qū)

別顯示芯片位寬與顯存位寬）目前主流的顯示芯片基本都使用了256位的位寬，使用更大的位寬意味著在

數(shù)據(jù)傳輸速度不變的情況，瞬間所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大。

顯示芯片位寬就是顯示芯片內(nèi)部總線的帶寬，帶寬越大，能夠提供的計(jì)算能力與數(shù)據(jù)吞吐能力也越快，是

決定顯示芯片級(jí)別的重要數(shù)據(jù)之一。目前已推出最大顯示芯片位寬是512位，那是由Matrox（幻日）公司

推出的Parhelia-512顯卡，這是世界上第一顆具有512位寬的顯示芯片。而目前市場(chǎng)中所有的主流顯示

芯片,包含NVIDIA公司的GeForce系列顯卡，ATI公司的Radeon系列等，全部都使用256位的位寬。這

兩家目前世界上最大的顯示芯片制造公司也將在未來(lái)幾年內(nèi)使用512位宛。

顯示芯片位寬增加并不代表該芯片性能更強(qiáng)，由于顯示芯片集成度相當(dāng)高，設(shè)計(jì)、制造都需要很高的技術(shù)

能力，單純的強(qiáng)調(diào)顯示芯片位寬并沒(méi)有多大意義，只有在其它部件、芯片設(shè)計(jì)、制造工藝等方面都完全配

合的情況下，顯示芯片位寬的作用才能得到表達(dá)。

核心頻率；

顯示芯片的工作頻率

其工作頻率在一定程度上能夠反映出顯示核心的性能，但顯卡的性能是由核心頻率、顯存、像素管線、像

素填充率等等多方面的情況所決定的，因此在顯示核心不一致的情況下，核心頻率高并不代表此顯卡性能

強(qiáng)勁。在同樣級(jí)別的芯片中，核心頻率高的則性能要強(qiáng)一些，提高核心頻率就是顯卡超頻的方法之一。

顯示芯片的要緊廠商

1.INTEL

2.NVIDIA

(GeForce)

3.ATI(Radeon)

III顯存：

顯示存儲(chǔ)器，簡(jiǎn)18.70"

