顯示卡簡介

日期 2010年10月29日   作者 Admin
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顯示卡(Video Graphics Array 簡稱 VGA)在電腦中的主要作用就是在程式運行時根據CPU提供的指令和有關數據,將程式運行過程和結果進行相應的處理並轉換成顯示器能夠接受的文字和圖形顯示信號後通過螢幕顯示出來,以便為使用者提供繼續或中止程式運行的判斷依據。簡單來說,就是把電腦計算出來的文字與圖形表現在顯示器上。

顯示卡性能指標:
2D和3D
電腦中顯示的圖形實際上分為2D(2維/Two Dimensional)和3D(3維)兩種,其中2D圖形只涉及所顯示景物的表面形態和其平面(水平和垂直)方向運行情況。如果將物體上任何一點引入直角坐標系,那麼只需「X、Y」兩個參數就能表示其在水平和上下的具體方位。3D圖像景物的描述與2D相比增加了「縱深」或「遠近」的描述。如果同樣引入直角坐標系來描述景物上某一點在空間的位置時,就必須使用「X、Y、Z」三個參數來表示,其中「Z」就是代表該點與圖像觀察者之間的「距離」或「遠近」。
電腦平常顯示的Windows中的各種選單(包括執行的Word等Office軟體)和部分遊戲如《世紀帝國》或《天堂》等都是2D圖形顯示,而3D Studio MAX的圖形製作和遊戲《戰慄時空-CS》、《極速快感》等顯示的則都是3D畫面。由於早期顯示晶片技術性能的限制,電腦顯示2D/3D圖形時所須處理的數據全部由CPU承擔,所以對CPU規格要求較高,圖形顯示速度也很慢。隨著圖形晶片技術的逐步發展,顯示卡開始承擔了所有2D圖形的顯示處理,因此大大減輕了CPU的負擔,自然也提高了圖形顯示速度,也因此有了2D圖形加速卡一說。但由於顯示3D圖形時所須處理的數據量和各種計算遠遠超過2D圖形顯示,所以在3D圖形處理晶片出現前顯示卡還無法承擔3D圖形顯示數據的處理,因此為完成3D圖形顯示的數據計算和處理仍須由CPU完成。1997年美國S3公司開發出S3 Virge/DX晶片,開創了由顯示卡圖形處理晶片完成(部分)3D顯示數據的處理的先河,從此人們也開始將具有3D圖形顯示處理晶片的顯卡稱為3D圖形(加速)卡。當然隨著圖形晶片技術的不斷發展,當今市場上幾乎所有顯示卡所使用的圖形晶片全部都算3D晶片了,特別是nVidia公司的GeForce晶片幾乎能完成所有的3D圖形處理(包括原來必須由電腦CPU所承擔的幾何轉換和光線渲染處理),因此被冠以GPU的桂冠。

顯示卡BIOS晶片
顯示卡BIOS晶片主要用於儲存VGA BIOS程式。VGA BIOS是視頻圖形卡基本輸入、輸出系統(Video Graphics Adapter Basic Input and Output System),它的功能與主機板BIOS功能相似,主要用於顯示卡上各器件之間正常運行時的控制和管理,所以BIOS程式的技術必將影響顯示卡的產品技術特性。另外在顯示卡BIOS晶片中還保存了所在顯示卡的主要技術信息,如圖形處理晶片的型號規格、VGA BIOS版本和編製日期等。由於目前顯示卡上的圖形處理晶片表面都已被安裝的散熱片所遮蓋,用戶根本無法看到晶片的具體型號,但能通過VGA BIOS顯示的相關信息來瞭解有關圖形處理晶片的技術規格或型號。
通常電腦開機畫面首先顯示顯示介面BIOS中所保存的相關信息,然後才顯示主機板BIOS版本信息以及主板BIOS對硬體系統配置進行檢測的結果等,由於顯示BIOS信息的時間很短,所以必須注意觀察才能看清顯示的內容。VGA BIOS與主板BIOS一樣具有版本,一般情況下版本高的BIOS功能強於低版本,也解決了版本升級前所存在的某些具體問題。VGA BIOS目前基本上都使用快閃ROM保存,因此可以由用戶根據需要使用特定工具軟體進行版本升級,就像升級主機板BIOS程式一樣。升級顯示卡BIOS的原則與升級主機板BIOS的相同,就是如果沒有使用上的需要,就不必進行BIOS版本升級。即使確實須要升級VGA BIOS,也一定要使用原顯示卡生產廠家所提供或指定的升級工具軟體和BIOS檔案,這類資料一般由顯示卡生產廠家透過網路上的網頁提供。儘管有媒體曾報道個別超頻朋友採用不同廠家顯示卡BIOS文件升級獲得成功,但我們最好不要嘗試這樣做,因為使用型號不同的顯示卡BIOS檔案來升級自己的顯示卡BIOS版本風險很大,極有可能出現升級後顯示卡反而無法運行的嚴重後果。

圖形處理晶片
圖形處理晶片是顯示卡的核心,顯示卡的主要技術規格和性能基本上取決於圖形處理晶片的技術類型和性能。
衡量顯示處理晶片主要是看其所具有的2D/3D圖形處理能力、晶片圖形處理引擎的數據頻率、與顯示記憶體之間的頻率和所支援的顯示記憶體類型容量、內部RAMDAC的工作時脈、具備幾條像素渲染處理流水線、所支援的圖形應用程式介面(API)種類以及晶片生產製程技術等。
由於表達顯示晶片技術性能涉及的一些具體內容較複雜,所以在許多媒體中所列出的顯示晶片技術參數中只強調了單位時間內每秒的像素填充率、生成三角形數量以及內核和顯示記憶體的工作時脈、最大圖像分辨率(水平點數×垂直點數)和更新率(幅/秒)等。總之以圖形晶片能獨立、全部、快速完成所有顯示2D/3D圖形時所需的訊息為最好。

