显卡结构及工作原理详细解读

什么是显卡？

显卡的工作非常复杂，但其原理和部件很容易理解。在本文中，我们先来了解显卡的基本部件和它们的作用。此外，我们还将考察那些共同发挥作用以使显卡能够快速、高效工作的因素。

显示卡(videocard)是系统必备的装置，它负责将CPU送来的影像资料(data)处理成显示器(monitor)可以了解的格式，再送到显示屏(screen)上形成影像。它是我们从电脑获取资讯最重要的管道。因此显示卡及显示器是电脑最重要的部份之一。我们在监视器上看到的图像是由很多个小点组成的，这些小点称为“像素”。在最常用的分辨率设置下，屏幕显示一百多万个像素，电脑必须决定如何处理每个像素，以便生成图像。为此，它需要一位“翻译”，负责从CPU获得二进制数据，然后将这些数据转换成人眼可以看到的图像。除非电脑的主板内置了图形功能，否则这一转换是在显卡上进行的。我们都知道，计算机是二进制的，也就是0和1，但是总不见的直接在显示器上输出0和1，所以就有了显卡，将这些0和1转换成图像显示出来。

显卡的基本原理

显卡的主要部件是：主板连接设备、监视器连接设备、处理器和内存。不同显卡的工作原理基本相同CPU与软件应用程序协同工作，以便将有关图像的信息发送到显卡。显卡决定如何使用屏幕上的像素来生成图像。之后，它通过线缆将这些信息发送到监视器。

显卡的演变自从IBM于1981年推出第一块显卡以来，显卡已经有了很大改进。第一块显卡称为单色显示适配器（MDA），只能在黑色屏幕上显示绿色或白色文本。而现在，新型显卡的最低标准是视频图形阵列（VGA），它能显示256种颜色。通过像量子扩展图矩阵（QuantumExtendedGraphicsArray，QXGA）这样的高性能标准，显卡可以在最高达2040x1536像素的分辨率下显示数百万种颜色。

根据二进制数据生成图像是一个很费力的过程。为了生成三维图像，显卡首先要用直线创建一个线框。然后，它对图像进行光栅化处理（填充剩余的像素）。此外，显卡还需添加明暗光线、纹理和颜色。对于快节奏的游戏，电脑每秒钟必须执行此过程约60次。如果没有显卡来执行必要的计算，则电脑将无法承担如此大的工作负荷。

显卡工作的四个主要部件

显卡在完成工作的时候主要靠四个部件协调来完成工作，主板连接设备，用于传输数据和供电，处理器用于决定如何处理屏幕上的每个像素，内存用于存放有关每个像素的信息以及暂时存储已完成的图像，监视器连接设备便于我们查看最终结果。

处理器和内存

像主板一样，显卡也是装有处理器和RAM的印刷电路板。此外，它还具有输入/输出系统（BIOS）芯片，该芯片用于存储显卡的设置以及在启动时对内存、输入和输出执行诊断。显卡的处理器称为图形处理单元（GPU），它与电脑的CPU类似。但是，GPU是专为执行复杂的数学和几何计算而设计的，这些计算是图形渲染所必需的。某些最快速的GPU所具有的晶体管数甚至超过了普通CPU。GPU会产生大量热量，所以它的上方通常安装有散热器或风扇。

除了其处理能力以外，GPU还使用特殊的程序设计来帮助自己分析和使用数据。市场上的绝大多数GPU都是AMD 和NV生产的，并且这两家公司都开发出了自己的GPU性能增强功能。为了提高图像质量，这些处理器使用全景抗锯齿技术，它能让三维物体的边缘变得平滑，以及各向异性过滤，它能使图像看上去更加鲜明。

GPU在生成图像时，需要有个地方能存放信息和已完成的图像。这正是显卡RAM用途所在，它用于存储有关每个像素的数据、每个像素的颜色及其在屏幕上的位置。有一部分RAM还可以起到帧缓冲器的作用，这意味着它将保存已完成的图像，直到显示它们。通常，显卡RAM以非常高的速度运行，且采取双端口设计，这意味着系统可以同时对其进行读取和写入操作。

RAM直接连接到数模转换器，即DAC。这个转换器也称为RAMDAC，用于将图像转换成监视器可以使用的模拟信号。有些显卡具有多个RAMDAC，这可以提高性能及支持多台监视器。

显卡输入和输出

ADC连接器苹果公司曾经制造过使用专利产品AppleDisplayConnector（ADC）的监视器。尽管这些监视器目前仍在使用，但苹果公司新出的监视器已改为使用DVI连接设备。显卡通过主板连接到电脑主板为显卡供电，并使其可以与CPU通信。对于较高端的显卡，主板所提供的电能往往不足，所以显卡还直接连接到电脑的电源。

显卡与主板的连接通常是借助外设部件互连（PCI）、高级图形端口（AGP）、PCIExpress（PCIe）等三种接口接口来实现的，在这三种接口中，PCIExpress是最新型的接口，它能在显卡和主板之间提供最快的传输速率。此外，PCIe还支持在一台电脑中使用两块显卡。

