電腦的顯示卡是用來幹什麼的有什麼功能和作用

2021-05-04 15:35:11 字數 5043 閱讀 8760

1樓:匿名使用者

瞭解最基礎的顯示卡知識

視訊記憶體 視訊記憶體也是加速卡的重要組成部分,視訊記憶體也被稱為幀快取,它實際上是用來儲存要處理的圖形的資料資訊。我們知道在螢幕上所顯現出的每一個畫素,都由4至32位資料來控制它的顏色和亮度,加速晶片和cpu對這些資料進行控制,ramdac讀入這些資料並把它們輸出到顯示器。有一些高階加速卡不僅將圖形資料儲存在視訊記憶體中,而且還利用視訊記憶體進行計算,特別是具有3d加速功能的顯示卡更是需要視訊記憶體進行3d函式的運算。

因為在視訊記憶體中的資料交換量越來越大,所以更新的視訊記憶體也不斷湧現。最初使用的視訊記憶體是dram(基本已經絕跡),多為低端加速卡使用的edo dram,以及現在被廣泛使用的sdram和sgram。這些都是單埠儲存器,還有一類就是較昂貴的雙埠vram和wram。

從效能上來說,vram和wram比較適合加速卡使用。雙埠視訊記憶體可以在從晶片集中得到資料的同時向ramdac輸送資料。而單埠視訊記憶體不能實現輸入和輸出的同時進行。

進行資料交換時,只有當晶片集完成對視訊記憶體的寫操作後,ramdac才能從視訊記憶體中得到資料。在高解析度和色深的環境下,這會影響加速卡的成績,因為此時的資料量更大,所要等待的時間就越多。但是vram和wram的**太高(我深有體會),無法普及,所以目前的加速卡使用得多是sgram,並通過提高視訊記憶體的頻寬來增大資料交換速度以便減少等待時間。

我們在選擇3d加速卡是主要挑選的是它所採用的3d加速晶片,而對加速卡上的視訊記憶體你又知道多少呢?

作為顯示卡的重要組成部分,視訊記憶體也一直隨著加速晶片的發展而逐步改變著。從早期的dram到現在廣泛流行的sdram,視訊記憶體的速度以及它對3d加速卡效能的影響也越來越大。視訊記憶體也被乘為幀快取,通常它是用來儲存顯示晶片(組)所處理的資料資訊。

當顯示晶片處理完資料後會將資料輸送到視訊記憶體中,然後ramdac從視訊記憶體中讀取資料並將數字訊號轉換為模擬訊號,最後將訊號輸出到顯示屏。所以視訊記憶體的速度以及頻寬直接影響著一塊加速卡的速度,如果你的3d加速卡有一顆強勁的「芯」,但是板載視訊記憶體卻無法將處理過的資料即時傳送,那麼你就無法得到滿意的顯示效果。

我們都知道在購買系統記憶體是總要買速度快的,同樣視訊記憶體也存在速度的差別,不同型別(甚至不同品牌)的顯示卡才用的視訊記憶體也不盡相同,這種現象在老式的fpm和edo dram中比較多。很多fpm都是60ns,而當edo dram廣泛採用後視訊記憶體的速度達到了25ns,更高的速度帶來的往往是更大的資料傳輸頻寬,這對整個顯示系統效能的影響是很大的。但是在同種型別視訊記憶體中,視訊記憶體速度的提高對顯示卡效能的影響就不十分顯著。

資料傳輸頻寬指的是視訊記憶體一次可以讀入的資料量,這是影響顯示卡效能的關鍵,它決定著你的顯示卡可以支援更高的解析度、更大的色深和合理的重新整理率。這意味著一塊採用新型視訊記憶體的加速卡可以支援到1024x768 24位色和85hz重新整理率,而用老視訊記憶體就無法作到。

視訊記憶體的種類很多,但大體上可以分為兩類,單埠視訊記憶體和雙埠視訊記憶體。但埠視訊記憶體從顯示晶片讀取資料以及向ramdac傳輸資料都是經過同一個埠,這樣一來資料的讀寫和傳輸就無法同時進行。以下幾種視訊記憶體都是單埠視訊記憶體。

fpm(fast page mode) dram

這就是我們過去經常見到的快頁記憶體,也就是過去常使用的系統記憶體的一種。雖然它的名字是「快」頁記憶體,但是在現在看來它的速度還是太慢了,它一般只工作在5-3-3-3 66 mhz下。fpm之所以被廣泛應用,一個重要原因就是它是種標準而且安全的產品,而且很便宜。

