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日志

 
 

电脑硬件扫盲了(显卡篇)——转自卡饭07年神帖  

2011-03-30 10:27:54|  分类: 那些烦人却难舍的 |  标签: |举报 |字号 订阅

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三:显卡篇

一:显卡容量
     显卡容量也叫显示内存容量,是指显示卡上的显示内存的大小。显示内存的主要功能在将显示芯片处理的资料暂时储存在显示内存中,然后再将显示资料映像到显示 屏幕上,显示卡欲达到的分辨率越高,屏幕上显示的像素点就越多,所需的显示内存也就越多。而每一片显示卡至少需要具备512KB的内存,显示内存可以说是 随着3 D加速卡的演进而不断地跟进。而显示内存的种类也由早期的DRAM到现在广泛流行的DDR,DDR2/DDR3。 显存与系统内存一样,也是多多益善。显存越大,可以储存的图像数据就越多,支持的分辨率与颜色数也就越高。以下计算显存容量与分辨率关系的公式: 所需显存===图形分辨率×色彩精度/8 。
        例如要上16bit真彩的1024×768,则需要1024×768×16/8===1.6M,即2M显存。
        对于三维图形,由于需要同时对Front buffer、Back buffer和Z buffer进行处理,因此公式为:所需显存(帧存)===图形分辨率×3×色彩精度/8 。
       例如一帧16bit、1024×768的三维场景,所需的帧缓存为1024×768×3×16bit/8===4.71M,即需要8M显存。

二:显存的种类
       显存的种类有EDORAM、MDRAM、SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM、DDR等许多种。EDO显存曾用在Voodoo、Voodoo 2等显卡上,但目前已消声匿迹。SGRAM显存支持块写和掩码,可以看作是SDRAM的加强版,曾流行一时,但由于价格较SDRAM稍高,现在也已甚少采 用。目前显卡上被广泛使用的显存就是SDRAM和DDR SDRAM了。SDRAM可以与CPU同步工作,无等待周期,减少数据传输延迟。优点是价格低廉,在中低端显卡上得到了广泛的应用。DDR是Double Data Rate是缩写,它是现有的SDRAM内存的一种进化。在设计和操作上,与SDRAM很相似,唯一不同的是DDR在时钟周期的上升沿和下降沿都能传输数 据,而SDRAM则只可在上升沿传输数据,所以DDR的带宽是SDRAM的两倍,而DDR比SDRAM的数据传输率也快一倍。如果SDRAM内存的频率是 133MHz,则DDR内存的频率是266MHz,因此在中高档显卡上应用广泛。

三:显存的数据位数与带宽
        数据位数指的是在一个时钟周期之内能传送的bit数,它是决定显存带宽的重要因素,与显卡性能息息相关。当显存种类相同并且工作频率相同时,数据位 数越大,它的性能就越高。 显存带宽的计算方法是:运行频率×数据带宽/8。以目前的GeForce3显卡为例,其显存系统带宽===230MHz×2(因为使用了DDR显存,所以 乘以2)×128/8===7.36GB。
        数据位数是显存也是显卡的一个很重要的参数。在显卡工作过程中,Z缓冲器、帧缓冲器和纹理缓冲器都会大幅占用显存带宽资源。带宽是3D芯片与本地存 储器传输的数据量标准,这时候显存的容量并不重要,也不会影响到带宽,相同显存带宽的显卡采用64MB和32MB显存在性能上区别不大。因为这时候系统的 瓶颈在显存带宽上,当碰到大量像素渲染工作时,显存带宽不足会造成数据传输堵塞,导致显示芯片等待而影响到速度。目前显存主要分为64位和128位,在相 同的工作频率下,64位显存的带宽只有128位显存的一半。这也就是为什么Geforce2 MX200(64位SDR)的性能远远不如Geforce2 MX400(128位SDR)的原因了。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。就好比是不同口径的阀门,在水流速度一定的情况下,口径大的能提供更大的出水量。显示芯片位宽就是显示芯片内部总线的带宽,带宽越大,可以提 供的计算能力和数据吞吐能力也越快,是决定显示芯片级别的重要数据之一。目前已推出最大显示芯片位宽是512位。显示芯片位宽增加并不代表该芯片性能更 强,因为显示芯片集成度相当高,设计、制造都需要很高的技术能力,单纯的强调显示芯片位宽并没有多大意义,只有在其它部件、芯片设计、制造工艺等方面都完 全配合的情况下,显示芯片位宽的作用才能得到体现。