大多数人仅使用他们具有的两种监视器连接设备中的一种。需要使用两台监视器的用户可以购买具有双头输出功能的显卡，它能将画面分割并显示到两个屏幕上。理论上，如果电脑配有两块具有双头输出功能且提供PCIe接口的显卡，则它能够支持四台监视器。除了用于主板和监视器的连接设备以外，有些显卡还具有用于以下用途的连接设备：电视显示：电视输出或S-Video、模拟摄像机：ViVo（视频输入/视频输出、数码相机：火线或USB有些显卡还自带了电视调谐器。

影响显卡速度和效率的因素

DirectX和OpenGLDirectX和OpenGL都是应用程序编程接口，简称API。API提供用于复杂任务（例如三维渲染）的指令，以此帮助软硬件更高效地通信。开发人员针对特定的API来优化大量使用图形的游戏。这就是最新的游戏通常需要DirectX或OpenGL的更新版才能正确运行的原因。

API不同于驱动程序。驱动程序是使硬件可以与电脑的操作系统进行通信的程序。但如同更新版的API一样，更新版的设备驱动程序可以帮助程序正确运行。

如何衡量显卡好坏？

顶级显卡很容易辨认，它应该具有大量内存和速度很快的处理器。此外，与其他任何要安装到电脑机箱中的部件相比，它通常是最令人关注的。很多高性能显卡都声称需要或直接配备了外形夸张的风扇或散热器。

但高端显卡提供的功能超出了大多数人的真实需要。对于主要使用电脑来收发电子邮件、从事文字处理或上网冲浪的用户来说，带有集成显卡的主板便能够提供所有必要的图形功能。对于大多数偶尔玩游戏的用户来说，中端显卡已经足以满足需要。只有游戏迷和那些需要完成大量三维图形工作的用户才需要高端显卡。

显卡性能的一个很好的整体衡量标准是它的帧速，它是以每秒的帧数（FPS）为单位加以衡量的。帧速说明了显卡每秒钟能显示多少幅完整的图像。人眼的处理能力约为每秒25帧，而动感快速的游戏至少需要60FPS的帧速才能提供平滑的动画和滚动。影响帧速的因素包括：每秒生成的三角形数或顶点数三维图像是由三角形或多边形组成的。这项指标说明了GPU能够以多快的速度计算整个多边形或对该多边形进行定义的顶点。一般而言，它说明了显卡能以多快的速度生成线框图像。

像素填充速率：这项指标说明了GPU一秒钟内能处理多少个像素，从而也就说明了显卡能以多快的速度对图像进行光栅化处理。显卡的硬件对其速度具有直接影响。以下是对显卡速度影响最大的硬件性能指标及其衡量单位：GPU 时钟速度（MHz）、内存总线的容量（位）、可用内存的数量（MB）、内存时钟速率（MHz）内存带宽（GB/s）、RAMDAC速度（MHz）。

电脑的CPU和主板也对显卡速度有一定影响，因为非常快速的显卡并不能弥补主板在快速传输数据方面的能力的不足。同样，显卡与主板之间的连接以及它从CPU获取指令的速度都会影响其性能。

超频有些用户选择将自己显卡的时钟速度手动设置为更高的速率，以此来提高显卡的性能，这称为超频。人们通常选择对显卡的内存进行超频，因为对GPU进行超频可能会导致过热。虽然超频可以获得更好的性能，但它也会使制造商的质保失效。

显卡主要参数术语解释：

显示芯片

又称图型处理器-GPU，它在显卡中的作用，就如同CPU在电脑中的作用一样。更直接的比喻就是大脑在人身体里的作用。GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并进行部分原本CPU的工作，尤其是在3D图形处理时。GPU所采用的核心技术有硬件T&L（几何转换和光照处理）、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。GPU的生产主要由nVidia与ATI两家厂商生产。

开发代号

所谓开发代号就是显示芯片制造商为了便于显示芯片在设计、生产、销售方面的管理和驱动架构的统一而对一个系列的显示芯片给出的相应的基本的代号。开发代号作用是降低显示芯片制造商的成本、丰富产品线以及实现驱动程序的统一。

一般来说，显示芯片制造商可以利用一个基本开发代号再通过控制渲染管线数量、顶点着色单元数量、显存类型、显存位宽、核心和显存频率、所支持的技术特性等方面来衍生出一系列的显示芯片来满足不同的性能、价格、市场等不同的定位，还可以把制造过程中具有部分瑕疵的高端显示芯片产品通过屏蔽管线等方法处理成为完全合格的相应低端的显示芯片产品出售，从而大幅度降低设计和制造的难度和成本，丰富自己的产品线。同一种开发代号的显示芯片可以使用相同的驱动程序，这为显示芯片制造商编写驱动程序以及消费者使用显卡都提供了方便。

制造工艺

制造工艺指得是在生产GPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以nm(纳米)来表示（1mm=1000000nm），精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高芯片的集成度，芯片的功耗也越小。

微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米、0.09微米，再到主流的65纳米、55纳米、40纳米。

