显卡插槽都一样吗?(显卡的几种接口类型)显卡(graphics card)的全称是显示接口卡,又称显示适配器,是计算机最基本的配置和最重要的配件之一。显卡作为主机的重要组成部分,是计算机进行数模信号转换的设备,承担着输出和显示图形的任务。显卡连接在电脑主板上,将电脑的数字信号转换成模拟信号,供显示器显示。同时显卡还具备图像处理能力,可以帮助CPU工作,提高整体运行速度。显卡对于从事专业平面设计的人来说非常重要。而用于民用和军用显卡的显卡芯片供应商主要包括AMD(超微半导体)和Nvidia(英伟达)。今天的500强电脑都包含显卡计算核心。在科学计算中,显卡被称为显示加速卡。
显卡分类
1.集成显卡
一是主板芯片组集成了显示芯片,使用这种芯片组的主板可以实现不需要独立显示的显示功能,满足一般家庭影音娱乐和办公应用,节省购买独立显示器的费用。集成显卡的主板一般没有视频内存,部分系统内存作为视频内存,一般可以在主板的BIOS中进行调整,具体常见的最大不超过256MB。
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”。视频内存也是从内存共享的,APU对内存性能的要求相对较高,所以我们在配置和购买APU时一般建议使用频率大于等于1600MHz的双通道内存。
2.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,需要插入主板相应接口的显卡。独立显卡有独立的视频内存,不占用系统内存(但当独立视频内存不够时,可以使用共享内存作为视频内存),技术上优于集成显卡,可以提供更好的显示效果和运行性能。
3.核心显卡
核心显卡是小型主机的缩影。它没有CPU集成度高,但是很多组件都是在主板上预制的。
显卡的基本结构和主要部件
几乎所有的显卡都是由图形处理芯片、RAMDAC(数模转换器)芯片、显卡BIOS芯片、视频内存、主板挂载接口、显示信号和功能扩展接口(也称特征连接端口)组成。
1.显卡的BIOS芯片
显卡BIOS芯片主要用于保存VGA BIOS程序。VGA BIOS是视频显卡的基本输入输出系统。其功能类似于主板BIOS,主要用于在正常运行时对显卡上的设备进行控制和管理。所以,BIOS程序的技术质量(合理性和功能性)肯定会影响到显卡的最终产品技术特性。显卡BIOS芯片在大多数显卡上很容易区分,因为这些芯片通常都有标签,但是在一些显卡上看不到,比如Matrox公司的MGA G200,因为它们是和图形处理芯片集成在一起的。此外,显卡的主要技术信息保存在显卡BIOS芯片中,如图形处理芯片的型号和规格、VGA BIOS版本和编译日期等。目前由于显卡上的图形处理芯片表面已经被安装的散热器覆盖,用户根本看不到芯片的具体型号,但可以通过VGA BIOS显示的相关信息知道图形处理芯片的技术规格或型号。
通常电脑开机后,会先显示显卡BIOS中存储的相关信息,然后显示主板BIOS的版本信息以及主板BIOS对硬件系统配置的检测结果等。因为显示BIOS信息的时间很短,所以要注意观察才能看清楚显示的内容。VGA BIOS和主板BIOS一样,都有一个版本的信息资源。一般较高版本的BIOS比较低版本的BIOS功能更强,也解决了版本升级前的一些具体问题(bug)。目前VGA BIOS基本都存储在闪存ROM中,所以用户可以根据需要使用特定的工具软件进行版本升级,就像升级主板BIOS程序一样。显卡BIOS升级的原理和主板BIOS升级的原理是一样的,就是如果不需要使用,就不需要升级BIOS版本。即使真的需要升级VGA BIOS,也需要使用原显卡厂商提供或指定的升级工具软件和BIOS文件。此类信息通常由显卡制造商通过其在互联网上的主页提供。虽然有媒体报道个别发烧友已经成功升级了来自不同厂商的显卡BIOS文件,但我们最好还是不要尝试这样做,因为使用不同型号的显卡BIOS文件升级自己的显卡BIOS版本风险很大,升级后显卡很有可能无法正常工作。
2.图形处理芯片
图形处理芯片是显卡的核心,显卡的主要技术规格和性能基本取决于图形处理芯片的技术类型和性能。
