顯卡基礎知識及認識

顯卡基礎知識及認識第1頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月講議課程大綱一.顯卡發(fā)展史.二.顯卡構成及相關技術第2頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月顯卡發(fā)展史2D時代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時代3DFX的光榮，1995年，對于顯卡來說，絕對是里程碑的一年，3D圖形加速卡正式走入玩家的視野，大量的3D游戲的出現，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，S3實現了自己王朝，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的Intel和AMD一樣，顯卡市場演變?yōu)閚Vidia與ATI兩雄爭霸的局勢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顯卡時代：進入2005年，PCI-E平臺已漸漸為普通用戶所了解和接受。顯卡也逐漸進入到PCI-E平臺的時代。PCI-E接口代替AGP接口的趨勢不可避免。第3頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月兩大顯卡芯片廠商ATI(2006.07.24被AMD收購)代表產品:Rage12892509700X1300HD2xxxHD38xxHD48xxNVIDIA(成立于1993年)代表產品:MX400GF52006xxx7xxx8xxx9xxx第4頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月GPUMarketshare第5頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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制造產品而由通路廠商貼牌出售，能夠對NVIDIA的市場策略給予終端產品線的支撐。AIC往往能夠比傳統(tǒng)的通路廠商享受到更多的支持，如市場基金、活動方案、顯示芯片與顯存的捆綁優(yōu)惠等等。早ATI是自己設計自己銷售ATI品牌，但01年的十月，當ATI重整旗鼓發(fā)布R8500和R7500系列的時候，首度效仿NVIDIA的芯片授權開放政策，允許顯示卡廠商以及通路商獲得授權以后生產或銷售基于ATI顯示芯片的顯示卡，和NVIDIA一樣，這些廠商作為幫助ATi打天下的團隊，被命名為AIB（Add－in－Board認證合作伙伴）。第6頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月NV/ATI所認證的最高級別合作伙伴ATI所認證的最高級別合作伙伴：AIBASUS華碩，總部在臺灣。Club3D，總部在荷蘭。Connect3D，總部在德國。GECUBE精星，總部在臺灣，技嘉控股。GIGABYTE技嘉，總部在臺灣。HIS基恩資訊，總部在香港。MSI微星，總部在臺灣。PALIT同德，總部在臺灣。SAPPHIRE藍寶石，總部在香港，柏能PCPartner的子公司，同時為ATI原廠顯卡代工。ATI全球第一大合作伙伴TUL撼訊，總部在臺灣，子品牌為PowerColor，為迪蘭恒進代工。撼訊現被鴻海收購。第7頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月國內顯卡品牌排行榜第8頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2400Pro,XT,GS,GT？GPU不同工作頻率不同第9頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月二.顯卡構成GPU/ASIC顯存供電模塊I/O接口總線接口第10頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月顯卡構成圖解供電模塊I/O接口PCIE總線接口GPU顯存第11頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月原理框圖GPU供電電路BIOS顯存FANPCIE總線TVOUTDVIVGAHDMI/DP第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月顯卡總線接口類型

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量，因此可降低EMI、節(jié)省成本和空間第13頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月ISAAGP8XPCIAGP第14頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月PCIE總線第15頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月2.顯示芯片

GPU/ASICGraphicsProcessingUnit(圖形處理芯片)它是顯卡的心臟，相當于電腦中的CPU主要任務就是處理系統(tǒng)輸入的視頻信息并將其進行構建、渲染等工作它決定該顯卡的檔次和性能目前設計、制造顯示芯片的廠家只有NVIDIA、ATI、SIS、3DLabs等公司第16頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月核心頻率

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勁。第17頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月顯存的識別生產商：Elite產地:型號:M32L32321SB生產時間:99年48周速度:55ns,工作頻率1/56ns=180MHZ第18頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月IC的封裝類型FBAG:FineBallGridArray細密球型網陣列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插針網格陣列封裝技術（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19頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月IC的封裝類型BGATSOPFBGAQFPDIP第20頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月IC的封裝類型PLCCQFNLGASOIC第21頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月4.顯存位寬是顯存在一個時鐘周期內所能傳送數據的位數人們習慣上叫的64位顯卡、128位顯卡和256位顯卡就是指其相應的顯存位寬可以理解成為數據進出通道的大小X2400Pro128bit128bit就是顯存位寬,顯存位寬＝顯存顆粒位寬×顯存顆粒數帶寬=頻率＊位寬/8200Mx128bit/8=3.2G第22頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月TSOP封裝編號規(guī)律BGA封裝的編號規(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，簡而言之你看到的數字是一個的話那么時鐘周期就是那個，兩個的話就在中間加個小數點。第23頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月不同牌子顯存識別第24頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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，頻率好象告速公路上的車速(單位時間內的車流量)帶寬=車流量=?第25頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月顯卡位寬(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部數據總線的位寬，也就是顯示芯片內部所采用的數據傳輸位數，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也將在未來幾年內采用512位寬第26頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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27頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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28頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月支架：就是全高(ATX)擋片與半高(LP)擋片Dual-slot第29頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月數字/視頻接口AV接口

