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显卡技术详解2

2010-03-31 12:02 197 查看

2008-01-28 12:15

8、显存时钟周期

　　显存时钟周期，就是显存时钟脉冲的重复周期。它是作为衡量显存速度的重要指标。显存速度越快，单位时间交换的数据量也就越大，在同等情况下，显卡性能将会得到明显提升。显存的时钟周期一般以 ns（纳秒）为单位，工作频率以 MHz 为单位。显存时钟周期跟工作频率一一对应，它们之间的关系为：工作频率＝1÷时钟周期×1000。那么显存频率为 1 66MHz，那么它的时钟周期为 1÷166×1000＝6ns。对于 DDR SDRAM 显存来说，描述其工作频率时，用的是等效输出频率。因为能在时钟周期的上升沿和下降沿都能传送数据，所以在工作频率和数据位宽度相同的情况下，显存带宽是 SDRAM 的两倍。换句话说，在显存时钟周期相同的情况下，DDR SDRAM 显存的等效输出频率是 SDRAM 显存的两倍。例如，5ns 的 SDRAM 显存的工作频率为 200MHz，而 5ns 的 DDR SDRAM 显存的等效工作频率就是 400MHz。常见显存时钟周期有：7.5ns、7ns、6ns、5ns、4ns、3.8ns、3.6ns、3.3ns、2.8ns，甚至更低。
9、核心频率

　　显卡的核心频率，是指显示核心的工作频率。其工作频率在一定程度上，可以反映出显示核心的性能。但显卡的性能是由核心频率、显存、像素管线、像素填充率等多方面情况所决定的。因此，在显示核心不同的情况下，核心频率高，并不代表此显卡性能强劲。比如 9600 PRO 的核心频率达到了 400MHz，要比 9800 PRO 的 380MHz 高，但在性能上，9800 PRO 绝对要强于 9600 PRO。在同样级别的芯片中，核心频率高的，则性能要强一些。提高核心频率，就是显卡超频的方法之一。显示芯片主流的只有 ATI 和 NVIDIA 两家，两家都提供显示核心给第三方的厂商，在同样的显示核心下，部分厂商会适当提高其产品的显示核心频率，使其工作在高于显示核心固定的频率上，以达到更高的性能。

10、显存容量

　　显存容量，是显卡上显存的容量数，这是选择显卡的关键参数之一。显存容量决定着显存临时存储数据的多少。显卡显存容量有：16MB、32MB、64MB、128MB 等几种。16MB 和 32MB 显存的显卡，现在已较为少见，主流的是 64MB 和 128MB 的产品。还有部分产品，采用了 256MB 的显存容量。但要强调的是，256MB 的显存，在目前家庭应用中，并不能带来性能的提升，略显浪费。

11、显存频率

　　显存频率，是指默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以MHz（兆赫兹）为单位。显存频率在一定程度上反应着该显存的速度。显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同，SDRAM 显存一般都工作在较低的频率上，一般就是 133MHz 和 166MHz。此种频率早已无法满足现在显卡的需求。DDR SDRAM 显存则能提供较高的显存频率，因此是目前采用最为广泛的显存类型。目前，无论中、低端显卡，还是高端显卡，大部分都采用 DDR SDRAM，其所能提供的显存频率也差异很大，主要有：400MHz、500MHz、600MHz、650MHz 等。高端产品中，还有 800MHz 或 900MHz，乃至更高。

　　显存频率与显存时钟周期是相关的，二者成倒数关系，也就是显存频率＝1/显存时钟周期。如果是 SDRAM 显存，其时钟周期为 6ns，那么它的显存频率就为 1/6ns=166MHz；而对于 DDR SDRAM，其时钟周期为 6ns，那么它的显存频率就为 1/6ns=166MHz。但要了解的是，这是 DDR SDRAM 的实际频率，而不是我们平时所说的 DDR 显存频率。因为 DDR 在时钟上升期和下降期都进行数据传输，其一个周期传输两次数据，相当于 SDRAM 频率的二倍。习惯上称呼的 DDR 频率是其等效频率，是在其实际工作频率上乘以 2，就得到了等效频率。因此，6ns 的 DDR 显存，其显存频率为 1/6ns*2=333MHz。

