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计算机组装与维修
第六章 显卡和显示器
知识要点
显卡的结构和性能指标。
主流显示芯片（GPU）。
显卡及显示器的选购。

6.1 显卡的结构和性能指标
显卡的结构
显卡的分类
6.2 显卡的性能指标
6.3 显卡的选购
显卡的选购原则
显卡选购技巧
6.4 主流显示芯片及代表产品
A卡
N卡
横向对比
6.5 显示器
显示器分类
CRT显示器
LCD显示器
显示器的选购
6.6 硬 件 助 手
GPU-Z
3DMark
Fraps
　　显示接口卡（Video card或Graphics card），又称为显示适配器（Video adapter），简称显卡。
　　在Pentium MMX之前，显卡的主要功能是将计算机系统所需的显示信息进行转换（D/A转换），并向显示器提供扫描信号，控制显示器的正确显示。
　　随着各种3D应用的出现和普及，CPU的负担日益加重，为提高系统的整体性能，NVIDIA公司提出了GPU（Graphic Processing Unit，图形处理器）的概念。首款产品代号为GeForce 256，GPU使系统减少了对CPU的依赖，分担部分原本CPU的运算工作，尤其在处理3D应用时。
GPU领域有nVIDIA与AMD两家厂商生产。
6.1 显卡的结构和性能指标
6.1.1 显卡的结构
显卡主要由显示芯片（GPU）、显存、 PCI-E接口、HDMI接口、DP接口等关键部件和一些电子元件、散热装置部分组成。
6.1 显卡的结构和性能指标
显示芯片-GPU
　　图形处理芯片，也就是常说的GPU，它是显卡的“大脑”，负责图形数据、人工智能的计算工作，将产生的结果显示在显示器上。
　　一块显卡采用何种显示芯片大致决定了该显卡的档次和基本性能，现在市场上的显卡大多采用NVIDIA和AMD（ATI）两家公司的图形处理芯片，如NVIDIA RTX4090Ti、AMD RX6950XT等就是显卡图形处理芯片的名称。
显示芯片是显卡的核心芯片，它的性能优劣决定了显卡性能的高低，它的主要任务就是处理系统输入的视频信息，并将其进行构建和渲染。
6.1 显卡的结构和性能指标
显示芯片
AMD- ATI（Array Technology Industry）是世界著名的显示芯片生产商，和NVIDIA齐名，翻译成中文为“冶天”。
　　在1985—2006年是全球重要的显示芯片公司，总部设在加拿大安大略省万锦市，直至被美国AMD公司收购后成为该公司的一部分，致力于为PC和工作站用户提供顶级的图形芯片。
6.1 显卡的结构和性能指标
显示芯片
NVIDIA
NVIDIA（NVIDIA Corporation）的中文名称为英伟达，创立于1993年1月，是一家以设计显示芯片和主板芯片组为主的半导体公司。其同时设计游戏机内核，如Xbox和Play Station 5。
NVIDIA最出名的产品线是为游戏而设计的GeForce系列显示芯片、为专业工作站而设计的Quadro显卡系列。NVIDIA总部设在美国加利福尼亚州。
6.1 显卡的结构和性能指标
显示内存
显示内存简称显存，用来存储显示芯片所处理的数据信息及材质信息。当显示芯片处理完数据后会将数据输送到显存中，然后RAMDAC从显存中读取数据，并将数字信号转换为模拟信号，最后输出到显示器屏幕上。
低端卡显存少、速度慢
高端卡显存大、速度快
6.1 显卡的结构和性能指标
显卡BIOS
　　显卡BIOS又称VGA BIOS，是显卡的“基本输入/输出系统”，主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息
6.1 显卡的结构和性能指标
显卡PCB
PCB意为印刷电路板，显卡PCB就是显卡的电路板，是显卡的“躯体”。显卡的一切元器件都是安装和焊接在PCB上
6.1 显卡的结构和性能指标
RAMDAC
　　RAMDAC（RAM Digital to Analog Converter，随机存储器数模转换器）的作用是将显存中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号，RAMDAC的速度对在显示器上面看到的图像有很大的影响，这主要因为图像的刷新率依赖于显示器所接收到的模拟信息，而这些模拟信息正是由RAMDAC提供的。RAMDAC的转换速率决定了刷新率的高低。