显卡的核心频率是指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能，但显卡的性能是由核心频率、流处理器单元、显存频率、显存位宽等等多方面的情况所决定的，因此在显示核心不同的情况下，核心频率高并不代表此显卡性能强劲。比如GTS250的核心频率达到了750MHz，要比GTX260+的576MHz高，但在性能上GTX260+绝对要强于GTS250。在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强一些，提高核心频率就是显卡超频的方法之一。

显卡BIOS

显卡BIOS主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS内的一段控制程序，将这些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS是固化在ROM中的，不可以修改，而多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的FlashBIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。

显存

显示内存的简称。顾名思义，其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能愈强，需要的显存也就越多。以前的显存主要是SDR的，容量也不大。市面上的显卡大部分采用的是GDDR3显存，现在最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR4或GDDR5显存。显存主要由传统的内存制造商提供，比如三星、现代、Kingston等。显卡上采用的显存类型主要有SDRAM ,DDRSDRAM，DDRSGRAM、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5。

DDRSGRAM是显卡厂商特别针对绘图者需求，为了加强图形的存取处理以及绘图控制效率，从同步动态随机存取内存（SDRAM）所改良而得的产品。SGRAM允许以方块(Blocks)为单位个别修改或者存取内存中的资料，它能够与中央处理器(CPU)同步工作，可以减少内存读取次数，增加绘图控制器的效率，尽管它稳定性不错，而且性能表现也很好，但是它的超频性能很差。

显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。2009年市场上的显存位宽有64位、128位、256位和512位几种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。显存位宽越高，性能越好价格也就越高，因此512位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用128和256位显存。

显存带宽＝显存频率X显存位宽/8，在显存频率相当的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的，显存总位宽同样也是由显存颗粒的位宽组成。显存位宽＝显存颗粒位宽×显存颗粒数。显存颗粒上都带有相关厂家的内存编号，可以去网上查找其编号，就能了解其位宽，再乘以显存颗粒数，就能得到显卡的位宽。

显存速度

显存速度一般以ns（纳秒）为单位。常见的显存速度有1.2ns、1.0ns、0.8ns等，越小表示速度越快、越好。显存的理论工作频率计算公式是：等效工作频率（MHz）＝1000/（显存速度×n）（n因显存类型不同而不同，如果是GDDR3显存则n=2；GDDR5显存则n=4）。

显存频率一定程度上反应着该显存的速度，以MHz（兆赫兹）为单位，显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同；DDRSDRAM显存则能提供较高的显存频率，因此是采用最为广泛的显存类型，无论中、低端显卡，还是高端显卡大部分都采用DDRSDRAM，其所能提供的显存频率也差异很大，主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz 等，高端产品中还有800MHz或900MHz，乃至更高。

流处理器单元

在DX10显卡出来以前，并没有“流处理器”这个说法。GPU内部由“管线”构成，分为像素管线和顶点管线，它们的数目是固定的。简单来说，顶点管线主要负责3D建模，像素管线负责3D渲染。由于它们的数量是固定的，这就出现了一个问题，当某个游戏场景需要大量的3D建模而不需要太多的像素处理，就会造成顶点管线资源紧张而像素管线大量闲置，当然也有截然相反的另一种情况。

在这样的情况下，人们在DX10时代首次提出了“统一渲染架构”，显卡取消了传统的“像素管线”和“顶点管线”，统一改为流处理器单元，它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算，这样在不同的场景中，显卡就可以动态地分配进行定点运算和像素运算的流处理器数量，达到资源的充分利用；现在，流处理器的数量的多少已经成为了决定显卡性

能高低的一个很重要的指标，Nvidia和AMD-ATI也在不断地增加显卡的流处理器数量使显卡的性能达到跳跃式增长，值得一提的是，N卡和A卡GPU架构并不一样，对于流处理器数的分配也不一样。

双卡技术

SLI和CrossFire分别是Nvidia和ATI两家的双卡或多卡互连工作组模式.其本质是差不多的.只是叫法不同，SLIScanLineInterlace（扫描线交错）技术是3dfx公司应用于Voodoo上的技术，它通过把2块Voodoo卡用SLI线物理连接起来，工作的时候一块Voodoo卡负责渲染屏幕奇数行扫描，另一块负责渲染偶数行扫描，从而达到将两块显卡“连接”在一起获得“双倍”的性能。SLI中文名速力，到2009年SLI工作模式与早期Voodoo有所不同，改为屏幕分区渲染。

DirectX

DirectX并不是一个单纯的图形API，它是由微软公司开发的用途广泛的API，它包含有

DirectGraphics(Direct3D+DirectDraw)、DirectInput、DirectPlay、DirectSound、DirectShow、DirectSetup、DirectMediaObjects等多个组件，它提供了一整套的多媒体接口方案。只是其在3D图形方面的优秀表现，让它的其它方面显得暗淡无光。DirectX开发之初是为了弥补Windows3.1系统对图形、声音处理能力的不足，已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口，最新版本为DirectX11。

