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显卡的工作原理

来源:
2023-02-03
类别:基础知识
eye 35
文章创建人 拍明芯城

  

制作视频图形的人

图形卡从计算机的中央处理器 (CPU) 获取数据,并将其转换为您在显示器上看到的视觉信息。 SASINT GALLERY/GETTY IMAGES


  您在计算机上看到的图像 监控 由称为像素的小点组成。在最常见的分辨率设置中,屏幕显示超过200万个像素,计算机必须决定如何处理每个像素才能创建图像。要做到这一点,它需要一个翻译器——需要一些东西来做。 二进制数据 从 中央处理器 并将其变成您可以看到的图片。此转换器称为图形处理器或 GPU。

  大多数入门级消费类笔记本电脑和台式机现在都在其主处理器中内置了辅助GPU,称为 集成显卡.然而,专业级或定制机器通常也有空间容纳专用显卡。显卡的优点是,它通常可以比集成芯片更快地渲染更复杂的视觉效果。

  显卡的工作很复杂,但其原理和组件很容易理解。在本文中,我们将介绍视频卡的基本部分及其功能。我们还将研究共同作用以制造快速、高效的显卡的因素。

  将计算机想象成一家拥有自己的艺术部门的公司。当公司里的人想要一件艺术品时,他们会向艺术部门发送请求。艺术部门决定如何创建图像,然后将其放在纸上。最终结果是,某人的想法变成了一幅真实的、可见的画面。

  显卡的工作原理相同。CPU 与软件应用程序协同工作,将有关图像的信息发送到图形卡。图形卡决定如何使用屏幕上的像素来创建图像。然后,它通过电缆将该信息发送到监视器。

  从二进制数据创建图像是一个要求很高的过程。要制作一个 3-D 图像,图形卡首先用直线创建一个线框。然后,它栅格化图像(填充剩余像素)。它还增加了照明、纹理和颜色。对于快节奏的游戏,计算机必须每秒经历大约 60 到 120 次这个过程。如果没有图形卡来执行必要的计算,工作负载对于计算机来说将太大。

  显卡使用四个主要组件完成此任务:

  一个 母板 数据和电源连接

  一个 图形处理器 (GPU) 决定如何处理屏幕上的每个像素

  显存 (VRAM) 保存有关每个像素的信息并临时存储已完成的图片

  显示器连接,以便您可以看到最终结果

  接下来,我们将更详细地了解处理器和内存。

  显卡

  

显卡

GPU 是计算机用来加快创建和渲染计算机图形过程的电子电路。 查勒蓬·斯里桑/快门


  像一个 母板,图形卡是一种印刷电路板,其中包含 处理器 和 显温.它还具有输入/输出系统 (生物) 存储卡设置并对其执行诊断的芯片 记忆、启动时的输入和输出。

  图形卡的处理器称为图形处理单元 (GPU),类似于计算机的 CPU。但是,GPU 专为执行图形渲染所需的复杂数学和几何计算而设计。一些最快的 GPU 比普通 CPU 具有更多的晶体管

  GPU 会产生大量热量,因此它通常位于散热器或风扇下方。集成芯片略有不同,因为它们 没有自己的显存,并且必须从与 CPU 相同的 RAM 库存中提取。这种区别可能会导致您的系统在使用集成 GPU 玩游戏时内存不足。

  除了处理能力外,GPU 还使用特殊编程来帮助它分析和使用数据。 阿德 和 英伟达 (见 英伟达优惠券) 生产市场上绝大多数 GPU,两家公司都开发了自己的 GPU 性能增强功能。当今的视频处理器可以提供:

  全场景抗锯齿 (FSAA),可平滑 3D 对象的边缘

  各向异性滤波(AF),使图像看起来更清晰

  实时物理和粒子效果

  多屏显示器

  高帧率 视频输出

  超高清视频 具有数百万像素

  GPU 加速计算

  每家公司还开发了特定的技术来帮助GPU应用颜色,阴影,纹理和图案。

  当 GPU 创建图像时,它需要某个地方来保存信息和完成的图片。它使用卡的 公羊 为此,存储有关每个像素,其颜色及其在屏幕上的位置的数据。VRAM的一部分也可以充当帧缓冲区,这意味着它可以保存已完成的图像,直到显示它们为止。通常,视频RAM以非常高的速度运行并且是双端口的,这意味着系统可以同时读取和写入它。

  现代显卡插入 PCIe x16 扩展插槽.具有集成显卡的小型计算机(如笔记本电脑和迷你台式机)可能不附带此类插槽。但是,图形卡仍然可以使用称为 外部显卡.

