第 5章 显示卡掌握显示卡的分类、显示卡的基本结构、工作原理和性能指标 ;
了解主流显示芯片、显示卡中的新技术，熟练掌握显示卡的安装和拆卸、显示卡驱动程序的安装。
本章内容和要求
5.1显示卡的分类、结构、工作原理和主要参数
5,1,1显示卡的分类
1．按显卡的应用领域分类 显卡的应用领域可分为两大类：一类是普通家庭用户，
游戏发烧友和商业用户；另一类是专业图形工作者。因此，显卡也就分为普通显卡和专业显卡。
2．按显卡的接口标准分类
按显示卡的标准分类,根据显示卡的标准,PC机的显卡一共经历了 4代,MDA、
CGA,EGA,VGA／ SVGA。目前几乎所有 AGP,PCI-E显示卡都 满足 SVGA接口标准。
3,按显示卡与 PC的总线接口分类
总线接口类型是指显卡与主板连接所采用的总线接口种类。
不同的接口能为显卡带来不同的性能，而且也决定着主板是否能够使用此显卡。显卡发展至今主要经历了 ISA,EISA,VESA,PCI,AGP、
PCIExpress等几种接口。现在常见的是 PCI接口
(图 5— 1),AGP接口 (图 5-2)和 PCIExpress X16接口 (图 5— 3)。
PCI-E X16显示卡
4．按显示卡的 2D／ 3D加速功能分类
2D图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，
并 且都是专门用来执行图形加速任务的，因此大大减少了 CPU必须处理的图形函数。由于它们只能处理二维图形,因此又叫 2D显示卡或 2D图形加速卡。
3D显示卡具备一些 3D处理能力，它大大解放了
CPU,为提高图形质量提供了条件。新一代 3D加速芯片采用了新技术，它强大的浮点运算能力承担起了以前由 CPU完成的几何转换和光源计算，因此显示芯片被称为 GPU（ Graphics Processing Unit)。
5．按显示芯片分类 就像主板控制芯片组代表主板的档次和性能一样,显示芯片决定了显示卡的性能和档次。目前，主 流芯片主要有：
nVlDIA,ATi,XGI,SiS,S3 (VIA)等。其中，
nVlDIA和 ATi最具实力,XGI 最具发展潜力。
6．按是否是整合芯片分 带有显示卡功能的主板称为集成主板 (All in one)。
5.1.2显示卡的结构
图 5-4是一块 PCIExpress X16显示卡的结构图 (已经去掉散热器 )。
1．显示芯片
显示芯片又称 GPU(Graphic Processing Unit，
图形处理单元或图形处理器 )，是显卡的核心芯片。显示芯片的性能直接决定了显卡性能的高低和档次。部分显示芯片外观如图 5— 5所示。
2,RAMDAC
RAMDAC（ RAM Digital to Analog Converter，
随机存储器数模转换器）的作用是将显示卡上的缓冲存储器（简称显存）中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号。
1024× 768分辨率下 85Hz刷新,要求
RAMDAC的速率至少是 90MHz。目前主流显卡的 RAMDAC都能达到 350MHz和 400MHz，
高端显卡达 650MHz。 普通显卡都将
RAMDAC做在显示芯片内，在这些显示卡上没有单独的 RAMDAC芯片。
3,显示内存
显示内存（ Video RAM）或称显示卡缓冲存储器。 它的容量大小直接关系到显示的分辨率和色彩。 现代 DDR 有 2.5ns、
4.0ns的显存颗粒，三星有 3.6ns,4.0 ns的显存颗粒。
4．显卡 BIOS
显卡 BIOS又称 VGABIOS，主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，还存放显卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。
前几年生产的显卡其 BIOS芯片大小与主板
BIOS一样 (图 5-6)，现在显卡的 BIOS很小，与内存条上的 SPD相同，多数显卡 BIOS可以通过专用的程序改写升级，如图 5-7所示。
5,总线接口（与主板连接）
目前显卡总线接口主要是 PCI,AGP,PCI
Express X16
6,输出接口 (与显示器连接）
(1)VGA(VideoGraphicsArray，视频图形阵列 )接口 VGA插座的外观，如图 5-8所示。
(2)DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口 )接口 DVI接口通常有两种：仅支持数字信号的 DVI— D和同时支持数字与模拟信号的
DVI-I.
