顯卡基礎(chǔ)知識(shí)與認(rèn)識(shí)

講議課程大綱一.顯卡發(fā)展史.二.顯卡構(gòu)成及相關(guān)技術(shù)第一頁，共42頁。顯卡發(fā)展史2D時(shí)代MDA/CGA顯卡：1981年,IBM推出，只是顯示功能MGA（MonochromeGraphicAdapter/MCGA顯卡：1982年，IBM又推出揭開了采用模擬方式的顯卡的序幕VGA顯卡：VGA（VideoGraphicArray）即顯示繪圖陣列3D時(shí)代3DFX的光榮，1995年，對(duì)于顯卡來說，絕對(duì)是里程碑的一年，3D圖形加速卡正式走入玩家的視野，大量的3D游戲的出現(xiàn)，3Dfx推出了業(yè)界的第一塊真意義的3D圖形加速卡：Voodoo，代表作：Voodoo，Voodoo2：S3的王朝：隨著D3D和OpenGL的出現(xiàn)，S3實(shí)現(xiàn)了自己王朝，代表作：S3765NVIDIA的崛起：它在99年末推出了一款革命性的顯卡---Geforce256，徹底打敗了3Dfx,代表作：Geforce256NV/ATI上演鐵面雙雄：踏入2001年以后，如同桌面處理器市場(chǎng)的Intel和AMD一樣，顯卡市場(chǎng)演變?yōu)閚Vidia與ATI兩雄爭(zhēng)霸的局勢(shì)2004年也是ATI大放異彩的一年，不過其最大的功臣卻是來自于面向中低端的Radeon9550PCI-E顯卡時(shí)代：進(jìn)入2005年，PCI-E平臺(tái)已漸漸為普通用戶所了解和接受。顯卡也逐漸進(jìn)入到PCI-E平臺(tái)的時(shí)代。PCI-E接口代替AGP接口的趨勢(shì)不可避免。第二頁，共42頁。兩大顯卡芯片廠商ATI(2006.07.24被AMD收購)代表產(chǎn)品:Rage12892509700X1300HD2xxxHD38xxHD48xxNVIDIA(成立于1993年)代表產(chǎn)品:MX400GF52006xxx7xxx8xxx9xxx第三頁，共42頁。GPUMarketshare第四頁，共42頁。AIBandAICAIC是AddinCard的縮寫，特指具有研發(fā)和制造能力的NVIDIA合作伙伴，通常AIC制造產(chǎn)品而由通路廠商貼牌出售，能夠?qū)VIDIA的市場(chǎng)策略給予終端產(chǎn)品線的支撐。AIC往往能夠比傳統(tǒng)的通路廠商享受到更多的支持，如市場(chǎng)基金、活動(dòng)方案、顯示芯片與顯存的捆綁優(yōu)惠等等。早ATI是自己設(shè)計(jì)自己銷售ATI品牌，但01年的十月，當(dāng)ATI重整旗鼓發(fā)布R8500和R7500系列的時(shí)候，首度效仿NVIDIA的芯片授權(quán)開放政策，允許顯示卡廠商以及通路商獲得授權(quán)以后生產(chǎn)或銷售基于ATI顯示芯片的顯示卡，和NVIDIA一樣，這些廠商作為幫助ATi打天下的團(tuán)隊(duì)，被命名為AIB（Add－in－Board認(rèn)證合作伙伴）。第五頁，共42頁。NV/ATI所認(rèn)證的最高級(jí)別合作伙伴ATI所認(rèn)證的最高級(jí)別合作伙伴：AIBASUS華碩，總部在臺(tái)灣。Club3D，總部在荷蘭。Connect3D，總部在德國。GECUBE精星，總部在臺(tái)灣，技嘉控股。GIGABYTE技嘉，總部在臺(tái)灣。HIS基恩資訊，總部在香港。MSI微星，總部在臺(tái)灣。PALIT同德，總部在臺(tái)灣。SAPPHIRE藍(lán)寶石，總部在香港，柏能PCPartner的子公司，同時(shí)為ATI原廠顯卡代工。ATI全球第一大合作伙伴TUL撼訊，總部在臺(tái)灣，子品牌為PowerColor，為迪蘭恒進(jìn)代工。撼訊現(xiàn)被鴻海收購。第六頁，共42頁。國內(nèi)顯卡品牌排行榜第七頁，共42頁。2400Pro,XT,GS,GT？GPU不同工作頻率不同第八頁，共42頁。二.顯卡構(gòu)成GPU/ASIC顯存供電模塊I/O接口總線接口第九頁，共42頁。顯卡構(gòu)成圖解供電模塊I/O接口PCIE總線接口GPU顯存第十頁，共42頁。原理框圖GPU供電電路BIOS顯存FANPCIE總線TVOUTDVIVGAHDMI/DP第十一頁，共42頁。顯卡總線接口類型