目录

1工作原理2基本结构3接口分类4分类5软件配置6参数介绍

工作原理

数据(data) 一旦离开CPU，必须通过4 个步骤，最后才会到达显示屏：

1、从总线(bus) 进入GPU （图形处理器）－将CPU 送来的数据送到GPU（图形处理器）里面进行处

理。

2、从video chipset（显卡芯片组）进入video RAM（显存）－将芯片处理完的数据送到显存。

3、从显存进入Digital Analog Converter (= RAM DAC)，由显示显存读取出数据再送到RAM DAC 进行

数据转换的工作(数码信号转模拟信号)。

4、从DAC 进入显示器(Monitor)－将转换完的模拟信号送到显示屏。

显示效能是系统效能的一部份，其效能的高低由以上四步所决定，它与显示卡的效能(video performance) 不太一样，如要严格区分，显示卡的效能应该受中间两步所决定，因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部。

第一步是由CPU(运算器和控制器一起组成了计算机的核心,成为微处理器或中央处理器,即CPU) 进入到显示卡里面，最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上。

基本结构

1 GPU（类似于主板的CPU）

全称是Graphic Processing Unit，中文翻译为"图形处理器"。NVIDIA公司在发布GeForce 256图形处理芯片时首先提出的概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并进行部分原本CPU的工作，尤其是在3D图形处理时。GPU所采用的核心技术有硬件T&L(几何转换和光照处理)、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。GPU的生产主要由nVidia与ATI两家厂商生产。

2 显存（类似于主板的内存）

显示内存的简称。顾名思义，其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能愈强，需要的显存也就越多。以前的显存主要是SDR的，容量也不大。而现在市面上基本采用的都是DDR3规格的，在某些高端卡上更是采用了性能更为出色的DDR4或DDR5代内存。显存主要由传统的内存制造商提供，比如三星、现代、Kingston等。

3 显卡bios（类似于主板的bios）

显卡BIOS 主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS 内的一段控制程序，将这些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS 是固化在ROM 中的，不可以修改，而现在的多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的Flash BIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。

4 显卡PCB板（类似于主板）

就是显卡的电路板，它把显卡上的部件连接起来。功能类似主板。

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比如GPU风扇等等。

接口分类

数据(data) 一旦离开CPU，必须通过4 个步骤，最后才会到达显示屏：

1、从总线(bus) 进入GPU （图形处理器）－将CPU 送来的数据送到GPU（图形处理器）里面进行处

理。

2、从video chipset（显卡芯片组）进入video RAM（显存）－将芯片处理完的数据送到显存。

3、从显存进入Digital Analog Converter (= RAM DAC)，由显示显存读取出数据再送到RAM DAC 进行

数据转换的工作(数码信号转模拟信号)。

4、从DAC 进入显示器(Monitor)－将转换完的模拟信号送到显示屏。

显示效能是系统效能的一部份，其效能的高低由以上四步所决定，它与显示卡的效能(video performance) 不太一样，如要严格区分，显示卡的效能应该受中间两步所决定，因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部。

第一步是由CPU(运算器和控制器一起组成了计算机的核心,成为微处理器或中央处理器,即CPU) 进入到显示卡里面，最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上。

分类

集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都做在主板上，与主板融为一体；集成显卡的显示芯片有单独的，但现在大部分都集成在主板的北桥芯片中；一些主板集成的显卡也在主板上单独安装了显存，但其容量较小，集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱，不能对显卡进行硬件升级，但可以通过CMOS调节频率或刷入新BIOS文件实现软件升级来挖掘显示芯片的潜能；集成显卡的优点是功耗低、发热量小、部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡，所以不用花费额外的资金购买显卡。

独立显卡是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E。独立显卡单独安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能，容易进行显卡的硬件升级；其缺点是系统功耗有所加大，发热量也较大，需额外花费购买显卡的资金。独立显卡成独立的板卡存在，需要插在主板的相应接口上，独立显卡具备单独的显存，不占用系统内存，而且技术上领先于集成显卡，能够提供更好的显示效果和运行性能。

软件配置

1）DirectX

DirectX并不是一个单纯的图形API，它是由微软公司开发的用途广泛的API，它包含有Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、Direct Play、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多个组件，它提供了一整套的多媒体接口方案。只是其在3D图形方面的优秀表现，让它的方

面显得暗淡无光。DirectX开发之初是为了弥补Windows 3.1系统对图形、声音处理能力的不足，而今已发展成为对整个多媒体系统的各个方面都有决定性影响的接口。最新版本为DirectX 11。

Direct3D（简称D3D）

DirectX是微软开发并发布的多媒体开发软件包，其中有一部分叫做Direct3D。大概因为是微软的手笔，有的人就说它将成为3D图形的标准。

2）OpenGL

OpenGL是OpenGraphicsLib的缩写，是一套三维图形处理库，也是该领域的工业标准。计算机三维图形是指将用数据描述的三维空间通过计算转换成二维图像并显示或打印出来的技术。OpenGL就是支持这种转换的程序库，它源于SGI公司为其图形工作站开发的IRIS GL，在跨平台移植过程中发展成为OpenGL。SGI在1992年7月发布1.0版，后成为工业标准，由成立于1992年的独立财团OpenGL Architecture Review Board (ARB)控制。SGI等ARB成员以投票方式产生标准，并制成规范文档(Specification)公布，各软硬件厂商据此开发自己系统上的实现。只有通过了ARB规范全部测试的实现才能称为OpenGL。1995年12月ARB批准了1.1版本，最新版规范是在SIGGRAPH2007公布的OpenGL 3.0。