DVI插座的外观，如图 5-8所示。
(3)S-Video(Separate Video,S端子 )端子
显示卡通过 S-Video端子 (简称 S端子 )向电视机 (或监视器 )输出显示信号。 S端子的 5个插孔呈半圆分布，与电视机上的 S端子完全相同，其外观，如图 5-8所示。
5.1.3 显示卡的工作原理
显示卡的工作原理比较复杂，图 5-9所示的是显示卡进行工作处理的全过程。
图 5-9 显示卡的工作过程
5.1.3 显示卡的主要参数
1,刷新频率
刷新频率是指图像在屏幕上更新的速度，也即屏幕上的图像每秒出现的次数，它的单位是赫兹（ Hz）。
2,最大分辨率
分辨率指的是显示卡在显示器上所能描绘的像素数目，
分为水平行点数和垂直行点数。如 1024X768
3,色深
色深也叫颜色数，是指显示卡在一定分辨率下可以同屏显示的色彩数量。
4,接口类型
(1)AGP(Accelerate GraphicaI Port，加速图形卡 )显卡
(2)PCI Express接口显示卡显卡速度的计算
显卡的理论传输速率 =（ 标准工作频率 X倍频数 X位宽 ） /8位
AGP接口位宽 32位 （ 32根数据线 ）,
AGP1X 频率 66.6MHz、
传输速率 (66.6MHz X 1 X 32b)/8b=264MB/s
对 AGP 8X显卡
理论传输速率 =(66.6MHzX8X32b)/8b=2.1GB/S
对 PCI-E X16显卡
理论传输速率 =312.5MB/S X 16 = 5GB/S
5．显示芯片制造工艺 显示芯片的制造工艺与 CPU微米来衡量其加工精度的。
6．显示芯片位宽显示芯片位宽是指显示芯片内部数据总线的位宽，也就是显示芯片内部所采用的数据传输位数。
7．核心频率
显卡的核心频率是指显示核心的工作频率。
8．管线
管线在显卡中分为两种，一种是顶点管线 一种是像素渲染管线。它们处于生成 3D图 形的过程中的两个阶段。
9．像素填充率
即每秒钟显示芯片／卡能在显示器上画出 的点的数量。
10．显存时钟周期
显存时钟周期就是显存时钟脉冲的重复周期，是衡量显存速度的重要指标。显存颗粒上的标注如图 5— 10所示。
11．显存位宽
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。
12．显存容量
显存容量是显卡上显存的容量数，这是选择显卡的关键参数之一。显存容量决定着显卡临时存储数据的多少。
13．显存频率
显存频率是指默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以 MHz(兆赫兹 )为单位。显存频率一定程度上反应着该显卡的速度。
14．显存带宽,显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率，它以字节／秒为单位。
15．显存类型,显存是显卡上的关键核心部件之一，它的优劣 和容量大小会直接关系到显卡的最终性能。目前 市场中所采用的显存类型主要有 SDRAM,DDR SDRAM,DDR2和 DDR3。
16．显卡散热器,常见的显卡散热器有散热片、
风扇和热管等几种，如图 5-11所示。
17,3D APl
在计算机中，所有软件的程序接口，包括 3D图形程序接口在内，统称为 APl
(Application Program Interface，应用程序接口 )。
(1)DirectX图形接口程序 (微软 )
(2)OpenGL (美国 SGI公司 )
(3)Heidi (美国 autodisk公司 )
18,SLI技术
(1)nVIDIA SLI
2004年 9月,nVIDIA推出了
SLI(ScalableLinkInterface，可升级连接界面 )
技术,SLI就是通过两块 PCI Express显卡的协同工作来提升整个系统的显示效能的技术。
如图 5— 12所示，是 nVIDIA SLI的连接形式。
(2)ATi Crossfire(交叉火力 )
在 nVIDIA推出双卡并联工作的 SLI(Scalable
LinkInterface)平台后,2005年 8月,ATi也推出了双卡方案 Crossfire(交叉火力 )。
ATi CrossFire相比 nForce4SLI系统的明显优势：
支持目前和以往的所有 DirectX和 OpenGL游戏，
两 块互联的显卡无需完全一样，不同类型、不同厂 商的产品也可以，支持多达 5个显示器的环视输出 如图 5-13所示，是 ATi Crossfire的连接形式。
5.2 主流显示芯片
现在主流的显示芯片主要来自 ATi和
nVIDIA。显示卡厂商把同一个显示芯片，
搭配不同的显示内存（速度和容量），
便分化出多个版本。所以在选购显示卡时，要从显示芯片和显示内存两个方面考虑。
5,2主流显示芯片
5.2.1 nVIDIA显示芯片
1,nVIDIA 90nm制程的 GF7系列显示芯片有最新的 GF7900、核心频率 650MHz,显存
512MB,拥有 24条渲染管线和 8个顶点着色单元；
搭配 512MB -1.2ns 高速显存，组成
512MB/256bit规格，默认频率高达
650/1600MHz； GF系列还有 GF7800,GF7300
等。
2,GeForce6800系列基于 NV40显示核心的 6800都是高端产品，采用 0.1um或 0.13um制造工艺,6
个顶点着色引擎,12条渲染管线,256bit
显存位宽，完全支持 Direct9.0C。核心频率为 300MHz,325MHz,350MHz、
400MHz~450MHz，显存频率为 350MHz、
500MHz~550MHz。
采用 PCI-E接口。 图 5-14所示。
3,GeForce6600系列
GeForce6600系列分为 GeForce6600GT和
GeForce6600标准版两种。 GeForce 6600系列均使用 nVIDIA最新的 NV43图形核心，
0,11um工艺，采用了 8条流水线超伸缩设计显存位宽均为 128bit，完全支持 DirectX
9.0。其外观如图 5— 15所示。
4,GeForce6500系列
GF6500图形芯片的核心代号为 NV44，
