硬件童话——讲述显卡自己的故事（上）
电脑学堂
在硬件家族中，除了CPU就是我们显卡最受大家关注了。作为电脑系统中的图形图像“制造设备”，我们不仅可以让人领略图形世界的无穷魅力，也是所有游戏玩家的最爱……
初识显卡家族
显卡简介
我们是CPU与显示器之间的接口设备，所以有个专业的名称叫“显示适配器”。从开机开始我们就在CPU的指挥下工作，将CPU送来的数据转换为图形图像信号，再转交给显示器显示出各种各样的图像。人们玩游戏或看视频更是离不开我们的辛勤工作，没有我们显示器就什么也显示不出来。
根据结构的不同，我们被分为板卡式与集成式两大家族。目前人丁最兴旺的是板卡式家族，也就是独立显卡家族。我就是独立显卡家族的一员，我的身体是由一块PCB板和PCB板上安装的各种元件组成，通过专用的外部接口（AGP、PCI或PCI-E接口）插在主板上。
独立显卡
我们独立显卡的功能齐全、性能强大，价格也比较贵。虽说如今我们家族成员众多，型号复杂，但我们家族成员的身体构成都差不多，一般都包括PCB基板、显示核心、显存、散热器、外部接口、信号输出接口等部分。
集成显卡
虽然我们独立显卡的性能很出色，但身价都比较高。于是主板芯片组厂商也在部分主板芯片组中集成显示核心，组成了所谓的“集成显卡”家族。它们的显示核心集成在主板的北桥芯片中，相关的电路则集成在主板上，而且往往只有一个D-SUB接口，位于主板的外部输入输出接口处。虽然集成显卡的性能比我们独立显卡差远了，但它们的身体结构简单，身价也很低，对图形处理要求不高的人们往往偏爱它们。
窥秘显卡内部
显示核心
显示核心也就是我们的大脑——图形处理芯片，它负责处理各种各样的图形函数。在显示系统中，我们的大脑相当于主机中的CPU，其性能在很大程度上决定我们的身价。
显示核心一般是我们身体上最大的那块芯片，由于其性能越来越强大，能耗也越来越大，发热量也随之剧增。为了让它不至于发烧，人们也在我们的大脑上加装了散热器。因此在显示核心的上面一般都覆盖着一个散热器，真正的显示核心在散热器下面。
显存
显存的作用与主机中的内存差不多，用来暂时存放显示核心所处理的数据：显示器所显现出的每一个像素点的颜色和亮度及进行3D函数运算的各种数据。
显存就像一个仓库，而显示核心就像工厂。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。只有当显存能跟上显示核心的脚步时，我们的能力才能完全发挥，性能才会好。与主板使用内存条不同，我们家族都是直接在PCB板上集成显存颗粒，而集成显卡家族则是共享内存来做显存。
现在的高档显卡往往使用工作频率很高的显存，其发热量比较大，因此有些厂商也会给显存加装散热片，以增强显存的散热效果。
供电模块
在显示核心的左边或右边，往往密密麻麻排列着很多电容、电感、场效应管、电阻等元器件。这部分就是我们的供电模块，主要是为显示核心和显存分配、整理电流的，例如将输入的电流进行滤波、降压等等，以便为我们身体上的其他器官提供优质的电流，让它们可以正常工作。
我们家族的大部分成员通过AGP或PCI-E接口即可获得足够的电源供应。但是随着显示核心能耗的提高，在一些身价高的成员的身体上会加装一个4Pin或6Pin的外接电源插座，它们通过这些插座与主机中的电源连接，从而获得额外的电源。
信号输出接口
模拟信号接口——D-SUB
作为主机与显示器之间的桥梁，当我们将显示信号处理完毕之后，就要通过相应的接口将信号传送给显示器。目前我们身体上的输出接口主要有三种，即D-SUB、DVI和S-Video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”，这种接口就是俗称的“D型头”。这样做是为了方便用户的安装——不会将插头插反了。