参数介绍

1.显示芯片（型号、版本级别、开发代号、制造工艺、核心频率）

2.显存（类型、位宽、容量、封装类型、速度、频率）

3.技术（像素渲染管线、顶点着色引擎数、3D API、RAMDAC频率及支持MAX分辨率）

4.PCB板（PCB层数、显示接口、输出接口、散热装置）

1）显示芯片

显示芯片:

又称图型处理器- GPU，它在显卡中的作用，就如同CPU在电脑中的作用一样。更直接的比喻就是大脑在人身体里的作用。

先简要介绍一下常见的生产显示芯片的厂商：Intel、ATI、nVidia、VIA（S3）、SIS、Matrox、3D Labs。

Intel、VIA（S3）、SIS 主要生产集成芯片；

ATI、nVidia 以独立芯片为主，是目前市场上的主流。

Matrox、3D Labs 则主要面向专业图形市场。

由于ATI和nVidia基本占据了主流显卡市场，下面主要将主要针对这两家公司的产品做介绍。

版本型号

ATi公司的主要品牌

Radeon(镭龙) 系列，其型号由早其的Radeon Xpress 200 到 Radeon (X300、X550、X600、X700、X800、X850) 到近期的Radeon (4670,4850,4870,4850X2,4870X2) 性能依次由低到高。

nVIDIA公司的主要品牌

GeForce（精视）系列，其型号由早其的GeForce 256、GeForce2 (100/200/400)、GeForce3(200/500)、GeForce4 (420/440/460/4000/4200/4400/4600/4800) 到GeForce

(5200/5500/5600/5700/5800/5900/5950)、GeForce (6100/6150/6200/6400/6500/6600/6800/) 、GeForce (8400/8500/8600/8700/8800) 再到近期的 GeForce

(9800GTX+/9800GX2/GTX260/GTX260+/GTX280/GTX275/GTX285/GTX295)由低到高。

版本级别:

除了上述标准版本之外，还有些特殊版，特殊版一般会在标准版的型号后面加个后缀，常见的有：

ATi:

SE(Simplify Edition 简化版)通常只有64bit内存界面,或者是像素流水线数量减少。

Pro(Professional Edition 专业版) 高频版，一般比标版在管线数量/顶点数量还有频率这些方面都要稍微高一点。

XT (eXTreme 高端版)是ATi系列中高端的，而nVIDIA用作低端型号。

XT PE (eXTreme Premium Edition XT白金版)高端的型号。

XL (eXtreme Limited 高端系列中的较低端型号)ATI最新推出的R430中的高频版

XTX (XT eXtreme 高端版) X1000系列发布之后的新的命名规则。

CE (Crossfire Edition 交叉火力版)交叉火力。

VIVO (VIDEO IN and VIDEO OUT)指显卡同时具备视频输入与视频捕捉两大功能。

HM (Hyper Memory)可以占用内存的显卡

nVIDIA:

ZT在XT基础上再次降频以降低价格。

XT降频版，而在ATi中表示最高端。

LE (Lower Edition 低端版)和XT基本一样，ATi也用过。

SE和LE相似基本是GS的简化版最低端的几个型号

MX平价版，大众类。

GS普通版或GT的简化版。

GE也是简化版不过略微强于GS一点点/影驰显卡用来表示"骨灰玩家版"的东东

GT常见的游戏芯片。比GS高一个档次因为GT没有缩减管线和顶点单元。

GTS介于GT和GTX之间的版本GT的加强版

GTX (GT eXtreme)现在代表着最强的版本简化后成为成为GT

Ultra在GF8系列之前代表着最高端，但9系列最高端的命名就改为GTX 。

GT2 eXtreme双GPU显卡。

TI (Titanium 钛)以前的用法一般就是代表了nVidia的高端版本。

Go用于移动平台。

TC (Turbo Cache)可以占用内存的显卡

GX2（GT eXtreme２）指两块显卡以SLI并组的方式整合为一块显卡不同于SLI的是只有一个接口如9800GX2 7950GX2

自G100系列之后，NVIDIA重新命名显卡后缀版本，使产品线更加整齐

GTX高端/性能级显卡GTX295 GTX275 GTX285 GTX280 GTX260

GT代表主流产品线GT120 GT130 GT140 GTS250(9500GT 9600GT 9800GT 9800GTX+ )

G低端入门产品G100 G110 (9300GS 9400GT )

开发代号：

所谓开发代号就是显示芯片制造商为了便于显示芯片在设计、生产、销售方面的管理和驱动架构的统一而对一个系列的显示芯片给出的相应的基本的代号。开发代号作用是降低显示芯片制造商的成本、丰富产品线以及实现驱动程序的统一。一般来说，显示芯片制造商可以利用一个基本开发代号再通过控制渲染管线数量、顶点着色单元数量、显存类型、显存位宽、核心和显存频率、所支持的技术特性等方面来衍生出一系列的显示芯片来满足不同的性能、价格、市场等不同的定位，还可以把制造过程中具有部分瑕疵的高端显示芯片产品通过屏蔽管线等方法处理成为完全合格的相应低端的显示芯片产品出售，从而大幅度降低设计和制造的难度和成本，丰富自己的产品线。同一种开发代号的显示芯片可以使用相同的驱动程序，这为显示芯片制造商编写驱动程序以及消费者使用显卡都提供了方便。