0.11um制造工艺，支持原生 PCI—
ExpressX16接口。 GF6500同样拥有 4条渲染管线,3个顶点着色引擎，支持
DirectX9.0c，与 NV43芯片的 GF6600LE、
GF6600相比,NV44由于是原生 4管线，
芯片面积也缩小许多。核心／显存频率为 450／ 800MHz。
5,GeForce6200系列
GeForce6200系列是针对 PCI— E的版本，于
2004年 8月发布。 GeForce6200采用的是与
GeForce6600系列相同的 NV43核心，采用
0.11um工艺，核心频率 300MHz，配备 DDR
显存，频率 550MHz，完全支持 DirectX 9.0。
GeForce6200定位在低端市场。
6,GeForceFX5900系列
GeForceFX5900系列显示芯片是内核代号为 NV35，于
2003年 5月发布。该芯片采用 013um制造工艺，效能上大 幅超越 FX5800及 ATI RADEON 9800Pro。
FX5900GPU 核心位宽为 256b，显存为 128MB DDR，
显存位宽为 256b,GPU核心频率为 400MHz，显存频率为 850MHz，显存带 宽为 27 2GB／ s; 支持 nView多头显示技术，集成 NTSC／ PAL电视解码器，支持微软的 VMR(VideoMixing Render，视频混合渲染 )技术。
FX5900系列分为三个版 本,FX5900Ultra(加强版 )、
FX5900(标准版 )和 FX5900Value(廉价版 )。其外观如图 5— 17示。
7,GeForceFX5800系列
GeForceFX5800系列显示芯片采用代号为 NV30
的内核,于 2002年 11月发布。 NV30是第一款使用被收购的 3Dfx和 Gigapixel技术的 nVIDIA，芯片。采用 013um工艺与铜导线 制造技术，集成
1.25亿个晶体管,FCBGA封装。该系列 包括
GeForce FX5800 Ultra,GeForce FX5800两款型号，
配置 128MB或 256MB容量高速 DDR2显存，支持
AGP 8X。
8,GeForce FX5600系列
GeForce FX5600系列采用 NV31内核，它是基于
NV30技 术所研发的产品，采用 013um制造工艺
(晶体管数 4500 万个 )，集成了 TV输出编码器，以及两个 400MHz的 RAMDAC。 GeForceFX5600
Ultra的内核和显存工作频率 也比 GeForce4 Ti4600
要高一些，将会全面取代 GeForce4 Ti系列的地位。
9,GeForceFX5200系列
GeForceFX5200系列采用 NV34内核，它 也同样是基于 NV30内核的，属于入门级别的 DirectX 9,0显示卡。其价格低廉，以便全 面取代 GeForce4 MX系列。 GeForce
FX5200的晶体管数为 4500万个，采用
0.15um制造工艺。在 3D功能方面，它基本上和 NV30／ 31相同。其外观如图 5—
18所示。
10,GeForce4Ti系列
GeForce4下系列比较复杂，包括采用
NV25内核的 GeForce4 Ti4200,GeForce4
Ti4400和 GeForce4 Ti4600，以及采用 NV28
内核的 GeForce4 Ti4200— 8X,GeForce4
Ti4800SE和 GeForce4 Ti4800。
11,GeForce4MX系列与 GeForce4 Ti 一样,GeForce4 MX系列后期也出现了改良的 AGP 8X版本，显示芯片内核代号为 NVl8。
5.2.2 ATI显示芯片
1,X1000系列
X1950PRO，采用 80nm制程，拥有 12条渲染管线和 36个像素着色引擎,8个顶点着色引擎，核心频率是 587MHz，显存是位宽 256bit 的 GDDR3颗粒，频率为 1.4GHz。内置 ATI的 Compositing
CrossFire Engine显示芯片。
而 X1950XTX还是 90nm的工艺核心频率保持在
650MHz，显存通过搭载 0.9ns颗粒使频率拉升到全球最快的 2000MHz。拥有高达 48个像素渲染单元,8个顶点着色引擎。
X1000系列还有 X1600,X1300。
ATi RADEON X800系列包括 X800SE,X800、
X800XL,X800Pro,X800XT,X800XT PE、
X850Pro,X850XT,X850XTPE,X800GT、
X800GTO等产品。 X800系列的显示核心会有
R423,R430及 R480，有 AGP接口和 PCI-E接口
0.11um或 0.13um制造工艺,8条图形渲染管线，
6个顶点着色引擎,256bit显存位宽，完全支持
Direct9.0。核心频率为 400MHz,450MHz、
475MHz,500MHz或 520MHz，显存频率为
350MHz,400MHz,475MHz,500MHz或
560MHz。 X800的外观，如图 5-19所示。
2,RADEON X800系列
3,RADEON X700系列
ATI于 2004年 9月发布了 RADEON X700系列显卡芯片。
它是 X600 PCI Express系列的继承者,X600则是基于
RADEON 9600AGP。 X700的直接竞争对手是 nVIDIA
的 GeForce 6600系列显卡，针对中端显卡市场。
X700是 ATi X800的简化版芯片，内核代号为 RV410，
采用原生 PCI-E接口,0.11um制造工艺,8条图形渲染管线,6个顶点着色引擎,128bit显存位宽，完全支持
Direct 9.0
X700系列分为三个版本,X700XT,X700Pro,X700。
XT700的核心／显存频率分别为 475／ 1050MHz，支持
128MB显存； X700Pro的核心／显存频率分别为 420／
864MHz，支持 256MB显存； X700的核心／显存频率分别为 400／ 700MHz，支持 128MB显存。 X700的外观，
如图 5-20所示。
4,RADEON 9800系列