　　但要明白的是，显卡制造时，厂商设定了显存实际工作频率，而实际工作频率不一定等于显存最大频率。此类情况现在较为常见，如显存最大能工作在 650MHz，而制造时显卡工作频率被设定为 550MHz，此时显存就存在一定的超频空间。这也就是目前厂商惯用的方法，显卡以超频为卖点。

12、显存带宽

　　显存带宽，是指显示芯片与显存之间的数据传输速率，它以字节/秒为单位。显存带宽是决定显卡性能和速度最重要的因素之一。要得到精细（高分辨率）、色彩逼真（32 位真彩）、流畅（高刷新速度）的 3D 画面，就必须要求显卡具有大显存带宽。目前，显示芯片的性能已达到很高的程度，其处理能力是很强的，只有大显存带宽，才能保障其足够的数据输入和输出。随着多媒体、3D 游戏对硬件的要求越来越高，在高分辨率、32 位真彩和高刷新率的 3D 画面面前，相对于 GPU，较低的显存带宽，已经成为制约显卡性能的瓶颈。显存带宽是目前决定显卡图形性能和速度的重要因素之一。

　　显存带宽的计算公式为：显存带宽＝工作频率×显存位宽/8。目前，大多中低端的显卡都能提供 6.4GB/s、8.0GB/s 的显存带宽。而对于高端的显卡产品，则提供超过 20GB/s 的显存带宽。在条件允许的情况下，尽可能购买显存带宽大的显卡，这是一个选择的关键。

13、显存类型

　　显存是显卡上的关键核心部件之一，它的优劣和容量大小，会直接关系到显卡的最终性能表现。可以说显示芯片决定了显卡所能提供的功能和其基本性能，而显卡性能的发挥，则在很大程度上取决于显存。无论显示芯片的性能如何出众，最终其性能都要通过配套的显存来发挥。

　　显存，也被叫做帧缓存。它的作用，是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。如同计算机的内存一样，显存是用来存储要处理的图形信息的部件。我们在显示屏上看到的画面，是由一个个的像素点构成的，而每个像素点都以 4 至 32 甚至 64 位的数据来控制它的亮度和色彩，这些数据必须通过显存来保存，再交由显示芯片和 CPU 调配，最后把运算结果转化为图形输出到显示器上。

　　显卡的工作原理是：在显卡开始工作（图形渲染建模）前，通常是把所需要的材质和纹理数据传送到显存里面。开始工作时（进行建模渲染），这些数据通过 AGP 总线进行传输，显示芯片将通过 AGP 总线提取存储在显存里面的数据。除了建模渲染数据外，还有大量的顶点数据和工作指令流需要进行交换，这些数据通过 RAMDAC 转换为模拟信号，输出到显示端，最终就是我们看见的图像。

　　显示芯片性能的日益提高，其数据处理能力越来越强，使得显存数据传输量和传输率也要求越来越高，显卡对显存的要求也更高。对于现在的显卡来说，显存是承担大量的三维运算所需的多边形顶点数据以及作为海量三维函数的运算的主要载体，这时显存交换量的大小、速度的快慢，对于显卡核心的效能发挥，都是至关重要的。而如何有效地提高显存的效能，也就成了提高整个显示卡效能的关键。

　　作为显示卡的重要组成部分，显存一直随着显示芯片的发展而逐步改变着。从早期的 EDORAM、MDRAM、 SDRAM、SGRAM、VRAM、WRAM 等，到今天广泛采用的 DDR SDRAM 显存，经历了很多代的进步。