但是由於它的效能實在太次,所以不久便被edo dram所代替。

edo (extended data out) dram

與fpm相比edo dram的速度要快5%,這是因為edo內設定了一個邏輯電路,藉此edo可以在上一個記憶體資料讀取結束前將下一個資料讀入記憶體。設計為系統記憶體的edo dram原本是非常昂貴的,只是因為pc市場急需一種替代fpm dram的產品,所以被廣泛應用在第五代pc上。edo視訊記憶體可以工作在75mhz或更高,但是其標準工作頻率為5-2-2-2 66 mhz,不過它還是太慢。

sgram (synchronous graphics ram

sgram(同步)是一種比較新的視訊記憶體,而且它是為專為顯示卡所設計的,它改進了過去低效能視訊記憶體傳輸率較低的缺點,為顯示卡效能的提高創造了條件。但是因為其設計製造成本過高,在普通顯示卡上採用的較少,一般都是運用在高階加速卡上。現在有很多低檔3d加速卡都使用sgram,但是經過比較你會發現其效能甚至還不如使用sdram的同等產品。

sdram (synchronous dram)

相信大家對這種視訊記憶體並不陌生,sdram與早期產品的設計思路完全不同,它可以在一個時鐘週期內進行資料的讀寫,從而節省了等待時間。sdram現在已經成為視訊記憶體市場上的主導產品,這主要是因為其低廉的**和較佳的效能,通常sdram可以工作在5-1-1-1100mhz狀態下,而最新的sdram視訊記憶體頻寬可以達到200mhz,這當然是速度的一個飛躍。

傳統的視訊記憶體因為沒有夠的頻寬,使用它無法傳輸高解析度、高色深和高重新整理率時顯示卡所需要傳送的資料,因為它要應付兩個「顧客」。最簡單的解決方法就是為視訊記憶體再添上一個出口。

video ram (vram)

作為解決顯示資料進出矛盾的第一方案,video ram為我們帶來了一個光明的前景,但是大家可能發現,如今市面上常見的3d加速卡沒有運用video ram的。原因很簡單,video ram是為顯示卡所量身定作的,除了運用在顯示卡上別無它處,而且video ram的合成需要更多的矽,這也導致了它成本的提高。video ram的雙埠較好的解決了單埠時影響顯示卡速度的這一難題,大多數時間內,資料從顯示晶片通過一個埠傳送到視訊記憶體中,而與此同時另一個埠又可以將視訊記憶體中已有的資料傳送到ramdac中,這樣就避免了資料進出時所浪費的等待時間。

wram window ram

wram是vram的一個改進產品,與vram相比wram的頻寬要高出25%,而且當運用例如塊填充時wram可以達到更高的效能,此外很重要的一項是wram的製造工藝要比vram簡單,其**自然要比vram低(相對而言)。

ramdac

在視訊記憶體中儲存的當然是數字資訊,因為計算機是以數字方式執行的,對於顯示卡來說這一堆0和1控制著每一個畫素的色深和亮度。然而顯示器並不以數字方式工作,它工作在模擬狀態下,這就需要在中間有一個「翻譯」。random access memory digital-to-analog converter其縮寫就是ramdac,它的作用就是將數字訊號轉換為模擬訊號使顯示器能夠顯示圖象。

ramdac的另一個重要作用就是提供顯示卡能夠達到的重新整理率,它也影響著顯示卡所輸出的圖象質量。

重新整理頻率

重新整理頻率是指ramdac向顯示器傳送訊號,使其每秒重繪螢幕的次數,它的標準單位是hertz (hz)。如今ramdac所提供的重新整理率最高可達到250hz,但是影響所實現的重新整理率有兩個方面,一是顯示卡每秒可以產生的圖象數目,其二是顯示器每秒能夠接收並顯示的圖象數目。重新整理率可以分為56, 60, 65, 70, 72, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110和120 hz.