稱顯存，其作用是以數(shù)口NVIDIA

字形式儲(chǔ)存圖形圖像資■ATI

料。■Intel

口兌他

顯存的品牌24.90%

目前名牌顯存要

緊有：

FCFQF.COM版權(quán)所有

歐美的

Micron（美光）、Infineon（原西門(mén)子）

韓國(guó)的SEC（三星）、HYHynix（現(xiàn)代）

日本的\EC（日本電氣）、Hitachi（日立）、Mitsubishi（三菱）、Toshiba（東芝）

臺(tái)灣的EilteMT、ESMT（晶豪）、EtrcnTech（鈕創(chuàng)）、Winbond（華邦）

Mosel（茂矽）、Nanya（南亞）

能夠說(shuō)以上品牌的顯存質(zhì)量操縱是嚴(yán)格的。這些顯存廠商的技術(shù)水平都很高，相比以上這些巨頭而言，市

面上一些小廠商的產(chǎn)品性能不敢恭維，它們的顆粒來(lái)源五花八門(mén)：要么是一些大廠未經(jīng)測(cè)試的，自己命名

包裝而成：要么是一些被大廠初檢不合格的晶圓，被拿來(lái)重新切割、包裝、測(cè)試，以新的品牌流入市場(chǎng)，

因此這些不知名廠商的顯存質(zhì)量良莠不齊。

顯存的封裝：

顯存封裝是指顯存顆粒所使用的封裝技術(shù)類型，封裝就是將顯存芯片包裹起來(lái)，以避免芯片與外界接觸，

防止外界對(duì)芯片的損害?？諝庵械碾s質(zhì)與不良?xì)怏w，乃至水蒸氣都會(huì)腐蝕芯片上的精密電路，繼而造成電

學(xué)性能下降。不一致的封裝技術(shù)在制造工序與工藝方面差異很大，封裝后對(duì)內(nèi)存芯片自身性能的發(fā)揮也起

到至關(guān)重要的作用。顯存封裝形式要緊有TQFP、TSOP、MBGA等。

TQFP

TQFP是QuadFlatPackage的縮寫(xiě)，是“小型方塊平面封裝”的意思。TQFP

封裝在早期的顯卡上使用的比較頻繁，但少有速度在4ns以上的TQFP封裝顯

存,由于工藝與性能的問(wèn)題，目前己經(jīng)逐步被TSOP與BGA所取代。TQFP封裝

在顆粒四周都帶有針腳，識(shí)別起來(lái)相當(dāng)明顯。

TSOP

TSOP（ThinSmallOut—LinePackage.薄型小尺寸封裝）°TSOP封裝是在

芯片的周?chē)龀鲆_，使用SMT技術(shù)（表面安裝技術(shù)）直接附著在PCB板的

表面。TSOP封裝外形尺寸時(shí)，寄生參數(shù)（電流大幅度變化時(shí)，引起輸出電壓

擾動(dòng)）減小，適合高頻應(yīng)用，操作比較方便，可靠性也比較高。同時(shí)TSOP封裝

具有成品率高，價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，因此得到了極為廣泛的應(yīng)用。TSOP封裝是

目前應(yīng)用廣泛的顯存封裝類型。TSOP封裝針腳在顯存的兩側(cè)。

MBGA

MBGA是指微型球柵陣列封裝，英文全稱之MicroBallGrid

它與TSOP內(nèi)存芯片不一致，MBGA的引腳并非裸露在外,而

形式寄生在芯片的底部，因此這種顯存都看不到引腳。MBGA的優(yōu)點(diǎn)有雜僅少、散熱性好、電氣性能佳、可

接腳數(shù)多，且可提高良率。最突出是由于內(nèi)部元件的間隔更小，信號(hào)傳輸延遲小，能夠使頻率有較大的提

高。

顯存容量

顯存容量是顯卡上顯存的容量數(shù)，這是選擇顯卡的關(guān)鍵參數(shù)之一。顯存容量決定著顯存臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多

少。

顯卡的顯存用于存放圖像數(shù)據(jù)，顯存的容量與存取速度決定了顯示卡的整體性能，同時(shí)直接影響顯示的分

辨率及與色彩位數(shù)，顯存容量越大，能顯示的分辨率與色彩位數(shù)越高。（色彩位數(shù)決定顯示顏色數(shù)的總量。

顏色數(shù)由2的N次方來(lái)確定的，N代表為位數(shù)，如位數(shù)為16位，則顯示的顏色數(shù)為2的16次方等于65536

種。）

這里顯示內(nèi)存同分辨率及其色彩位教的關(guān)系為：

顯示內(nèi)存引分辨率X色彩位數(shù)/8的乘積

比如，分辨率為1024X768,色彩位數(shù)為32位，

那么需要的顯示內(nèi)存為：1024X768X32/8=3.1MB

顯存時(shí)鐘周期

顯存時(shí)鐘周期就是顯存時(shí)鐘脈沖的重復(fù)周期，它是作為衡量顯存速度的重要指標(biāo)。顯存速度越快，單位時(shí)

間交換的數(shù)據(jù)量也就越大，在同等情況下顯卡性能將會(huì)得到明顯提升。顯存的時(shí)鐘周期通常以ns（納秒）

為單位。

顯存頻率

顯存默認(rèn)情況下的工作頻率

該顯存在顯卡上工作時(shí)的頻率，以MHz（兆赫茲）為單位。顯存頻率一定程度上反應(yīng)著該顯存的速度，顯

存頻率隨著顯存的類型、性能的不一致而不一致。

顯存頻率與顯存時(shí)鐘周期是有關(guān)的，二者成倒數(shù)關(guān)系，也就是顯存頻率=1/顯存時(shí)鐘周期。假如是SDRAM

顯存，其時(shí)鐘周期為6ns,那么它的顯存頻率就為l/6ns=166MHz；而關(guān)于DDRSDRAM,其時(shí)鐘周期為6ns,

那么它的顯存頻率就為l/6ns=166YHz,但要熟悉的是這是DDRSDRAM的實(shí)際頻率，而不是我們平常所說(shuō)