　　目前，市场中所采用的显存类型，主要有 SDRAM、DDR SDRAM、DDR SGRAM 三种。

　　SDRAM 颗粒，目前主要应用在低端显卡上，频率一般不超过 200MHz，在价格和性能上，它比 DDR 都没有什么优势，因此逐渐被 DDR 取代。

　　DDR SDRAM 是市场中的主流，一方面，是工艺的成熟，批量的生产，导致成本下跌，使得它的价格便宜；另一方面，它能提供较高的工作频率，带来优异的数据处理性能。

　　至于 DDR SGRAM，它是显卡厂商特别针对绘图者需求，为了加强图形的存取处理以及绘图控制效率，从同步动态随机存取内存（SDRAM ）所改良而得的产品。SGRAM 允许以方块（Blocks）为单位，个别修改或者存取内存中的资料，它能够与中央处理器（CPU）同步工作，可以减少内存读取次数，增加绘图控制器的效率。尽管它稳定性不错，而且性能表现也很好，但是它的超频性能很差劲。

　　1) FPM 显存

　　FPM DRAM（Fast Page Mode RAM），快速页面模式内存。是一种在 486 时期被普遍应用的内存（也曾应用为显存）。72 线、5V 电压、带宽 32bit、基本速度 60ns 以上。它的读取周期是从 DRAM 阵列中某一行的触发开始，然后移至内存地址所指位置，即包含所需要的数据。第一条信息必须被证实有效后存至系统，才能为下一个周期作好准备。这样就引入了“等待状态”，因为 CPU 必须傻傻的等待内存完成一个周期。FPM 之所以被广泛应用，一个重要原因，就是它是种标准而且安全的产品，而且很便宜。但其性能上的缺陷，导致其不久就被 EDO DRAM 所取代，此种显存的显卡，现在已不存在了。

　　2) EDO 显存

　　EDO（Extended Data Out）DRAM。与 FPM 相比，EDO DRAM 的速度要快 5%，这是因为 EDO 内设置了一个逻辑电路，借此 EDO 可以在上一个内存数据读取结束前，将下一个数据读入内存。设计为系统内存的 EDO DRAM 原本是非常昂贵的，只是因为 PC 市场急需一种替代 FPM DRAM 的产品，所以被广泛应用在第五代 PC 上。EDO 显存可以工作在 75MHz 或更高，但是其标准工作频率为 66MHz，不过其速度还是无法满足显示芯片的需要，也早成为“古董级”产品。

　　3) SGRAM 显存

　　SGRAM 是 Synchronous Graphics DRAM 的缩写，意思是同步图形 RAM。是一种专为显卡设计的显存，也是一种图形读写能力较强的显存，由 SDRAM 改良而成。它改进了过去低效能显存传输率较低的缺点，为显示卡性能的提高创造了条件。SGRAM 读写数据时，不是一一读取，而是以“块（Block）”为单位，从而减少了内存整体读写的次数，提高了图形控制器的效率。但其设计制造成本较高，更多的是应用于当时较为高端的显卡。目前，此类显存也已基本不被厂商采用，被 DDR 显存所取代。

　　4) SDRAM 显存

　　SDRAM 即 Synchronous DRAM（同步动态随机存储器）。曾经是 PC 电脑上最为广泛应用的一种内存类型，即便在今天，SDRAM 仍旧还在市场占有一席之地。既然是“同步动态随机存储器”，那就代表着它的工作速度是与系统总线速度同步的。SDRAM 内存又分为 PC66、PC100、PC133 等不同规格，而规格后面的数字，就代表着该内存最大所能正常工作系统总线速度，比如 PC100，那就说明此内存可以在系统总线为 100MHz 的电脑中同步工作。

　　与系统总线速度同步，也就是与系统时钟同步，这样就避免了不必要的等待周期，减少数据存储时间。同步还使存储控制器知道在哪一个时钟脉冲期由数据请求使用，因此数据可在脉冲上升期便开始传输。SDRAM 采用 3.3 伏工作电压，168Pin 的 DIMM 接口，带宽为 64 位。SDRAM 不仅应用在内存上，在显存上也较为常见。

