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顯卡工作的四個主要部件
顯卡在完成工作的時候主要靠四個部件協調來完成工作,主板連接設備,用於傳輸數據和供電,處理器用於決定如何處理屏幕上的每個像素,內存用於存放有關每個像素的信息以及暫時存儲已完成的圖像,監視器連接設備便於我們查看最終結果。
處理器和內存
像主板一樣,顯卡也是裝有處理器和RAM的印刷電路板。此外,它還具有輸入/輸出系統(BIOS)芯片,該芯片用於存儲顯卡的設置以及在啟動時對內存、輸入和輸出執行診斷。顯卡的處理器稱為圖形處理單元(GPU),它與電腦的CPU類似。但是,GPU是專為執行復雜的數學和幾何計算而設計的,這些計算是圖形渲染所必需的。某些最快速的GPU所具有的晶體管數甚至超過了普通CPU。GPU會產生大量熱量,所以它的上方通常安裝有散熱器或風扇。
除了其處理能力以外,GPU還使用特殊的程序設計來幫助自己分析和使用數據。市場上的絕大多數GPU都是AMD和NV生產的,並且這兩家公司都開發出了自己的GPU性能增強功能。為了提高圖像質量,這些處理器使用全景抗鋸齒技術,它能讓三維物體的邊緣變得平滑,以及各向異性過濾,它能使圖像看上去更加鮮明。
GPU在生成圖像時,需要有個地方能存放信息和已完成的圖像。這正是顯卡RAM用途所在,它用於存儲有關每個像素的數據、每個像素的顏色及其在屏幕上的位置。有一部分RAM還可以起到幀緩衝器的作用,這意味著它將保存已完成的圖像,直到顯示它們。通常,顯卡RAM以非常高的速度運行,且采取雙端口設計,這意味著系統可以同時對其進行讀取和寫入操作。
RAM直接連接到數模轉換器,即DAC。這個轉換器也稱為RAMDAC,用於將圖像轉換成監視器可以使用的模擬信號。有些顯卡具有多個RAMDAC,這可以提高性能及支持多臺監視器。
顯卡輸入和輸出
ADC連接器苹果公司曾經制造過使用專利產品AppleDisplayConnector(ADC)的監視器。盡管這些監視器目前仍在使用,但苹果公司新出的監視器已改為使用DVI連接設備。顯卡通過主板連接到電腦主板為顯卡供電,並使其可以與CPU通信。對於較高端的顯卡,主板所提供的電能往往不足,所以顯卡還直接連接到電腦的電源。
顯卡與主板的連接通常是借助外設部件互連(PCI)、高級圖形端口(AGP)、PCIExpress(PCIe)等三種接口接口來實現的,在這三種接口中,PCIExpress是最新型的接口,它能在顯卡和主板之間提供最快的傳輸速率。此外,PCIe還支持在一臺電腦中使用兩塊顯卡。
大多數人僅使用他們具有的兩種監視器連接設備中的一種。需要使用兩臺監視器的用戶可以購買具有雙頭輸出功能的顯卡,它能將畫面分割並顯示到兩個屏幕上。理論上,如果電腦配有兩塊具有雙頭輸出功能且提供PCIe接口的顯卡,則它能夠支持四臺監視器。除了用於主板和監視器的連接設備以外,有些顯卡還具有用於以下用途的連接設備:電視顯示:電視輸出或S-Video、模擬攝像機:ViVo(視頻輸入/視頻輸出、數碼相機:火線或USB有些顯卡還自帶了電視調諧器。
影響顯卡速度和效率的因素
DirectX和OpenGLDirectX和OpenGL都是應用程序編程接口,簡稱API。API提供用於復雜任務(例如三維渲染)的指令,以此幫助軟硬件更高效地通信。開發人員針對特定的API來優化大量使用圖形的游戲。這就是最新的游戲通常需要DirectX或OpenGL的更新版纔能正確運行的原因。
API不同於驅動程序。驅動程序是使硬件可以與電腦的操作系統進行通信的程序。但如同更新版的API一樣,更新版的設備驅動程序可以幫助程序正確運行。
如何衡量顯卡好壞?
頂級顯卡很容易辨認,它應該具有大量內存和速度很快的處理器。此外,與其他任何要安裝到電腦機箱中的部件相比,它通常是最令人關注的。很多高性能顯卡都聲稱需要或直接配備了外形誇張的風扇或散熱器。
但高端顯卡提供的功能超出了大多數人的真實需要。對於主要使用電腦來收發電子郵件、從事文字處理或上網衝浪的用戶來說,帶有集成顯卡的主板便能夠提供所有必要的圖形功能。對於大多數偶爾玩游戲的用戶來說,中端顯卡已經足以滿足需要。只有游戲迷和那些需要完成大量三維圖形工作的用戶纔需要高端顯卡。
顯卡性能的一個很好的整體衡量標准是它的幀速,它是以每秒的幀數(FPS)為單位加以衡量的。幀速說明了顯卡每秒鍾能顯示多少幅完整的圖像。人眼的處理能力約為每秒25幀,而動感快速的游戲至少需要60FPS的幀速纔能提供平滑的動畫和滾動。影響幀速的因素包括:每秒生成的三角形數或頂點數三維圖像是由三角形或多邊形組成的。這項指標說明了GPU能夠以多快的速度計算整個多邊形或對該多邊形進行定義的頂點。一般而言,它說明了顯卡能以多快的速度生成線框圖像。
像素填充速率:這項指標說明了GPU一秒鍾內能處理多少個像素,從而也就說明了顯卡能以多快的速度對圖像進行光柵化處理。顯卡的硬件對其速度具有直接影響。以下是對顯卡速度影響最大的硬件性能指標及其衡量單位:GPU時鍾速度(MHz)、內存總線的容量(位)、可用內存的數量(MB)、內存時鍾速率(MHz) 內存帶寬(GB/s)、RAMDAC速度(MHz)。
電腦的CPU和主板也對顯卡速度有一定影響,因為非常快速的顯卡並不能彌補主板在快速傳輸數據方面的能力的不足。同樣,顯卡與主板之間的連接以及它從CPU獲取指令的速度都會影響其性能。
超頻有些用戶選擇將自己顯卡的時鍾速度手動設置為更高的速率,以此來提高顯卡的性能,這稱為超頻。人們通常選擇對顯卡的內存進行超頻,因為對GPU進行超頻可能會導致過熱。雖然超頻可以獲得更好的性能,但它也會使制造商的質保失效。