顯示記憶體
顯示卡中顯示記憶體的用途主要是用來暫存由圖形晶片處理好的各幅圖形顯示數據,然後由數據轉換器讀取並逐幅(可以理解為一幅完整的圖像)轉換為模擬視頻信號再提供給傳統的顯示器使用,衡量顯示記憶體的技術性能有數據存取速度(可用工作時脈表示)和顯示記憶體容量。存取速度通常用納秒(ns)表示,數值越小越快。顯示記憶體容量使用MB表示,數值則是越大越好。

RAMDAC
由於目前大部分電腦所配置的顯示器仍然是傳統的模擬CRT(陰極射線管)顯示器,這種顯示器只能接受用信號電壓幅度來控制顯像管的發光亮暗程度,所以顯示卡中的RAMDAC必須將顯示圖形晶片處理後並存儲在顯示記憶體中的數字顯示信號逐幅轉換為由三種彩色亮度和行、同步信號所共同組成的視頻信號,然後通過15針的D型插座輸出供顯示器使用。
RAMDAC的技術特性主要是工作時脈,只有足夠高的工作時脈RAMDAC才能在單位時間內轉換更多幅的顯示信號,而顯示卡的更新率指標(幅/秒)的基本保證條件就是RAMDAC必須在單位時間內轉換足夠的顯示信號。

顯示信號介面
一般顯示卡上的視頻信號介面通常只有一個15針的D型插座,供使用者連接顯示器使用,但有些具備電視信號輸出的顯示卡除了15針D型插座外,還具有DIN型視訊信號插座或者5針的S端子視訊信號插座。另外像Matrox G400MAX一類支援雙顯示器的顯示卡通常還提供兩個15針的D型顯示器插座,支持3D眼鏡的顯示卡也具有相應的連接介面。

DVI
目前顯示卡產生的均是模擬輸出,LCD等數字顯示設備為與之配合均採用VGA接口,這樣信號必須經過多次轉換,不可避免地造成了一些圖像細節的損失。
1994年4月正式推出的數據顯示介面(Digital Visual Interface,DVI)標準,對介面的物理方式、電氣指標、時脈方式、編碼方式、傳輸方式、數據格式等進行了嚴格的定義和規範,保證了計算機生成圖像的完整再現。在DVI介面標準中還增加了一個熱插拔監測信號,近而真正實現了即插即用。是未來發展的主流。

VGA功能擴展介面
VGA功能插座也叫特殊連接介面,是顯示卡生產廠家預留的,這個介面通常是為了使顯示卡能配合特製的子卡來完成MPEG視頻圖像解壓或視訊圖像採集等特殊功能而預留的,但一般情況下極少有用戶真正能用上。

顯示卡種類:
雖然目前各種品牌的通用3D顯示卡規格、型號較多,但按其主要應用範圍則基本上可分為三類:一類是以nVidia公司的GeForce代表的通用型,主要用於辦公處理和一般娛樂(遊戲);第二類著重娛樂,其代表晶片當仁不讓的是3dfx公司的Voodoo系列;第三類側重專業應用,主要用於2D或3D圖形的CAD(電腦輔助設計)或圖片專業處理等,這類顯卡中使用較多的是3Dlabs公司生產的Permedia系列晶片。

顯示子卡
在3D顯卡發展初期,3dfx公司生產了使用Voodoo和Voodoo2圖形晶片的3D顯示卡,這類顯示卡以其專用的3D圖形介面獲得了比較優秀的3D畫面和流暢的遊戲速度,至今仍然被愛好電腦遊戲的用戶們所喜愛,但這類顯示卡卻沒有2D顯示功能,即不能顯示電腦運行時所必須的各種字符和程式選單等,因此這類3D顯示卡在使用時必須用一條專用連接線與普通的2D顯示卡配合使用。在電腦顯示一般畫面時,顯示信號通過3D卡(不作任何處理)直接提供給顯示器,當顯示的圖形需要3D處理時,子卡將自動接替2D顯示卡來完成所需要的3D圖形顯示處理工作。由於這類3D顯示卡只能在2D顯示卡的配合下來進行3D圖形顯示,所以它們被稱為「子卡」。

顯示卡採購指南:
購買顯示卡要注意的有晶片處理能力,記憶體速度,支援幾倍的APG介面,還有驅動程式介面等等。
晶片處理能力決定了您電腦的功能,一般來說 ATI著重影像播放(看電影),Voodoo著重遊戲(3D處理能力),3Dlabs著重繪圖,nVidia則是整合通用型(目前市面上最受歡迎)。記憶體速度當然是愈快愈好,支援AGP的倍數可要特別注意,新型的主機板晶片不支援低倍數AGP介面,買錯了還可能會燒掉。
驅動程式一般人不會去注意,其實它有很大的差異,顯示卡除了硬體介面外,還有軟體介面(API),也就是寫在驅動程式內的選項(下面會介紹),所以部份品牌的顯示卡價格很高,比較過您會發現硬體規格跟其它品牌的顯示卡的差不多,貴就貴在軟體介面上,好的軟體介面不僅相容性高,表現能力強,更可將顯示晶片導向專業用途。
再一次強調顯示晶片做在主機板上的話,是跟CPU"共享"記憶體,同一條記憶體的通道上不但要傳輸CPU的資料,還要傳輸顯示卡的資料,跑跑WORD,EXCEL還無所謂,一但執行遊戲或繪畫程式,畫面會停頓是很正常的情形。


資料來源:詹依綾教學天地





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