　　SDRAM 可以与 CPU 同步工作，无等待周期，减少数据传输延迟。优点：价格低廉，曾在中低端显卡上得到了广泛的应用。SDRAM 在 DDR SDRAM 成为主流之后，就风光不再。目前，则只能在最低端的产品或旧货市场，才能看到此类显存的产品了。

　　5) DDR 显存

　　DDR 显存分为两种：一种是大家习惯上的 DDR 内存，严格的说，DDR 应该叫 DDR SDRAM。另外一种，则是 DDR SGRAM，此类显存应用较少、不多见。

　　6) DDR SDRAM

　　人们习惯称 DDR SDRAM 为 DDR。DDR SDRAM 是 Double Data Rate SDRAM 的缩写，是双倍速率同步动态随机存储器的意思。DDR SDRAM 是在 SDRAM 基础上发展而来的，仍然沿用 SDRAM 生产体系，因此对于内存厂商而言，只需对制造普通 SDRAM 的设备稍加改进，即可实现 DDR 内存的生产，可有效的降低成本。

　　SDRAM 在一个时钟周期内只传输一次数据，它是在时钟的上升期进行数据传输；而 DDR 内存则是一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据，因此，称为双倍速率同步动态随机存储器。DDR 内存可以在与 SDRAM 相同的总线频率下，达到更高的数据传输率。

　　与 SDRAM 相比：DDR 运用了更先进的同步电路，使指定地址、数据的输送和输出主要步骤既独立执行，又保持与 CPU 完全同步；DDR 使用了 DLL（Delay Locked Loop，延时锁定回路提供一个数据滤波信号）技术，当数据有效时，存储控制器可使用这个数据滤波信号来精确定位数据，每 16 次输出一次，并重新同步来自不同存储器模块的数据。DDL 本质上不需要提高时钟频率，就能加倍提高 SDRAM 的速度，它允许在时钟脉冲的上升沿和下降沿读出数据，因而其速度是标准 SDRA 的两倍。DDR SDRAM 是目前应用最为广泛的显存类型，90% 以上的显卡都采用此类显存。

　　7) DDR SGRAM

　　DDR SGRAM 是从 SGRAM 发展而来，同样也是在一个时钟周期内传输两次次数据，它能够在时钟的上升期和下降期各传输一次数据。可以在不增加频率的情况下，把数据传输率提高一倍。DDR SGRAM 在性能上要强于 DDR SDRAM，但其仍旧在成本上要高于 DDR SDRAM，只在较少的产品上得到应用。而且其超频能力较弱，因其结构问题，超频容易损坏。

　　8) DDR2 显存

　　DDR2 显存可以看作是 DDR 显存的一种升级和扩展，DDR2 显存把 DDR 显存的“2bit Prefetch（2 位预取）”技术升级为“4bit Prefetch（4 位预取）”机制，在相同的核心频率下，其有效频率比 DDR 显存整整提高了一倍，在相同显存位宽的情况下，把显存带宽也整整提高了一倍，这对显卡的性能提升是非常有益的。从技术上讲，DDR2 显存的 DRAM 核心可并行存取，在每次存取中处理 4 个数据而非 DDR 显存的 2 个数据，这样，DDR2 显存便实现了在每个时钟周期处理 4bit 数据，比传统 DDR 显存处理的 2bit 数据提高了一倍。相比 DDR 显存，DDR2 显存的另一个改进之处在于，它采用 144Pin 球形针脚的 FBGA 封装方式，替代了传统的 TSOP 方式，工作电压也由 2.5V 降为 1.8V。