同一种开发代号的显示芯片的渲染架构以及所支持的技术特性是基本上相同的，而且所采用的制程也相同，所以开发代号是判断显卡性能和档次的重要参数。同一类型号的不同版本可以是一个代号，例如：GeForce (X700、X700 Pro、X700 XT) 代号都是RV410；而Radeon (X1900、X1900XT、X1900XTX) 代号都是R580 等，但也有其他的情况，如：GeForce (7300 LE、7300 GS) 代号是G72 ；而GeForce (7300 GT、7600 GS、7600 GT) 代号都是G73 等。

制造工艺：制造工艺指得是在生产GPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以um(微米)来表示，未来有向nm(纳米)发展的趋势（1mm=1000um 1um=1000nm），精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高芯片的集成度，芯片的功耗也越小。

制造工艺的微米是指IC(integratedcircuit 集成电路)内电路与电路之间的距离。制造工艺的趋势是向密集度愈高的方向发展。密度愈高的IC电路设计，意味着在同样大小面积的IC中，可以拥有密度更高、功能更复杂的电路设计。微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。芯片制造工艺在1995年以后，从0.5微米、0.35微米、0.25微米、0.18微米、0.15微米、0.13微米，再到目前主流的90 纳米(0.09微米) 、65 纳米、55nm等。

核心频率：

显卡的核心频率是指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能，但显卡的性能是由核心频率、显存频率、显存位宽、像素管线显存容量、像素填充率等等多方面的情况所决定的，因此在显示核心不同的情况下，核心频率高并不代表此显卡性能强劲。比如9600PRO的核心频率达到了400MHz，要比9800PRO的380MHz高，但在性能上9800PRO绝对要强于9600PRO。在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强一些，提高核心频率就是显卡超频的方法之一。显示芯片主流的只有ATI和NVIDIA两家，两家都提供显示核心给第三方的厂商，在同样的显示核心下，部分厂商会适当提高其产品的显示核心频率，使其工作在高于显示核心固定的频率上以达到更高的性能。

2）显存

类型：

显卡上采用的显存类型主要有SDR DDR SDRAM，DDR SGRAM、DDR2、DDR3、DDR4 、DDR5。

DDR SDRAM是Double Data Rate SDRAM的缩写(双倍数据速率) ，它能提供较高的工作频率，带来优异的数据处理性能。

DDR SGRAM是显卡厂商特别针对绘图者需求，为了加强图形的存取处理以及绘图控制效率，从同步动态随机存取内存（SDRAM）所改良而得的产品。SGRAM允许以方块(Blocks) 为单位个别修改或者存取内存中的资料，它能够与中央处理器(CPU)同步工作，可以减少内存读取次数，增加绘图控制器的效率，尽管它稳定性不错，而且性能表现也很好，但是它的超频性能很差。

目前市场上的主流是DDR2、DDR3 。(ATi则有部分显卡是GDDR4，GDDR5)

带宽：

显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。目前市场上的显存位宽有64位、128位、256位和512位几种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。显存位宽越高，性能越好价格也就越高，因此512位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用128和256位显存。

显存带宽＝显存频率X显存位宽/8，在显存频率相当的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。例如：同样显存频率为500MHz的128位和256位显存，那么它俩的显存带宽将分别为：128位＝500MHz*128∕

8=8GB/s，而256位＝500MHz*256∕8=16GB/s，是128位的2倍，可见显存位宽在显存数据中的重要性。显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的，显存总位宽同样也是由显存颗粒的位宽组成。显存位宽＝显存颗粒位宽×显存颗粒数。显存颗粒上都带有相关厂家的内存编号，可以去网上查找其编号，就能了解其位宽，再乘以显存颗粒数，就能得到显卡的位宽。

容量：

虽然说在其他参数相同的情况下容量是越大越好，但对显卡这方面并不是很精通的朋友注意不要被大容量显存吸引了，比如说384M的9600GSO就远强于512M的9600GSO，原因有很多，这里就不一一列出了。只需要注意选择显卡时显存只不过是参考之一，重要的还是其他的数据，比如核心、位宽、频率等，这些决定显卡的性能优先于显存容量。

主流容量包括64M 128M 256M 384M 512M 768M 896M 1G 1792M 2G等

封装类型

显存封装形式主要有:

TSOP (Thin Small Out－Line Package) 薄型小尺寸封装

QFP (Quad Flat Package)小型方块平面封装

MicroBGA (Micro Ball Grid Array)微型球闸阵列封装，又称FBGA(Fine-pitch Ball Grid Array)

2004年前的主流显卡基本上是用TSOP和MBGA封装，TSOP封装居多. 但是由于nvidia的gf3、4系的出现，MBGA成为主流，mpga封装可以达到更快的显存速度，远超TSOP的极限400MHZ。

