顯卡的基本結(jié)構(gòu)和主要器件詳細(xì)介紹

顯卡對(duì)于電腦的重要性不言而喻，很多大廠因此在積極探索顯卡的升級(jí)之道。為增進(jìn)大家對(duì)顯卡的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)顯卡的基本結(jié)構(gòu)以及顯卡的主要器件進(jìn)行解讀。如果你對(duì)顯卡或者是顯卡的相關(guān)內(nèi)容具有興趣，不妨和小編共同往下閱讀哦。

幾乎所有的顯卡都是由圖形處理芯片、RAMDAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器/Random Access Memory Digital-to-Analog Converter）芯片、顯卡BIOS芯片、顯存、主板安裝接口、顯示信號(hào)和功能擴(kuò)展接口（也叫特性連接端口）所組成。

一、顯卡BIOS芯片

顯卡BIOS芯片主要用于保存VGA BIOS程序。VGA BIOS是視頻圖形卡基本輸入、輸出系統(tǒng)（Video Graphics Adapter Basic Input and Output System），它的功能與主板BIOS功能相似，主要用于顯卡上各器件之間正常運(yùn)行時(shí)的控制和管理，所以BIOS程序的技術(shù)質(zhì)量（合理性和功能）必將影響顯卡最終的產(chǎn)品技術(shù)特性。顯卡BIOS芯片在大多數(shù)顯卡上比較容易區(qū)分，因?yàn)檫@類芯片上通常都貼有標(biāo)簽，但在個(gè)別顯卡如Matrox公司的MGA G200上就看不見，原因是它與圖形處理芯片集成在一起了。另外在顯卡BIOS芯片中還保存了所在顯卡的主要技術(shù)信息，如圖形處理芯片的型號(hào)規(guī)格、VGA BIOS版本和編制日期等。由于目前顯卡上的圖形處理芯片表面都已被安裝的散熱片所遮蓋，用戶根本無(wú)法看到芯片的具體型號(hào)，但能通過(guò)VGA BIOS顯示的相關(guān)信息來(lái)了解有關(guān)圖形處理芯片的技術(shù)規(guī)格或型號(hào)。

通常電腦在加電后首先顯示顯卡BIOS中所保存的相關(guān)信息，然后顯示主板BIOS版本信息以及主板BIOS對(duì)硬件系統(tǒng)配置進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果等，由于顯示BIOS信息的時(shí)間很短，所以必須注意觀察才能看清顯示的內(nèi)容。VGA BIOS與主板BIOS一樣具有版本，一般情況下版本高的BIOS功能強(qiáng)于低版本，也解決了版本升級(jí)前所存在的某些具體問題（BUG）。VGA BIOS目前基本上都使用快閃ROM保存，因此可以由用戶根據(jù)需要使用特定工具軟件進(jìn)行版本升級(jí)，就像升級(jí)主板BIOS程序一樣。升級(jí)顯卡BIOS的原則與升級(jí)主板BIOS的相同，就是如果沒有使用上的需要，就不必進(jìn)行BIOS版本升級(jí)。即使確實(shí)須要升級(jí)VGA BIOS，也一定要使用原顯卡生產(chǎn)廠家所提供或指定的升級(jí)工具軟件和BIOS文件，這類資料一般由顯卡生產(chǎn)廠家通過(guò)其在互聯(lián)網(wǎng)上的主頁(yè)提供。盡管有媒體曾報(bào)道個(gè)別發(fā)燒友采用不同廠家顯卡BIOS文件升級(jí)獲得成功，但我們最好不要嘗試這樣做，因?yàn)槭褂眯吞?hào)不同的顯卡BIOS文件來(lái)升級(jí)自己的顯卡BIOS版本風(fēng)險(xiǎn)很大，極有可能出現(xiàn)升級(jí)后顯卡反而無(wú)法運(yùn)行的嚴(yán)重后果。

二、圖形處理芯片

圖形處理芯片是顯卡的核心，顯卡的主要技術(shù)規(guī)格和性能基本上取決于圖形處理芯片的技術(shù)類型和性能。

衡量顯示處理芯片的技術(shù)先進(jìn)性主要是看其所具有的2D/3D圖形處理能力、芯片圖形處理引擎的數(shù)據(jù)位寬度、與顯存之間數(shù)據(jù)總線寬度和所支持的顯存類型容量、內(nèi)部RAMDAC的工作時(shí)鐘頻率、具備幾條像素渲染處理流水線、所支持的圖形應(yīng)用程序接口（API）種類以及芯片生產(chǎn)工藝技術(shù)水平等。

由于表達(dá)顯示芯片技術(shù)性能涉及的一些具體內(nèi)容較復(fù)雜，所以在許多媒體中所列出的顯示芯片技術(shù)參數(shù)中只強(qiáng)調(diào)了單位時(shí)間內(nèi)每秒的像素填充率、生成三角形數(shù)量以及內(nèi)核和顯存的工作時(shí)鐘頻率、最大圖像分辨率（水平點(diǎn)數(shù)×垂直點(diǎn)數(shù)）和刷新率（幀/秒）等?？傊詧D形芯片能獨(dú)立、全部、快速完成所有顯示2D/3D圖形時(shí)所需的信息為最好。