AV接口可以算是TV的改進型接口，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，所以依舊需要顯示設備進行亮度和色彩分離，并且解碼才能成像。這樣的做法必然會對畫質造成損失，所以AV接口的畫質依然不能讓人滿意。在連接方面非常簡單，只需將3種顏色的AV線與電視端的3種顏色的接口對應連接即可。S端子

與AV接口相比，S端子不再對色度與亮度混合傳輸，這樣就避免了設備內信號干擾而產生的圖像失真，能夠有效的提高畫質的清晰程度。

但S－Video仍要將色度與亮度兩路信號混合為一路色度信號進行成像，所以說仍然存在著畫質損失的情況。雖然S端子不是最好的，不過一般情況下AV信號為640線，S端子可達到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，色差是將信號分為紅、綠、藍三種基色來輸入的。色差連接還需要獨立的2條音頻線，類似于AV中的紅線和白線，分別負責左右聲道。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30頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月數字/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字信號的輸入，所以顯卡只能采取將模擬信號輸入顯示器的方式來獲得畫面。而VGA就是將模擬信號傳輸到顯示器的接口。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是以全數字傳輸的接口，所以在畫質上保證了完全無壓縮的傳輸

由于顯卡處理的數據信號都是全部數字化的，如果要將畫面?zhèn)鬏數紺RT顯示設備中就必定要通過數模轉換器將數字信號轉為模擬信號傳送過去，但是在轉換過程中也就必定會造成畫質的失真。這顯然很不好，不但麻煩，而且畫質還會失真。所以DVI接口就出現了，這是全數字傳輸的接口，可將數字信號不加轉換地直接傳輸到顯示器中。

HDMI接口

HDMI接口是最近才出現的接口，它同DVI一樣是采用全數字化信號的傳輸，但是不同的是，HDMI接口不但可以提供全數字的視頻信號，而且還可以同時傳輸音頻。就好像又回到了有線的射頻接口一樣，只是不一樣的是，采用全數字化的信號傳輸不會像射頻那樣出現視頻與音頻干擾導致畫質不佳的情況。如果收看國家高清信號電視的話，需要購買電視機頂盒，而機頂盒與電視連接就需要使用HDMI接口。第31頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月HDMI與HDCPHDMI（High

DefinitionMultimediaInterface），高清晰度多媒體接口。帶寬:5Gbps傳輸信號：Video+Audio廣泛用于電腦，DVD播放機，電視HDCP(High-bandwidthDigitalContentProtection)，HDCP數字內容保護，是一種保護協(xié)議HDMI是一種接口規(guī)范，而HDCP屬于一種版本加密技術，而HDMI與HDCP的關系，是HDMI可以搭配HDCP技術來一同運作目前藍光碟片支持HDCP第32頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月不支持HDCP？第33頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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34頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月HDMIDPHDMI第35頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月DP和HDMI對比

DisplayportHDMIDVI版權費免費4美分/臺免費PNPYesNoNo帶寬10.8G4.9G2.25G轉DVIyesyes/HDCPsupportOptionalOptionalYesCable15M15M5MAudiosupportNo?YesNo模擬信號支持NoNoDVI-I第36頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月DisplayPort與現有的HDMI和DVI外設連通

第37頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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:只有數字信號接口，沒有模擬接口第38頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月Dual-LinkＳinglelink最大傳輸1600×1200但超過這個分辯率需要使用Duallink。2路TMDS方式的信號TMDS（TransitionMinimizedDifferentialSignaling，最小化傳輸差分信號）

TMDS是一種微分信號機制，可以將象素數據編碼，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。它對線的屏蔽要求特別高第39頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月1080I/1080PＰ:Progressive,逐行掃描I:Interlace,隔行掃描我國的標準清晰度電視（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。只有圖像信號格式為１９２０×１０８０，并且圖像處理后的物理分辨力能達到１９２０×１０８０的才能稱為高清電視。1080p被稱為目前數字電視的頂級顯示格式

第40頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月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，這些畫面就越清楚，而水平線數的掃描線數量也就越多。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，構成水平方向的總線數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DV