十分鐘教你讀懂電腦硬件——顯卡篇

先給大家來一張筆記本天梯圖吧

再來一張台式機的

簡介

顯卡（Video card，Graphics card）全稱顯示接口卡，又稱顯示適配器，是計算機最基本配置、最重要的配件之一。顯卡作為電腦主機里的一個重要組成部分，是電腦進行數模信號轉換的設備，承擔輸出顯示圖形的任務。顯卡接在電腦主板上，它將電腦的數字信號轉換成模擬信號讓顯示器顯示出來，同時顯卡還是有圖像處理能力，可協助CPU工作，提高整體的運行速度。對於從事專業圖形設計的人來說顯卡非常重要。 民用和軍用顯卡圖形晶片供應商主要包括AMD(超微半導體)和Nvidia(英偉達)2家。現在的top500計算機，都包含顯卡計算核心。在科學計算中，顯卡被稱為顯示加速卡（打遊戲的利器）。

分類

1.核芯顯卡

核芯顯卡是Intel產品新一代圖形處理核心，和以往的顯卡設計不同，Intel憑借其在處理器制程上的先進工藝以及新的架構設計，將圖形核心與處理核心整合在同一塊基板上，構成一顆完整的處理器。智能處理器架構這種設計上的整合大大縮減了處理核心、圖形核心、內存及內存控制器間的數據周轉時間，有效提升處理效能並大幅降低晶片組整體功耗，有助於縮小了核心組件的尺寸，為筆記本、一體機等產品的設計提供了更大選擇空間。

需要注意的是，核芯顯卡和傳統意義上的集成顯卡並不相同。筆記本平台採用的圖形解決方案主要有「獨立」和「集成」兩種，前者擁有單獨的圖形核心和獨立的顯存，能夠滿足複雜龐大的圖形處理需求，並提供高效的視頻編碼應用；集成顯卡則將圖形核心以單獨晶片的方式集成在主板上，並且動態共享部分系統內存作為顯存使用，因此能夠提供簡單的圖形處理能力，以及較為流暢的編碼應用。相對於前兩者，核芯顯卡則將圖形核心整合在處理器當中，進一步加強了圖形處理的效率，並把集成顯卡中的「處理器+南橋+北橋（圖形核心+內存控制+顯示輸出）」三晶片解決方案精簡為「處理器（處理核心+圖形核心+內存控制）+主板晶片（顯示輸出）」的雙晶片模式，有效降低了核心組件的整體功耗，更利於延長筆記本的續航時間。

核芯顯卡的優點：低功耗是核芯顯卡的最主要優勢，由於新的精簡架構及整合設計，核芯顯卡對整體能耗的控制更加優異，高效的處理性能大幅縮短了運算時間，進一步縮減了系統平台的能耗。高性能也是它的主要優勢：核芯顯卡擁有諸多優勢技術，可以帶來充足的圖形處理能力，相較前一代產品其性能的進步十分明顯。核芯顯卡可支持DX10/DX11、SM4.0、OpenGL2.0、以及全高清Full HD MPEG2/H.264/VC-1格式解碼等技術，即將加入的性能動態調節更可大幅提升核芯顯卡的處理能力，令其完全滿足於普通用戶的需求。

核芯顯卡的缺點：配置核芯顯卡的CPU通常價格不高，同時低端核顯難以勝任大型遊戲。

2.集成顯卡

顯示晶片

集成顯卡是將顯示晶片、顯存及其相關電路都集成在主板上，與其融為一體的元件；集成顯卡的顯示晶片有單獨的，但大部分都集成在主板的北橋晶片中；一些主板集成的顯卡也在主板上單獨安裝了顯存，但其容量較小，集成顯卡的顯示效果與處理性能相對較弱，不能對顯卡進行硬件升級，但可以通過CMOS調節頻率或刷入新BIOS文件做到軟件升級來挖掘顯示晶片的潛能。

集成顯卡的優點：是功耗低、發熱量小、部分集成顯卡的性能已經可以媲美入門級的獨立顯卡，所以不用花費額外的資金購買獨立顯卡。

集成顯卡的缺點：性能相對略低，且固化在主板或CPU上，本身無法更換，如果必須換，就只能換主板。

3.獨立顯卡

獨立顯卡是指將顯示晶片、顯存及其相關電路單獨做在一塊電路板上，自成一體而作為一塊獨立的板卡存在，它需占用主板的擴展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E)。