RADEON9800系列显示芯片采用代号为 R350
的图形处理内核，于 2003年 F2月正式发布。该系列 显示芯片共有三款，分别是
RADEON9800,RADEON9800Pro和
RADEON9800Pro 258MB (这一款在 2003~F4月推出 )。它们的主要区别在于内核频率和显存频率的差异。 R350采用 0.15um制造工艺，完全支持 AGP8X，向下兼容 AGP4X，也提供了完整的 DirectX9.0支持。
RADEON9800系列显示芯片采用 DDR SDRAM
显存 (258MB版本是 DDR2显存 )。
RADEON9800Pro的内核工作频率为 380MHz，
显存工作频率为 680MHz。 RADEON 9800显示芯片的外观，如图 5-21所示。
5,RADEON9700系列
RADEON9700系列显示芯片采用 R300内核于 2002年 7月 17日正式发布。 R300也是采用 0.15um制造工艺。 R300提供了对
DirectX 9.0和 AGP 8X的完全支持。
RADEON9700系列显示芯片包括
RADEON9700Pro和 RADEON9700，两者同样都采用 R300内核，只是内核频率和显存频率有所区别。 RADEON9700显示芯片的外观，如图 5-22所示。
6,RADEON 9600系列
RADEON 9600系列显示芯片是 ATI发布的中高档产品，用于取代 RADEON 9500系列。 RADEON
9600系列采用 RV350内核，完全支持 DirectX9,0，
实际上它大部分是基于 R300内核的，可以说是
R300和 R350的混合产品，只不过删掉了一些功 能，
是 R300和 R350的简化版本。
7,RADEON9500系列
RADEON 9500系列显示芯片是和 RADEON9700
同时发布的，目的是占领中高端市场。它采用
R300内核，因此它也完全支持 AGP 8X，并且提 供了完整 DirectX9,0的支持。此系列包括
RADEON9500Pro和 RADEON9500两种版本。
8,RADEON9200系列这是 ATi 的新款入门级产品，其内核为
RV280。才目对 RADEON9100而言，这款产品算是真正意义上的 RADEON9000 (RV250)
系列的后继产品，毕竟 RADEON9100只是改头换面的 RADEON8500LE而已，不支持
AGP 8X，只支持到 Direct X 8,1规格。此系列有三种版本,RADEON9200Pro
128MB,RADEON9200 128MB和
RADEON9200 64MB。
9,RADEON9100系列
RADEON9100显示芯片基于 R200内 核，
支持 Direct X8,1和 AGP4X总线。 内核／
显存工作频率和 RADEON8500LE相同，
为 250／ 500MHz
10,RADEON9000系列
RADEON9000系列显示芯片采用 RV250内核,是 ATI在 RADEON8500系列的基础上改良而来的。 RADEON9000Pro内核频率为
275MHz，显存频率为 550MHz。
RADEON9000内核频率为 250MHz，显存频率为 400MHz。它们都采用 128b的显存位宽，
可以直接硬件支持 DirectX8,1。
RADEON9000系列的发布使得 ATI的
RADEON7500系列可以降低价格，填补低端市场空缺，其外观如图 5-23所示。
11,RADEON8500系列
RADEON8500系列显示芯片采用 R200
内 核,0.15um制造工艺，集成了 6000万个晶 体管，对 Pentium 4的 SSE和 Athlon的
3Dnow!指令集做了优化，同时集成了电视 输出。 RADEON8500采用 128b显存，
主要有两款产品,RADEON8500标准版和 RADEON8500LE版。它们的内核一样，
只是内核和显存工作频率有所区别。
Ati 与 nVIDIA典型显示芯片比较
5.2.3 SiS显示芯片
1,SIS315系列
2001年,SiS发布 SIS315。 SIS31采用 0.15um
制造工艺，内核频率为 166MHz，完全支持 AGP
4X和 DDR显存，最高可以支持到 128MB显存，
显存频率为 166MHz，内建 DVD,VCD,HDTV
(包括所有 ATSC模式 )MPEG硬件逻辑解压器：
支持 DirectX7。其外观如图 5-24所示。
2,Xabre系列
2002年中期 SIS推出 Xabre80,200,400和
600四款显示卡，是业界首先支持 AGP8X的显示卡,Xabre系列图形芯片采用 0.15um(Xabre
600为 O,13um)制造工艺，内核频率为
300MHz，显存频率为 600MHz，支持 DirectX
8.1。 XABRE600芯片的外观如图 5-25所示。
5.2.4 XGI显示芯片
SiS下的图形部门于 2003年 5月 26日正式独立，
成立了 XabreGraphicsTechnelegy,nc,(图诚科技股份有限公司，简称为 XGl)。这是一家专业的绘图芯片设计公司，其成员来自 SiS和
Trident的图形部门。公司在成立不到一年的时间内，已经设计出 Vola㈠ 系列 GPU。 Vola
㈠ 目前有三种形式,V3,V5以及 V8，支持
DDR2与 DirectX9。 Vola㈠ V8Ultra的内核频率为 350MHz,DDR显存频率为 750MHz，也支持 1GHz的 DDR2显存。 Vola㈠ V8Ultra图形芯片的外观如图 5-26所示。
5.2.5 Matrox显示芯片
1,Matrox Parhelia系列
Parhelia-512显示芯片是第一款 512bit的 GPU。
2,G550系列
G550系列图形芯片是业界第一款集成了两个 TMDS
（ Transmission-Minimized Differential Signaling）的单一芯片，它也是当时惟一的单芯片支持两台数字（ DVI）液晶显示器输出的显示卡。
3,G450系列
G450仍然采用 G400内核，拥有最全的驱动支持，除