显示处理芯片的技术进步主要取决于其2D/3D图形处理能力、芯片图形处理引擎的数据位宽、具有视频存储器的数据总线宽度和支持的视频存储器类型容量、内部RAMDAC的工作时钟频率、多个像素渲染处理流水线、支持的图形应用程序接口类型和芯片生产的技术水平。
由于表达显示芯片技术性能所涉及的一些具体内容比较复杂,很多媒体列出的显示芯片技术参数只强调单位时间每秒的像素填充率、生成的三角形数量、内核和视频内存的工作时钟频率、最大图像分辨率(水平点& TImes垂直点数)和刷新率(每秒帧数)等。总之,最好是图形芯片能够独立、完整、快速地完成显示2D/3D图形所需的所有信息。
按照上述标准,目前典型的通用和娱乐图形芯片应该是英伟达的GeForce 256(厂商代码NV10)和TNT2系列,Matrox的MGA G400系列和3dfx的Voodoo系列。目前最先进的图形芯片是GeForce 256,它增加了一个T&L引擎((几何)转换和光照处理/Transform & Lightning),这是以前的图形芯片所没有的,所以它基本上可以独立处理所有的2D/3D图形显示数据,而不需要CPU的帮助,因此成为第一个GPU(英文“图形处理器”的缩写)。英伟达的TNT2芯片根据性能分为四个级别,可以满足不同的用户需求;Matorx G400芯片,由于其独特的凹凸纹理映射和双屏显示技术,可以连接两台显示器(或一台显示器和一台电视机)在不同屏幕上显示不同的内容,同时再现精美的图形。相比之下,3dfx公司的Voodoo系列一直以其流畅的3D游戏速度和漂亮的画面受到广大热爱3D游戏的用户的支持。当然,性能上与TNT2类似的显卡芯片也有很多,比如S3公司的野蛮4,3Dlabs公司的Permedia3。
3.记忆
显卡中的视频存储器的主要用途是存储图形芯片处理后的每一帧的图形显示数据,然后由数模转换器读取并逐帧转换为模拟视频信号(可以理解为完整的图像)再提供给传统显示器,因此视频存储器也被称为“帧缓冲器”。视频存储器的技术性能是通过数据访问速度(可以通过工作时钟频率来反映)和视频存储器容量来衡量的。访问速度通常用纳秒(ns)表示,数值越小,速度越快。内存容量以MB表示,数值越大越好。
EDO DRAM显存一般安装在2D显卡上,数据访问速度在40 ~ 60 ns之间,容量一般在1~4MB之间。一些2D显卡为用户预留了显存扩展插座,让用户自行扩展显存。虽然很多速度更快的视频存储器也可以应用到显卡上,比如DDR(双倍速率SDRAM)和RDRAM(Rambus公司开发的一种新型高速DRAM),开始在一些高档显卡上使用,但由于成本的原因(比如RDRAM的价格是普通SDRAM的8 ~ 10倍),大多数用户很难接受。因此,除了显卡等专业显卡之外,SDRAM和SGRAM在一般3D显卡中的应用仍然比较广泛。这两种视频存储器的数据存取速度在5 ~ 15 ns之间。理论上,内存容量越大越好。但由于显卡生产成本和显卡芯片支持能力的限制,一般显卡上的内存配置容量为4 ~ 32 MB,极少数显卡的配置容量高达64MB。由于SGRAM的存取速度高于SDRAM,所以使用SGRAM内存的显卡技术性能略高于同等容量的SDRAM内存。但由于SGRAM芯片的生产成本高于SDRAM,所以售价也高于SDRAM。
EDO RAM、SDRAM和SGRAM这三种常用的视频存储器,可以根据外观来区分。在显卡电路板上安装EDO RAM和SDRAM时,只需要焊接芯片两侧的引脚,而SGRAM在芯片的所有侧边都有需要焊接在电路板上的引脚(详见图2)。
4.RAMDAC
目前大多数计算机配置的显示器仍然是传统的模拟CRT(阴极射线管)显示器,只能接受信号电压幅度来控制显像管的亮度。因此,显卡中的RAMDAC必须将显示图形芯片处理后逐帧存储在视频存储器中的数字显示信号转换成由三种颜色亮度和线帧同步信号组成的视频信号,再通过15针D型插座输出显示。
RAMDAC的主要技术特点是工作时钟频率。只有有了足够高的工作频率,RAMDAC才能在单位时间内转换更多的显示信号,而显卡的帧刷新率指标(帧/秒)的基本保证条件就是RAMDAC必须在单位时间内转换足够的帧显示信号。
目前一些主流显卡并没有独立安装RAMDAC芯片,因为厂商在生产图形处理芯片的时候已经将RAMDAC芯片集成到其中。
