2021-09-27 01:20

什么是计算机图形学分类介绍?

导读显卡名词解释。视频卡(显卡)和显示配置卡(简称显卡)是个人电脑的基本组件之一。计算机图形卡的目的是转换和驱动计算机系统所需的显示信息,

显卡名词解释。

视频卡(显卡)和显示配置卡(简称显卡)是个人电脑的基本组件之一。计算机图形卡的目的是转换和驱动计算机系统所需的显示信息,并向显示器提供信号以控制显示器的正确显示。它是连接显示器和个人电脑主板的重要部件。对于从事专业图形规划和高端游戏的人来说,显卡非常重要。

民用图形芯片的供应商主要包括AMD(原ATI)和nVIDIA。本文不介绍显卡发展的具体历史。

计算机图形卡的分类

计算机显卡根据位置分为集成显卡和独立显卡。

集成显卡:

一是主板芯片组集成了一个显示芯片,使用该芯片组的主板无需独立显示即可实现显示功能,满足一般家庭影音和办公使用,节省购买独立显示器的费用。带有集成显卡的主板通常没有视频内存,而是使用部分系统内存作为视频内存。

一种是在处理器内部集成一个显示芯片,也就是“核显示”。一般分为AMD目前的APU和英特尔的核心显卡。内存也来自内存共享。由于核显示性能的飞跃,目前的核显示严重依赖内存性能,这也将在更大程度上影响处理器的性能。

当代笔记本中的核显示令人头疼。厂家一般采用核显独立显示的方案。核显输出视频信号和轻载渲染,必要时独立显示开始工作。因此,不可能强行关闭核显示。在某些场景下,由于双显卡的优化问题,只能使用核显,导致性能损失。此外,笔记本核显的分配内存较大,一般在256-512MB之间,有的甚至超过768MB。但由于笔记本BIOS的鸡肋设置,几乎无法调整核显示分配的内存容量,使得核显示白白占用大量内存,造成浪费。目前4GB内存比较紧张,8GB可以有效解决核显占用浪费的问题。

独立显卡:

独立显卡,简称独立显示器,是指作为独立板卡存在,需要插入主板对应接口的显卡。独立显卡拥有独立的显存,不占用系统内存(但在独立显存不够用的时候可以共享内存作为显存),技术上领先于集成显卡,可以提供更好的显示效果和运行性能。

独立显示器有一套独立的运行环境,这使得其核心操作有很大的发挥空间,因此其性能相比集成显卡有了很大的飞跃。但是单独对于低端入门级显示器来说,并不一定比集中显示好。其主要原因是核显示性能的飞跃。但是高性能核显示器对应的处理器型号也属于高端,所以低端独立显示器还是可以存在的,可以用来和低端处理器结合,或者作为JS的配置。

以下描述了台式计算机的独立显卡的组成。以华硕ARES的拆解图为例。

真正的显卡是小主机的缩影,没有处理器集成度高,但是包含很多组件。

显示核心(图形处理器)

GPU的全称是图形处理单元,中文翻译为“图形处理器”。NVIDIA在发布GeForce 256图形处理芯片时首次提出了这个概念。GPU显卡减少了对处理器的依赖,完成了原处理器的部分工作,尤其是在3D图形处理方面。如果说处理器是整机的心脏,那么GPU就是整个显卡的心脏。显卡负责图形处理,全靠这个小GPU。一般来说,有两个参数来衡量GPU的工作能力:流处理器的数量和核心

印刷电路板的主要功能是提供电子元件之间的互连。如果连显卡最基本的电路都没有规划好,即使给你最好的电容、内存颗粒等。它可能无法稳定运行,更不用说进一步超频了。因此,PCB对于显卡来说也是非常重要的。一般来说,层数越多,长度越长,电气元件越多,电路越复杂,材料越多,显卡性能越好。

电脑显卡PCB主要看使用的材料水平。大致看电子元器件的密度和显卡的供电相数就可以判断同类型显卡的质量。

ARES显卡正面PCB。

记忆

内存,也称为帧缓冲区,用于存储显卡芯片处理或提取的渲染数据。像计算机的内存一样,视频内存是用于存储要处理的图形信息的组件。视频存储器的参数有:视频存储器类型、容量、位宽和频率(延迟)。

从某种意义上说,视频内存的类型是选择计算机显卡时需要更多关注的地方。目前最好的视频内存类型是GDDR5,等效频率最高,其次是GDDR3,最后是DDR3。注意:GDDR3和DDR3不一样。前者是独占视频内存,基于DDR2内存进行修改,而DDR3是普通内存,比GDDR3更新,但其延迟和频率都比不上GDDR3。之所以广泛使用DDR3,是因为成本非常低。为了降低成本,使用DDR3也就不足为奇了。