Windows 9x/Me/2000外,Matrox还推出了 Linux,BeOS、
OS/2等平台的驱动，而 Linux版的驱动还提供了对双头显示器的支持，这是当时 Linux下惟一具备此功能的产品 。
典型显卡基本参数型号 镭风 X300SE CF黄金版芯片厂方 ATI
芯片代号 RV370
芯片型号 ATi RADEON X300SE
显存容量 128M
接口标准 支持 PCI Express
输出接口 1*VGA接口,TV-OUT接口,1*DVI-I接口性能参数：
制造工艺 0.11um
核心位宽 256bit
显存类型 DDR
显存位宽 128bit
显存速度 5ns
核心频率 325MHz
显存频率 400MHz
3D API 支持 DirectX 9.0
5.3 显示卡的选购
显示卡的品牌非常多，如华硕、丽台、
爱尔莎、耕异、启亨、昂达、捷锐、小影霸七彩虹、镭丽、大白鲨等品牌。显示卡的价格从几十元到几千元，面对如此众多的品牌和产品，用户在选购时要根据自己的需要来选购显示卡，一方面要注意显示芯片和显存，另一方面品牌也是选购显卡时需要考虑的因素。
5.4 实习
5.4.1 实习 1—— 显示卡的安装和拆卸
1,显示卡的安装如图 5-27所示。
2,显示卡的拆卸方法显示卡的拆卸很容易，去掉显示卡固定在机箱上的螺丝，然后将显示卡从 AGP插槽取出。但要注意，有些 AGP 8× 插槽上有防脱挂钩，在取显示卡时应先将其脱钩。
5.4.2 实习 2—— 显示卡驱动程序的安装
现在的显示卡都是即插即用设备，启动 Windows后，系统会自动检测即插即用设备，一旦检测到新设备,Windows
会自动安装驱动程序。
了解主流显示芯片、显示卡中的新技术，熟练掌握显示卡的安装和拆卸、显示卡驱动程序的安装。
本章内容和要求
5.1显示卡的分类、结构、工作原理和主要参数
5,1,1显示卡的分类
1．按显卡的应用领域分类 显卡的应用领域可分为两大类：一类是普通家庭用户，
游戏发烧友和商业用户；另一类是专业图形工作者。因此，显卡也就分为普通显卡和专业显卡。
2．按显卡的接口标准分类
按显示卡的标准分类,根据显示卡的标准,PC机的显卡一共经历了 4代,MDA、
CGA,EGA,VGA／ SVGA。目前几乎所有 AGP,PCI-E显示卡都 满足 SVGA接口标准。
3,按显示卡与 PC的总线接口分类
总线接口类型是指显卡与主板连接所采用的总线接口种类。
不同的接口能为显卡带来不同的性能，而且也决定着主板是否能够使用此显卡。显卡发展至今主要经历了 ISA,EISA,VESA,PCI,AGP、
PCIExpress等几种接口。现在常见的是 PCI接口
(图 5— 1),AGP接口 (图 5-2)和 PCIExpress X16接口 (图 5— 3)。
PCI-E X16显示卡
4．按显示卡的 2D／ 3D加速功能分类
2D图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，
并 且都是专门用来执行图形加速任务的，因此大大减少了 CPU必须处理的图形函数。由于它们只能处理二维图形,因此又叫 2D显示卡或 2D图形加速卡。
3D显示卡具备一些 3D处理能力，它大大解放了
CPU,为提高图形质量提供了条件。新一代 3D加速芯片采用了新技术，它强大的浮点运算能力承担起了以前由 CPU完成的几何转换和光源计算，因此显示芯片被称为 GPU（ Graphics Processing Unit)。
5．按显示芯片分类 就像主板控制芯片组代表主板的档次和性能一样,显示芯片决定了显示卡的性能和档次。目前，主 流芯片主要有：
nVlDIA,ATi,XGI,SiS,S3 (VIA)等。其中，
nVlDIA和 ATi最具实力,XGI 最具发展潜力。
6．按是否是整合芯片分 带有显示卡功能的主板称为集成主板 (All in one)。
5.1.2显示卡的结构
图 5-4是一块 PCIExpress X16显示卡的结构图 (已经去掉散热器 )。
1．显示芯片
显示芯片又称 GPU(Graphic Processing Unit，
图形处理单元或图形处理器 )，是显卡的核心芯片。显示芯片的性能直接决定了显卡性能的高低和档次。部分显示芯片外观如图 5— 5所示。
2,RAMDAC
RAMDAC（ RAM Digital to Analog Converter，
随机存储器数模转换器）的作用是将显示卡上的缓冲存储器（简称显存）中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号。
1024× 768分辨率下 85Hz刷新,要求
RAMDAC的速率至少是 90MHz。目前主流显卡的 RAMDAC都能达到 350MHz和 400MHz，
高端显卡达 650MHz。 普通显卡都将
RAMDAC做在显示芯片内，在这些显示卡上没有单独的 RAMDAC芯片。
3,显示内存
显示内存（ Video RAM）或称显示卡缓冲存储器。 它的容量大小直接关系到显示的分辨率和色彩。 现代 DDR 有 2.5ns、
4.0ns的显存颗粒，三星有 3.6ns,4.0 ns的显存颗粒。
4．显卡 BIOS
显卡 BIOS又称 VGABIOS，主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，还存放显卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。
前几年生产的显卡其 BIOS芯片大小与主板
BIOS一样 (图 5-6)，现在显卡的 BIOS很小，与内存条上的 SPD相同，多数显卡 BIOS可以通过专用的程序改写升级，如图 5-7所示。
5,总线接口（与主板连接）
目前显卡总线接口主要是 PCI,AGP,PCI
Express X16
6,输出接口 (与显示器连接）
(1)VGA(VideoGraphicsArray，视频图形阵列 )接口 VGA插座的外观，如图 5-8所示。
(2)DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口 )接口 DVI接口通常有两种：仅支持数字信号的 DVI— D和同时支持数字与模拟信号的
DVI-I.