ISAPCI(32位,工作頻率:33MHz)AGP(AcceleratedGraphicsPort圖形加速端口,32位,工作頻率66MHz)PCIExpress,串行總線,工作頻率:100MHz可以減少背板上的線材或連接線材的數(shù)量，因此可降低EMI、節(jié)省成本和空間第十二頁，共42頁。ISAAGP8XPCIAGP第十三頁，共42頁。PCIE總線第十四頁，共42頁。2.顯示芯片

GPU/ASICGraphicsProcessingUnit(圖形處理芯片)它是顯卡的心臟，相當(dāng)于電腦中的CPU主要任務(wù)就是處理系統(tǒng)輸入的視頻信息并將其進(jìn)行構(gòu)建、渲染等工作它決定該顯卡的檔次和性能目前設(shè)計(jì)、制造顯示芯片的廠家只有NVIDIA、ATI、SIS、3DLabs等公司第十五頁，共42頁。核心頻率

顯示芯片的核心頻率是指顯示核心的工作頻率，有點(diǎn)類似與CPU的工作主頻，其工作頻率在一定程度上可以反映出顯示核心的性能。但顯卡的性能是由核心頻率、顯存、像素管線、像素填充率等等多方面的情況所決定的，因此在顯示核心不同的情況下，核心頻率高并不代表此顯卡性能強(qiáng)勁。第十六頁，共42頁。顯存的識(shí)別生產(chǎn)商：Elite產(chǎn)地:型號(hào):M32L32321SB生產(chǎn)時(shí)間:99年48周速度:55ns,工作頻率1/56ns=180MHZ第十七頁，共42頁。IC的封裝類型FBAG:FineBallGridArray細(xì)密球型網(wǎng)陣列BAG:BallGridArray球柵陣列封裝QFP:PlasticQuadFlatPackage扁平式封裝TSOP:ThinSmallOutlinePackage薄小外形封裝DIP:DualIn-linePackage雙列直插PLCC:PlasticLeadedChipCarrierSOIC:SmallOutlineIntergrateCircuit,小外形集成電路PGA插針網(wǎng)格陣列封裝技術(shù)（CeramicPinGridArrauPackage

LGA:LandGridArray,柵格陣列封裝QFN:QuadFlatNo-leadpackage，方形扁平無引腳封裝MCM:Multi-ChipModule多芯片組件第十八頁，共42頁。IC的封裝類型BGATSOPFBGAQFPDIP第十九頁，共42頁。IC的封裝類型PLCCQFNLGASOIC第二十頁，共42頁。4.顯存位寬是顯存在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)人們習(xí)慣上叫的64位顯卡、128位顯卡和256位顯卡就是指其相應(yīng)的顯存位寬可以理解成為數(shù)據(jù)進(jìn)出通道的大小X2400Pro128bit128bit就是顯存位寬,顯存位寬＝顯存顆粒位寬×顯存顆粒數(shù)帶寬=頻率＊位寬/8200Mx128bit/8=3.2G第二十一頁，共42頁。TSOP封裝編號(hào)規(guī)律BGA封裝的編號(hào)規(guī)律無論TSOP的還是BGA的，上面的同一編碼所代表的意義是一樣的。對(duì)于表示容量的兩位代碼，64、66表示64MBits（8MB），28=128Mbits，56、57=256Mbits，12=512Mbits，1G=1GBits。接著兩位表示位寬的代碼意義也不難理解，16表示16位，32就表示32位。表示時(shí)鐘周期的兩位（或一位）代碼也很好理解，4表示4ns，5表示5ns，25、28、36分別表示2.5ns、2.8ns和3.6ns，簡(jiǎn)而言之你看到的數(shù)字是一個(gè)的話那么時(shí)鐘周期就是那個(gè)，兩個(gè)的話就在中間加個(gè)小數(shù)點(diǎn)。第二十二頁，共42頁。不同牌子顯存識(shí)別第二十三頁，共42頁。顯存帶寬帶寬是理論值，是最大峰值,不是平均值帶寬=頻率＊位寬/8200Mx32/8=800M位寬好象是告速公路的車道數(shù)，頻率好象告速公路上的車速(單位時(shí)間內(nèi)的車流量)帶寬=車流量=?第二十四頁，共42頁。顯卡位寬(核心位寬)顯卡位寬=顯存位寬?顯示芯片位寬是指顯示芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的位寬，也就是顯示芯片內(nèi)部所采用的數(shù)據(jù)傳輸位數(shù)，目前主流的顯示芯片基本都采用了256位的位寬目前已推出最大顯示芯片位寬是512位，那是由Matrox（幻日）公司推出的Parhelia-512顯卡，這是世界上第一顆具有512位寬的顯示芯片。ATI/NV也將在未來幾年內(nèi)采用512位寬第二十五頁，共42頁。顯卡位寬顯卡位寬是由GPU決定的例子:某顯卡上有4顆,HY5PS121621A顯存1.12:512Mbit---64M2.16:顯存位寬為16bit但此顯卡核心位寬是256位第二十六頁，共42頁。I/O接口VGA接口HDMI接口TV接口DVI接口TV接口Displayport接口HDMI接口第二十七頁，共42頁。支架：就是全高(ATX)擋片與半高(LP)擋片Dual-slot第二十八頁，共42頁。數(shù)字/視頻接口AV接口