　　由于 DDR2 显存提供了更高频率，性能相应得以提升，但也带来了高发热量的弊端。加之结构限制，无法采用廉价的 TSOP 封装，不得不采用成本更高的 BGA 封装（DDR2 的初期产能不足，成本问题更甚）。发热量高、价格昂贵成为采用 DDR2 显存显卡的通病，如率先采用 DDR2 显存的 GeForce FX 5800/5800Ultra 系列显卡，就是比较失败的产品。基于以上原因，DDR2 并未在主流显卡上广泛应用。

　　9) DDR3 显存

　　DDR3 显存，可以看作是 DDR2 的改进版，二者有很多相同之处。例如，采用 1.8V 标准电压、主要采用 144Pin 球形针脚的 FBGA 封装方式。不过 DDR3 核心有所改进：DDR3 显存采用 0.11 微米生产工艺，耗电量较 DDR2 明显降低。此外，DDR3 显存采用了“Pseudo Open Drain”接口技术，只要电压合适，显示芯片可直接支持 DDR3 显存。当然，显存颗粒较长的延迟时间（CAS latency）一直是高频率显存的一大通病，DDR3 也不例外。DDR3 的 CAS latency 为 5/6/7/8，相比 DDR2 为 3/4/5。客观地说，DDR3 相对于 DDR2 在技术上并无突飞猛进的进步，但 DDR3 的性能优势仍比较明显：

　　（1）功耗和发热量较小：吸取了 DDR2 的教训，在控制成本的基础上，减小了能耗和发热量，使得 DDR3 更易于被用户和厂家接受。

　　（2）工作频率更高：由于能耗降低，DDR3 可实现更高的工作频率，在一定程度弥补了延迟时间较长的缺点，同时还可作为显卡的卖点之一，这在搭配 DDR3 显存的显卡上已有所表现。

　　（3）降低显卡整体成本：DDR2 显存颗粒规格多为 4M X 32bit，搭配中、高端显卡常用的 128MB 显存便需 8 颗。而 DDR3 显存规格多为 8M X 32bit，单颗颗粒容量较大，4 颗即可构成 128MB 显存。如此一来，显卡 PCB 面积可减小，成本得以有效控制，此外，颗粒数减少后，显存功耗也能进一步降低。

　　（4）通用性好：相对于 DDR 变更到 DDR2，DDR3 对 DDR2 的兼容性更好。由于针脚、封装等关键特性不变，搭配 DDR2 的显示核心和公版设计的显卡，稍加修改便能采用 DDR3 显存，这对厂商降低成本大有好处。

　　目前，DDR3 显存在新出的大多数中、高端显卡上，得到了广泛的应用。
14、显存封装

　　显存封装，是指显存颗粒所采用的封装技术类型。封装就是将显存芯片包裹起来，以避免芯片与外界接触，防止外界对芯片的损害。空气中的杂质和不良气体，乃至水蒸气，都会腐蚀芯片上的精密电路，进而造成电学性能下降。不同的封装技术，在制造工序和工艺方面差异很大。封装后，对内存芯片自身性能的发挥也起到至关重要的作用。显存封装形式，主要有 QFP、TSOP-II、MBGA 等。

　　1) QFP

　　QFP 是 Quad Flat Package 的缩写，是“小型方块平面封装”的意思。QFP 封装在早期的显卡上使用的比较频繁，但少有速度在 4ns 以上的 QFP 封装显存，因为工艺和性能的问题，目前已经逐渐被 TSOP-II 和 BGA 所取代。QFP 封装在颗粒四周都带有针脚，识别起来相当明显。

图22 QFP 封装显存

　　2) TSOP-II

　　TSOP-II（Thin Small Out－Line Package，薄型小尺寸封装）。TSOP 封装是在芯片的周围做出引脚，采用 SMT 技术（表面安装技术），直接附着在 PCB 板的表面。TSOP 封装外形尺寸时，寄生参数（电流大幅度变化时，引起输出电压扰动）减小，适合高频应用，操作比较方便，可靠性也比较高。同时，TSOP 封装具有成品率高，价格便宜等优点，因此得到了极为广泛的应用。TSOP 封装是目前应用最为广泛的显存封装类型。TSOP-II 封装针脚在显存的两侧。