速度：

显存速度一般以ns（纳秒）为单位。常见的显存速度有7ns、6ns、5.5ns、5ns、4ns，3.6ns、2.8ns、2.2ns、1.1ns 等，越小表示速度越快\越好。

显存的理论工作频率计算公式是：额定工作频率（MHz）＝1000/显存速度×n得到（n因显存类型不同而不同，如果是SDRAM显存，则n=1；DDR显存则n=2；DDRII显存则n=4）。

频率：

显存频率一定程度上反应着该显存的速度，以MHz（兆赫兹）为单位。

显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同：

SDRAM显存一般都工作在较低的频率上，一般就是133MHz和166MHz，此种频率早已无法满足现在显卡的需求。

DDR SDRAM显存则能提供较高的显存频率，因此是目前采用最为广泛的显存类型，目前无论中、低端显卡，还是高端显卡大部分都采用DDR SDRAM，其所能提供的显存频率也差异很大，主要有400MHz、500MHz、600MHz、650MHz等，高端产品中还有800MHz或900MHz，乃至更高。

显存频率与显存时钟周期是相关的，二者成倒数关系，也就是显存频率＝1/显存时钟周期。如果是SDRAM 显存，其时钟周期为6ns，那么它的显存频率就为1/6ns=166 MHz；而对于DDR SDRAM，其时钟周期为6ns，那么它的显存频率就为1/6ns=166 MHz，但要了解的是这是DDR SDRAM的实际频率，而不是我们平时所说的DDR显存频率。因为DDR在时钟上升期和下降期都进行数据传输，其一个周期传输两次数据，相当于SDRAM 频率的二倍。习惯上称呼的DDR频率是其等效频率，是在其实际工作频率上乘以2，就得到了等效频率。因此6ns的DDR显存，其显存频率为1/6ns*2=333 MHz。但要明白的是显卡制造时，厂商设定了显存实际工作频率，而实际工作频率不一定等于显存最大频率。此类情况现在较为常见，如显存最大能工作在650 MHz，而制造时显卡工作频率被设定为550 MHz，此时显存就存在一定的超频空间。这也就是目前厂商惯用的方法，显卡以超频为卖点。

3）技术

象素渲染管线：显卡梯形图渲染管线也称为渲染流水线，是显示芯片内部处理图形信号相互独立的的并行处理单元。

在某种程度上可以把渲染管线比喻为工厂里面常见的各种生产流水线，工厂里的生产流水线是为了提高产品的生产能力和效率，而渲染管线则是提高显卡的工作能力和效率。渲染管线的数量一般是以像素渲染流水

线的数量×每管线的纹理单元数量来表示。渲染管线的数量是决定显示芯片性能和档次的最重要的参数之一，在相同的显卡核心频率下，更多的渲染管线也就意味着更大的像素填充率和纹理填充率，从显卡的渲染管线数量上可以大致判断出显卡的性能高低档次。但显卡性能并不仅仅只是取决于渲染管线的数量，同时还取决于显示核心架构、渲染管线的的执行效率、顶点着色单元的数量以及显卡的核心频率和显存频率等等方面。

一般来说在相同的显示核心架构下，渲染管线越多也就意味着性能越高，但是在不同的显示核心架构下，渲染管线的数量多就并不意味着性能更好，例如4×2架构的GeForce2 GTS其性能就不如2×2架构的GeForce4 MX440。

顶点着色引擎数：

顶点着色引擎(Vertex Shader)，也称为顶点遮蔽器，根据官方规格，顶点着色引擎是一种增加各式特效在3D场影中的处理单元，顶点着色引擎的可程式化特性允许开发者靠加载新的软件指令来调整各式的特效，每一个顶点将被各种的数据变素清楚地定义，至少包括每一顶点的x、y、z坐标，每一点顶点可能包函的数据有颜色、最初的径路、材质、光线特征等。顶点着色引擎数越多速度越快。

3D API：

API是Application Programming Interface的缩写，是应用程序接口的意思，而3D API则是指显卡与应用程序直接的接口。

3D API能让编程人员所设计的3D软件只要调用其API内的程序，从而让API自动和硬件的驱动程序沟通，启动3D芯片内强大的3D图形处理功能，从而大幅度地提高了3D程序的设计效率。如果没有3D API，在开发程序时程序员必须要了解全部的显卡特性，才能编写出与显卡完全匹配的程序，发挥出全部的显卡性能。而有了3D API这个显卡与软件直接的接口，程序员只需要编写符合接口的程序代码，就可以充分发挥显卡的性能，不必再去了解硬件的具体性能和参数，这样就大大简化了程序开发的效率。同样，显示芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品，以达到在API调用硬件资源时最优化，获得更好的性能。有了3D API，便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。比如在最能体现3D API的游戏方面，游戏设计人员设计时，不必去考虑具体某款显卡的特性，而只是按照3D API的接口标准来开发游戏，当游戏运行时则直接通过3D API来调用显卡的硬件资源。