动态视频内存共享技术是将内存划分为视频内存,以便在显卡的独立视频内存不足时临时占用。n卡使这项技术TC,a卡是TC,这意味着市场上经常听到显卡是TC1024M或1024M。此时所谓的视频内存大小就是独立视频内存和共享视频内存共享后的容量之和,所以在购买显卡时需要注意。

内存宽

  显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数,位数越大则瞬间所能传输的数据量越大,这是显存的重要参数之一。位宽是由每个颗粒的位宽和运用数量决定的,比如每个颗粒32bit位宽,运用8颗并联就是256bit位宽了(其实容量也是这样决定的,128M*8=1024M)。位宽的作用就是增大带宽,带宽后面会有解释。

  显存频率:

  频率,显存的实际频率,等效频率是两个概念。由于现在显存都基于DDR系列内存改造,DDR因为能在时钟的上升沿和下降沿都能传送数据,所以比SDR同频效率高了一倍,因而就有了等效频率这一说法。GDDR3和DDR3都是等效两倍,而GDDR5是2倍于GDDR3的数据预取量和DQ并行总线,使GDDR5显存的实际速度又快了一倍,等效4倍。这也就是为什么GDDR5频率很高,只是等效频率高了,实际频率和GDDR3差不远。

  带宽:

  除容量外,类型、位宽和频率能共同决定一个重要的参数——带宽。显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率,它以字节/秒为单位。显存带宽=等效频率×显存位宽/8带宽越大,意味着对GPU数据吞吐的能力越大。举个例子,水管的大小就是带宽,水流就是GPU的数据,水流小没有限制,大了水管小就会出现瓶颈了。因此,对带宽的要求就是:够用即可。

  显存颗粒特写

  散热

  电脑显卡散热一般是风冷主动散热,就是在散热片上加装风扇,被动散热指的是没有风扇,依靠自然气流散热。

  散热的好坏可以通过看散热面积大小,铜管直径和数量,风扇类型和数量来得到。

  被动散热一般鳍片比较宽厚,覆盖面积大,使用于发热比较小的低端显卡(这只是一般说法,也有奇葩旗舰卡用被动散热,其意义并不大)。

  9影驰G210,被动散热

  主动散热,散热鳍片一般会有铜管。铜管加快核心向鳍片传热的速度,使得散热鳍片均匀受热,所以理论上铜管直径直径越大,铜管数量越多,散热越好。

  ARES散热鳍片+铜管特写

  动散热用到的风扇有两种,普通散热风扇和涡轮风扇。前者一般转速低进风量较小,通常会配多个风扇在高端显卡上;而后者转速较高,进风量较大,一般一个显卡只用一个涡轮,但噪音较大。通常只有公版高端卡才会用涡轮。

  ARES散热风扇特写

  XFX HD6990涡轮风扇特写

  了风冷外,电脑显卡也可以选择水冷。水冷可以不考虑风道对散热的影响,一般使用于多卡互联平台。至于显卡自己改造水冷平台的方式和技巧,大家可以百度。

  Inno3D GTX580冰龙黑金版 水冷散热

  金手指

  显卡的金手指(connecting finger)是显卡与插槽的连接部件,所有的信号都是通过金手指进行传送的。金手指由众多金黄色的导电触片组成,因其表面镀金而且导电触片排列如手指状,所以称为“金手指”。金手指的形状代表了该显卡的插槽类型,现在显卡都是PCI-E 16X接口的,过去的显卡有AGP和PCI接口的。

  金手指不决定性能高低,但如果该处存在氧化磨损,可能会导致显卡连接问题,造成与主板的通讯受限,该情况下有可能会极大的限制显卡性能,部分显卡性能问题可能就由此出现。因此,当显卡长时间暴露在外面时,再次运用前建议用橡皮擦拭一下金手指表面,插槽的灰尘也需清理,保证显卡和主板之间的通讯正常。

  ARES金手指特写

  供电接口

  PCI-E 16X接口对显卡提供了75W供电,能满足中低端显卡需要。但高端显卡供电不够,只能需要电源对其独立供电,于是就有了供电接口。理论上6PIN接口能提供75W的供电, 8PIN接口提供150W。(不过在实际上他们能提供大于这个数值的供电)

  需要注意的是,供电上限不代表该卡实际功耗上限,一般显卡功耗上限远比接口供电上限要小。

  ARES独立供电接口特写(大家可以估算一下这个电老虎的理论功耗上限

  显示接口

  显示接口是指显卡与显示器、电视机等图像输出设备连接的接口。下面介绍现在常见的显示四个接口。

  VGA,就是显卡上输出模拟信号的接口,VGA(Video Graphics Array)接口,也叫D-Sub接口。VGA接口是显卡上使用最为广泛的接口类型,在中低端上显卡很常见。

