硬件总动员(6)：造访显卡(上)
硬件周刊
在硬件家族中，近年来声望接近CPU的也就是我们今天要介绍的“显卡”了。显卡作为电脑中的“图形图像制造机器”，不仅使我们领略到了图形世界的无穷魅力，同时也是所有游戏玩家的最爱……
一、初识显卡
显卡是CPU与显示器之间的重要配件，因此也叫“显示适配器”。显卡的作用是在CPU的控制下，将主机送来的显示数据转换为视频和同步信号送给显示器，最后再由显示器输出各种各样的图像，如图1。
早期的显卡并不能承担所有图像处理的工作，它只是起到了一种“桥梁”的作用。比如说电脑要想在显示器上显示一个“圆圈”，首先要由CPU来完成各种运算，然后将运算结果送给显卡，显卡再对CPU发送过来的数字信号进行转换，使它成为显示器所能够识别的模拟信号。
随着技术的进步，特别是图形操作系统的出现，人们便在显卡上集成一个可以快速处理图像数据的图形图像处理芯片，并且给显卡配备专用的存储器(也就是“显存”)，于是这图形处理的重担便落到了显卡的身上，让显卡专门负责图形处理任务。这样CPU的任务就大大减轻了，如此分工合作，也大大提高了计算机的整体性能。
二、再探显卡
根据显卡结构的不同，如今的显卡大致可以分为板卡式显卡与板载显卡两大类。而前者又是分为PCI显卡和AGP显卡(如图2)。
早期的PCI显卡通过PCI接口连接到主板上，而AGP显卡通过AGP接口插在主板上，如图3。它们的特点是功能比较齐全、性能强大。
而板载显卡则简单得多，它的显示芯片集成在主板的北桥芯片中，而相关的电路则集成在主板上。板载显卡的特点是结构简单、成本低，但其性能相对较差，适合应用在对图形处理要求不高的场合中。
三、细说显卡构成
四说如今的显卡品牌众多，型号复杂，但大部分显卡的构造都差不多，一般都由PCB基板、显示芯片、显存、显卡BIOS芯片、散热器等部分构成，如图4。
1.显卡的“CPU”──显示芯片
显示芯片也就是显卡的图形处理芯片，它负责处理各种各样的图像函数。就显示系统这个小范围而言，显示芯片的作用相当于电脑中的CPU，其重要性可想而之。随着显示芯片功能越来越强大，其消耗的能量也越来越多，发热量也剧增。为了保护芯片的安全，显示芯片也与CPU一样，需要加装散热器，如图5。
显示芯片是显卡上的核心元件，目前世界上有能力生产显示芯片的厂商只有NVIDIA、ATi、Intel这少数几家。但是现实生活中很多人将显示芯片与显卡混为一谈。比如说“钛”“镭”“GeForce”“TNT”等名词代表的是显示芯片的类型，只是显示芯片的“代号”而已；而“NVIDIA”“ATi”等则是生产这些显卡芯片的厂商名，至于“华硕显卡”“微星显卡”等等则是显卡的生产厂商。
2.显卡的“内存”──显存
显卡上的显存所发挥的作用与电脑中的内存差不多，它的作用是暂时存放显示芯片所处理的数据──像素。显示器屏幕上所显现出的每一个像素，都由4至32位数据来控制它的颜色和亮度，显示芯片和CPU要对这些数据进行控制。对于现在的显示芯片而言，不仅要把用来显示图像的数据存储在显存中，而且还得利用显存进行3D函数的运算。因此，显存对于显卡整体性能的影响是非常大的，只有当显存能跟上显示芯片的脚步时，显卡的整体性能才能完全发挥。与内存条不同的是，显存颗粒是直接集成在显卡的PCB板上，如图6。对于板载显卡而言，其所有的元件都在主板上，为了降低成本，板载显卡一般都没有自带显存，而是通过“动态共享内存”的方式将内存作为显存使用。
从原理上说，显存就像一个仓库，而显示芯片就像工厂。这个仓库既可以存放工厂的生产原料，也可以存放工厂生产的产品，因此工厂的制造速度有多快，一次能生产多少产品，和显存有很大的关系。而从性能和成本上来说，显存对整个显卡的重要性仅次于显示芯片。
3.显卡的BIOS
显卡是一种复杂的板卡设备，它上面的BIOS芯片组(图7)就存放着控制、协调显卡各部件工作的程序，来协调显卡上各个元器件的关系。
4.显卡的接口
显卡这台“图形图像加工机器”的“原料”是由CPU及操作系统发送过来的信号，显卡必须得有一个输入“原料”的通道，这也是显卡与主板进行沟通的通道。显卡接口也就是显卡与主板之间的接口，主要有PCI接口和AGP接口之分。早期的显卡采用PCI接口与主板进行通信，那时的显卡也被称为PCI显卡。但是由于PCI总线的带宽太小，满足不了显卡的需要，于是出现了AGP接口，相应的显卡也就是现在的AGP显卡。
5.显卡的外部输出接口
显卡是主机与显示器之间的桥梁，当显卡将显示信号处理完毕之后，必然要通过相应的接口将信号传送给显示器才行。目前显卡所用的信号输出接口一般有两种，即D-SUB和DVI接口，如图8。
(1)模拟信号接口──D-SUB接口
从外观上看，D-SUB接口“上宽下窄”，看起来像一个倒写的“D”，所以俗称它为“D型头”，见图9。这种接口外形使显示器的插头不易插反，很便于用户的安装。
D-SUB接口中共有3排15针的信号线，它能把显卡处理的数字信号转换成模拟信号传输给CRT(阴极射线管)显示器。
(2)数字信号接口──DVI接口
当LCD(液晶)显示器出现之后，如果仍然通过D-SUB接口输送模拟信号给液晶显示器这种数字显示器，图像信号的质量就会受到影响。而显卡的DVI接口就能将显卡处理好的数字信号直接通过DVI接口输送到液晶显示器中，这样可以避免信号的丢失与失真。
从外观上看，DVI接口比D-SUB接口要大一些，其信号线也比D-SUB多，是3排24针(图10)。
(3)视频输入/输出端口
为了能够让电脑的视频信号被电视机、录像机等设备识别，一些具备视频输出功能的AGP显卡还会在提供D-SUB、DVI接口之外，再提供一个视频输出端口──S-Video端口，它也叫“S端子”(如图11)。
一些带VIVO功能的显卡所提供的S端子除了可以将电脑的视频信号输出给其他设备外，也能将电视机、VCD机、录像机等设备的视频信号输入到电脑中。再通过相配套的视频处理软件，实时捕捉其视频设备的信号。
在信号输出方面，绝大部分板载显卡都只提供一个D-SUB接口，如图12。
6.显卡的电源输出接口
绝大部分AGP显卡都是通过AGP接口来获取显卡工作时所需要的电源，但是随着显示芯片能耗的增加，对于一些高端显卡而言，仅仅靠AGP接口所提供的电源已经满足不了显卡的需要，于是人们又在显卡的PCB板上安装一个标准的四芯电源插座或小四芯电源插座，然后通过主机电源的插头来提供额外的电源，如图13。
显卡作为目前发展最快的硬件之一，与它相关的知识还有很多，我们下期接着再谈。