的DDR顯存頻率。由于DDR在時(shí)鐘上升期與下降期都進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，其一個(gè)周期傳輸兩次數(shù)據(jù)，相當(dāng)于

3DRAM頻率的二倍。習(xí)慣上稱呼的DDR頻率是其等效頻率，是在事實(shí)上際工作頻率上乘以2,就得到了等

效頻率。因此6ns的DDR顯存，其顯存頻率為l/6ns*2=333MHz。

顯存位寬

顯存位寬是顯存在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，位數(shù)越大則瞬間所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大，這是顯

存的重要參數(shù)之一。目前市場(chǎng)上的顯存位寬有64位、128位與256位三種，人們習(xí)慣上叫的64位顯卡、

128位顯卡與256位顯卡就是指其相應(yīng)的顯存位寬。顯存位寬越高，性能越好價(jià)格也就越高，因此256位

寬的顯存更多應(yīng)用于高端顯卡，而主流顯卡基本都使用128位顯存。

顯卡的顯存是由一塊塊的顯存芯片構(gòu)成的，顯存總位寬同樣也是由顯存顆粒的位寬構(gòu)成,。顯存位寬=顯

存顆粒位寬X顯存顆粒數(shù)。顯存顆粒上都帶有有關(guān)廠家的內(nèi)存編號(hào)，能夠去網(wǎng)上查找其編號(hào)，就能熟悉其

位寬，再乘以顯存顆粒數(shù)，就能得到顯卡的位寬。這是最為準(zhǔn)確的方法。

顯存帶寬（系統(tǒng)帶寬）

顯存帶寬是指顯示芯片與顯存之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，它以字節(jié)/秒為單位。（注意不要把顯存帶寬與顯存位

寬混淆）

顯存帶寬是決定顯卡性能與速度最克要的因素之一。要得到精細(xì)（高分辨率）、色彩逼真（32位真彩）、流暢

（高刷新速度）的3D畫(huà)面，就務(wù)必要求顯卡具有大顯存帶寬。目前顯示芯片的性能已達(dá)到很高的程度，其

處理能力是很強(qiáng)的，只有大顯存帶寬才能保障其足夠的數(shù)據(jù)輸入與輸出。隨著多媒體、3D游戲?qū)τ布囊?/p>

求越來(lái)越高，在高分辨率、32位真彩與高刷新率的3D畫(huà)面面前，相關(guān)于GPU,較低的顯存帶寬已經(jīng)成為

制約顯卡性能的瓶頸。顯存帶寬是B前決定顯卡圖形性能與速度的重要因素之一。

顯存帶寬的計(jì)算公式為：顯存帶寬二工作頻率X配存位寬/8。

目前大多中低端的顯卡都能提供6.4GB/s>8.OGB/s的顯存帶寬,而關(guān)于高端的顯卡產(chǎn)品則提供超過(guò)20GB/s

的顯存帶寬。在條件同意的情況下，盡可能購(gòu)買(mǎi)顯存帶寬大的顯卡，這是一個(gè)選擇的關(guān)鍵。

顯存規(guī)格常識(shí)

在講顯存規(guī)格之前,要先明確兩個(gè)單位的意義：

bit,字位,表示一個(gè)二進(jìn)制數(shù)字所占的位

一、速度快

DVI傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，數(shù)字圖像信息不需通過(guò)任何轉(zhuǎn)換，就會(huì)直接被傳送到顯示設(shè)備上，因此減少

了數(shù)字一模擬一數(shù)字繁瑣的轉(zhuǎn)換過(guò)程，大大節(jié)約了時(shí)間，因此它的速度更快，有效消除拖影現(xiàn)象，而

且使用DVI進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)沒(méi)有衰減,色彩更純凈，更逼真。

二、畫(huà)面清晰

計(jì)算機(jī)內(nèi)部傳輸?shù)氖嵌M(jìn)制的教字信號(hào)，使用VGA接口連接液晶顯示器的話就需要先把信號(hào)通過(guò)顯卡

中的D/A（數(shù)字/模擬）轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變?yōu)镽、G、B三原色信號(hào)與行、場(chǎng)同步信號(hào)，這些信號(hào)通過(guò)模擬信號(hào)