6.1 显卡的结构和性能指标
显卡的输出接口
常见的显卡接口主要有：
VGA接口、DVI接口、HDMI接口、DisplayPort（DP）接口
6.1 显卡的结构和性能指标
显卡的输出接口
HDMI接口
高清晰度多媒体接口HDMI是一种数字化视频/音频接口技术，是适合影像传输的专用型数字化接口，其可同时传送音频和影音信号，无须在信号传送前进行数/模转换。
6.1 显卡的结构和性能指标
6.1 显卡的结构和性能指标
显卡的输出接口
VGA接口（D-Sub）接口最传统的显示接口，从大个头的CRT显示器时代开始，VGA接口就被使用，并且一直沿用至今。通过VGA的连接同样可以显示1080P的图像，甚至分辨率可以达到更高。但由于VGA接口将视频信号分解为R、G、B三原色和HV行场信号进行传输，所以在传输中的损耗相当小。
6.1 显卡的结构和性能指标
显卡的输出接口
DVI接口
即数字视频接口，它是1999年由Silicon Image、Intel、Compaq、IBM、HP、NEC、Fujitsu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。DVI接口有3种类型5种规格，端子接口尺寸为39.5mm×15.13mm。
6.1 显卡的结构和性能指标
显卡的输出接口-DP
DisplayPort
也是一种高清数字显示接口标准，连接计算机和显示器，也可以连接计算机和家庭影院。
DisplayPort接口也允许音频与视频信号共用一条线缆传输，支持多种高质量数字音视频格式。
6.1 显卡的结构和性能指标
6.1.2 显卡的分类
显卡有集成显卡和独立显卡两类
集成显卡：是将显示芯片集成到CPU内部（过去在主板北桥芯片上），没有专用的显存，而是通过分享系统主内存作为显存，所以在性能方面无法与独立显示卡相提并论
优点：价格低廉，功耗低，发热量小。兼容性较好。
缺点：不能满足图形图像处理及大型3D游戏玩家的需求。
6.1 显卡的结构和性能指标
6.1.2 显卡的分类
独立显卡：是将显示芯片、显存及相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而成的一块独立的板卡。
优点：
性能卓越、升级方便。
缺点：
价格较高
6.2 显卡的性能指标
刷新频率
显卡的刷新频率是指图像在屏幕上的更新速度，即屏幕上每秒显示全画面的次数，单位是赫兹（Hz）。影响刷新频率的因素有显卡每秒可产生的像素数和显示器每秒能接收并显示的像素数。
　　一般用户而言，普通LCD显示器能实现的60Hz刷新率就足够。而视频制作或3D游戏应用而言刷新率越高越好。
6.2 显卡的性能指标
显示分辨率
　　显示器屏幕上显示图像是由排列有序的点组成的，这些点被称为像素（Pixel）。
　　分辨率是水平行点数×垂直列点数。以24英寸宽屏显示器最大（最佳）分辨率1920像素×1080像素为例，是指每一条水平线上包含1920个像素，共有1080条线。
　　分辨率越高，显示图像的像素越多，图像越清晰、细腻。显示分辨率和显示器、显卡有密切的关系。
6.2 显卡的性能指标
色彩深度
　　色彩深度也称为色彩位数，图形中每一个像素的颜色是用一组二进制数来描述的，这组描述颜色信息的二进制数的长度（位数）就是色彩位数。　　
VGA模式8位色 画面由256种颜色组成
增强色（ 64K色） 16位色 216＝65536色
真彩色（24位色） 24位色 1677万色（16M色）
　　色彩深度通常设定为32位色。位数越高，所需的显存容量也越大。
6.2 显卡的性能指标
显　存
　　显存也叫帧缓存，主要作用是存储显卡芯片处理过或即将提取的渲染数据。显存的类型、容量、速度（频率）、位宽、带宽将直接影响到显卡整体性能的高低。
显存品牌：三星、英力士、英飞凌、全美光、海力士
6.2 显卡的性能指标
显存分类
多数显卡采用GDDR类型的内存做显存，HBM被部分AMD高端显卡采用
6.2 显卡的性能指标
显存速度
显存带宽=实际频率×位宽÷8×16
　　　　= 1313Ｍ×384b÷8×16
　　　　=1008384MB/S
　　　　=1008.4GB/S
6.2 显卡的性能指标
显存位宽
