顯卡的部件與工作原理介紹與分析

　　本文為你全面剖析顯卡,解析顯卡的基本原理,以及顯卡工作的主要的幾個部件,讓你能掌握電腦硬件的知識.

 

　　顯卡的主要部件是:主板連接設備、監視器連接設備、處理器和內存。不同顯卡的工作原理基本相同CPU與軟件應用程序協同工作，以便將有關圖像的信息發送到顯卡。顯卡決定如何使用屏幕上的像素來生成圖像。之後，它通過線纜將這些信息發送到監視器。

　　顯卡的演變自從IBM於1981年推出第一塊顯卡以來，顯卡已經有了很大改進。第一塊顯卡稱為單色顯示適配器（MDA），只能在黑色屏幕上顯示綠色或白色文本。而現在，新型顯卡的最低標准是視頻圖形陣列（VGA），它能顯示256種顏色。通過像量子擴展圖矩陣（QuantumExtendedGraphicsArray,QXGA）這樣的高性能標准，顯卡可以在最高達2040x1536像素的分辨率下顯示數百萬種顏色。

　　根據二進制數據生成圖像是一個很費力的過程。為了生成三維圖像，顯卡首先要用直線創建一個線框。然後，它對圖像進行光柵化處理（填充剩余的像素）。此外，顯卡還需添加明暗光線、紋理和顏色。對於快節奏的游戲，電腦每秒鐘必須執行此過程約60次。如果沒有顯卡來執行必要的計算，則電腦將無法承擔如此大的工作負荷。

　　顯卡工作的四個主要部件

　　顯卡在完成工作的時候主要靠四個部件協調來完成工作，主板連接設備，用於傳輸數據和供電，處理器用於決定如何處理屏幕上的每個像素，內存用於存放有關每個像素的信息以及暫時存儲已完成的圖像，監視器連接設備便於我們查看最終結果。

　　處理器和內存

　　像主板一樣，顯卡也是裝有處理器和RAM的印刷電路板。此外，它還具有輸入/輸出系統（BIOS）芯片，該芯片用於存儲顯卡的設置以及在啟動時對內存、輸入和輸出執行診斷。顯卡的處理器稱為圖形處理單元（GPU），它與電腦的CPU類似。但是，GPU是專為執行復雜的數學和幾何計算而設計的，這些計算是圖形渲染所必需的。某些最快速的GPU所具有的晶體管數甚至超過了普通CPU。GPU會產生大量熱量，所以它的上方通常安裝有散熱器或風扇。

　　除了其處理能力以外，GPU還使用特殊的程序設計來幫助自己分析和使用數據。市場上的絕大多數GPU都是AMD和NV生產的，並且這兩家公司都開發出了自己的GPU性能增強功能。為了提高圖像質量，這些處理器使用全景抗鋸齒技術，它能讓三維物體的邊緣變得平滑，以及各向異性過濾，它能使圖像看上去更加鮮明。

　　GPU在生成圖像時，需要有個地方能存放信息和已完成的圖像。這正是顯卡RAM用途所在，它用於存儲有關每個像素的數據、每個像素的顏色及其在屏幕上的位置。有一部分RAM還可以起到幀緩沖器的作用，這意味著它將保存已完成的圖像，直到顯示它們。通常，顯卡RAM以非常高的速度運行，且采取雙端口設計，這意味著系統可以同時對其進行讀取和寫入操作。

　　RAM直接連接到數模轉換器，即DAC。這個轉換器也稱為RAMDAC，用於將圖像轉換成監視器可以使用的模擬信號。有些顯卡具有多個RAMDAC，這可以提高性能及支持多台監視器。

　　顯卡輸入和輸出

　　ADC連接器蘋果公司曾經制造過使用專利產品AppleDisplayConnector（ADC）的監視器。盡管這些監視器目前仍在使用，但蘋果公司新出的監視器已改為使用DVI連接設備。顯卡通過主板連接到電腦主板為顯卡供電，並使其可以與CPU通信。對於較高端的顯卡，主板所提供的電能往往不足，所以顯卡還直接連接到電腦的電源。

　　顯卡與主板的連接通常是借助外設部件互連（PCI）、高級圖形端口（AGP）、PCIExpress（PCIe）等三種接口接口來實現的，在這三種接口中，PCIExpress是最新型的接口，它能在顯卡和主板之間提供最快的傳輸速率。此外，PCIe還支持在一台電腦中使用兩塊顯卡。

　　大多數人僅使用他們具有的兩種監視器連接設備中的一種。需要使用兩台監視器的用戶可以購買具有雙頭輸出功能的顯卡，它能將畫面分割並顯示到兩個屏幕上。理論上，如果電腦配有兩塊具有雙頭輸出功能且提供PCIe接口的顯卡，則它能夠支持四台監視器。除了用於主板和監視器的連接設備以外，有些顯卡還具有用於以下用途的連接設備：電視顯示：電視輸出或S-Video、模擬攝像機：ViVo（視頻輸入/視頻輸出、數碼相機：火線或USB有些顯卡還自帶了電視調諧器。