根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，目前通用型和娛樂型圖形芯片比較有代表性的應(yīng)該算nVidia公司的GeForce 256（廠家代號(hào)NV10）和TNT2系列、Matrox公司的MGA G400系列和3dfx公司的Voodoo系列。其中目前最先進(jìn)的圖形芯片是GeForce 256，它在芯片中增加了以往各類圖形芯片都不具備的T&L引擎（（幾何）轉(zhuǎn)換和光照處理/Transform & Lightning），因此它基本上可以脫離CPU的幫助獨(dú)立處理所有2D/3D圖形顯示數(shù)據(jù)，所以成為第一塊GPU（英語(yǔ)“圖形處理器”的縮寫）。nVidia公司的TNT2芯片中按性能分為4個(gè)等級(jí)，能適合不同的用戶需求;Matorx公司的G400芯片，由于其特有的凹凸紋理貼圖和雙屏顯示技術(shù)在重現(xiàn)圖形精美的同時(shí)可聯(lián)接兩個(gè)顯示器（或一個(gè)顯示器和一個(gè)電視機(jī)）來(lái)分屏幕顯示不同內(nèi)容。相比之下3dfx公司的Voodoo系列則歷來(lái)以流暢的3D游戲速度和還算精美的畫面而為廣大喜愛3D游戲的用戶所擁戴。當(dāng)然另外還有不少在性能上與TNT2等相差無(wú)幾的圖形芯片，如S3公司的Savage4和3Dlabs公司的Permedia3等。

三、顯存

顯卡中顯存的用途主要是用來(lái)保存由圖形芯片處理好的各幀圖形顯示數(shù)據(jù)，然后由數(shù)模轉(zhuǎn)換器讀取并逐幀（可以理解為一幅完整的圖像）轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號(hào)再提供給傳統(tǒng)的顯示器使用，所以顯存也被稱為“幀緩存”。衡量顯存的技術(shù)性能有數(shù)據(jù)存取速度（可通過(guò)工作時(shí)鐘頻率體現(xiàn)）和顯存容量。存取速度通常用納秒（ns）表示，數(shù)值越小越快。顯存容量使用MB表示，數(shù)值則是越大越好。

2D顯卡中一般安裝EDO DRAM顯存，其數(shù)據(jù)存取速度在40～60ns之間，容量一般在1~4MB，部分2D顯卡上預(yù)留有顯存擴(kuò)容插座可供用戶對(duì)顯存自行擴(kuò)容;雖然不少速度更快的顯存也能應(yīng)用于顯卡，如個(gè)別高檔顯卡中開始使用的DDR（雙倍速率SDRAM）和RDRAM（由Rambus公司開發(fā)的一種新型高速DRAM），但由于其成本問題（如RDRAM的售價(jià)是普通SDRAM的8～10倍）一時(shí)難為多數(shù)用戶所接受。所以除制圖等專業(yè)性顯卡外，一般通用3D顯卡中廣泛使用的顯存仍然以SDRAM和SGRAM為主，這兩種顯存的數(shù)據(jù)存取速度在5～15ns之間，顯存容量理論上越大越好，但由于顯卡生產(chǎn)成本和圖形芯片支持能力所限，一般顯卡上顯存配置容量為4～32MB，極個(gè)別顯卡配置容量高達(dá)64MB。由于SGRAM的存取速度高于SDRAM，所以使用SGRAM顯存的顯卡在技術(shù)性能上比使用同等容量的SDRAM顯存的顯卡略有提高，但由于SGRAM芯片的生產(chǎn)成本高于SDRAM，所以售價(jià)也高于使用SDRAM的顯卡。

EDO RAM、SDRAM和SGRAM這三種常用顯存可以根據(jù)它們的外觀區(qū)別，EDO RAM和SDRAM安裝在顯卡電路板上時(shí)只是芯片兩邊有引腳須要焊接，而SGRAM則在芯片四邊都有引腳須要焊接在電路板上。

四、RAMDAC

由于目前大部分電腦所配置的顯示器仍然是傳統(tǒng)的模擬CRT（陰極射線管）顯示器，這種顯示器只能接受用信號(hào)電壓幅度來(lái)控制顯像管的發(fā)光亮暗程度，所以顯卡中的RAMDAC必須將顯示圖形芯片處理后并存儲(chǔ)在顯存中的數(shù)字顯示信號(hào)逐幀轉(zhuǎn)換為由三種彩色亮度和行、幀同步信號(hào)所共同組成的視頻信號(hào)，然后通過(guò)15針的D型插座輸出供顯示器使用。

RAMDAC的技術(shù)特性主要是工作時(shí)鐘頻率，只有足夠高的工作頻率RAMDAC才能在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換更多幀的顯示信號(hào)，而顯卡的幀刷新率指標(biāo)（幀/秒）的基本保證條件就是RAMDAC必須在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)換足夠的幀顯示信號(hào)。

目前有些主流顯卡上并不存在獨(dú)立安裝的RAMDAC芯片，這是因?yàn)閺S家在生產(chǎn)圖形處理芯片時(shí)已經(jīng)將RAMDAC集成在其中了。