DVI插座的外观，如图 5-8所示。
(3)S-Video(Separate Video,S端子 )端子
显示卡通过 S-Video端子 (简称 S端子 )向电视机 (或监视器 )输出显示信号。 S端子的 5个插孔呈半圆分布，与电视机上的 S端子完全相同，其外观，如图 5-8所示。
5.1.3 显示卡的工作原理
显示卡的工作原理比较复杂，图 5-9所示的是显示卡进行工作处理的全过程。
图 5-9 显示卡的工作过程
5.1.3 显示卡的主要参数
1,刷新频率
刷新频率是指图像在屏幕上更新的速度，也即屏幕上的图像每秒出现的次数，它的单位是赫兹（ Hz）。
2,最大分辨率
分辨率指的是显示卡在显示器上所能描绘的像素数目，
分为水平行点数和垂直行点数。如 1024X768
3,色深
色深也叫颜色数，是指显示卡在一定分辨率下可以同屏显示的色彩数量。
4,接口类型
(1)AGP(Accelerate GraphicaI Port，加速图形卡 )显卡
(2)PCI Express接口显示卡显卡速度的计算
显卡的理论传输速率 =（ 标准工作频率 X倍频数 X位宽 ） /8位
AGP接口位宽 32位 （ 32根数据线 ）,
AGP1X 频率 66.6MHz、
传输速率 (66.6MHz X 1 X 32b)/8b=264MB/s
对 AGP 8X显卡
理论传输速率 =(66.6MHzX8X32b)/8b=2.1GB/S
对 PCI-E X16显卡
理论传输速率 =312.5MB/S X 16 = 5GB/S
5．显示芯片制造工艺 显示芯片的制造工艺与 CPU微米来衡量其加工精度的。
6．显示芯片位宽显示芯片位宽是指显示芯片内部数据总线的位宽，也就是显示芯片内部所采用的数据传输位数。
7．核心频率
显卡的核心频率是指显示核心的工作频率。
8．管线
管线在显卡中分为两种，一种是顶点管线 一种是像素渲染管线。它们处于生成 3D图 形的过程中的两个阶段。
9．像素填充率
即每秒钟显示芯片／卡能在显示器上画出 的点的数量。
10．显存时钟周期
显存时钟周期就是显存时钟脉冲的重复周期，是衡量显存速度的重要指标。显存颗粒上的标注如图 5— 10所示。
11．显存位宽
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。
12．显存容量
显存容量是显卡上显存的容量数，这是选择显卡的关键参数之一。显存容量决定着显卡临时存储数据的多少。
13．显存频率
显存频率是指默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以 MHz(兆赫兹 )为单位。显存频率一定程度上反应着该显卡的速度。
14．显存带宽,显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率，它以字节／秒为单位。
15．显存类型,显存是显卡上的关键核心部件之一，它的优劣 和容量大小会直接关系到显卡的最终性能。目前 市场中所采用的显存类型主要有 SDRAM,DDR SDRAM,DDR2和 DDR3。
16．显卡散热器,常见的显卡散热器有散热片、
风扇和热管等几种，如图 5-11所示。
17,3D APl
在计算机中，所有软件的程序接口，包括 3D图形程序接口在内，统称为 APl
(Application Program Interface，应用程序接口 )。
(1)DirectX图形接口程序 (微软 )
(2)OpenGL (美国 SGI公司 )
(3)Heidi (美国 autodisk公司 )
18,SLI技术
(1)nVIDIA SLI
2004年 9月,nVIDIA推出了
SLI(ScalableLinkInterface，可升级连接界面 )
技术,SLI就是通过两块 PCI Express显卡的协同工作来提升整个系统的显示效能的技术。
如图 5— 12所示，是 nVIDIA SLI的连接形式。
(2)ATi Crossfire(交叉火力 )
在 nVIDIA推出双卡并联工作的 SLI(Scalable
LinkInterface)平台后,2005年 8月,ATi也推出了双卡方案 Crossfire(交叉火力 )。
ATi CrossFire相比 nForce4SLI系统的明显优势：
支持目前和以往的所有 DirectX和 OpenGL游戏，
两 块互联的显卡无需完全一样，不同类型、不同厂 商的产品也可以，支持多达 5个显示器的环视输出 如图 5-13所示，是 ATi Crossfire的连接形式。
5.2 主流显示芯片
现在主流的显示芯片主要来自 ATi和
nVIDIA。显示卡厂商把同一个显示芯片，
搭配不同的显示内存（速度和容量），
便分化出多个版本。所以在选购显示卡时，要从显示芯片和显示内存两个方面考虑。
5,2主流显示芯片
5.2.1 nVIDIA显示芯片
1,nVIDIA 90nm制程的 GF7系列显示芯片有最新的 GF7900、核心频率 650MHz,显存
512MB,拥有 24条渲染管线和 8个顶点着色单元；
搭配 512MB -1.2ns 高速显存，组成
512MB/256bit规格，默认频率高达
650/1600MHz； GF系列还有 GF7800,GF7300
等。
2,GeForce6800系列基于 NV40显示核心的 6800都是高端产品，采用 0.1um或 0.13um制造工艺,6
个顶点着色引擎,12条渲染管线,256bit
显存位宽，完全支持 Direct9.0C。核心频率为 300MHz,325MHz,350MHz、
400MHz~450MHz，显存频率为 350MHz、
500MHz~550MHz。
采用 PCI-E接口。 图 5-14所示。
3,GeForce6600系列
GeForce6600系列分为 GeForce6600GT和
GeForce6600标准版两种。 GeForce 6600系列均使用 nVIDIA最新的 NV43图形核心，
0,11um工艺，采用了 8条流水线超伸缩设计显存位宽均为 128bit，完全支持 DirectX
9.0。其外观如图 5— 15所示。
4,GeForce6500系列
GF6500图形芯片的核心代号为 NV44，
0.11um制造工艺，支持原生 PCI—
ExpressX16接口。 GF6500同样拥有 4条渲染管线,3个顶点着色引擎，支持
DirectX9.0c，与 NV43芯片的 GF6600LE、
GF6600相比,NV44由于是原生 4管线，
芯片面积也缩小许多。核心／显存频率为 450／ 800MHz。
5,GeForce6200系列
GeForce6200系列是针对 PCI— E的版本，于