AV接口可以算是TV的改進(jìn)型接口，外觀方面有了很大不同。分為了3條線，分別為:音頻接口(紅色與白色線，組成左右聲道)和視頻接口(黃色)。

由于AV輸出仍然是將亮度與色度混合的視頻信號(hào)，所以依舊需要顯示設(shè)備進(jìn)行亮度和色彩分離，并且解碼才能成像。這樣的做法必然會(huì)對(duì)畫質(zhì)造成損失，所以AV接口的畫質(zhì)依然不能讓人滿意。在連接方面非常簡(jiǎn)單，只需將3種顏色的AV線與電視端的3種顏色的接口對(duì)應(yīng)連接即可。S端子

與AV接口相比，S端子不再對(duì)色度與亮度混合傳輸，這樣就避免了設(shè)備內(nèi)信號(hào)干擾而產(chǎn)生的圖像失真，能夠有效的提高畫質(zhì)的清晰程度。

但S－Video仍要將色度與亮度兩路信號(hào)混合為一路色度信號(hào)進(jìn)行成像，所以說仍然存在著畫質(zhì)損失的情況。雖然S端子不是最好的，不過一般情況下AV信號(hào)為640線，S端子可達(dá)到1024線，但是這需要由片源來決定。一般來說這種接口在DVD、PS2、XBOX、NGC等視頻和游戲設(shè)備上廣泛使用。色差分量接口

相比過去的AV和S端子，色差是將信號(hào)分為紅、綠、藍(lán)三種基色來輸入的。色差連接還需要獨(dú)立的2條音頻線，類似于AV中的紅線和白線，分別負(fù)責(zé)左右聲道。色差分為逐行和隔行顯示，用YCbCr表示的是隔行，用YPbPr表示則是逐行。第二十九頁，共42頁。數(shù)字/視頻接口---續(xù)VGA接口

VGA接口又稱(S－Dub)，這是源于電腦的輸入接口，由于CRT顯示器無法直接接受數(shù)字信號(hào)的輸入，所以顯卡只能采取將模擬信號(hào)輸入顯示器的方式來獲得畫面。而VGA就是將模擬信號(hào)傳輸?shù)斤@示器的接口。DVI接口

DVI接口與VGA都是電腦中最常用的接口，與VGA不同的是，DVI是以全數(shù)字傳輸?shù)慕涌?，所以在畫質(zhì)上保證了完全無壓縮的傳輸

由于顯卡處理的數(shù)據(jù)信號(hào)都是全部數(shù)字化的，如果要將畫面?zhèn)鬏數(shù)紺RT顯示設(shè)備中就必定要通過數(shù)模轉(zhuǎn)換器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)為模擬信號(hào)傳送過去，但是在轉(zhuǎn)換過程中也就必定會(huì)造成畫質(zhì)的失真。這顯然很不好，不但麻煩，而且畫質(zhì)還會(huì)失真。所以DVI接口就出現(xiàn)了，這是全數(shù)字傳輸?shù)慕涌?，可將?shù)字信號(hào)不加轉(zhuǎn)換地直接傳輸?shù)斤@示器中。