目前个人电脑中主要应用的3D API有：DirectX和OpenGL。

RAMDAC频率和支持最大分辨率：

RAMDAC是Random Access Memory Digital/Analog Convertor的缩写，即随机存取内存数字～模拟转换器。

RAMDAC作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号，其转换速率以MHz表示。计算机中处理数据的过程其实就是将事物数字化的过程，所有的事物将被处理成0和1两个数，而后不断进行累加计算。图形加速卡也是靠这些0和1对每一个象素进行颜色、深度、亮度等各种处理。显卡生成的都是信号都是以数字来表示的，但是所有的CRT显示器都是以模拟方式进行工作的，数字信号无法被识别，这就必须有相应的设备将数字信号转换为模拟信号。而RAMDAC就是显卡中将数字信号转换为模拟信号的设备。RAMDAC的转换速率以MHz表示，它决定了刷新频率的高低（与显示器的“带宽”意义近似）。其工作速度越高，频带越宽，高分辨率时的画面质量越好.该数值决定了在足够的显存下，显卡最高支持的分辨率和刷新率。如果要在1024×768的分辨率下达到85Hz的分辨率，RAMDAC的速率至少是1024×768×85Hz×1.344（折算系数）≈90MHz。目前主流的显卡RAMDAC都能达到350MHz和400MHz，已足以满足和超过目前大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。

常见品牌

目前显卡业的竞争也是日趋激烈。各类品牌名目繁多，以下是一些常见的牌子，仅供参考：

蓝宝石、华硕、迪兰恒进、丽台、XFX讯景、技嘉、映众、微星、艾尔莎、富士康、捷波、磐正、映泰、耕升、旌宇、影驰、铭瑄、翔升、盈通、祺祥、七彩虹、斯巴达克、索泰、双敏、精英、昂达其中蓝宝石、华硕是在自主研发方面做的不错的品牌，蓝宝只做A卡，华硕的A卡和N卡都是核心合作伙伴，相对于七彩虹这类的通路品牌，拥有自主研发的厂商在做工和特色技术上会更出色一些，而通路显卡的价格则要便宜一些，每个厂商都有自己的品牌特色，像华硕的“为游戏而生”，七彩虹的“游戏显卡专家”都是大家耳熟能详的。

1.CGA显卡

民用显卡的起源可以追溯到上个世纪的八十年代了。在1981年, IBM推出了个人电脑时，它提供了两种显卡，一种是"单色显卡(简称MDA), 一种是"彩色绘图卡" (简称CGA), 从名字上就可以看出，MDA是与单色显示器配合使用的, 它可以显示80行x25列的文数字, CGA则可以用在RGB的显示屏上, 它可以绘制的图形和文数字资料。在当时来讲，计算机的用途主要是文字数据处理，虽然MDA分辨率为宽752点, 高504点，不足以满足多大的显示要求，不过对于文字数据处理还是绰绰有馀的了。而CGA就具有彩色和图形能力，能胜任一般的显示图形数据的需要了，不过其分辨率只有640x350，自然不能与现在的彩色显示同日而语。

2.MGA/MCGA显卡

1982年，IBM又推出了MGA（Monochrome Graphic Adapter）, 又称Hercules Card (大力士卡), 除了能显示图形外，还保留了原来MDA 的功能。当年不少游戏都需要这款卡才能显示动画效果。而当时风行市场的还有Genoa 公司做的EGA（Enhanced Graphics Adapter），即加强型绘图卡, 可以模拟MDA和CGA，而且可以在单色屏幕上一点一点画成的图形。EGA分辨率为640x350，可以产生16色的图形和文字。不过这些显卡都是采用数字方式的，直到MCGA（Multi-Color Graphics Array）的出现，才揭开了采用模拟方式的显卡的序幕。MCGA是整合在PS/2 Model 25和30上的影像系统。它采用了Analog RGA影像信号, 分辨率可高达

640x480, 数位RGB和类比RGB不同的地方就像是ON-OFF式切换和微调式切换之间的差别。用类比RGB讯号的显示屏, 会将每一个讯号的电压值转换成符合色彩明暗的范围。只有类比显示屏可以和MCGA一起使用，才可以提供最多的256种颜色, 另外IBM尚提供了一个类比单色显示屏, 在此显示屏上可以显示出64种明暗度。

3.VGA接口显卡

VGA（Video Graphic Array）即显示绘图阵列，它IBM是在其PS/2 的Model 50, 60和80内建的影像系统。它的数字模式可以达到720x400色, 绘图模式则可以达到640x480x16色, 以及320x200x256色, 这是显卡首次可以同时最高显示256种色彩。而这些模式更成为其後所有显卡的共同标准。VGA显卡的盛行把电脑带进了2D显卡显示的辉煌时代。在以後一段时期里，许多VGA显卡设计的公司不断推陈出新, 追求更高的分辨率和位色。与此同时，IBM 推出了8514/A的Monitor显示屏规格, 主要用来支持1024x 768的分辨率。

在2D时代向3D时代推进的过程中，有一款不能忽略的显卡就是Trident 8900/9000显卡，它第一次使显卡成为一个独立的配件出现在电脑里，而不再是集成的一块芯片。而後其推出的Trident 9685更是第一代3D 显卡的代表。不过真正称得上开启3D显卡大门的却应该是GLINT 300SX，虽然其3D功能极其简单，但却具有里程碑的意义。