四:显存的速度
        显存的速度一般以ns为单位。常见的显存有2.5ns甚至更的显存。额定工作频率===1/显存速度。当然,对于一些质量较好的显存来说,显存的实 际最大工作频率是有一定的余量的。显存的超频就是基于这一原理,列如将额定频率为6ns的显存超至190MHz的运行频率。
这里还要说一说显存的实际运行频率和等效工作频率。DDR显存因为能在时钟的上升沿和下降沿都能传送数据,因此,在相同的时钟频率和数据位宽度的情况下显 存带宽是普通SDRAM的两倍。换句话说,在显存速度相同的情况下,DDR显存的实际工作频率是普通SDRAM显存的2倍。同样,DDR显存达到的带宽也 是普通SDRAM显存的2倍。例如,5ns的SDRAM显存的工作频率为200MHZ,而5ns的DDR显存的等效工作频率就是400MHZ。

五:显存时钟周期  
        显存时钟周期就是显存时钟脉冲的重复周期,它是作为衡量显存速度的重要指标。显存速度越快,单位时间交换的数据量也就越大,在同等情况下显卡性能将 会得到明显提升。显存的时钟周期一般以ns(纳秒)为单位,工作频率以MHz为单位。显存时钟周期跟工作频率一一对应,它们之间的关系为:工作频率=1÷ 时钟周期×1000。那么显存频率为166MHz,那么它的时钟周期为1÷166×1000=6ns。对于DDR SDRAM显存来说,描述其工作频率时用的是等效输出频率。因为能在时钟周期的上升沿和下降沿都能传送数据,所以在工作频率和数据位宽度相同的情况下,显 存带宽是SDRAM的两倍。换句话说,在显存时钟周期相同的情况下,DDR SDRAM显存的等效输出频率是SDRAM显存的两倍。例如,5ns的SDRAM显存的工作频率为200MHz,而5ns的DDR SDRAM显存的等效工作频率就是400MHz。常见显存时钟周期有7.5ns、7ns、6ns、5ns、4ns、3.8ns、3.6ns、3.3ns、 2.8ns,甚至更低。

六:显存封装
  显存封装是指显存颗粒所采用的封装技术类型,封装就是将显存芯片包裹起来,以避免芯片与外界接触,防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体,乃 至水蒸气都会腐蚀芯片上的精密电路,进而造成电学性能下降。不同的封装技术在制造工序和工艺方面差异很大,封装后对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要 的作用。显存封装形式主要有QFP、TSOP-II、MBGA等。


七:DX
       由微软公司所制定的3D规格界面,与Windows 操作系统兼容性好,可绕过图形显示接口(GDI)直接进行支持该API的各种硬件的底层操作,大大提高了游戏的运行速度。目前常用的是DX9.0C。

八:图形芯片
     示主芯片自然是显示卡的核心,它们的主要任务就是处理系统输入的视频信息并将其进行构建、渲染等工作。显示主芯片的性能直接决定这显示卡性能的高低,不同的显示芯片,不论从内部结构还是其性能,都存在着差异,而其价格差别也很大。

九:双线过滤
     这是一种较好的材质影像插补的处理方式,会先找出最接近像素的四个图素,然后在它们之间做差补效果,最后产生的结果才会被贴到像素的位置上,这样不会看到 “马赛克”现象。这种处理方式较适用于有一定景深的静态影像,不过无法提供最佳品质,也不适用于移动中的物件。
三线过滤:
     这是一种更复杂材质影像插补处理方式,会用到相当多的材质影像,而每张的大小恰好会是另一张的四分之一。例如有一张材质影像是512×512个图素,第二 张就会是256×256个图素,第三张就会是128×128个图素等,总之,最小的一张是1×1。凭借这些多重解析度的材质影像,当遇到景深极大的场景时 (如飞行模拟),就能提供高品质的贴图效果。一个“双线过滤”需要三次混合,而“三线过滤”就得做七次混合处理,所以每个像素就需要多用21/3倍以上的 计算时间。还需要两倍大的存储器时钟带宽。但是“三线过滤”可以提供最高的贴图品质,会去除材质的“闪烁”效果。对于需要动态物体或景深很大的场景应用方 面而言,只有“三线过滤”才能提供可接受的材质品质。

十:加速图形接口
        常见的AGP和最新的主流PCI-E接口,现在购机的第一选择自然是PCI-E了 。
电脑硬件扫盲了(显卡篇)——转自卡饭07年神帖 - 星虚谷 - 亲耐的友友们
 
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