计算机组装维护第07章显卡

第7章显卡

7.1认识显卡

7.2显卡的基本结构

7.3显卡的技术指标

7.4显卡的选购指南

7.1认识显卡

显卡又称视频适配器，也叫图形加速

卡，如图7・1所示。目前主要的电脑游戏或

是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

图形加速卡。大部分显卡都是以附加卡的

形式安装在PC主板的扩展槽中，或集成在

主板上。目前，市面流行的显卡大多是使

用3D图形芯片的AGP显卡和最新的PCI・

Express接口的显卡。一„——

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图7-1显卡

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1.显卡的发展简史

2.显卡的基本工作原理

3.显卡的分类

7.2显卡的基本结构

产一块显卡基本上都是由显示芯片、

显示内存、视频BIOS、RAMDAC＞显

卡接口以及PCB板及板上的电容、电阻

等元器件组成的。多功能显卡还配备了

视频输出/输入接口，供特殊需要。下面

以华硕PCIExpress版X800XTPCI

Express（如图7・2所示）为例详细地介

绍一下显卡的基本结构。

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图7-2显卡的基本结构

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1.显示芯片

显示芯片也称加速引擎和图形处理器

(GraphicsProcessingUnit,GPU),是

显卡的核心，它的主要任务就是处理系统

输入的视频信息并对其进行构建、渲染等

工作。

图7・3所示为X800XTPCIExpress的

显示芯片。

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图7-3显小芯片

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2.显存

显存即显示缓存，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地重要,

畅通与否直接关系到显卡的性能。图7・4所

示为该显卡的显示内存。

图7-4显存

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显存从封装上来说通常有3种：TQFP

（ThinQuadFlatPackage,小型方块平面

封装）、TSOP（ThinSmallOut-Line

Package,薄型小尺寸封装）和MBGA

（MicroBallGridArray,微型球栅阵列

封装），其外观分别如图7・5所示。

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TQFPTSOPmBGA

图7-5

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显存从类型上来说目前主要有以下几种：

SDRAM（SynchronousDynamicRandom

AccessMemory,同步动态随机存取存储

器）、DDRSDRAM（DoubleDataRate

SDRAM,双倍速数据传输同步动态随机存

取存储器）和DDRII/IIISDRAM。

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3.RAMDAC

RAMDAC（RandomAccessMemory

DoptalnalogConVene,随机访问存储数

字模拟转换器）是显卡中比较重要的芯片。

在视频处理中，它的作用就是把二进制的

数字转换成为和显示器相适应的模拟信号。

数模转换工作频率的单位是MHz,与最大

分辨率的关系式为：

数模转换的工作频率=最大分辨率X

显示刷新频率X带宽系数。

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4.BIOS

显卡的BIOS芯片，通常是一片闪存，它

存储了显卡的一些基本的配置信息及驱

动程序，如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

如果不改变BIOS内容，即使在操作系统

中超频使用显卡了，重启之后还会恢复

到原来的默认值。

另外还存放显卡型号、规格、生产厂家、

出厂时间等信息。打开计算机时，通过显

示BIOS内一段控制程序，可将这些信息显

示到屏幕上。

目前主流的显卡BIOS采用EEPROM

芯片，可以在特定条件下重新修改升级。

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5.显卡接口

图7-2所示显卡提供的是两个DVI接口。另

外有些显卡的接口比较丰富。如图7-6所示,

可以看到显卡有不少的外部接口，从左往

右分别是S・Video、DVI和VGA接口。

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图7-6显卡接口

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7.主板集成显卡

为了降低成本将GPU等芯片都集成在主板

上，此类显卡的GPU只是中低端产品，无

显存，共享内存，不适合大型图像处理。

现在的集成显卡主板有带AGP插槽和不带

AGP插槽之分，如果考虑到以后装独立显

卡升级的需要，选购时要注意买带AGP插

槽的主板，带AGP插槽的主板插上显卡后,

该主板一般会自动屏蔽集成显卡，即使不

能自动也可手动屏蔽，从而使用性能更好

的独立显卡。

图7-7额外供电接口