2004年 8月发布。 GeForce6200采用的是与
GeForce6600系列相同的 NV43核心，采用
0.11um工艺，核心频率 300MHz，配备 DDR
显存，频率 550MHz，完全支持 DirectX 9.0。
GeForce6200定位在低端市场。
6,GeForceFX5900系列
GeForceFX5900系列显示芯片是内核代号为 NV35，于
2003年 5月发布。该芯片采用 013um制造工艺，效能上大 幅超越 FX5800及 ATI RADEON 9800Pro。
FX5900GPU 核心位宽为 256b，显存为 128MB DDR，
显存位宽为 256b,GPU核心频率为 400MHz，显存频率为 850MHz，显存带 宽为 27 2GB／ s; 支持 nView多头显示技术，集成 NTSC／ PAL电视解码器，支持微软的 VMR(VideoMixing Render，视频混合渲染 )技术。
FX5900系列分为三个版 本,FX5900Ultra(加强版 )、
FX5900(标准版 )和 FX5900Value(廉价版 )。其外观如图 5— 17示。
7,GeForceFX5800系列
GeForceFX5800系列显示芯片采用代号为 NV30
的内核,于 2002年 11月发布。 NV30是第一款使用被收购的 3Dfx和 Gigapixel技术的 nVIDIA，芯片。采用 013um工艺与铜导线 制造技术，集成
1.25亿个晶体管,FCBGA封装。该系列 包括
GeForce FX5800 Ultra,GeForce FX5800两款型号，
配置 128MB或 256MB容量高速 DDR2显存，支持
AGP 8X。
8,GeForce FX5600系列
GeForce FX5600系列采用 NV31内核，它是基于
NV30技 术所研发的产品，采用 013um制造工艺
(晶体管数 4500 万个 )，集成了 TV输出编码器，以及两个 400MHz的 RAMDAC。 GeForceFX5600
Ultra的内核和显存工作频率 也比 GeForce4 Ti4600
要高一些，将会全面取代 GeForce4 Ti系列的地位。
9,GeForceFX5200系列
GeForceFX5200系列采用 NV34内核，它 也同样是基于 NV30内核的，属于入门级别的 DirectX 9,0显示卡。其价格低廉，以便全 面取代 GeForce4 MX系列。 GeForce
FX5200的晶体管数为 4500万个，采用
0.15um制造工艺。在 3D功能方面，它基本上和 NV30／ 31相同。其外观如图 5—
18所示。
10,GeForce4Ti系列
GeForce4下系列比较复杂，包括采用
NV25内核的 GeForce4 Ti4200,GeForce4
Ti4400和 GeForce4 Ti4600，以及采用 NV28
内核的 GeForce4 Ti4200— 8X,GeForce4
Ti4800SE和 GeForce4 Ti4800。
11,GeForce4MX系列与 GeForce4 Ti 一样,GeForce4 MX系列后期也出现了改良的 AGP 8X版本，显示芯片内核代号为 NVl8。
5.2.2 ATI显示芯片
1,X1000系列
X1950PRO，采用 80nm制程，拥有 12条渲染管线和 36个像素着色引擎,8个顶点着色引擎，核心频率是 587MHz，显存是位宽 256bit 的 GDDR3颗粒，频率为 1.4GHz。内置 ATI的 Compositing
CrossFire Engine显示芯片。
而 X1950XTX还是 90nm的工艺核心频率保持在
650MHz，显存通过搭载 0.9ns颗粒使频率拉升到全球最快的 2000MHz。拥有高达 48个像素渲染单元,8个顶点着色引擎。
X1000系列还有 X1600,X1300。
ATi RADEON X800系列包括 X800SE,X800、
X800XL,X800Pro,X800XT,X800XT PE、
X850Pro,X850XT,X850XTPE,X800GT、
X800GTO等产品。 X800系列的显示核心会有
R423,R430及 R480，有 AGP接口和 PCI-E接口
0.11um或 0.13um制造工艺,8条图形渲染管线，
6个顶点着色引擎,256bit显存位宽，完全支持
Direct9.0。核心频率为 400MHz,450MHz、
475MHz,500MHz或 520MHz，显存频率为
350MHz,400MHz,475MHz,500MHz或
560MHz。 X800的外观，如图 5-19所示。
2,RADEON X800系列
3,RADEON X700系列
ATI于 2004年 9月发布了 RADEON X700系列显卡芯片。
它是 X600 PCI Express系列的继承者,X600则是基于
RADEON 9600AGP。 X700的直接竞争对手是 nVIDIA
的 GeForce 6600系列显卡，针对中端显卡市场。
X700是 ATi X800的简化版芯片，内核代号为 RV410，
采用原生 PCI-E接口,0.11um制造工艺,8条图形渲染管线,6个顶点着色引擎,128bit显存位宽，完全支持
Direct 9.0
X700系列分为三个版本,X700XT,X700Pro,X700。
XT700的核心／显存频率分别为 475／ 1050MHz，支持
128MB显存； X700Pro的核心／显存频率分别为 420／
864MHz，支持 256MB显存； X700的核心／显存频率分别为 400／ 700MHz，支持 128MB显存。 X700的外观，
如图 5-20所示。
4,RADEON 9800系列
RADEON9800系列显示芯片采用代号为 R350
的图形处理内核，于 2003年 F2月正式发布。该系列 显示芯片共有三款，分别是
RADEON9800,RADEON9800Pro和
RADEON9800Pro 258MB (这一款在 2003~F4月推出 )。它们的主要区别在于内核频率和显存频率的差异。 R350采用 0.15um制造工艺，完全支持 AGP8X，向下兼容 AGP4X，也提供了完整的 DirectX9.0支持。
RADEON9800系列显示芯片采用 DDR SDRAM
显存 (258MB版本是 DDR2显存 )。
RADEON9800Pro的内核工作频率为 380MHz，
显存工作频率为 680MHz。 RADEON 9800显示芯片的外观，如图 5-21所示。
5,RADEON9700系列