線傳輸?shù)揭壕?nèi)部還需要相應(yīng)的A/D（模擬/數(shù)字）轉(zhuǎn)換器將模擬信號(hào)再一次轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)才能在液

晶上顯示出圖像來(lái)。在上述的D/A、A/D轉(zhuǎn)換與信號(hào)傳輸過(guò)程中不可避免會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的缺失與受到干

擾，導(dǎo)致圖像出現(xiàn)失真甚至顯示錯(cuò)誤，而DVI接口無(wú)需進(jìn)行這些轉(zhuǎn)換，避免了信號(hào)的缺失，使圖像的

清晰度與細(xì)節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。

TV-Out

TV-Out是指顯卡具備輸出信號(hào)到電視的有關(guān)接口。輸出到電視的接口目前要緊應(yīng)用的有三種。

一種是使用YGA接口

VGA接口是絕大多數(shù)顯卡都具備的接口類型，但這需要電視上具備VGA接口才能實(shí)現(xiàn)，而帶有此接口的電

視相對(duì)還較少，同時(shí)多是一些價(jià)格較貴的產(chǎn)品，普及程度不高。此種方法通常不多使用，也不是人們習(xí)慣

意義上說(shuō)的視頻輸出。

另外一種則是復(fù)合視頻接口

復(fù)合視頻接口使用RCA接口，RCA接口是目前電視設(shè)備上應(yīng)用最廣泛的接口，兒乎每臺(tái)電視上都提供了此

類接口，用于視頻輸入。盡管AV接口實(shí)現(xiàn)了音頻與視頻的分離傳輸，這就避免了由于音/視頻混合干擾而

導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降，但由于AV接口傳輸?shù)娜匀皇且环N亮度/色度（Y/C）混合的視頻信號(hào)，仍然需要顯

示設(shè)備對(duì)其進(jìn)行亮/色分離與色度解碼才能成像，這種先混合再分離的過(guò)程必定會(huì)造成色彩信號(hào)的缺失，

色度信號(hào)與亮度信號(hào)也會(huì)有很大的機(jī)會(huì)相互干擾，從而影響最終輸出的圖像質(zhì)量。

最后一種則是目前應(yīng)用最廣泛、輸出效果更好的S端子接口。

S端子也就是SeparateVideo,而"Separate”的中文意思就是“分離”。它

是在AV接口的基礎(chǔ)上將色度信號(hào)C與亮度信號(hào)Y進(jìn)行分離，再分別以不一致

的通道進(jìn)行傳輸，減少影像傳輸過(guò)程中的“分離”、“合成”的過(guò)程」減少轉(zhuǎn)化

過(guò)程中的缺失，以得到最佳的顯示效果。

Video-in

Video-in是指顯卡上具備用于視頻輸入的接口，并能把外部視頻源的信號(hào)輸

入到系統(tǒng)內(nèi)。這樣就能夠把電視機(jī)、錄像機(jī)、影碟機(jī)、攝像機(jī)等視頻信號(hào)源

輸入到電腦中。顯卡上支持視頻輸入的接口有RF射頻端子、復(fù)合視頻接口、S端子與VIVO接口等。

V散熱系統(tǒng)

1.散熱片散熱片成本低，無(wú)噪音，基本無(wú)故障，散熱效果通常

2.風(fēng)扇

含油風(fēng)扇：成本低,，噪音低，轉(zhuǎn)速低，壽命短

磁旋浮風(fēng)扇：成本中等，轉(zhuǎn)速高，壽命通常

滾珠風(fēng)扇：成本高，轉(zhuǎn)速高，壽命長(zhǎng)

3.熱管

熱管于1964年發(fā)明于美國(guó)洛斯-阿洛莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（LosAlamosNationalLaboratory）

20世紀(jì)80年代開(kāi)始,熱管應(yīng)用到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件散熱系統(tǒng)中.

