顯示卡引數詳解1

2021-03-04 03:59:27 字數 4848 閱讀 3893

對於顯示效能有很大的影響。顯示卡容量也叫顯示記憶體容量,是指顯示卡上的顯示記憶體的大小。顯示記憶體的主要功能在將顯示晶元處理的資料暫時儲存在顯示記憶體中, 然後再將顯示資料映像到顯示螢幕上,顯示卡欲達到的解析度越高,螢幕上顯示的畫素點就越多,所需的顯示記憶體也就越多。

而每一片顯示卡至少需要具備 512kb的記憶體,顯示記憶體可以說是隨著3 d加速卡的演進而不斷地跟進。而顯示記憶體的種類也由早期的dram到現在廣泛流行的sdram及ddr,甚至ddr2/ddr3。 視訊記憶體與系統記憶體一樣,也是多多益善。

視訊記憶體越大,可以儲存的影象資料就越多,支援的解析度與顏色數也就越高。以下計算視訊記憶體容量與解析度關係的公式:

所需視訊記憶體===圖形解析度×色彩精度/8

例如要上16bit真彩的1024×768,則需要1024×768×16/8===1.6m,即2m視訊記憶體。

對於三維圖形,由於需要同時對front buffer、back buffer和z buffer進行處理,因此公式為:所需視訊記憶體(幀存)===圖形解析度×3×色彩精度/8

例如一幀16bit、1024×768的三維場景,所需的幀快取為1024×768×3×16bit/8===4.71m,即需要8m視訊記憶體。

視訊記憶體的種類:

視訊記憶體的種類有edoram、mdram、sdram、sgram、vram、wram、ddr等許多種。edo視訊記憶體曾用在voodoo、voodoo 2等顯示卡上,但目前已消聲匿跡。sgram視訊記憶體支援塊寫和掩碼,可以看作是sdram的加強版,曾流行一時,但由於**較sdram稍高,現在也已甚少採用。

目前顯示卡上被廣泛使用的視訊記憶體就是sdram和ddr sdram了。sdram可以與cpu同步工作,無等待週期,減少資料傳輸延遲。優點是**低廉,在中低端顯示卡上得到了廣泛的應用。

ddr是double data rate是縮寫,它是現有的sdram記憶體的一種進化。在設計和操作上,與sdram很相似,唯一不同的是ddr在時鐘週期的上公升沿和下降沿都能傳輸資料,而sdram則只可在上公升沿傳輸資料,所以ddr的頻寬是sdram的兩倍,而ddr比sdram的資料傳輸率也快一倍。如果sdram記憶體的頻率是 133mhz,則ddr記憶體的頻率是266mhz,因此在中高檔顯示卡上應用廣泛。

視訊記憶體的資料位數與頻寬:

資料位數指的是在乙個時鐘週期之內能傳送的bit數,它是決定視訊記憶體頻寬的重要因素,與顯示卡效能息息相關。當視訊記憶體種類相同並且工作頻率相同時,資料位數越大,它的效能就越高。

視訊記憶體頻寬的計算方法是:執行頻率×資料頻寬/8。以目前的geforce3顯示卡為例,其視訊記憶體系統頻寬===230mhz×2(因為使用了ddr視訊記憶體,所以乘以2)×128/8===7.

36gb。

資料位數是視訊記憶體也是顯示卡的乙個很重要的引數。在顯示卡工作過程中,z緩衝器、幀緩衝器和紋理緩衝器都會大幅占用視訊記憶體頻寬資源。頻寬是3d晶元與本地儲存器傳輸的資料量標準,這時候視訊記憶體的容量並不重要,也不會影響到頻寬,相同視訊記憶體頻寬的顯示卡採用64mb和32mb顯存在效能上區別不大。

因為這時候系統的瓶頸在視訊記憶體頻寬上,當碰到大量畫素渲染工作時,視訊記憶體頻寬不足會造成資料傳輸堵塞,導致顯示晶元等待而影響到速度。目前視訊記憶體主要分為64位和128位,在相同的工作頻率下,64位視訊記憶體的頻寬只有128位視訊記憶體的一半。這也就是為什麼geforce2 mx200(64位sdr)的效能遠遠不如geforce2 mx400(128位sdr)的原因了。

