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顯卡
閱讀�20034時間�2010-11-08 19:18:06

  顯卡作為電腦主機里的一個重要組成部分,承擔(dān)輸出顯示圖形的任�(wù),它將計算機系統(tǒng)所需要的顯示信息進行�(zhuǎn)換驅(qū)�,并�顯示�提供行掃描信�,控制顯示器的正確顯示�

主要分類

  1)集成顯�

  集成顯卡是將顯示芯片、顯存及其相�(guān)電路都做在主板上,與主板融為一�;集成顯卡的顯示芯片有單獨的,但大部分都集成在主板的北橋芯片�;一些主板集成的顯卡也在主板上單獨安裝了顯存,但其容量較�,集成顯卡的顯示效果與處理性能相對較弱,不能對顯卡進行硬件升級,但可以通過CMOS�(diào)節(jié)頻率或刷入新BIOS文件實現(xiàn)軟件升級來挖掘顯示芯片的潛能�

  集成顯卡的優(yōu)點:是功耗低、發(fā)熱量�、部分集成顯卡的性能已經(jīng)可以媲美入門級的獨立顯卡,所以不用花費額外的資金購買顯卡�

  集成顯卡的缺點:不能換新顯卡,要說必須換,就只能和主�,CPU一次性的換�

  2)獨立顯卡

  獨立顯卡是指將顯示芯�、顯存及其相�(guān)電路單獨做在一塊電路板�,自成一體而作為一塊獨立的板卡存在,它需占用主板的擴展插槽(ISA、PCI、AGP或PCI-E)�   獨立顯卡的優(yōu)點:單獨安裝有顯�,一般不占用系統(tǒng)�(nèi)�,在技�(shù)上也較集成顯卡先進得多,比集成顯卡能夠得到更好的顯示效果和性能,容易進行顯卡的硬件升級�

  獨立顯卡的缺點:系統(tǒng)功耗有所加大,發(fā)熱量也較大,需額外花費購買顯卡的資��

插槽類型

  是指顯卡與主板連接所采用的接口種�。顯卡的接口決定著顯卡與系統(tǒng)之間�(shù)�(jù)傳輸?shù)膸?,也就是瞬間所能傳�?shù)�?shù)�(jù)�。不同的接口決定著主板是否能夠使用此顯卡,只有在主板上有相應(yīng)接口的情況下,顯卡才能使�,并且不同的接口能為顯卡帶來不同的性能�

  目前各種3D游戲和軟件對顯卡的要求越來越�,主板和顯卡之間需要交換的�(shù)�(jù)量也越來越大,過去的插槽早已不能滿足這樣大量的數(shù)�(jù)交換,因此通常主板上都帶有專門插顯卡的插槽。假如顯卡插槽的傳輸速度不能滿足顯卡的需�,顯卡的性能就會受到巨大的限�,再好的顯卡也無法發(fā)�。顯卡發(fā)展至今主要出�(xiàn)過ISA、PCI、AGP、PCI Express等幾種接�,所能提供的�(shù)�(jù)帶寬依次增加。其�2004年推出的PCI Express接口已經(jīng)成為主流,以解決顯卡與系�(tǒng)�(shù)�(jù)傳輸?shù)钠款i問題,而ISA、PCI接口的顯卡已�(jīng)基本被淘��
AGP接口顯卡    PCIE接口顯卡
                   AGP接口顯卡                                                                      PCIE接口顯卡

分辨�

  分辨率是指顯卡在顯示器上所能描繪的像素點的�(shù)量。大家知道顯示器上顯示的畫面是一個個的像素點構(gòu)成的,而這些像素點的所有數(shù)�(jù)都是由顯卡提供的,分辨率就是表示顯卡輸出給顯示器,并能在顯示器上描繪像素點的�(shù)�。分辨率一定程度上跟顯存有著直接關(guān)系,因為這些像素點的�(shù)�(jù)最初都要存儲于顯存�(nèi),因此顯存容量會影響到分辨率,但目前�(xiàn)在流行應(yīng)用的64MB�128MB等足以應(yīng)�,目前的顯存容量并不會制約分辨率。目前的顯示芯片都能提供2048X1536的分辨率,但絕大多數(shù)的顯示器并不能提供如此高的顯示分辨率,基本還沒到這個分辨率,顯示器就已�(jīng)黑屏��

�(fā)展歷�

  1)CGA顯卡

  民用顯卡的起源可以追溯到上個世紀(jì)的八十年代了。在1981�� IBM推出了個人電腦�,它提供了兩種顯�,一種是"單色顯卡(簡稱 MDA),一種是“彩色繪圖卡� (簡稱 CGA)� 從名字上就可以看�,MDA是與單色顯示器配合使用的,它可以顯示80行x25列的文數(shù)�� CGA則可以用在RGB的顯示屏�, 它可以繪制的圖形和文�(shù)字資�。在�(dāng)時來�,計算機的用途主要是文字�(shù)�(jù)處理,雖然MDA分辨率為�752�,高504點,不足以滿足多大的顯示要求,不過對于文字數(shù)�(jù)處理還是綽綽有馀的了。而CGA就具有彩色和圖形能力,能勝任一般的顯示圖形�(shù)�(jù)的需要了,不過其分辨率只�640x350,自然不能與彩色顯示同日而語�

  2)MGA/MCGA顯卡

  1982�,IBM又推出了MGA(Monochrome Graphic Adapter�� 又稱Hercules Card (大力士卡)� 除了能顯示圖形外,還保留了原� MDA 的功�。當(dāng)年不少游戲都需要這款卡才能顯示動畫效�。而當(dāng)時風(fēng)行市場的還有Genoa 公司做的EGA(Enhanced Graphics Adapter�,即加強型繪圖卡, 可以模擬MDA和CGA,而且可以在單色屏幕上一點一點畫成的圖形。EGA分辨率為640x350,可以產(chǎn)�16色的圖形和文字。不過這些顯卡都是采用�(shù)字方式的,直到MCGA(Multi-Color Graphics Array)的出現(xiàn),才揭開了采用模擬方式的顯卡的序�。MCGA是整合在 PS/2 Model 25�30上的影像系統(tǒng)。它采用了Analog RGA影像信號, 分辨率可高達640x480, �(shù)位RGB和類比RGB不同的地方就像是ON-OFF式切換和微調(diào)式切換之間的差別。用類比RGB訊號的顯示屏, 會將每一個訊號的電壓值轉(zhuǎn)換成符合色彩明暗的范�。只有類比顯示屏可以和MCGA一起使�,才可以提供最多的256種顏�� 另外IBM尚提供了一個類比單色顯示屏� 在此顯示屏上可以顯示�64種明暗度�

  3)VGA接口顯卡

  VGA(Video Graphic Array)即顯示繪圖陣列,它IBM是在� PS/2 的Model 50, 60�80�(nèi)建的影像系統(tǒng)。它的數(shù)字模式可以達�720x400�� 繪圖模式則可以達�640x480x16�� 以及320x200x256�� 這是顯卡首次可以同時顯示256種色彩。而這些模式更成為其後所有顯卡的共同�(biāo)�(zhǔn)。VGA顯卡的盛行把電腦帶進了2D顯卡顯示的輝煌時代。在以後一段時期里,許多VGA顯卡�(shè)計的公司不斷推陳出新� 追求更高的分辨率和位�。與此同時,IBM 推出�8514/A的Monitor顯示屏規(guī)�� 主要用來支持1024x 768的分辨率�   �2D時代�3D時代推進的過程中,有一款不能忽略的顯卡就是Trident 8900/9000顯卡,它次使顯卡成為一個獨立的配件出現(xiàn)于電腦里,而不再是集成的一塊芯�。而後其推出的Trident 9685更是�3D顯卡的代�。不過真正稱得上開啟3D顯卡大門的卻�(yīng)該是GLINT 300SX,雖然其3D功能極其簡單,但卻具有里程碑的意��

  4)3D AGP接口顯卡時代

  1995年,對于顯卡來說,是里程碑的一��3D圖形加速卡正式走入玩家的視�。那個時候游戲剛剛步�3D時代,大量的3D游戲的出�(xiàn),也迫使顯卡�(fā)展到真正�3D加速卡。而這一年也成就了一家公�,不用說大家也知�,沒�,就�3Dfx�1995��3Dfx還是一家小公司,不過作為一家老資格的3D技�(shù)公司,他推出了業(yè)界的塊真正意義的3D圖形加速卡:Voodoo。在�(dāng)時最為流行的游戲摩托英豪�,Voodoo在速度以及色彩方面的表�(xiàn)都讓喜歡游戲的用戶為之瘋�,不少游戲狂熱份子都有過拿一千多塊大洋到電腦城買上一塊雜牌的Voodoo顯卡的經(jīng)��3Dfx的專利技�(shù)Glide引擎接口一度稱霸了整�3D世界,直至D3D和OpenGL的出�(xiàn)才改變了這種局�。Voodoo�(biāo)配為4Mb顯存,能夠提供在640×480分辨率下3D顯示速度和最華麗的畫�,當(dāng)然,Voodoo也有硬傷,它只是一塊具�3D加速功能的子卡,使用時需搭配一塊具�2D功能的顯�,相信不少� EDO資格的玩家都還記得S3 765+Voodoo這個為人津津樂道的黃金組合。講到S3 765,就不得不提到昔日S3顯卡��   S3 765顯卡是當(dāng)時兼容機的標(biāo)�(zhǔn)配置,支�2MB EDO顯存,能�?qū)崿F(xiàn)高分辨率顯示,這在�(dāng)時屬于高端顯卡的功效,這一芯片真正將SVGA�(fā)揚光�。能夠支�1024×768的分辨率,并且在低分辨率下支�32Bit真彩�,而且性價比也較強。因�,S3 765實際上為S3顯卡帶來了次的輝��

  而後�96年又推出了S3 Virge,它是一塊融合了3D加速的顯卡,支� DirectX,并包含的許多先進的3D加速功�,如Z-buffering、Doubling buffering、Shading、Atmospheric effect、Lighting,實際成�3D顯卡的開路先�,成就了S3顯卡的第二次輝煌,可惜后來在3Dfx的追趕下,S3的Virge系列沒有再繼輝煌,被市場最終拋��   此后,為了修�(fù)Voodoo沒有2D顯示這個硬傷,3Dfx繼而推出了VoodooRush,在其中加入了Z-Buffer技�(shù),可惜相對于Voodoo,VoodooRush�3D性能卻沒有任何提�,更可怕的是帶來不少兼容性的問題,而且價格居高不下的因素也制約了VoodooRush顯卡的推��

  �(dāng)�,當(dāng)時的3D圖形加速卡市場也不�3Dfx一手遮天,高高在上的價格給其他廠商留下了不少生存空�,像勘稱�(dāng)時性價比的Trident 9750/9850,以及提供了Mpeg-II硬件解碼技�(shù)的SIS6326,還有在顯卡�(fā)展史上次出場的nVidia推出的Riva128/128zx,都得到不少玩家的寵愛,這也促進了顯卡技�(shù)的發(fā)展和市場的成��1997年是3D顯卡初露頭腳的一年,�1998年則�3D顯卡如雨後春筍激烈競爭的一�。九八年�3D游戲市場�(fēng)起去�,大量更加精美的3D游戲集體上市,從而讓用戶和廠商都期待出現(xiàn)更快更強的顯��

  在Voodoo帶來的巨大榮譽和耀眼的光環(huán)��3Dfx以高屋建瓴之勢推出了又一劃時代的�(chǎn)品:Voodoo2。Voodoo2自帶8Mb/12Mb EDO顯存,PCI接口,卡上有雙芯�,可以做到單周期多紋理運算。當(dāng)然Voodoo2也有缺點,它的卡身很�,并且芯片發(fā)熱量非常�,也成為一個煩�,而且Voodoo2依然作為一�3D加速子�,需要一�2D顯卡的支�。但是不可否�,Voodoo2的推出已�(jīng)使得3D加速又到達了一個新的里程碑,憑借Voodoo2的效�、畫面和速度,征服了不少�(dāng)時盛行一時的3D游戲,比如Fifa98,NBA98,Quake2等等。也許不少用戶還不知��2009年最為流行的SLI技�(shù)也是�(dāng)時Voodoo2的一個新技�(shù),Voodoo2次支持雙顯卡技�(shù),讓兩塊Voodoo2并聯(lián)�(xié)同工作獲得雙倍的性能�   1998年雖然是Voodoo2大放異彩的一�,但其他廠商也有一些經(jīng)典之作。Matrox MGA G200在繼承了自己超一流的2D水準(zhǔn)以外�3D方面有了革命性的提高,不但可以提供和Voodoo2差不多的處理速度和特技效果,另外還支持DVD硬解碼和視頻輸出,并且的首創(chuàng)�128位獨立雙重總線技�(shù),大大提高了性能,配合當(dāng)時相�(dāng)走紅的AGP總線技�(shù),G200也贏得了不少用戶的喜��

  Intel的I740是搭配Intel�(dāng)時的440BX芯片組推出的,它支持的AGP 2X技�(shù),標(biāo)�8Mb顯存,可惜I740的性能并不��2D性能只能和S3 Virge看齊,�3D方面也只有Riva128的水�,不過價格方面就有明顯優(yōu)�,讓它在低端市場站住了腳�

  Riva TNT是nVidia推出的意在阻擊Voodoo2的產(chǎn)�,它�(biāo)�16Mb的大顯存,完全支持AGP技�(shù),首次支持的32位色彩渲�、還有快于Voodoo2的D3D性能和低于Voodoo2的價格,讓其成為不少玩家的新�。而一直在蘋果世界闖蕩的ATI也出品了一款名為Rage Pro的顯�,速度比Voodoo稍快�

其它相關(guān)技�(shù)

  1)流處理器單�

  在DX10顯卡出來以前,并沒有“流處理器”這個說�。GPU�(nèi)部由“管線”構(gòu)成,分為像素管線和頂點管�,它們的�(shù)目是固定�。簡單來�,頂點管線主要負�(zé)3D建模,像素管線負�(zé)3D渲染。由于它們的�(shù)量是固定�,這就出現(xiàn)了一個問�,當(dāng)某個游戲場景需要大量的3D建模而不需要太多的像素處理,就會造成頂點管線資源緊張而像素管線大量閑�,當(dāng)然也有截然相反的另一種情況。這都會造成某些資源的不夠和另一些資源的閑置浪費�

  在這樣的情況下,人們在DX10時代首次提出了“統(tǒng)一渲染架構(gòu)”,顯卡取消了傳�(tǒng)的“像素管線”和“頂點管線�,統(tǒng)一改為流處理器單元,它既可以進行頂點運算也可以進行像素運算,這樣在不同的場景中,顯卡就可以動�(tài)地分配進行定點運算和像素運算的流處理器�(shù)�,達到資源的充分利用�

  �(xiàn)在,流處理器的數(shù)量的多少已經(jīng)成為了決定顯卡性能高低的一個很重要的指�(biāo),Nvidia和AMD-ATI也在不斷地增加顯卡的流處理器�(shù)量使顯卡的性能達到跳躍式增�,例如AMD-ATI的顯卡HD3870擁有320個流處理器,HD4870達到800�,HD5870更是達到1600��

  值得一提的是,N卡和A卡GPU架構(gòu)并不一�,對于流處理器數(shù)的分配也不一�。N卡每個流處理器單元只包含1個流處理器,而A卡相�(dāng)于每個流處理器單元里面含�5個流處理�,例如HD4850雖然�800個流處理�,其實只相當(dāng)�160個流處理器單元,另外A卡流處理器頻率與核心頻率一�,這是為什�9800GTX+只有128個流處理�,性能卻與HD4850相當(dāng)(N卡流處理器頻率約是核心頻率的2.16倍)�

  2�3D API

  API是Application Programming Interface的縮�,是�(yīng)用程序接口的意思,�3D API則是指顯卡與�(yīng)用程序直接的接口�

  3D API能讓編程人員所�(shè)計的3D軟件只要�(diào)用其API�(nèi)的程�,從而讓API自動和硬件的�(qū)動程序溝�,啟�3D芯片�(nèi)強大�3D圖形處理功能,從而大幅度地提高了3D程序的設(shè)計效�。如果沒�3D API,在開發(fā)程序時程序員必須要了解全部的顯卡特�,才能編寫出與顯卡完全匹配的程序,發(fā)揮出全部的顯卡性能。而有�3D API這個顯卡與軟件直接的接�,程序員只需要編寫符合接口的程序代碼,就可以充分�(fā)揮顯卡的性能,不必再去了解硬件的具體性能和參�(shù),這樣就大大簡化了程序開發(fā)的效�。同�,顯示芯片廠商根�(jù)�(biāo)�(zhǔn)來設(shè)計自己的硬件�(chǎn)品,以達到在API�(diào)用硬件資源時�,獲得更好的性能。有�3D API,便可實�(xiàn)不同廠家的硬件、軟件范圍兼�。比如在最能體�(xiàn)3D API的游戲方�,游戲設(shè)計人員設(shè)計時,不必去考慮具體某款顯卡的特�,而只是按�3D API的接口標(biāo)�(zhǔn)來開�(fā)游戲,當(dāng)游戲運行時則直接通過3D API來調(diào)用顯卡的硬件資源�

  個人電腦中主要應(yīng)用的3D API有:DirectX和OpenGL�

  3)RAMDAC頻率和支持分辨率

  RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Convertor的縮寫,即隨機存取內(nèi)存數(shù)字~模擬�(zhuǎn)換器�

  RAMDAC作用是將顯存中的�(shù)字信號轉(zhuǎn)換為顯示器能夠顯示出來的模擬信號,其�(zhuǎn)換速率以MHz表示。計算機中處理數(shù)�(jù)的過程其實就是將事物�(shù)字化的過�,所有的事物將被處理�0�1兩個數(shù),而后不斷進行累加計算。圖形加速卡也是靠這些0�1對每一個象素進行顏色、深�、亮度等各種處理。顯卡生成的信號都是以數(shù)字來表示�,但是所有的CRT顯示器都是以模擬方式進行工作的,�(shù)字信號無法被識別,這就必須有相�(yīng)的設(shè)備將�(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號。而RAMDAC就是顯卡中將�(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的設(shè)�。RAMDAC的轉(zhuǎn)換速率以MHz表示,它決定了刷新頻率的高低(與顯示器的“帶寬”意義近似)。其工作速度越高,頻帶越寬,高分辨率時的畫面�(zhì)量越�。該�(shù)值決定了在足夠的顯存下,顯卡支持的分辨率和刷新率。如果要�1024×768的分辨率下達�85Hz的分辨率,RAMDAC的速率至少�1024×768×85Hz×1.344(折算系�(shù))≈90MHz�2009年主流的顯卡RAMDAC都能達到350MHz�400MHz,已足以滿足和超過大多數(shù)顯示器所能提供的分辨率和刷新��

  4)散熱�(shè)�

  顯卡所需要的電力�150瓦特?zé)艟咚枰碾娏ο嗤?,由于運作集成電� (integrated circuits)需要相�(dāng)多的電力,因此內(nèi)部電流所�(chǎn)生的溫度也相對的提高,所以,假如這些溫度不能適時的被降低,那么上述所提到的硬�(shè)備就很可 能遭受損害,而冷卻系�(tǒng)就是在確保這些�(shè)備能�(wěn)�、適時的運轉(zhuǎn),沒有散熱器或散熱片,GPU或內(nèi)存會過熱,就會進而損害計算機或造成�(dāng)機,或甚� 完全不能使用。這些冷卻�(shè)備由�(dǎo)熱材�(zhì)所制成,它們有些被視為被動組件,默默安靜地進行散熱的動�,有些則很難不發(fā)出噪�,如�(fēng)�。散熱片通常被視為被動散�,但不論所安裝的區(qū)塊是�(dǎo)熱區(qū),或是內(nèi)部其它區(qū)�,散熱片都能�(fā)揮它的效能,進而幫助其它裝置降低溫�。散熱片通常與風(fēng)扇一同被安裝至GPU或內(nèi)存上,有時小型風(fēng)扇甚�?xí)苯影惭b在顯卡溫度的地方。顯卡是個極度依賴散熱管進行散熱的裝置,由華碩所制成的Raden X 1600就擁有兩個散熱管,它們可將熱能傳送至位于卡槽后方的大型散熱片進行散熱�

  散熱片的表面積愈大,所進行之散熱效能就愈大(通常必須與風(fēng)扇一起運�),但有時卻因空間的限�,大型散熱片無法安裝于需要散熱的裝置�;有時又因為裝置的體積太�,以至于體積大的散熱片無法與這些裝置連結(jié)而進行散熱。因�,熱管就必須在這個時�?qū)崮軓纳崽巶魉椭辽崞羞M行散�。一般而言,GPU外殼由高熱能的傳�(dǎo)金屬所制成,熱管會直接連結(jié)至由金屬制成的芯片上,如此一來,熱能就能被輕松的傳導(dǎo)至另一端的散熱�。市面上有許多處理器的冷卻裝置都附有熱管,由此可�,許多熱管已被研�(fā)成可靈活運用于顯卡冷卻系�(tǒng)中的�(shè)備了。大部分的散熱器只是由散熱片跟風(fēng)扇組合而成,在散熱片的表面上由�(fēng)扇吹散熱�,由于GPU是顯卡上溫度的部分,因此顯卡散熱器�??梢赃\用于GPU上,同時,市面上有許多零售的配件可供消費者進行更換或升級,其中最常見的就是VGA散熱��

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