图23 TSOP 封装显存

　　3) MBGA

　　MBGA 是指微型球栅阵列封装，英文全称为 Micro Ball Grid Array Package。它与 TSOP 内存芯片不同，MBGA 的引脚并非裸露在外，而是以微小锡球的形式寄生在芯片的底部。所以，这种显存都看不到引脚。MBGA 的优点有，杂讯少、散热性好、电气性能佳、可接脚数多，且可提高优良率。最突出是，由于内部元件的间隔更小，信号传输延迟小，可以使频率有较大的提高。

图24 MBGA 封装显存

　　MBGA 封装的优点在于，杂讯少，散热性好，电气性能佳，可接脚数多，且可提高良品率。最突出特点在于，内部元件的间隔更小，信号传输延迟短，可以使频率有较大的提升。

　　与 TSOP 封装显存相比，MBGA 显存性能优异。但也对电路布线提出了要求，前者只要 66Pin，引线很长，而且都横卧在 PCB 板上，设计、焊接、加工和检测相对容易；而后者的面积只有前者的 1/4 左右，却有 144Pin，每个 Pin 都是体积微小的锡球，设计和生产也就困难多了。由于 MBGA 制造技术方面的难度，制造应用时的难度相当大，而且加之 MBGA 显存的高成本，因此，采用此类型显存的显卡较少。
15、AGP 标准

　　AGP（Accelerate Graphical Port），加速图形接口。随着显示芯片的发展，PCI 总线日益无法满足其需求。英特尔于 1996 年 7 月正式推出了 AGP 接口，它是一种显示卡专用的局部总线。严格的说，AGP 不能称为总线，它与 PCI 总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和 AGP 显示卡，但在习惯上我们依然称其为 AGP 总线。AGP 接口是基于 PCI 2.1 版规范并进行扩充修改而成，工作频率为 66MHz。

　　AGP 总线直接与主板的北桥芯片相连，且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连，避免了窄带宽的 PCI 总线形成的系统瓶颈，增加 3D 图形数据传输速度，同时在显存不足的情况下，还可以调用系统主内存。所以，它拥有很高的传输速率，这是 PCI 等总线无法与其相比拟的。

　　由于采用了数据读写的流水线操作，减少了内存等待时间，数据传输速度有了很大提高；具有 133MHz 及更高的数据传输频率；地址信号与数据信号分离，可提高随机内存访问的速度；采用并行操作，允许在 CPU 访问系统 RAM 的同时，AGP 显示卡访问 AGP 内存；显示带宽也不与其它设备共享，从而进一步提高了系统性能。

　　AGP 标准，在使用 32 位总线时，有 66MHz 和 133MHz 两种工作频率，最高数据传输率为 266Mbps 和 533Mbps。而 PCI 总线，理论上的最大传输率仅为 133Mbps。目前，最高规格的 AGP 8X 模式下，数据传输速度达到了 2.1GB/s。

　　AGP 接口的发展，经历了 AGP 1.0（AGP 1X、AGP 2X）、AGP 2.0（AGP Pro、AGP 4X）、AGP 3.0（AGP 8X）等阶段，其传输速度也从最早的 AGP 1X 的 266MB/S 的带宽，发展到了 AGP 8X 的 2.1GB/S。

　　1) AGP 1.0（AGP 1X、AGP 2X）

　 1996 年 7 月，AGP 1.0 图形标准问世，分为 1X 和 2X 两种模式，数据传输带宽分别达到了 266MB/s 和 533MB/s。这种图形接口规范，是在 66MHz PCI 2.1 规范基础上，经过扩充和加强而形成的，其工作频率为 66MHz，工作电压为 3.3V，在一段时间内，基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的 AGP 带宽很小，现在已经被淘汰了，只有在前几年的老主板上还见得到。