目前主流的顯示晶元基本都採用了256位的位寬,採用更大的位寬意味著在資料傳輸速度不變的情況,瞬間所能傳輸的資料量越大。就好比是不同口徑的閥門,在水流速度一定的情況下,口徑大的能提供更大的出水量。顯示晶元位寬就是顯示晶元內部匯流排的頻寬,頻寬越大,可以提供的計算能力和資料吞吐能力也越快,是決定顯示晶元級別的重要資料之一。

目前已推出最大顯示晶元位寬是512位,那是由matrox(幻日)公司推出的 parhelia-512顯示卡,這是世界上第一顆具有512位寬的顯示晶元。而目前市場中所有的主流顯示晶元,包括nvidia公司的geforce系列顯示卡,ati公司的radeon系列等,全部都採用256位的位寬。這兩家目前世界上最大的顯示晶元製造公司也將在未來幾年內採用512位寬。

  顯示晶元位寬增加並不代表該晶元效能更強,因為顯示晶元整合度相當高,設計、製造都需要很高的技術能力,單純的強調顯示晶元位寬並沒有多大意義,只有在其它部件、晶元設計、製造工藝等方面都完全配合的情況下,顯示晶元位寬的作用才能得到體現。

視訊記憶體的速度:

視訊記憶體的速度一般以ns為單位。常見的視訊記憶體有7ns、6ns、5.5ns、5ns、4ns甚至3.

8ns的視訊記憶體。其對應的額定工作頻率分別是143mhz、 166mhz、183mhz、200mhz和250mhz。額定工作頻率===1/視訊記憶體速度。

當然,對於一些質量較好的視訊記憶體來說,視訊記憶體的實際最大工作頻率是有一定的餘量的。視訊記憶體的超頻就是基於這一原理,列如將額定頻率為6ns的視訊記憶體超至190mhz的執行頻率。

這裡還要說一說視訊記憶體的實際執行頻率和等效工作頻率。ddr視訊記憶體因為能在時鐘的上公升沿和下降沿都能傳送資料,因此,在相同的時鐘頻率和資料位寬度的情況下視訊記憶體頻寬是普通sdram的兩倍。換句話說,在視訊記憶體速度相同的情況下,ddr視訊記憶體的實際工作頻率是普通sdram視訊記憶體的2倍。

同樣,ddr視訊記憶體達到的頻寬也是普通sdram視訊記憶體的2倍。例如,5ns的sdram視訊記憶體的工作頻率為200mhz,而5ns的ddr視訊記憶體的等效工作頻率就是400mhz。

視訊記憶體時鐘週期:

視訊記憶體時鐘週期就是視訊記憶體時鐘脈衝的重複週期,它是作為衡量視訊記憶體速度的重要指標。視訊記憶體速度越快,單位時間交換的資料量也就越大,在同等情況下顯示卡效能將會得到明顯提公升。視訊記憶體的時鐘週期一般以ns(納秒)為單位,工作頻率以mhz為單位。

視訊記憶體時鐘週期跟工作頻率一一對應,它們之間的關係為:工作頻率=1÷時鐘週期×1000。那麼視訊記憶體頻率為166mhz,那麼它的時鐘週期為1÷166×1000=6ns。

對於ddr sdram視訊記憶體來說,描述其工作頻率時用的是等效輸出頻率。因為能在時鐘週期的上公升沿和下降沿都能傳送資料,所以在工作頻率和資料位寬度相同的情況下,視訊記憶體頻寬是sdram的兩倍。換句話說,在視訊記憶體時鐘週期相同的情況下,ddr sdram視訊記憶體的等效輸出頻率是sdram視訊記憶體的兩倍。

例如,5ns的sdram視訊記憶體的工作頻率為200mhz,而5ns的ddr sdram視訊記憶體的等效工作頻率就是400mhz。常見視訊記憶體時鐘週期有7.5ns、7ns、6ns、5ns、4ns、3.

8ns、3.6ns、3.3ns、 2.