D-SUB接口传输的是一种模拟信号——通过传输不同电压的信号来控制图像的显示。由于我们处理的都是数字信号，为了实现信号的输出，显示核心中都集成有一个名为“RAMDAC（视频存储数字模拟转换器）”的元件，通过它将经过显示核心处理的数字视频信号逐帧转换为由三种颜色亮度和行、帧同步信号所共同组成的模拟视频信号，最后通过15针的D-SUB接口输出给显示器。
数字信号接口——DVI
由于数字信号要经过RAMDAC的转换，再加上D-SUB接口在传输模拟信号时容易受到干扰，势必造成一定的信号失真而影响显示质量。
使用数字显示信号的液晶显示器出现后，用D-SUB来传输显示信号的缺点就很明显了，通过D-SUB输出模拟信号到液晶显示器后还要经过“模拟转数字”的电路才能将模拟信号转成LCD能够识别的数字信号。如此一来，信号便经历了“数字转模拟”及“模拟转数字”两个步骤，大大影响了信号的质量。
DVI接口可以将我们处理好的数字信号直接输送到液晶显示器中，这样可以避免信号的丢失与失真，保证了图像的真实再现。在DVI接口标准中还增加了一个热插拔监测信号，从而真正实现了即插即用。
DVI接口又分为DVI-D与DVI-I两种，其中DVI-D接口只能传输数字信号，而DVI-I接口不仅可以传输数字信号，而且可以传输模拟信号。两种接口的接头大小、针脚排列部分均相同，唯一差异之处是DVI-I采用24+4Pin设计，而DVI-D采用24Pin设计。
目前我们采用的DVI接口几乎都是DVI-I，只需要连接一个DVI-I转D-SUB的转接头，就可以连接D-SUB插头了。
视频输入/输出端口
当前的显示器尺寸一般都不会很大，而人们往往希望能够将电脑中的视频传到电视机这样的大屏幕显示设备上。为了让电脑的视频信号被电视机、录像机等设备识别，一些家族成员会在提供D-SUB、DVI接口之外，再提供一个视频输出端口，即S-Video接口，也称S端子。
我们家族中部分身价高的成员提供的S-Video接口除了可以将电脑的视频信号输出给其他设备外，也能将DVD机、录像机等设备的视频信号输入到电脑中，这种功能称为“VIVO”功能。通过相配套的视频处理软件，人们可以实时捕捉其他视频设备的信号。
提示：一块显卡至少提供一个显示信号输出接口（D-SUB或DVI），那种同时提供D-SUB和DVI接口或两个D-SUB（两个DVI）接口的显卡，也叫做“双头”显卡，这类显卡可以同时接两台显示器。S-Video接口并不是必需的，厂商可以自行决定是否在显卡上提供该接口。
小知识
显卡为什么叫做“图形加速卡”
早期的显卡起到的是一种“桥梁”的作用，如果要在显示器上显示一个“圆圈”，先得由CPU来完成各种运算，然后将运算结果送给显卡，显卡再将CPU发过来的数字信号转换成为显示器能够识别的模拟信号。随着图形操作系统Windows的出现，各种程序对显示的要求越来越高，CPU在处理图形图像方面已经力不从心了，于是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）。于是图形处理的重担便落到了显卡身上，这种自身具备处理芯片的显卡能够“加速”图形图像的处理，因此又叫做“图形加速卡”。
由于早期的显卡几乎没有处理3D图形的能力，因此要完成3D图形的显示，数据计算和处理仍须由CPU完成。1994年3D labs公司开发出GLINT 300SXX芯片，开了由显卡图形处理芯片完成（部分）3D显示数据处理的先河，从此人们也开始将具有3D图形显示处理芯片的显卡称为3D图形加速卡。
随着图形芯片技术的不断发展，如今市场上所有的显卡所使用的图形芯片都是具有2D和3D加速功能的芯片了，因此目前的显卡都是2D/3D图形加速卡。