显卡全称显示接口卡(Video card,Graphics card),又称为显示适配器(Video adapter),显示器配置卡简称为显卡,是个人电脑最基本组成部分之一。显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动,并向显示器提供行扫描信号,控制显示器的正确显示,是连接显示器和个人电脑主板的重要元件,是“人机对话”的重要设备之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分,承担输出显示图形的任务,对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。 民用显卡图形芯片供应商主要包括AMD(ATI)和Nvidia(英伟达)两家。
工作原理
数据(data)一旦离开CPU,必须通过4个步骤,最后才会到达显示屏:
1.从总线(bus)进入GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器):将CPU送来的数据送到北桥(主桥)再送到GPU(图形处理器)里面进行处理。
2.从 video chipset(显卡芯片组)进入video RAM(显存):将芯片处理完的数据送到显存。
3.从显存进入Digital Analog Converter (= RAM DAC,随机读写存储数—模转换器):从显存读取出数据再送到RAM DAC进行数据转换的工作(数字信号转模拟信号)。
4.从DAC 进入显示器(Monitor):将转换完的模拟信号送到显示屏。
显示效能是系统效能的一部份,其效能的高低由以上四步所决定,它与显示卡的效能(video performance)不太一样,如要严格区分,显示卡的效能应该受中间两步所决定,因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部。第一步是由CPU(运算器和控制器一起组成的计算机的核心,称为微处理器或中央处理器)进入到显示卡里面,最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上。
基本结构
GPU(类似于主板的CPU)
GPU全称是Graphic Processing Unit,中文翻译为“图形处理器”。NVIDIA公司在发布GeForce 256图形处理芯片时首先提出的概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖,并进行部分原本CPU的工作,尤其是在3D图形处理时。GPU所采用的核心技术有硬件T&L(几何转换和光照处理)、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等,而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。GPU的生产主要由nVidia与AMD两家厂商生产。
显存(类似于主板的内存)
显存是显示内存的简称。其主要功能就是暂时储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能愈强,需要的显存也就越多。以前的显存主要是SDR的,容量也不大。市面上的显卡大部分采用的是GDDR3显存,现在最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR4或GDDR5显存。
显卡BIOS(类似于主板的BIOS)
显卡BIOS主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序,另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时,通过显示BIOS 内的一段控制程序,将这些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS 是固化在ROM 中的,不可以修改,而多数显示卡则采用了大容量的EPROM,即所谓的Flash BIOS,可以通过专用的程序进行改写或升级。
显卡PCB板(类似于主板的PCB板)
就是显卡的电路板,它把显卡上的其它部件连接起来。功能类似主板。
显卡分类
集成显卡
集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都做在主板上,与主板融为一体;集成显卡的显示芯片有单独的,但大部分都集成在主板的北桥芯片中;一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存,但其容量较小,集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱,不能对显卡进行硬件升级,但可以通过CMOS调节频率或刷入新BIOS文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能。
集成显卡的优点:是功耗低、发热量小、部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡,所以不用花费额外的资金购买显卡。
集成显卡的缺点:不能换新显卡,要说必须换,就只能和主板,CPU一次性的换。
独立显卡
独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上,自成一体而作为一块独立的板卡存在,它需占用主板的扩展插槽(ISA、PCI、AGP或PCI-E)。
显卡分类
独立显卡又分为内置独立显卡和外置显卡。平常我们见到的独立显卡都是内置独立显卡,是一片实实在在的显卡插在主板上。
对比集显
显卡成独立的板卡存在,需要插在主板的相应接口上,独立显卡具备单独的显存,不占用系统内存,而且技术上领先于集成显卡,能够提供更好的显示效果和运行性能。
集成显卡是指芯片组集成了显示芯片,使用这种芯片组的主板就可以不需要独立显卡实现普通的显示功能,在价格方面较有优势,以满足一般的家庭娱乐和商业应用,节省用户购买显卡的开支。集成了显卡的芯片组也常常叫做整合型芯片,这样的主板也常常被称之为整合型主板。集成的显卡不带有显存,使用系统的一部分主内存作为显存,具体的数量一般是系统根据需要自动动态调整的。显然,如果使用集成显卡运行需要大量占用显存的程序,对整个系统的影响会比较明显,此外系统内存的频率通常比独立显卡的显存低很多,因此集成显卡的性能比独立显卡差。
集成显卡便宜省钱,属于办公型或mm型 缺点:集成显卡是和CPU共享内存的。
第一,它占用系统内存,使CPU可用的物理内存减少
第二,在与系统内存的交互过程中它会占用总线周期
第三,与系统内存的交互过程需要CPU来协调,占用CPU周期。
这三点就会使系统性能大大的下降集成显卡的缺点正好由独立显卡补足,因此可以说,独立显卡与集成显卡的选择实际上是性能和价格间的选择。
独立显卡的优点:单独安装有显存,一般不占用系统内存,在技术上也较集成显卡先进得多,比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能,容易进行显卡的硬件升级。
独立显卡的缺点:系统功耗有所加大,发热量也较大,需额外花费购买显卡的资金。
核心显卡
核心显卡是Intel新一代图形处理核心,和以往的显卡设计不同,Intel凭借其在处理器制程上的先进工艺以及新的架构设计,将图形核心与处理核心整合在同一块基板上,构成一颗完整的处理器。智能处理器架构这种设计上的整合大大缩减了处理核心、图形核心、内存及内存控制器间的数据周转时间,有效提升处理效能并大幅降低芯片组整体功耗,有助于缩小了核心组件的尺寸,为笔记本、一体机等产品的设计提供了更大选择空间。
需要注意的是,核心显卡和传统意义上的集成显卡并不相同。目前笔记本平台采用的图形解决方案主要有“独立”和“集成”两种,前者拥有单独的图形核心和独立的显存,能够满足复杂庞大的图形处理需求,并提供高效的视频编码应用;集成显卡则将图形核心以单独芯片的方式集成在主板上,并且动态共享部分系统内存作为显存使用,因此能够提供简单的图形处理能力,以及较为流畅的编码应用。相对于前两者,核心显卡则将图形核心整合在处理器当中,进一步加强了图形处理的效率,并把集成显卡中的“处理器+南桥+北桥(图形核心+内存控制+显示输出)”三芯片解决方案精简为“处理器(处理核心+图形核心+内存控制)+主板芯片(显示输出)”的双芯片模式,有效降低了核心组件的整体功耗,更利于延长笔记本的续航时间。
核心显卡的优点:低功耗是核心显卡的最主要优势,由于新的精简架构及整合设计,核心显卡对整体能耗的控制更加优异,高效的处理性能大幅缩短了运算时间,进一步缩减了系统平台的能耗。高性能也是它的主要优势:核心显卡拥有诸多优势技术,可以带来充足的图形处理能力,相较前一代产品其性能的进步十分明显。核心显卡可支持DX10、SM4.0、OpenGL2.0、以及全高清Full HD MPEG2/H.264/VC-1格式解码等技术,即将加入的性能动态调节更可大幅提升核心显卡的处理能力,令其完全满足于普通用户的需求。
核心显卡的缺点:它的价格较昂贵。