显卡知识基础

1如何去掉羞怯那层茧

烟笼寒水月笼沙，夜泊秦淮近酒家。天作孽，犹可违，自作孽，不可活。思君如满月，夜夜减清辉。天苍苍，野茫茫，风吹草低见牛羊。疾风知劲草，板荡识诚臣。显存

　　显存也是加速卡的重要组成部分，显存也被称为帧缓存，它实际上是用来存储要处理的图形的数据信息。我们知道在屏幕上所显现出的每一个像素，都由4至32位数据来控制它的颜色和亮度，加速芯片和CPU对这些数据进行控制，RAMDAC读入这些数据并把它们输出到显示器。有一些高级加速卡不仅将图形数据存储在显存中，而且还利用显存进行计算，特别是具有3D加速功能的显卡更是需要显存进行3D函数的运算。因为在显存中的数据交换量越来越大，所以更新的显存也不断涌现。最初使用的显存是DRAM(基本已经绝迹)，多为低端加速卡使用的EDO DRAM，以及现在被广泛使用的SDRAM和SGRAM。这些都是单端口存储器，还有一类就是较昂贵的双端口VRAM和WRAM。从性能上来说，VRAM和WRAM比较适合加速卡使用。双端口显存可以在从芯片集中得到数据的同时向RAMDAC输送数据。而单端口显存不能实现输入和输出的同时进行。进行数据交换时，只有当芯片集完成对显存的写操作后，RAMDAC才能从显存中得到数据。在高解析度和色深的环境下，这会影响加速卡的成绩，因为此时的数据量更大，所要等待的时间就越多。但是VRAM和WRAM的价格太高(我深有体会)，无法普及，所以目前的加速卡使用得多是SGRAM，并通过提高显存的带宽来增大数据交换速度以便减少等待时间。


　　我们在选择3D加速卡是主要挑选的是它所采用的3D加速芯片，而对加速卡上的显存你又知道多少呢？


　　作为显示卡的重要组成部分，显存也一直随着加速芯片的发展而逐步改变着。从早期的DRAM到现在广泛流行的SDRAM，显存的速度以及它对3D加速卡性能的影响也越来越大。显存也被乘为帧缓存，通常它是用来存储显示芯片(组)所处理的数据信息。当显示芯片处理完数据后会将数据输送到显存中，然后RAMDAC从显存中读取数据并将数字信号转换为模拟信号，最后将信号输出到显示屏。所以显存的速度以及带宽直接影响着一块加速卡的速度，如果你的3D加速卡有一颗强劲的“芯”，但是板载显存却无法将处理过的数据即时传送，那么你就无法得到满意的显示效果。



　　我们都知道在购买系统内存是总要买速度快的，同样显存也存在速度的差别，不同类型(甚至不同品牌)的显示卡才用的显存也不尽相同，这种现象在老式的FPM和EDO DRAM中比较多。很多FPM都是60ns，而当EDO DRAM广泛采用后显存的速度达到了25ns，更高的速度带来的往往是更

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大的数据传输带宽，这对整个显示系统性能的影响是很大的。但是在同种类型显存中，显存速度的提高对显卡性能的影响就不十分显著。


　　数据传输带宽指的是显存一次可以读入的数据量，这是影响显示卡性能的关键，它决定着你的显示卡可以支持更高的分辨率、更大的色深和合理的刷新率。这意味着一块采用新型显存的加速卡可以支持到1024x768 24位色和85Hz刷新率，而用老显存就无法作到。

　　显存的种类很多，但大体上可以分为两类，单端口显存和双端口显存。但端口显存从显示芯片读取数据以及向RAMDAC传输数据都是经过同一个端口，这样一来数据的读写和传输就无法同时进行。以下几种显存都是单端口显存。


FPM(Fast Page Mode) DRAM


　　这就是我们过去经常见到的快页内存，也就是过去常使用的系统内存的一种。虽然它的名字是“快”页内存，但是在现在看来它的速度还是太慢了，它一般只工作在5-3-3-3 66 MHz下。FPM之所以被广泛应用，一个重要原因就是它是种标准而且安全的产品，而且很便宜。但是由于它的性能实在太次，所以不久便被EDO DRAM所代替。