显卡的工作原理
一旦数据离开中央处理器,它必须经过四个步骤才能最终到达显示屏:
1.从总线进入GPU(图形处理单元):将CPU发送的数据送到北桥(主桥),再送到GPU(图形处理器)进行处理。
2.从视频芯片组进入视频内存:将芯片处理的数据发送到视频内存。
3.从视频存储器到数模转换器(= RAM DAC,随机读写存储器数模转换器):从视频存储器读取的数据被送到RAM DAC进行数据转换(数字信号到模拟信号)。但是如果是DVI接口类型的显卡,就不需要从数字信号转换成模拟信号。并直接输出数字信号。
4.从数模转换器进入监视器:将转换后的模拟信号发送到显示屏。
显示性能是系统性能的一部分,其性能由以上四个步骤决定,不同于显卡的Video Performance。如果要严格区分,显示卡的性能应该由中间两步决定,因为这两步的数据传输都在显示卡内部。第一步是CPU(由运算单元和控制器组成的计算机核心,称为微处理器或中央处理器)进入显示卡,最后一步是显示卡将数据直接发送到显示屏。[3]
计算机显卡的四种接口类型
1.VGA接口
VGA接口是最常见的一种,也就是我们平时的电脑显示器是和主机相连的。VGA连接器是一个D型连接器,三排15个引脚,每行5个。VGA接口具有很强的扩展性,可以很容易地与DVI接口进行转换。VGA接口介绍如下:
2.数字视频接口
液晶显示器产生了接口,即数字视频接口。它是1999年由Silicon Image、英特尔、康柏、IBM、惠普、NEC、富士通等公司组成的DDWG(数字显示工作组)推出的接口标准。
DVI接口有3种类型5种规格,终端接口尺寸为39.5mm & TImes15.13毫米.三种类型包括DVI-A、DVI-D和DVI-I接口形式。DVI-D只有数字接口,而DVI-I有数字和模拟接口。目前主要应用是DVI-D。同时,DVI-D和DVI-I分为单通道和双通道版本。我们平时看到的都是单通道版本,价格很贵,所以只针对一些专业设备才有,普通消费者很难看到。DVI-A是模拟传输标准,在大屏幕专业CRT上经常可以看到。但是DVI-A其实已经被放弃了,因为它和VGA没有本质区别,性能也不高。
3.HDMI接口
HDMI不仅能满足1080P的分辨率,还支持DVD Audio等数字音频格式,支持八通道96kHz或立体声192kHz数字音频传输。HDMI支持EDID和DDC2B,所以带HDMI的设备具有“即插即用”的特点,信号源和显示设备会自动协商,自动选择最适合的视频/音频格式。与DVI相比,HDMI接口的体积更小。DVI的电缆长度不能超过8米。否则会影响画质,而HDMI最高可传输15米。只要一根HDMI线缆就可以替代多达13根模拟传输线,可以有效解决家庭娱乐系统背后的连接纠结问题。
4.动力定位接口
Dp接口是DisplayPort接口,是高清音视频流的传输接口。DisplayPort的外接接口有两种:一种是标准的,类似于USB、HDMI等接口;另一种是低调,主要针对连接面积有限的应用,比如超薄笔记本电脑。两个连接器的最长外部距离可达15m。虽然这个距离不如HDMI,但是连接器和布线的相关规格已经做好了未来升级的准备。即使将来显示端口采用新的2倍速率标准(21.6Gbps),连接器和布线也不需要重新设计。除了实现设备之间的连接,DisplayPort还可以作为设备的内部接口,甚至是芯片之间的数据接口。
总结:
四种常用显卡接口的介绍已经完成。现在,显卡显示输入界面的几个选择点如下:
1.VGA接口是模拟信号,不可避免地会造成一些图像细节的丢失。它仅适用于小于20英寸的显示器。
2.如果显示器采用1920*1200以下的分辨率,DVI-I、DVI-D、HDMI、DP接口都可以接受,屏幕尺寸影响不大;
3.如果显示器采用超高分辨率,比如2560*1600或者内置多屏显示输出系统,双通道DVI-D、HDMI、DP都可以胜任;
4.如果使用3D显示,在1920*1080分辨率下DVI-D、HDMI、DP都没有大问题,如果分辨率在2560*1600以上,最好选择HDMI、DP输出接口。
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