硬件总动员(7)：造访显卡(下)
硬件周刊
显卡的秘密始终是那么多，你要想真正了解透显卡吗？那就得有一定的耐心。在这一期中，阿萌将带大家进一步全面认识显卡。
全面认识“显示芯片”
上一期说过，如果将显卡独立出来，我们可以将它看做是一台特殊的电脑。因为显卡拥有自己的运算器──显示芯片；有自己的存储器──显存；此外还有各种输入、输出接口。对于显卡而言，显示芯片决定着显卡的功能。
1.芯片市场“三国鼎立”
显示芯片与CPU一样，其技术含量相当高，因此有能力设计开发显示芯片的厂商非常少。譬如现在的NVIDIA、ATi、Intel、MATROX、SiS、TRIDENT等几家公司，和已经消失的早期著名公司3DFX、S3。其中最知名的又主要是NVIDIA、ATi和Intel这三家。
由于显示芯片的特殊作用，NVIDIA也将它生产的显示芯片称之为“GPU”(Graphics Processing Unit，图形处理器)(图1)，而ATi则将它最新推出的显示芯片称为“VPU”(Visual Processor Unites，视觉处理器)(图2)。
NVIDIA(nVIDIA Corporation)创立于1993年1月。NVIDIA只负责设计、生产显示芯片，它自己并不生产成品显卡，而是将芯片卖给OEM厂商。这种由OEM厂商靠显示芯片厂商提供“样板”生产出来的显卡也叫做“公版设计”的显卡。而一些有实力的OEM厂商会在公版设计的基础上进行修改，生产有自己品牌特色的显卡，这种显卡也叫做“非公版显卡”。
ATi(Array Technology Industry)创立于1985年，专门设计、制造和销售适用于个人计算机的多媒体解决方案和图形元件。3D Rage系列、Radeon系列等3D显示芯片为其代表作。ATi除了把显示芯片卖给OEM厂商代工外，同时也自己组装生产成品显卡。
除了NVIDIA和ATi这两家主要为板卡式显卡提供显示芯片的厂商外，Intel、VIA、SiS等主板芯片组厂商则在集成显卡市场中各自为战。
2.芯片主要参数
决定一款显示芯片档次及性能的参数很多，主要有核心频率、像素填充率、像素渲染流水线、纹理填充率、每像素渲染流水线的纹理单元、API版本等多项参数。
(1)核心频率
与CPU一样，显示芯片的工作频率直接关系到它的性能，相对于CPU动辄上GHz的频率，目前显示芯片的工作频率大都在200MHz～600MHz之间。当厂商开发出一款显示芯片后，会根据工作频率的高低来将它们划分成不同的档次，并分别标上不同的型号进行出售。
(2)像素填充率/像素渲染流水线
显示芯片的像素填充率是真正反应显卡性能的一个关键指标。像素填充率就是显示芯片每秒钟能渲染的像素数量。显卡的像素填充率越高，显卡的性能也就越好。且像素填充率=核心频率×像素渲染流水线的条数。
(3)纹理填充率/每像素渲染流水线的纹理单元
这纹理填充率也就是显卡的像素渲染流水线给3D对象贴上纹理的速度。且纹理填充率=核心频率×像素渲染流水线的条数×每像素渲染流水线的纹理单元数。
(4)内部总线位宽
位宽是指GPU内部总线的带宽，带宽越大，可以提供的计算能力和数据吞吐能力也越快。目前大部分显示芯片的位宽是256位，部分产品达到了512位。
(5)制程宽度
显示芯片的制造工艺与CPU一样，也是用微米来衡量其加工精度的。目前大部分显示芯片的制程宽度都是0.15微米，部分高端产品使用的是0.13微米制程。制程宽度的降低，意味着显示芯片的体积将更小、集成度更高，可以容纳更多的晶体管，性能会更加强大，功耗也会降低。
(6)所支持的API版本
API(Application Programming Interface，应用程序接口)，是程序员和3D图像之间的交互方式，3D设计人员利用API接口编出程序，给图形处理芯片发出命令，执行多种效果运算，构造出理想中的图形效果。现在流行的显示API是DirectX和OpenGL。
DirectX是在微软操作系统平台下的游戏程序开发接口，即所谓的Game API for Windows。DirectX也是当前显卡性能的一大技术指标。对于显示芯片厂商而言，在开发芯片时就得遵循一个DirectX版本。它经历了多个版本，从最早的DirectX到最新的DirectX9，每一个版本的出现都会导致一大批支持该新版本DirectX的新游戏出现。
OpenGL是OpenGraphicsLib的缩写，即开放式图形界面。由SGI公司开发，是能够在多种系统上应用的API。它除了提供许多图形运算功能外，也提供了不少图形处理功能。它主要用于专业图形工作站，有很强的3D图形功能，虽然普通显卡也带有OpenGL功能，但是效果并不突出。
全面认识“AGP”
AGP(Accelerated Graphics Port，加速图形端口)是Intel为了提高电脑处理3D图形能力而出台的新总线规范。在AGP总线出现之前，PCI总线是PC系统中最快的外部总线。电脑在处理3D图形的过程中，所有的数据都要通过PCI总线在系统和显卡之间直接进行交换，其中的纹理数据需要占用相当的带宽，于是PCI总线成为了制约图形子系统乃至整个系统的瓶颈。而AGP总线则是通过直接连接控制芯片和AGP显卡，使得3D图形数据越过PCI总线从而解决这个瓶颈问题。AGP的发展又划分为AGP 1.0(AGP 1×、AGP 2×)、AGP 2.0(AGP 4×)、AGP3.0(AGP 8×)等三个标准。
1.AGP 1.0规范
AGP 1.0规范由Intel于1996年7月发布，它的工作频率为66MHz，工作电压为3.3V，有AGP 1×和AGP 2×两种接口模式，数据传输带宽分别为266MB/s和533MB/s。这种规范中的AGP总线带宽很小，如今已经被淘汰了。
2.AGP2.0规范
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，产生了AGP4 ×接口的显卡(如图4)，数据传输带宽达到了1066MB/s，数据传输能力大大地增强了。且AGP 4×插槽向下兼容AGP 2×显卡。
3.AGP3.0规范
AGP 3.0规范中的工作电压降到0.8V，AGP 8×作为新一代AGP并行接口总线，其总线速度达到了533MHz，在数据传输带宽上也达到了2.1GB/s的高度，图5为AGP 8×的显卡。
造访了显卡之后，是不是觉得硬件中还有很多值得学习的地方呢？那么下期阿萌就带大家走近主板。