  DVI,全称为Digital Visual Interface,它是1999年由Silicon Image、Intel(英特尔)、Compaq(康柏)、IBM、HP(惠普)、NEC、Fujitsu(富士通)等公司共同组成DDWG(Digital Display Working Group,数字显示工作组)推出的接口标准。现在的DVI接口分为两种,一个是DVI-D接口,只能接收数字信号,接口上只有3排8列共24个针脚,其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。另外一种则是DVI-I接口,可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上,而是必须通过一个转换接头才能运用,一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。由于DVI可以转换成其他三种接口,现在中高端都有DVI接口。显示器也普遍采用DVI和显卡对应。

  HDMI,英文全称是“High Definition Multimedia”,中文的意思是高清晰度多媒体接口。使用HDMI的好处是:只需要一条HDMI线,便可以同时传送影音信号,而不像现在需要多条线材来连接;同时,由于无线进行数/模或者模/数转换,能取得更高的音频和视频传输质量。HDMI接口也可以转换成DVI或者VGA接口。现在高端显卡和显示器均用此类型接口,笔记本也有HDMI接口。

  DP, 全称是”DisplayPort”。作为DVI的继任者,DisplayPort将在传输视频信号的同时加入对高清音频信号传输的支持,同时支持更高的辨别率和刷新率。DP拥有很多优势,但现在只是高端显示器的接口,中低端显卡很少能看见此接口。

  对于显示接口,有些显卡并不能做到全面覆盖占有,当显示屏接口和显卡具有的接口出现不匹配时,需要采用转接口来实现。常见的转接口有DVI转VGA,DVI转HDMI,在此需注意某些显卡提供多个DVI接口,并不是所有DVI接口均可以进行转接,具体能否转接请参考相关说明书。

  10.多卡互联技术

  SLI和CrossFire分别是Nvidia和AMD(ATI)两家的双卡或多卡互连工作组模式。组建SLI和Crossfire,需要几个方面:

  (1)需要2个或以上的显卡,不要求必须是相同核心,混合CFX/SLI可以用于不一样核心显卡。在台式电脑上曾经有过A卡和N卡的混合交火,但其效果很差,基本取决于A卡的性能。不一样核心的A卡也曾有过混合交火,但其结果也往往是等于高端显卡性能,低端的相当于没有发挥效果。现在的混合交火较为有意义的是AMD的核显与其部分独显的交火,其本质还是同架构核心的CFX技术,效率不算很高。

  (2)需要主板支持,SLI授权已开放,支持SLI的主板有NV自家的主板 和Intel的主板,如570 SLI(AMD)、680i SLI(Intel)。Crossfire开放授权INTEL平台较高芯片组,945.965.P35.P31.P43.P45.X38.X48.X58.X79等……AMD自家的770X、790X、790FX、790GX等均可进行crossfire。(芯片组太多了,不一一细说)一般来说,一个主板含有两个PCI-E插槽时均可支持CFX技术(具体核实请参照说明书),而支持SLI技术则需要额外说明。

  (3)交火(SLI/CFX)数据线。双卡互联时仅需一条数据线,三卡互联则需要两条数据线或者一个专有的三卡数据线,四卡互联则需要三条数据线或者一个专有四卡数据线。

  各种SLI桥

  三路SLI专用线

  四路SLI专用线

  CFX四路交火连接方式(不一定这个形式,只要俩俩互联即可

  (4)系统支持。XP不支持多路SLI/CFX,仅支持双路,VISTA以上即可支持多路互联技术。

  (5)驱动支持。现在的新驱动均可支持多路互联技术,不过需要在驱动控制面板中确认开启。

  值得一提的是,多卡SLI/CFX时需要注意主板提供的带宽模式。一般单卡运行在X16模式下,此时的显卡性能几乎不受限制。而双卡如果不采用第三方PCI-E控制器的话,很难做到双X16模式,一般为双X8或者X16+X4。后者效果较差,因为短板效应严重,带宽不够时就会影响交火效率,双X8则不算很显著。支持3卡以上SLI/CFX的主板一般不会采用X4模式运行,基本不需要担心损失性能问题。为了确保多卡互联技术的效率,建议查看主板说明书,不支持双X8建议慎重选择双卡交火。

  有些单卡双芯的的显卡,其工作原理和SLI/CFX是相似的,只是将互联技术集合在单个显卡内,兼容性得到提升,效率也有一定的提升。不过双芯显卡普遍价格高于两个同型号单卡价格,并且双芯卡频率通常会比单卡频率低来减缓对功耗的需要。一般非发烧友不建议购买此类卡,性价比较低。

  好了,电脑显卡就分享这些了,有补充的可以留下评论。