數個檔次。過低的重新整理率會使使用者感到螢幕嚴重的閃爍,時間一長就會使眼睛感到疲勞,所以重新整理率應該大於72hz。解析度指的是在螢幕上所顯現出來的畫素數目,它有兩部分來計算,分別是水平行的點數和垂直行的點數。

舉個例子,如果解析度為800x600,那就是說這幅圖象由800個水平點和600個垂直點組成。通常解析度分為640x480, 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024,和1600x1200或更高。更高的解析度可以在螢幕上顯示更多的東西。

如果你使用1024x768的解析度,你可以在寫作時看到更多的文字,可以在製表時一屏顯示更多的單元格,更可以在桌面上放更多的圖示。色深可以看作一個調色盤,它決定螢幕上每個畫素由多少中顏色控制。我們知道每一個畫素都用紅、綠、藍三種基本顏色組成,畫素的亮度也是由它們控制。

當三種顏色都設定為最大值時,畫素就呈現為白色,當它們設定為零時,畫素就呈現為黑色。通常色深可以設定為4位8位16位24位色,當然色深的位數越高,你所能夠得到的顏色就越多,螢幕上的圖象質量就越好。但是當色深增加時,它也增大了顯示卡所要處理的資料量,而隨之帶來的是速度的降低或是螢幕重新整理率的降低。

色深 所顯示色數 每畫素資料量 一般名稱

4 16 0.5位元組 標準vga

8 256 1.0位元組 256色

16 65536 2.0位元組 高彩

32 16777216 3.0位元組 真彩

顯示卡上的bios的功能與主機板上的一樣,它可以執行一些基本的函式,並在你開啟你的計算機時對顯示卡進行初始化設定。現在很多顯示卡上都使用flash bios,你可以通過軟體對bios進行升級。驅動程式對於顯示卡來說是極其重要的,它告訴晶片集怎樣對每個繪圖函式進行加速,不斷更新的驅動程式使顯示卡日趨完美。

接**術

上面簡單介紹了顯示卡的基本組成部分,但是還有一點沒有提到,這就是顯示卡的介面。隨著圖形應用軟體的發展,在顯示卡和cpu及內中的資料交換量越來越大,而顯示卡的介面正是一種連線顯示卡和cpu的通道。圖形速度的提高(特別是3d圖形)要求與cpu和記憶體間有極寬的頻寬進行資料交換,而區域性匯流排已經無法滿足要求,它已經成為影響圖形速度的瓶頸,因此出現一種廉價的解決方案agp匯流排,agp是第一個為圖形卡所設計的介面。

(實際上agp不能算是匯流排,因為匯流排可以支援多種裝置,它只是一種埠。)pci顯示卡以pci匯流排速度的一半即33mhz工作,它可以達到的峰值傳送率為133mhz。而agp以66mhz的速度工作,agp 1x的峰值傳送率可達266mhz,agp 2x的傳輸率可以達到532mhz,因為「2x」可以在一個時鐘週期中傳輸兩次資料(上升沿和下降沿各一次),而一般的工作狀態只能進行一次傳輸,而agp 4x的理論傳輸率為1.

066gb/s,這聽起來也許是不可能的,因為這已經遠遠超過整個系統匯流排所能夠達到的速度。66mhz匯流排的最大傳輸率為532mhz,在這種環境下agp 4x無法發揮作用。而使用100mhz匯流排時,記憶體的最大資料交換率可以達到800mhz/s,這可能會使「4x」發揮一些威力,但也是遠遠不夠的。

藉助如此高的傳輸率,我們可以使一些原本只能在視訊記憶體中進行的函式運算擴充套件到主記憶體中。intel稱這種技術為dime(記憶體直接使用)。我們知道視訊記憶體的**要比系統記憶體高的多,而且它們只能用於圖形運算,而高質量的圖形運算和輸出就要求更多的視訊記憶體。

例如一款voodoo卡的標準配置為4mb視訊記憶體,其中2mb為幀快取,2mb為織法快取,所以它在3d遊戲中只能達到640x480的解析度。更高的解析度就需要更多的視訊記憶體,這就會增大加速卡的成本。加速卡的晶片集需要區域性視訊記憶體進行重新整理率、z-buffer、畫素以及front fuffer和back-buffers的控制,因此應用程式需要agp提供更多的織法快取來達到更高的解析度。

很多程式會要求2-16mb的織法快取,而agp就可以滿足它們

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