獨立顯卡的優點：單獨安裝有顯存，一般不占用系統內存，在技術上也較集成顯卡先進得多，但性能肯定不差於集成顯卡，容易進行顯卡的硬件升級。

獨立顯卡的缺點：系統功耗有所加大，發熱量也較大，需額外花費購買顯卡的資金，同時（特別是對筆記本電腦）占用更多空間。

由於顯卡性能的不同對於顯卡要求也不一樣，獨立顯卡實際分為兩類，一類專門為遊戲設計的娛樂顯卡，一類則是用於繪圖和3D渲染的專業顯卡

工作原理

數據（data）一旦離開CPU，必須通過4個步驟，最後才會到達螢幕：

1．從總線（Bus）進入GPU（Graphics Processing Unit，圖形處理器）：將CPU送來的數據送到北橋（主橋）再送到GPU（圖形處理器）里面進行處理。

2．從 Video Chipset（顯卡晶片組）進入 Video RAM（顯存）：將晶片處理完的數據送到顯存。

3．從顯存進入Digital Analog Converter （= RAM DAC，隨機讀寫存儲數—模轉換器）：從顯存讀取出數據再送到RAM DAC進行數據轉換的工作（數字信號轉模擬信號）。但是如果是DVI接口類型的顯卡，則不需要經過數字信號轉模擬信號。而直接輸出數字信號。

4．從DAC進入顯示器（Monitor）：將轉換完的模擬信號送到螢幕。

顯示效能是系統效能的一部分，其效能的高低由以上四步所決定，它與顯示卡的效能（Video Performance）不太一樣，如要嚴格區分，顯示卡的效能應該受中間兩步所決定，因為這兩步的資料傳輸都是在顯示卡的內部。第一步是由CPU（運算器和控制器一起組成的計算機的核心，稱為微處理器或中央處理器）進入到顯示卡里面，最後一步是由顯示卡直接送資料到螢幕上。

核心頻率

顯卡的核心頻率是指顯示核心的工作頻率，其工作頻率在一定程度上可以顯示晶片主流的只有AMD和NVIDIA兩家，兩家都提供顯示核心給第三方的廠商，在同樣的顯示核心下，部分廠商會適當提高其產品的顯示核心頻率，使其工作在高於顯示核心固定的頻率上以達到更高的性能。

顯存簡介

就是顯卡上用來存儲圖形圖像的內存。越大越好。[5]

顯卡上採用的顯存類型主要有SDR、DDR SDRAM、DDR SGRAM、DDR2.GDDR2.DDR3.GDDR3.GDDR4.GDDR5。

DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的縮寫（雙倍數據速率），它能提供較高的工作頻率，帶來優異的數據處理性能。

顯卡

DDR SGRAM是顯卡廠商特別針對繪圖者需求，為了加強圖形的存取處理以及繪圖控制效率，從同步動態隨機存取內存（SDRAM）所改良而得的產品。SGRAM允許以方塊（Blocks）為單位個別修改或者存取內存中的資料，它能夠與中央處理器（CPU）同步工作，可以減少內存讀取次數，增加繪圖控制器的效率，盡管它穩定性不錯，而且性能表現也很好，但是它的超頻性能很差。

主流是GDDR3和GDDR5。

XDR2 DRAM：XDR2的系統架構源於XDR，而不像XDR相對於RDRAM那樣有著巨大的差異，這從它們之間的系統架構的比較中就可以體現出來。XDR2與XDR系統整體在架構上的差別並不大，主要的不同體現在相關總線的速度設計上。首先，XDR2將系統時鐘的頻率從XDR的400MHz提高到500MHz;其次，在用於傳輸尋址與控制命令的RQ總線上，傳輸頻率從800MHz提升至2GHz，即XDR2系統時鐘的4倍；最後，數據傳輸頻率由XDR的3.2GHz提高到8GHz，即XDR2系統時鐘頻率的16倍，而XDR則為8倍，因此，Rambus將XDR2的數據傳輸技術稱為16位數據速率（Hex Data Rate，HDR）。Rambus表示，XDR2內存晶片的標準設計位寬為16bit（它可以像XDR那樣動態調整位寬），按每個數據引腳的傳輸率為8GHz，即8Gbps計算，一枚XDR2晶片的數據帶寬就將達到16GB/s，與之相比，目前速度最快的GDDR3-800的晶片位寬為32bit，數據傳輸率為1.6Gbps，單晶片傳輸帶寬為6.4GB/s，只是XDR2的40%，差距十分明顯。