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7.3显卡的技术指标

在关注显卡性能的时候，总是对主芯

片的性能十分关心。虽然显示主芯片对于

显卡的性能起着决定性的作用。但是显卡

的技术指标很多，显卡的其他性能指标对

显卡的性能影响也很大。采用同样芯片的

显卡，由于板上所用的元件质量不同，板

卡的走线不同，使用起来会有明显的差异。

下面介绍一下显卡的一些主要性能指标。

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1.核心频率

显卡的核心频率是指显示核心的工作

频率，其工作频率在一定程度上可以反映

出显示核心的性能。

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2.显示芯片位宽

显示芯片位宽是指显示芯片内部数据

总线的位宽，也就是显示芯片内部所采用

的数据传输位数，目前主流的显示芯片基

本都采用了256位的位宽，采用更大的位宽

意味着在数据传输速度不变的情况，瞬间

所能传输的数据量越大。

3.显存容量

显存容量是显卡上显存的容量数，这

是选择显卡的关键参数之一。显存容量决

定着显存临时存储数据的多少。

4.显存的频率

显存频率是指在默认情况下，该显存

在显卡上工作时的频率，以MHz（兆赫兹）

为单位。显存频率在一定程度上反映了该

显存的速度。

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5.显存带宽

显存带宽指的是一次可以读入的数据

量，即表示显存与显示芯片之间交换数据

的速度。带宽越大，显存与显示芯片之间

的“通道”就越宽，数据“跑”得就更为

顺畅，不会造成堵塞。显存带宽可以由下

面这个公式计算：显存频率X显存位宽/8

（除以8是因为每8个bit等于一个Byte）。

6.AGP的带宽

AGP（AccelerateGraphicalPort,力口

速图形接口）。AGP不能称为总线，它与

PCI总线不同，因为它是点对点连接，即

连接控制芯片和AGP显示卡，但在习惯上

依然称其为AGP总线。AGP接口是基于

PCI2.1版规范并进行扩充修改而成的，工

作频率为66MHz。

AGP接口的发展经历了AGPLO(AGP1X、

AGP2X)、AGP2.0(AGPPro、

AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等阶段，

其数据传输速率也从最早的AGP1X的

266MB/S的带宽发展到了AGP8X的2.1GB/s。

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目前常用的AGP接口为AGP4X、

AGPPro及AGP8X接口。需要说明的是由

于AGP3.0显卡的额定电压为0.8〜L5V,因

此不能把AGP8X的显卡插接到AGPL0规

格的插槽中。这就是说AGP8X规格与原有

的AGP1X/2X模式不兼容。而对于AGP

4X系统，AGP8X显卡仍旧在其上工作，但

仅会以AGP4X模式工作，无法发挥AGP

8X的优势。表7・1所示AGP1.0、AGP2.0

及AGP3.0参数对照表。

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表7-1参数对照表

AGP1.0AGP2.0AGP3.0

AGPIXAGP2X(AGP4X)(AGP8X)

工作频率66MHz66MHz66MHz66MHz

数据传输带宽266MB/s533MB/S1066MB/S213IMB/s

工作电压3.3V3.3V1.5V1.5V

单信号触发次数1244

数据传输位宽32bit32bit32bit32bit

触发信号频率66MHz66MHz133MHz266MHz

7.PCIExpress接口

PCIExpress采用了目前业内流行的点

对点串行连接。

PCIExpress的接口根据总线位宽不同

而有所差异，包括XLX4、X8以及X16

（X2模式将用于内部接口而非插槽模式）。

PCIExpress规格从1条通道连接到32

条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足

不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。

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尽管PCIExpress技术规格允许实现XI

(250MB/S),X2,X4,X8,X12,X16

和X32通道规格，但是依目前形式来看，

PCIExpressXI和PCIExpressX16将成为

PCIExpress主流规格，同时芯片组厂商将

在南桥芯片当中添加对PCIExpressXI的

支持，在北桥芯片当中添加对PCIExpress

X16的支持。

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除去提供极高数据传输带宽之外，PCI

Express因为采用串行数据包方式传递数据,

所以PCIExpress接口每个针脚可以获得比

传统I/O标准更多的带宽，这样就可以降低

PCIExpress设备生产成本和体积。另外，

PCIExpress也支持高阶电源管理，支持热

插拔，支持数据同步传输，为优先传输数

据进行带宽优化。

在兼容性方面，PCIExpress在软件层面上

兼容目前的PCI技术和设备，支持PCI设备

和内存模组的初始化，也就是说目前的驱

动程序、操作系统无需推倒重来，就可以

支持PCIExpress设备。

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7.4显卡的选购指