　　显存位宽是反应显存和GPU之间一次性传送数据能力的参数，位数越大则瞬间传输的数据量越大、速度越快。目前市场上显存位宽有64位、128b、192b、256b、384b、512b、2048b、4096位等几种。
6.2 显卡的性能指标
显存位宽
6.2 显卡的性能指标
显存容量
　　显存容量与显示器的尺寸（分辨率）匹配，显示器越大，需要的显存越大（3D应用时）
显存容量与分辨率的关系
　1920 ×1080×32b
=1920 ×1080×4B
=8294400B
=8.29MB
　　在2D（平面）应用模式下显存容量需求很低、所以，多数2D应用对显卡的性能要求也不高
当显示分辨率为1920（X轴）×1080（y轴）、32位真彩色时，显存需求为：
6.2 显卡的性能指标
显存容量
　　3D应用时显存内需要调用游戏或应用程序所需的特效函数、纹理材质、场景素材等内容，导致对显存容量的需求激增。近几年随着3D应用的完善升级（画质提升）因素，对显存容量需要也在水涨船高。尤其是在光线追踪和人工智能运算需求的推动下，独立显卡的显存容量已经达到惊人的24GB。
《赛博朋克2077》配置需求对比
6.2 显卡的性能指标
显存带宽
　　显存带宽是实际反应GPU与显存的数据交换能力的参数，是显存类型、频率、位宽的综合体现
显存带宽=
显存实际频率×16×显存位宽÷8
　　　　= 1313Ｍ×16×384b÷8
　　　　=1008384MB/S
　　　　=1008.4GB/S
显存类型决定等效频率倍数
6.2 显卡的性能指标
流处理器（渲染器/着色器）
　　3D应用时，流处理器结合显存完成对屏幕上像素点的处理。像素点的处理能力是显卡的主要性能指标。
　　像素点的处理能力由渲染器数量和渲染器的算力两方面决定的，渲染器的算力由GPU的类型决定，越新的GPU算力越强。
AMD的RX6700XT性能与N卡的RTX3070Ti在像素填充率方面属同级。但是在其它参数方面有较大差异
6.2 显卡的性能指标
像素填充率
像素填充率其实就是像素点处理能力，指图形处理单元流处理器（渲染器/着色器）在每秒渲染的像素数量，单位是MPixel/s（每秒百万像素），或者GPixel/s（每秒十亿像素）。
　　显卡的流处理器是显示核心的重要组成部分，是显示核心中负责给图形配上颜色的一组专门通道。流处理器越多，每组流处理器的频率（一般就是显卡的核心频率）越高，那么显卡的像素填充率就越高，显卡的性能就越强，因此可以从显卡的像素填充率上大致判断出显卡的性能。
6.2 显卡的性能指标
纹理填充率
显卡构建3D场景的时候，一方面是通过渲染器（着色器）绘制场景轮廓的像素点、另一方面还要对场景中物品（如桌子、椅子、柜子、墙壁、摆件）、人物等进行纹理贴图，才能呈现给用户完整画面。
　　显卡GPU的另一个重要组成部分就是光栅/纹理单元，用来完成纹理贴图和光源、光线计算。
6.2 显卡的性能指标
3D API
　　API是指应用程序接口，3D API是显卡和应用程序之间的直接接口。 3D API可以让程序员设计的3D软件只调用其API中的程序，这样API就可以自动与硬件驱动进行通信，启动3D芯片中强大的3D图形处理功能，从而提高3D程序的设计效率。
　　显示芯片厂商也是按照标准设计自己的硬件产品，从而达到API调用硬件资源时的最优化，获得更好的性能。有了3D API，可以最大程度兼容不同厂商的软硬件。
6.2 显卡的性能指标
3D API-DirectX
是由微软公司创建的多媒体编程接口，使用于Microsoft Windows、Microsoft XBOX、Microsoft XBOX 360和Microsoft XBOX ONE电子游戏开发，并且只能支持这些平台。最新版本为DirectX 12
OpenGL意思是开放图形库。是用于渲染2D、3D矢量图形的跨语言、跨平台的应用程序编程接口（API）。由近350个不同的函数调用组成，用来绘制从简单的图形比特到复杂的三维景象。
3D API-DirectX
6.2 显卡的性能指标
散热方式
　　显卡的散热方式分为被动式散热和主动式散热。GPU工作频率低的入门级显卡采用被动式散热方式，在显示芯片上安装一个散热片；主动式散热方式GPU上安装散热片以外，还安装散热风扇、热管等，高端显卡有必要用这种散热方式。
水　冷
6.2 显卡的性能指标
散热方式-风冷

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