认识显卡(图)

显卡是倍受关注的五大硬件之一，在整个电脑系统中占据着重要的地位，目前主要的电脑游戏或是电脑3D制作都需要一块强劲的显卡，由于和3D息息相关，所以现在的显卡也被称为3D显卡。不同的显卡性能上会有所高低，这里说的性能就是3D模型渲染的速度快慢，而很多年前大家追求的2D性能已经很少被关注了。对于一块显卡，我们应该要了解些什么呢？相信你阅读完本篇就能找出答案。
首先，让我们看看显卡的全貌（图1）。这块显卡是国外Chinatech的GeForce 6800标准版，从外形上看显卡正面覆盖着巨大的散热片，周围有不少很漂亮的铝壳电容。摘掉这个巨大的散热片，我们就可以看到显卡的真正模样了（图2）。接下来，我们介绍一下显卡的各个部分。

图1

图2
显卡芯片
显卡芯片在显卡中扮演非常重要的角色，显卡的等级直接由显卡芯片来划分，所以很多显卡你只需要了解它使用的显卡芯片，就能对整块显卡的性能略知一二了。下面这幅图就是GeForce 6800核心（图3），一般来说芯片都位于整个显卡的中央，根据封装不同，如TPBGA、FC-BGA等，在外观上也有不小的差异。

图3
大部分的核心上都有代码，不少芯片上直接能够看出显卡芯片的型号。如Radeon 9550核心的显卡芯片，核心上的第一排就有Radeon 9550的字样（图4），我们可以很直观地看出芯片的型号。不过也有的芯片只是标明了研发代码，如nVIDIA的NV18、NV31，ATi的R340、R420等等，这些研发代码表示不同型号的芯片。

图4
从nVIDIA的GeForce 256开始，显示芯片就有了新的名称——GPU，意思是图形处理器，和计算机系统的CPU遥相呼应。GPU的参数很多，我们一般要了解的是核心频率，以MHz为单位，如FX5200的核心频率为250MHz。核心频率越快，GPU的运算速度也就越快。但在性能上还要取决于很多方面，如渲染管道的数量，这个渲染管道就像是生产线一样，生产线越多，相同时间内生产出来的产品就越多，性能就越好。
显存
显存，直意就是显示缓存，主要作用就是将显示芯片处理的数据临时储存起来，这些数据包括已经处理和将要处理的数据，所以显示芯片和显存之间的通道就十分的重要，畅通与否直接关系到显卡的性能。
从图2所示裸露的显卡上，我们可以看到有8颗黑色的芯片，它们就是显卡的显存，相当于电脑系统中内存的作用，当主芯片一定的情况下，显卡的性能高低就由显存来决定了。显存从封装上来说通常有三种：TQFP（Thin Quad Flat Package，小型方块平面封装）、TSOP（Thin Small Out－Line Package，薄型小尺寸封装）和mBGA（Micro Ball Grid Array，微型球栅阵列封装）。TQFP封装的显存四面都有引脚（图5），而且表面积较大，所以很好辨认。TSOP封装的显存是目前最普遍使用的一种显存，它的外表成长方形（图6），长的两边有引脚，所以也比较好辨认。由于受到频率的限制，高端的显卡普遍使用的是mBGA封装的显存，这种显存外表看起来成正方形（图7），而且四周都没有引脚，也十分有特色。

图5

图6

图7
显存从类型上来说目前主要有以下几种：SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory，同步动态随机存取存储器）、DDR SDRAM（Double Data Rate SDRAM双倍速数据传输同步动态随机存取存储器）、DDRⅡ/Ⅲ SDRAM。
SDRAM简称称为SDR，在早期的显卡和内存上都使用过，其特点就是在一个时钟周期内进行一次数据读写，有效频率和实际频率一样。而DDR SDRAM则可以在一个时钟周期内，利用波形的上升沿和下降沿各进行一次触发，这样一来，一个时钟周期内就能进行两次数据读写，有效频率将是实际频率的两倍。DDRⅡ SDRAM（图8）则是由于新款GPU需要高数据带宽而采用的，是DDR SDRAM的升级产品，与DDR第一代相比，DDRⅡ具有更低的功耗、更高的频率、更小的延迟时间、当然也具备更高的带宽。DDRⅢ（图9）和DDRⅡ 相比，也是表现在能够获得更高的频率，当然高频率带来的发热量提升，所以很多高端的显卡上都覆盖着厚厚的散热片，而普通显存就不需要了。

图8

图9
显卡接口
显卡的接口很多，有输出的也有输入的，靠近机箱的一边，我们可以看到显卡有不少的外部接口（图10），从左往右分别是S-Video、DVI和VGA接口。S-Video是用来连接电视机的，目前大部分的电视机都有AV口和S-Video口，利用连接线就能够使电脑显示的画面从电视机来输出。DVI接口又称为数字接口，是用来连接一些高端的液晶显示器的，数字接口和传统的模拟信号相比，在清晰度上会有更惊人的表现，所以目前这个接口很流行。VGA就是传统的显示器接口，现在很多的CRT显示器还在使用这个接口。

图10
在GPU的下方，有一排金色的接触点就是显卡与主机板连接的桥梁，目前比较流行的是AGP接口规范，从最早的AGP1X、2X到现在的AGP4X、8X，它们的区别就是AGP的带宽。但过不了多久，新的接口规范就要普及了，这就是PCI-E接口规范，它能够达到16X的位宽，所以能够满足越来越多的数据交换的需求。
为了保证显卡具备良好的电气连接特性，故所有规范都将此接口进行了镀金处理，俗称金手指。金手指除了要提供显卡芯片和主板之间的数据交换外，还要提供整个显卡的电能，但由于很多高端的芯片用电量大，单单靠金手指无法达到要求，于是就有了外接主机电源上的标准4芯（图11）或非标准6芯电源接口；当然目前中低档的显卡还不需要这个接口。

图11
显卡的分立元件
显卡除了显卡芯片、显存以外还有不少的分立元件，如电阻、电容、线圈和Mos管等等。通过这些元件才将核心与显存组合成一个整体。
1．GPU核心电压转换电路，一般是由1个电源芯片＋2个MOS管＋6个贴片大电容＋大个的黑色方体电感所组成，电源芯片一般有两路输出或是一路输出，根据不同的设计有不同的方案，一路输出就单单给GPU供电，两路则还要承担显存的供电任务。
2．显卡的BIOS芯片，通常是一颗闪存，它存储了显卡的一些基本的配置信息及驱动程序，如我们经常说的核心频率和显存频率，默认值就存放在BIOS芯片中，所以如果我们不改变BIOS内容，即使我们在操作系统中超频使用显卡了，重启之后还会恢复到原来的默认值。
3．显存电压转换电路，一般是由1个稳压芯片＋2个贴片电解电容组成，为显存提供所需电能。也有的设计是利用给GPU供电的另一路来供电的，效果也十分不错。