　　2) AGP 2.0（AGP 4X）

　　显示芯片的飞速发展，图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长，AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了。由此，AGP 2.0 便应运而生了。1998 年 5 月份，AGP 2.0 规范正式发布，工作频率依然是 66MHz，但工作电压降低到了 1.5V，并且增加了 4X 模式。这样，它的数据传输带宽达到了 1066MB/sec，数据传输能力大大地增强了。

　　3) AGP Pro

　　AGP Pro 接口与 AGP 2.0 同时推出，这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准。应用该技术的图形接口，主要的特点是比 AGP 4X 略长一些，其加长部分，可容纳更多的电源引脚，使得这种接口，就可以驱动功耗更大（25-110W）或者处理能力更强大的 AGP 显卡。这种标准其实是专为高端图形工作站而设计的，完全兼容 AGP 4X 规范，使得 AGP 4X 的显卡也可以插在这种插槽中正常使用。AGP Pro 在原有 AGP 插槽的两侧进行延伸，提供额外的电能。它是用来增强而不是取代现有 AGP 插槽的功能。根据所能提供能量的不同，可以把 AGP Pro 细分为 AGP Pro 110 和 AGP Pro 50。在某些高档台式机主板上，也能见到 AGP Pro 插槽，例如华硕的许多主板。

　　4) AGP 3.0（AGP 8X）

　　2000 年 8 月，Intel 推出 AGP 3.0 规范，工作电压降到 0.8V，并增加了 8X 模式，这样它的数据传输带宽达到了 2133MB/sec，数据传输能力相对于 AGP 4X 成倍增长，能较好的满足当前显示设备的带宽需求。

　　5) AGP 接口模式的传输方式

　　不同 AGP 接口的模式，传输方式也是各不相同的：

　　AGP 1X 模式，工作频率达到了 PCI 总线的两倍，即 66MHz，传输带宽理论上可达到 266MB/s。

　　AGP 2X 工作频率同样为 66MHz，但是它使用了正负沿（一个时钟周期的上升沿和下降沿）触发的工作方式，在这种触发方式中，在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据，从而使得一个工作周期先后被触发两次，使传输带宽达到了加倍的目的。而这种触发信号的工作频率为 133MHz。这样，AGP 2X 的传输带宽就达到了 266MB/s×2（触发次数）＝533MB/s 的高度。

　　AGP 4X 仍使用了这种信号触发方式，只是利用两个触发信号在每个时钟周期的下降沿分别引起两次触发，从而达到了在一个时钟周期中触发 4 次的目的，这样，在理论上它就可以达到 266MB/s×2（单信号触发次数）×2（信号个数）＝1066MB/s 的带宽了。

　　在 AGP 8X 规范中，这种触发模式仍然使用，只是触发信号的工作频率变成 266MHz，两个信号触发点也变成了每个时钟周期的上升沿，单信号触发次数为 4 次。这样，它在一个时钟周期所能传输的数据，就从 AGP 4X　的 4 倍，变成了 8 倍，理论传输带宽将可达到 266MB/s×4（单信号触发次数）×2（信号个数）＝2133MB/s 的高度了。

图25

　　目前，常用的 AGP 接口为：AGP 4X、AGP PRO、AGP 通用及 AGP 8X 接口。需要说明的是，由于 AGP 3.0 显卡的额定电压为 0.8—1.5V，因此，不能把 AGP 8X 的显卡插接到 AGP 1.0 规格的插槽中。这就是说，AGP 8X 规格与旧有的 AGP 1X/2X 模式不兼容。而对于 AGP 4X 系统，AGP 8X 显卡仍旧在其上工作，但仅会以 AGP 4X 模式工作，无法发挥 AGP 8X 的优势。
16、3D API