熱管的工作原理

熱導(dǎo)管并不是普通的實(shí)心管，里面填充了特制的液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)。具體的工作原理是這樣的：熱管兩端產(chǎn)生

溫差的時(shí)候，蒸發(fā)端的液體就會(huì)迅速氣化，將熱量帶向冷凝端，速度非?？?。兩端溫差越大，蒸發(fā)速度越

大。在極端的情況下，蒸發(fā)速度可能能夠接近音速。液體在冷凝端凝聚液化以后，通過(guò)毛細(xì)作用，流回蒸

發(fā)端。如此循環(huán)往復(fù)，不斷地將熱量帶向溫度低的一端。液-氣之間的相變反應(yīng)，使熱管的熱傳導(dǎo)效率比

普通的純銅高數(shù)十倍，甚至上百倍。應(yīng)用這種方式能夠用極快的速度將熱量從熱管的底部導(dǎo)到熱管的頂部。

這種極佳的導(dǎo)熱性能，能夠使熱量不可能在發(fā)熱部位堆積，而是均勻地散發(fā)到了散熱器的各個(gè)散熱翅片上,

極大的提高了散熱片的導(dǎo)熱性能

熱管的工作原理圖

熱管散熱效果好，噪音低，使用壽命長(zhǎng)。目前唯一要解決的就是價(jià)格問(wèn)題.

VI顯卡上的其他重要元器件

BIOS

基本輸入輸出系統(tǒng)，在系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程中，首先運(yùn)行BIOS,進(jìn)行系統(tǒng)自檢。

1.可擦寫(xiě)2.不可擦寫(xiě)

RAMDAC

RAMDAC；RAMDAC數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片

RAMDAC作用是將顯存中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為顯示器能夠顯示出來(lái)的模擬信號(hào)，其轉(zhuǎn)換速率以MHz表示。現(xiàn)在

市面上很多顯示卡支持350Mhz與400Mhz工作速率。

顯卡電源

1.開(kāi)關(guān)電源

特點(diǎn)：發(fā)熱量小，成本高。特征為卡上有線圈電桿。

2.線性電源

特點(diǎn)：發(fā)熱量大，成本低6

二有關(guān)名詞

3DAPI

API是應(yīng)用程序接口的縮寫(xiě)，是許多程序的大集合。一個(gè)3DAPI能讓編程人員所設(shè)計(jì)的3D軟件只要調(diào)用

其API內(nèi)的程序，從而讓API自動(dòng)與硬件的驅(qū)動(dòng)程序溝通，啟動(dòng)3D芯片內(nèi)強(qiáng)大的3D圖形處理功能，從

而大幅度地提高了3D程序的設(shè)計(jì)效率。目前普遍應(yīng)用的3DAPI有DirectX、OpenGL等。

DirectX

微軟公司專為PC游戲開(kāi)發(fā)的API,與的ndows操作系統(tǒng)兼容性好，可繞過(guò)圖形顯示接口（GDI）直接進(jìn)行

支持該API的各類硬件的底層操作，大大提高了游戲的運(yùn)行速度，而且目前是免費(fèi)使用的。

OpenGL（開(kāi)放式圖形接口）

由SiliconGraphicsImage（SGI）公司開(kāi)發(fā)，能夠在Windows、Macos、與Unix上應(yīng)用的API。由于OpenGL

起步較早，一直用于高檔圖形工作站，其3D圖形功能很強(qiáng)，能最大限度地發(fā)揮3D芯片的巨大潛力。目前

有被DirectX超越的跡象。

VertexShader（頂點(diǎn)著色器）

Vertex（頂點(diǎn)）是圖形學(xué)中的最基本元素，三個(gè)頂點(diǎn)能夠連接成一個(gè)三角形，在三維空間中，每個(gè)頂點(diǎn)都

擁有自己的坐標(biāo)（xyzw）與顏色值等資料?，VertexShader（頂點(diǎn)著色器）在軟件上來(lái)說(shuō)就是一系列對(duì)頂

點(diǎn)資料進(jìn)行操作的指令程序，在硬件上就是執(zhí)行這些VertexShader程序的處理單元。

PixelShader（像素著色器）

在Vertex（頂點(diǎn)）被vertexshader處理完后，就會(huì)交給setup（設(shè)置）引擎轉(zhuǎn)換為屏幕上的二維坐標(biāo)點(diǎn)

（稱作fragmont或者者pixel,即像素），像素包