HDMI接口

HDMI接口是最近才出現(xiàn)的接口，它同DVI一樣是采用全數(shù)字化信號(hào)的傳輸，但是不同的是，HDMI接口不但可以提供全數(shù)字的視頻信號(hào)，而且還可以同時(shí)傳輸音頻。就好像又回到了有線的射頻接口一樣，只是不一樣的是，采用全數(shù)字化的信號(hào)傳輸不會(huì)像射頻那樣出現(xiàn)視頻與音頻干擾導(dǎo)致畫質(zhì)不佳的情況。如果收看國家高清信號(hào)電視的話，需要購買電視機(jī)頂盒，而機(jī)頂盒與電視連接就需要使用HDMI接口。第三十頁，共42頁。HDMI與HDCPHDMI（High

DefinitionMultimediaInterface），高清晰度多媒體接口。帶寬:5Gbps傳輸信號(hào)：Video+Audio廣泛用于電腦，DVD播放機(jī)，電視HDCP(High-bandwidthDigitalContentProtection)，HDCP數(shù)字內(nèi)容保護(hù)，是一種保護(hù)協(xié)議HDMI是一種接口規(guī)范，而HDCP屬于一種版本加密技術(shù)，而HDMI與HDCP的關(guān)系，是HDMI可以搭配HDCP技術(shù)來一同運(yùn)作目前藍(lán)光碟片支持HDCP第三十一頁，共42頁。不支持HDCP？第三十二頁，共42頁。DisplayportDisplayPort是由ATI,DELL,HP,Philips，NV,三星等公司開發(fā),并由VESA組織制定的接口規(guī)范,于2005年8月發(fā)布HDMI:索尼、日立、松下、飛利浦、東芝、Siliconimage、Thomson(RCA)等7家公司于2002年4月開始發(fā)起的HDMI和DP的區(qū)別第三十三頁，共42頁。HDMIDPHDMI第三十四頁，共42頁。DP和HDMI對(duì)比第三十五頁，共42頁。DisplayPort與現(xiàn)有的HDMI和DVI外設(shè)連通

第三十六頁，共42頁。DVI-I,DVI-DDVI-I:DigitalVisualInterfaceIntegratedDVI-I連接器的樣式是DVI-D18/24針終端的橫面中配置了呈“※”形狀的模擬用的5針,與可兼容DVI-DDVI-D:只有數(shù)字信號(hào)接口，沒有模擬接口第三十七頁，共42頁。Dual-LinkＳinglelink最大傳輸1600×1200但超過這個(gè)分辯率需要使用Duallink。2路TMDS方式的信號(hào)TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化傳輸差分信號(hào)）

TMDS是一種微分信號(hào)機(jī)制，可以將象素?cái)?shù)據(jù)編碼，并通過串行連接傳遞。連接器使用24針的DVI-DDuallink或29針的DVI-IDuallink。它對(duì)線的屏蔽要求特別高第三十八頁，共42頁。1080I/1080PＰ:Progressive,逐行掃描I:Interlace,隔行掃描我國的標(biāo)準(zhǔn)清晰度電視（ＳＤＴＶ）圖像格式為７２０×７５６，高清晰度電視（ＨＤＴＶ）圖像格式為１９２０×１０８０，其數(shù)值分別指的是一幀圖像在水平和垂直方向上的有效像素點(diǎn)。只有圖像信號(hào)格式為１９２０×１０８０，并且圖像處理后的物理分辨力能達(dá)到１９２０×１０８０的才能稱為高清電視。1080p被稱為目前數(shù)字電視的頂級(jí)顯示格式

第三十九頁，共42頁。掃描線電視的畫面清晰度是以水平清晰度作為單位。通俗地說，我們可以把電視上的畫面以水平方向分割成很多很多掃描線，分得越細(xì)，這些畫面就越清楚，而水平線數(shù)的掃描線數(shù)量也就越多。清晰度的單位是“電視行(TVLine)”也稱線。意思是從水平方向上看，相當(dāng)于將每行掃描線豎立起來，然后乘上4：3或者16：9的寬高比，構(gòu)成水平方向的總線數(shù)掃描以下是幾種常見的電視掃描格式：D1為480i格式，和NTSC模擬電視清晰度相同，525條垂直掃描線，483條可見垂直掃描線，4：3或16：9，隔行/60Hz，行頻為15.25KHz。D2為480P格式，和逐行掃描DVD規(guī)格相同，525條垂直掃描線，480條可見垂直掃描線，4：3或16：