EDO (Extended Data Out) DRAM


　　与FPM相比EDO DRAM的速度要快5%，这是因为EDO内设置了一个逻辑电路，借此EDO可以在上一个内存数据读取结束前将下一个数据读入内存。设计为系统内存的EDO DRAM原本是非常昂贵的，只是因为PC市场急需一种替代FPM DRAM的产品，所以被广泛应用在第五代PC上。EDO显存可以工作在75MHz或更高，但是其标准工作频率为5-2-2-2 66 MHz，不过它还是太慢。


SGRAM (Synchronous Graphics RAM


　　SGRAM(同步)是一种比较新的显存，而且它是为专为显示卡所设计的，它改进了过去低效能显存传输率较低的缺点，为显示卡性能的提高创造了条件。但是因为其设计制造成本过高，在普通显卡上采用的较少，一般都是运用在高端加速卡上。现在有很多低档3D加速卡都使用SGRAM，但是经过比较你会发现其性能甚至还不如使用SDRAM的同等产品。

SDRAM (Synchronous DRAM)


　　相信大家对这种显存并不陌生，SDRAM与早期产品的设计思路完全不同，它可以在一个时钟周期内进行数据的读写，从而节省了等待时间。SDRAM现在已经成为显存市场上的主导产品，这主要是因为其低廉的价格和较佳的性能，通常SDRAM
可以工作在5-1-1-1100MHz状态下，而最新的SDRAM显存带宽可以达到200MHz，这当然是速度的一个飞跃。

　　传统的显存因为没有够的带宽，使用它无法传输高分辨率、高色深和高刷新率时显示卡所需要传送的数据，因为它要应付两个“顾客”。最简单的解决方法就是为显存再添上一个出口

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Video RAM (VRAM)


　　作为解决显示数据进出矛盾的第一方案，Video RAM为我们带来了一个光明的前景，但是大家可能发现，如今市面上常见的3D加速卡没有运用Video RAM的。原因很简单，Video RAM是为显示卡所量身定作的，除了运用在显示卡上别无它处，而且Video RAM的合成需要更多的硅，这也导致了它成本的提高。Video RAM的双端口较好的解决了单端口时影响显卡速度的这一难题，大多数时间内，数据从显示芯片通过一个端口传送到显存中，而与此同时另一个端口又可以将显存中已有的数据传送到RAMDAC中，这样就避免了数据进出时所浪费的等待时间。


WRAM Window RAM


　　WRAM是VRAM的一个改进产品，与VRAM相比WRAM的带宽要高出25%，而且当运用例如块填充时WRAM可以达到更高的效能，此外很重要的一项是WRAM的制造工艺要比VRAM简单，其价格自然要比VRAM低(相对而言)。


RAMDAC


　　在显存中存储的当然是数字信息，因为计算机是以数字方式运行的，对于显卡来说这一堆0和1控制着每一个像素的色深和亮度。然而显示器并不以数字方式工作，它工作在模拟状态下，这就需要在中间有一个“翻译”。Random Access Memory Digital-to-Analog Converter其缩写就是RAMDAC，它的作用就是将数字信号转换为模拟信号使显示器能够显示图象。RAMDAC的另一个重要作用就是提供显卡能够达到的刷新率，它也影响着显卡所输出的图象质量。


刷新频率


　　刷新频率是指RAMDAC向显示器传送信号，使其每秒重绘屏幕的次数，它的标准单位是Hertz (Hz)。如今RAMDAC所提供的刷新率最高可达到250Hz，但是影响所实现的刷新率有两个方面，一是显卡每秒可以产生的图象数目，其二是显示器每秒能够接收并显示的图象数目。刷新率可以分为56, 60, 65, 70, 72, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 110和120 Hz.数个档次。过低的刷新率会使用户感到屏幕严重的闪烁，时间一长就会使眼睛感到疲劳，所以刷新率应该大于72Hz。分辨率指的是在屏幕上所显现出来的像素数目，它有两部分来计算，分别是水平行的点数和垂直行的点数。举个例子，如果分辨率为800X600，那就是说这幅图象由800个水平点和600个垂直点组成。通常分辨率分为640x480, 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024,和1600x1200或更高。更高的分辨率可以在
屏幕上显示更多的东西。如果你使用1024X768的分辨率，你可以在写作时看到更多的文字，可以在制表时一屏显示更多的单元格，更可以在桌面上放更多的图标。色深可以看作一个调色板，它决定屏幕上每个像素由多少中颜色控制。我们知道每一个像素都用红、绿、蓝三种基本颜色组成，像素的亮度也是由它们控制。