帶寬

顯存位寬是顯存在一個時鐘周期內所能傳送數據的位數，位數越大則相同頻率下所能傳輸的數據量越大。2010年市場上的顯卡顯存位寬主要有128位、192位、256位幾種。而顯存帶寬=顯存頻率X顯存位寬/8，它代表顯存的數據傳輸速度。在顯存頻率相當的情況下，顯存位寬將決定顯存帶寬的大小。例如：同樣顯存頻率為500MHz的128位和256位顯存，它們的顯存帶寬分別為：128位=500MHz*128/8=8GB/s；而256位=500MHz*256/8=16GB/s，是128位的2倍。顯卡的顯存是由一塊塊的顯存晶片構成的，顯存總位寬同樣也是由顯存顆粒的位寬組成。顯存位寬=顯存顆粒位寬×顯存顆粒數。顯存顆粒上都帶有相關廠家的內存編號，可以去網上查找其編號，就能了解其位寬，再乘以顯存顆粒數，就能得到顯卡的位寬。其他規格相同的顯卡，位寬越大性能越好。[4]

容量

其他參數相同的情況下容量越大越好，

速度

顯存速度一般以ns（納秒）為單位。常見的顯存速度有1.2ns、1.0ns、0.8ns等，越小表示速度越快、越好。顯存的理論工作頻率計算公式是：等效工作頻率（MHz）=1000×n/（顯存速度）（n因顯存類型不同而不同，如果是GDDR3顯存則n=2；GDDR5顯存則n=4）。[4]

頻率

顯存頻率一定程度上反應著該顯存的速度，以MHz（兆赫茲）為單位。顯存頻率的高低和顯存類型有非常大的關係：

SDRAM顯存一般都工作在較低的頻率上，此種頻率早已無法滿足顯卡的需求。

DDR SDRAM顯存則能提供較高的顯存頻率，所以顯卡基本都採用DDR SDRAM，其所能提供的顯存頻率也差異很大。已經發展到GDDR5，默認等效工作頻率最高已經達到4800MHZ，而且提高的潛力還非常大。

顯存頻率與顯存時鐘周期是相關的，二者成倒數關係，也就是顯存頻率（MHz）=1/顯存時鐘周期（NS）X1000。如果是SDRAM顯存，其時鐘周期為6ns，那麼它的顯存頻率就為1/6ns=166 MHz；但要了解的是這是DDR SDRAM的實際頻率，而不是平時所說的DDR顯存頻率。因為DDR在時鐘上升期和下降期都進行數據傳輸，一個周期傳輸兩次數據，相當於SDRAM頻率的二倍。習慣上稱呼的DDR頻率是其等效頻率，是在其實際工作頻率上乘以2的等效頻率。因此6ns的DDR顯存，其顯存頻率為1/6ns*2=333 MHz。但要明白的是顯卡製造時，廠商設定了顯存實際工作頻率，而實際工作頻率不一定等於顯存最大頻率，此類情況較為常見。不過也有顯存無法在標稱的最大工作頻率下穩定工作的情況。

散熱設備

顯卡所需要的電力與150瓦特燈具所需要的電力相同，由於運作集成電路（integrated circuits）需要相當多的電力，因此內部電流所產生的溫度也相對的提高，所以，假如這些溫度不能適時的被降低，那麼上述所提到的硬設備就很可能遭受損害，而冷卻系統就是在確保這些設備能穩定、適時的運轉，沒有散熱器或散熱片，GPU或內存會過熱，就會進而損害計算機或造成當機，或甚至完全不能使用。這些冷卻設備由導熱材質所制成，它們有些被視為被動組件，默默安靜地進行散熱的動作，有些則很難不發出噪音，如風扇。

散熱片通常被視為被動散熱，但不論所安裝的區塊是導熱區，或是內部其它區塊，散熱片都能發揮它的效能，進而幫助其它裝置降低溫度。散熱片通常與風扇一同被安裝至GPU或內存上，有時小型風扇甚至會直接安裝在顯卡溫度最高的地方。

散熱片的表面積愈大，所進行之散熱效能就愈大（通常必須與風扇一起運作），但有時卻因空間的限制，大型散熱片無法安裝於需要散熱的裝置上；有時又因為裝置的體積太小，以至於體積大的散熱片無法與這些裝置連結而進行散熱。因此，熱管就必須在這個時候將熱能從散熱處傳送至散熱片中進行散熱。一般而言，GPU外殼由高熱能的傳導金屬所制成，熱管會直接連結至由金屬制成的晶片上，如此一來，熱能就能被輕鬆的傳導至另一端的散熱片。