8ns,甚至更低。

視訊記憶體封裝:

視訊記憶體封裝是指視訊記憶體顆粒所採用的封裝技術型別,封裝就是將視訊記憶體晶元包裹起來,以避免晶元與外界接觸,防止外界對晶元的損害。空氣中的雜質和不良氣體,乃至水蒸氣都會腐蝕晶元上的精密電路,進而造成電學效能下降。不同的封裝技術在製造工序和工藝方面差異很大,封裝後對記憶體晶元自身效能的發揮也起到至關重要的作用。

視訊記憶體封裝形式主要有qfp、tsop-ii、mbga等。qfp tsop-ii mbga

dx:由微軟公司所制定的3d規格介面,與windows 95 和windows nt作業系統相容性好,可繞過圖形顯示介面(gdi)直接進行支援該api的各種硬體的底層操作,大大提高了遊戲的執行速度。

目前最近的有dx9.0c,今年推出新系統visti(yes???)會推出dx10.0,等吧圖形晶元:

顯示主晶元自然是顯示卡的核心,如nvidia公司的riva128,tnt/tnt2,geforce256,3dfx公司的voodoo系列,s3 公司的gx系列等。它們的主要任務就是處理系統輸入的**資訊並將其進行構建、渲染等工作。顯示主晶元的效能直接決定這顯示卡效能的高低,不同的顯示晶元,不論從內部結構還是其效能,都存在著差異,而其**差別也很大。

雙線過濾:

這是一種較好的材質影像插補的處理方式,會先找出最接近畫素的四個圖素,然後在它們之間做差補效果,最後產生的結果才會被貼到畫素的位置上,這樣不會看到「馬賽克」現象。這種處理方式較適用於有一定景深的靜態影像,不過無法提供最佳品質,也不適用於移動中的物件。

三線過濾:

這是一種更複雜材質影像插補處理方式,會用到相當多的材質影像,而每張的大小恰好會是另一張的四分之一。例如有一張材質影像是512×512個圖素,第二張就會是256×256個圖素,第三張就會是128×128個圖素等,總之,最小的一張是1×1。憑藉這些多重解析度的材質影像,當遇到景深極大的場景時(如飛行模擬),就能提供高品質的貼圖效果。

乙個「雙線過濾」需要三次混合,而「三線過濾」就得做七次混合處理,所以每個畫素就需要多用21/3倍以上的計算時間。還需要兩倍大的儲存器時鐘頻寬。但是「三線過濾」可以提供最高的貼圖品質,會去除材質的「閃爍」效果。

對於需要動態物體或景深很大的場景應用方面而言,只有「三線過濾」才能提供可接受的材質品質。加速圖形介面:

agp(accelerate graphical port),加速圖形介面。隨著顯示晶元的發展,pci匯流排日益無法滿足其需求。英特爾於2023年7月正式推出了agp介面,它是一種顯示卡專用的區域性匯流排。

嚴格的說,agp不能稱為匯流排,它與pci匯流排不同,因為它是點對點連線,即連線控制晶元和agp顯示卡,但在習慣上我們依然稱其為agp匯流排。 agp介面是基於pci 2.1 版規範並進行擴充修改而成,工作頻率為66mhz。

agp匯流排直接與主機板的北橋晶元相連,且通過該介面讓顯示晶元與系統主記憶體直接相連,避免了窄頻寬的 pci匯流排形成的系統瓶頸,增加3d圖形資料傳輸速度,同時在視訊記憶體不足的情況下還可以呼叫系統主記憶體。所以它擁有很高的傳輸速率,這是pci等匯流排無法與其相比擬的。由於採用了資料讀寫的流水線操作減少了記憶體等待時間,資料傳輸速度有了很大提高;具有133mhz及更高的資料傳輸頻率;位址訊號與資料訊號分離可提高隨機記憶體訪問的速度;採用並行操作允許在cpu訪問系統ram的同時agp顯示卡訪問agp記憶體;顯示頻寬也不與其它裝置共享,從而進一步提高了系統效能。

agp標準在使用32位匯流排時,有66mhz和133mhz兩種工作頻率,最高資料傳輸率為266mbps和533mbps,而pci匯流排理論上的最大傳輸率僅為133mbps。目前最高規格的agp 8x模式下,資料傳輸速度達到了2.1gb/s。

agp介面的發展經歷了agp1.0(agp1x、agp2x)、agp2.0(agp pro、agp4x)、agp3.

0(agp8x)等階段,其傳輸速度也從最早的agp1x的266mb/s的頻寬發展到了agp8x的2.1gb/s。

詳解顯示卡引數

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