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当三种颜色都设定为最大值时，像素就呈现为白色，当它们设定为零时，像素就呈现为黑色。通常色深可以设定为4位8位16位24位色，当然色深的位数越高，你所能够得到的颜色就越多，屏幕上的图象质量就越好。但是当色深增加时，它也增大了显卡所要处理的数据量，而随之带来的是速度的降低或是屏幕刷新率的降低。


　　色深　　　　所显示色数　　　　每像素数据量　　　　一般名称

　　４　　　　　１６　　　　　　　０．５字节　　　　　标准ＶＧＡ

　　８　　　　　２５６　　　　　　１．０字节　　　　　２５６色

　　１６　　　　６５５３６　　　　２．０字节　　　　　高彩

　　３２　　　　１６７７７２１６　３．０字节　　　　　真彩


　　显卡上的BIOS的功能与主板上的一样，它可以执行一些基本的函数，并在你打开你的计算机时对显卡进行初始化设定。现在很多显卡上都使用flash BIOS，你可以通过软件对BIOS进行升级。驱动程序对于显卡来说是极其重要的，它告诉芯片集怎样对每个绘图函数进行加速，不断更新的驱动程序使显卡日趋完美

　接口技术


　　上面简单介绍了显卡的基本组成部分，但是还有一点没有提到，这就是显卡的界面。随着图形应用软件的发展，在显卡和CPU及内中的数据交换量越来越大，而显卡的界面正是一种连接显卡和CPU的通道。图形速度的提高(特别是3D图形)要求与CPU和内存间有极宽的带宽进行数据交换，而局部总线已经无法满足要求，它已经成为影响图形速度的瓶颈，因此出现一种廉价的解决方案AGP总线，AGP是第一个为图形卡所设计的界面。(实际上AGP不能算是总线，因为总线可以支持多种设备，它只是一种端口。)PCI显卡以PCI总线速度的一半即33MHZ工作，它可以达到的峰值传送率为133MHz。而AGP以66MHz的速度工作，AGP 1X的峰值传送率可达266MHz，AGP 2X的传输率可以达到532MHz，因为“2X”可以在一个时钟周期中传输两次数据(上升沿和下降沿各一次)，而一般的工作状态只能进行一次传输，而AGP 4X的理论传输率为1.066GB/s，这听起来也许是不可能的，因为这已经远远超过整个系统总线所能够达到的速度。66MHz总线的最大传输率为532MHz，在这种环境下AGP 4X无法发挥作用。而使用100MHz总线时，内存的
最大数据交换率可以达到800MHZ/s，这可能会使“4X”发挥一些威力，但也是远远不够的。


　　借助如此高的传输率，我们可以使一些原本只能在显存中进行的函数运算扩展到主内存中。Intel称这种技术为DIME(内存直接使用)。我们知道显存的价格要比系统内存高的多，而且它们只能用于

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图形运算，而高质量的图形运算和输出就要求更多的显存。例如一款VOODOO卡的标准配置为4MB显存，其中2MB为帧缓存，2MB为织法缓存，所以它在3D游戏中只能达到640X480的分辨率。更高的分辨率就需要更多的显存，这就会增大加速卡的成本。加速卡的芯片集需要局部显存进行刷新率、Z-buffer、像素以及front fuffer和back-buffers的控制，因此应用程序需要AGP提供更多的织法缓存来达到更高的解析度。很多程序会要求2-16MB的织法缓存，而AGP就可以满足它们。安能摧眉折腰事权贵，使我不得开心颜。十年磨一剑，霜刃未曾试。忠言逆耳利于行，良药苦口利于病。行到水穷处，坐看云起时。

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