  显卡的演变

  自 IBM 于 1981 年推出第一款显卡以来,显卡已经走了很长一段路。该卡称为单色显示适配器 (MDA),在黑色屏幕上提供绿色或白色文本的纯文本显示。现在,显卡和集成芯片都可以通过HDMI或DisplayPort电缆轻松发送HD(1,920 x 1,080像素)信号。独立显卡通常输出超高清 4K (3,840 x 2,160) 视频,在更高规格的 GPU 上提供更高的分辨率。

  选择好的显卡

  顶级显卡很容易被发现。它有很多 记忆 和快速 处理器.通常,它也比打算进入计算机机箱的其他任何东西更具视觉吸引力。许多高性能视频卡都有插图或带有装饰风扇或散热器。

  但是高端卡提供的功率比大多数人真正需要的要多。将计算机主要用于电子邮件、文字处理或社交媒体的人可以在具有集成显卡的 CPU 上找到所有必要的图形支持。对于大多数休闲游戏玩家来说,一张中档卡就足够了。需要高端显卡功能的人包括游戏爱好者和做大量 3D 图形工作的人。

  卡性能的一个很好的整体衡量标准是其帧速率,以每秒帧数 (FPS) 为单位。帧速率描述存储卡每秒可以显示多少张完整图像。人眼每秒可以处理大约 25 帧,但快速动作游戏需要至少 60 FPS 的帧速率才能提供流畅的动画和滚动。帧速率的组成部分包括:

  每秒三角形或顶点:3-D 图像由三角形或多边形组成。此测量描述了 GPU 计算整个多边形或定义它的顶点的速度。通常,它描述了卡构建线框图像的速度。

  像素填充率:此测量值描述了 GPU 在一秒钟内可以处理多少像素,这意味着它可以多快地栅格化图像。

  显卡的硬件直接影响其速度。这些是影响卡速度和测量单位的最大硬件规格:

  显卡时钟速度(兆赫)

  内存总线的大小(位)

  可用内存量 (MB)

  内存时钟速率(兆赫)

  内存带宽(千兆字节/秒)

  计算机的 CPU 和 母板 也发挥了作用,因为非常快的显卡无法弥补主板无法快速传输数据的问题。同样,卡与主板的连接以及从CPU获取指令的速度也会影响其性能。

  有关显卡和相关主题的更多信息,请查看以下链接。

  集成显卡和覆盖

  许多 CPU 具有集成的图形功能,并且无需单独的图形卡即可运行。这些处理器可轻松处理 2D 图像,因此是生产力和互联网应用的理想选择。将单独的图形卡插入其中一个系统将覆盖板载图形功能。

  有些人选择通过手动将时钟速度设置为更高的速率来提高显卡的性能,称为 超频.人们通常会超频他们的内存,因为超频了 GPU 可能导致过热.虽然超频可以带来更好的性能,但它也会使制造商的保修失效。

  显卡常见问题

  显卡有什么作用?

  图形处理单元或 GPU 也称为图形卡。它是一种电子电路,可加速创建和渲染图像、动画和视频所需的处理。

  GTX好还是RTX好?

  与GeForce GTX 1070相比,GeForce RTX 2060被认为是更快的选择。但是,两者都没有能力支持 4k 超游戏玩法。

  哪种显卡最适合游戏?

  当谈到最好的游戏显卡时,有很多选择。它最终归结为个人喜好和要求。GeForce RTX 3090、3090 Ti 和 3070 以及 Radeon Rx 6800 都被认为是重型游戏的顶级选择。

  哪款显卡是 NVIDIA 阵容中最好的?

  NVIDIA GeForce RTX 3090 DirectX 12.00被认为是NVIDIA系列中最好的显卡,紧随其后的是NVIDIA GeForce RTX 3080。

  你能把显卡放在笔记本电脑里吗?

  大多数笔记本电脑都带有永久连接到主板的内置显卡。但是,对于配备雷雳 3 端口的笔记本电脑,可以连接外部显卡。



责任编辑:David

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