　　API 是 Application Programming Interface 的缩写，是应用程序接口的意思。而 3D API 则是指显卡与应用程序直接的接口。3D API 能让编程人员所设计的 3D 软件，只要调用其 API 内的程序，从而让 API 自动和硬件的驱动程序沟通，启动 3D 芯片内强大的 3D 图形处理功能，从而大幅度地提高了 3D 程序的设计效率。

　　如果没有 3D API，在开发程序时，程序员必须要了解全部的显卡特性，才能编写出与显卡完全匹配的程序，发挥出全部的显卡性能。而有了 3D API 这个显卡与软件直接的接口，程序员只需要编写符合接口的程序代码，就可以充分发挥显卡的效率，而不必再去了解硬件的具体性能和参数。这样，就大大简化了程序开发的工作。

　　同样，显示芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品，以达到在 API 调用硬件资源时最优化，获得更好的性能。有了 3D API，便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围的兼容。比如，在最能体现 3D API 的游戏方面，游戏设计人员设计时，不必去考虑具体某款显卡的特性，而只是按照 3D API 的接口标准来开发游戏。当游戏运行时，则直接通过 3D API 来调用显卡的硬件资源。

　　目前，个人电脑中主要应用的 3D API，有 DirectX 和 OpenGL。
17、VGA

　　显卡所处理的信息，最终都要输出到显示器上。显卡的输出接口，就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT 显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA 接口，就是显卡上输出模拟信号的接口。

　　VGA（Video Graphics Array）接口，也叫 D-Sub 接口。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与 VGA 接口显卡相匹配，因而采用 VGA 接口。VGA 接口是一种 D 型接口，上面共有 15 针的空，分成三排，每排五个。VGA 接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，绝大多数的显卡都带有此种接口。

图26

　　目前，大多数计算机与外部显示设备之间，都是通过模拟 VGA 接口连接。计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器，转变为 R、G、B 三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟 CRT 显示器，信号被直接送到相应的处理电路，以驱动控制显像管生成图像。而对于 LCD、DLP 等数字显示设备，显示设备中需配置相应的Ａ/Ｄ（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过Ｄ/Ａ和Ａ/Ｄ两次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA 接口应用于 CRT 显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。
18、DVI

　　DVI 全称为 Digital Visual Interface，它是 1999 年由 Silicon Image、Intel（英特尔）、Compaq（康柏）、IBM、HP（惠普）、NEC、Fujitsu（富士通）等公司共同组成 DDWG（Digital Display Working Group，数字显示工作组）推出的接口标准。它是以 Silicon Image 公司的 PanalLink 接口技术为基础，基于 TMDS（Transition Minimized Differential Signaling，最小化传输差分信号）电子协议，作为基本电气连接。

　　TMDS 是一种微分信号机制，可以将象素数据编码，并通过串行连接传递。显卡产生的数字信号，由发送器按照 TMDS 协议编码后，通过 TMDS 通道发送给接收器，经过解码送给数字显示设备。一个 DVI 显示系统，包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡 PCB 上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中。通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。

　　目前的 DVI 接口，分为两种：

　　一种是 DVI-D 接口，只能接收数字信号。接口上只有 3 排 8 列共 24 个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。

图27

图28

　　另一种是 DVI-I 接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号，并不意味着模拟信号的接口 D-Sub 可以连接在 DVI-I 接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用。一般采用这种接口的显卡，都会带有相关的转换接头。

图29

图30

　　显示设备采用 DVI 接口，具有主要有以下两大优点：

　　一是速度快。

　　DVI 传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字—→模拟—→数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除了拖影现象，而且使用 DVI 进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。

　　二是画面清晰。

　　计算机内部传输的是二进制的数字信号。使用 VGA 接口连接液晶显示器的话，就需要先把信号通过显卡中的 D/A（数字/模拟）转换器，转变为 R、G、B 三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部，还需要相应的 A/D（模拟/数字）转换器，将模拟信号再一次转变成数字信号，才能在液晶上显示出图像来。在上述的 D/A、A/D 转换和信号传输过程中，不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而 DVI 接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。

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