市面上有許多處理器的冷卻裝置都附有熱管，由此可知，許多熱管已被研發成可靈活運用於顯卡冷卻系統中的設備了。

大部分的散熱器只是由散熱片跟風扇組合而成，在散熱片的表面上由風扇吹散熱能，由於GPU是顯卡上溫度最高的部分，因此顯卡散熱器通常可以運用於GPU上，同時，市面上有許多零售的配件可供消費者進行更換或升級，其中最常見的就是VGA散熱器。[4]

常見品牌

藍寶石、華碩、迪蘭恒進、麗台、索泰、訊景、技嘉、映眾、微星、映泰、耕升、旌宇、影馳、銘瑄、翔升、盈通、北影、七彩虹、斯巴達克、昂達、小影霸。

藍寶石只做A卡，華碩的A卡和N卡都是核心合作夥伴，相對於七彩虹這類的通路品牌來說，擁有自主研發的廠商在做工方面和特色技術上會更出色一些，而其他廠商的價格則要便宜一些（註：七彩虹、盈通、銘瑄和昂達等品牌基本都由通路顯卡同一個廠家代工，所以差別只在顯卡貼紙和包裝而已，大家選購時需要注意），每個廠商都有自己的品牌特色，像華碩的「為遊戲而生」，七彩虹的「遊戲顯卡專家」都是大家耳熟能詳的。

PCI-E接口

PCI Express(簡稱PCI-E)是新一代的總線接口，而採用此類接口的顯卡產品，已經在2004年正式面世。早在2001年的春季「英特爾開發者論壇」上，英特爾公司就提出了要用新一代的技術取代PCI總線和多種晶片的內部連接，並稱之為第三代I/O總線技術。隨後在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內的20多家業界主導公司開始起草新技術的規範，並在2002年完成，對其正式命名為PCI Express。

軟件配置

DirectX

DirectX並不是一個單純的圖形API，它是由微軟公司開發的用途廣泛的API(Application Programming Interface,應用程序編程接口)，它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等。

維護

把好顯卡質量關

顯卡的做工和電氣性能直接影響到顯卡的工作穩定性，因此顯卡的質量非常重要。一塊高質量的顯卡，應具備以下特徵，選用的元件和底板質量上乘，元件分布和電路走線合理，具備該級別顯卡應有的基本功能，做工質量過硬。劣質的顯卡為了節省成本，往往是偷工減料，省去應有的功能，甚至使用劣質的元件，這樣的產品，往往成為運行不穩定的因素，比如花屏、死機等。

在顯卡選購時，一定要選擇質量可靠、做工較好的產品，這樣用起來會省心一些。

注意顯卡散熱

隨著顯示晶片技術的發展，顯示晶片內部的晶體管越來越多，集成度也越來越高，這樣的結果就造成晶片的發熱量變得越來越大，因此散熱的問題也日漸突出。

如果顯卡散熱風扇質量不理想，就需要更換的風扇。在購買新的顯卡風扇時，最好將顯卡帶上，購買合適的顯卡風扇。

由於風扇大多使用彈簧卡扣或者螺釘固定，因此我們可以使用螺絲刀和鑷子輕易的將其取下，並拔掉其連接的電源接頭。更換時先把晶片上原有的導熱矽脂清理乾淨，然後再塗上導熱矽脂，把新的風扇裝—下並按原樣固定好，插好電源接頭即可。

使用熱管散熱的顯卡，由於其占用的空間比使用散熱風扇的大，因此安裝這類顯卡的時候要特別注意。另外顯卡的顯存也需要散熱，我們可以使用自黏矽脂在現存顆粒上，黏貼固定散熱片就可以了。

安裝適合的驅動程序

這是很必要的，裝了好的顯卡沒驅動程序會大大降低顯卡的性能。

過度超頻

部分的顯卡由於使用了技術參數較高的元件，因此具有不俗的超頻能力，所以不少的玩家都崇尚超頻顯卡以獲得性能的提升。然而有一利必有一弊，超頻也會導致晶片的熱量大增，當達到一定程度時，就會發生花屏、死機的問題，即使不如此，也會在某些應用場合如遊戲中出現不穩定的現象，因此超頻必須適度。

總之，顯卡幾乎是評定電腦性能最終要的部分了，打遊戲幾乎全靠它，他決定你的遊戲體驗（包括畫質和流暢度），切記哦！