RADEON9700系列显示芯片采用 R300内核于 2002年 7月 17日正式发布。 R300也是采用 0.15um制造工艺。 R300提供了对
DirectX 9.0和 AGP 8X的完全支持。
RADEON9700系列显示芯片包括
RADEON9700Pro和 RADEON9700，两者同样都采用 R300内核，只是内核频率和显存频率有所区别。 RADEON9700显示芯片的外观，如图 5-22所示。
6,RADEON 9600系列
RADEON 9600系列显示芯片是 ATI发布的中高档产品，用于取代 RADEON 9500系列。 RADEON
9600系列采用 RV350内核，完全支持 DirectX9,0，
实际上它大部分是基于 R300内核的，可以说是
R300和 R350的混合产品，只不过删掉了一些功 能，
是 R300和 R350的简化版本。
7,RADEON9500系列
RADEON 9500系列显示芯片是和 RADEON9700
同时发布的，目的是占领中高端市场。它采用
R300内核，因此它也完全支持 AGP 8X，并且提 供了完整 DirectX9,0的支持。此系列包括
RADEON9500Pro和 RADEON9500两种版本。
8,RADEON9200系列这是 ATi 的新款入门级产品，其内核为
RV280。才目对 RADEON9100而言，这款产品算是真正意义上的 RADEON9000 (RV250)
系列的后继产品，毕竟 RADEON9100只是改头换面的 RADEON8500LE而已，不支持
AGP 8X，只支持到 Direct X 8,1规格。此系列有三种版本,RADEON9200Pro
128MB,RADEON9200 128MB和
RADEON9200 64MB。
9,RADEON9100系列
RADEON9100显示芯片基于 R200内 核，
支持 Direct X8,1和 AGP4X总线。 内核／
显存工作频率和 RADEON8500LE相同，
为 250／ 500MHz
10,RADEON9000系列
RADEON9000系列显示芯片采用 RV250内核,是 ATI在 RADEON8500系列的基础上改良而来的。 RADEON9000Pro内核频率为
275MHz，显存频率为 550MHz。
RADEON9000内核频率为 250MHz，显存频率为 400MHz。它们都采用 128b的显存位宽，
可以直接硬件支持 DirectX8,1。
RADEON9000系列的发布使得 ATI的
RADEON7500系列可以降低价格，填补低端市场空缺，其外观如图 5-23所示。
11,RADEON8500系列
RADEON8500系列显示芯片采用 R200
内 核,0.15um制造工艺，集成了 6000万个晶 体管，对 Pentium 4的 SSE和 Athlon的
3Dnow!指令集做了优化，同时集成了电视 输出。 RADEON8500采用 128b显存，
主要有两款产品,RADEON8500标准版和 RADEON8500LE版。它们的内核一样，
只是内核和显存工作频率有所区别。
Ati 与 nVIDIA典型显示芯片比较
5.2.3 SiS显示芯片
1,SIS315系列
2001年,SiS发布 SIS315。 SIS31采用 0.15um
制造工艺，内核频率为 166MHz，完全支持 AGP
4X和 DDR显存，最高可以支持到 128MB显存，
显存频率为 166MHz，内建 DVD,VCD,HDTV
(包括所有 ATSC模式 )MPEG硬件逻辑解压器：
支持 DirectX7。其外观如图 5-24所示。
2,Xabre系列
2002年中期 SIS推出 Xabre80,200,400和
600四款显示卡，是业界首先支持 AGP8X的显示卡,Xabre系列图形芯片采用 0.15um(Xabre
600为 O,13um)制造工艺，内核频率为
300MHz，显存频率为 600MHz，支持 DirectX
8.1。 XABRE600芯片的外观如图 5-25所示。
5.2.4 XGI显示芯片
SiS下的图形部门于 2003年 5月 26日正式独立，
成立了 XabreGraphicsTechnelegy,nc,(图诚科技股份有限公司，简称为 XGl)。这是一家专业的绘图芯片设计公司，其成员来自 SiS和
Trident的图形部门。公司在成立不到一年的时间内，已经设计出 Vola㈠ 系列 GPU。 Vola
㈠ 目前有三种形式,V3,V5以及 V8，支持
DDR2与 DirectX9。 Vola㈠ V8Ultra的内核频率为 350MHz,DDR显存频率为 750MHz，也支持 1GHz的 DDR2显存。 Vola㈠ V8Ultra图形芯片的外观如图 5-26所示。
5.2.5 Matrox显示芯片
1,Matrox Parhelia系列
Parhelia-512显示芯片是第一款 512bit的 GPU。
2,G550系列
G550系列图形芯片是业界第一款集成了两个 TMDS
（ Transmission-Minimized Differential Signaling）的单一芯片，它也是当时惟一的单芯片支持两台数字（ DVI）液晶显示器输出的显示卡。
3,G450系列
G450仍然采用 G400内核，拥有最全的驱动支持，除
Windows 9x/Me/2000外,Matrox还推出了 Linux,BeOS、
OS/2等平台的驱动，而 Linux版的驱动还提供了对双头显示器的支持，这是当时 Linux下惟一具备此功能的产品 。
典型显卡基本参数型号 镭风 X300SE CF黄金版芯片厂方 ATI
芯片代号 RV370
芯片型号 ATi RADEON X300SE
显存容量 128M
接口标准 支持 PCI Express
输出接口 1*VGA接口,TV-OUT接口,1*DVI-I接口性能参数：
制造工艺 0.11um
核心位宽 256bit
显存类型 DDR
显存位宽 128bit
显存速度 5ns
核心频率 325MHz
显存频率 400MHz
3D API 支持 DirectX 9.0
5.3 显示卡的选购
显示卡的品牌非常多，如华硕、丽台、
爱尔莎、耕异、启亨、昂达、捷锐、小影霸七彩虹、镭丽、大白鲨等品牌。显示卡的价格从几十元到几千元，面对如此众多的品牌和产品，用户在选购时要根据自己的需要来选购显示卡，一方面要注意显示芯片和显存，另一方面品牌也是选购显卡时需要考虑的因素。
5.4 实习
5.4.1 实习 1—— 显示卡的安装和拆卸
1,显示卡的安装如图 5-27所示。
2,显示卡的拆卸方法显示卡的拆卸很容易，去掉显示卡固定在机箱上的螺丝，然后将显示卡从 AGP插槽取出。但要注意，有些 AGP 8× 插槽上有防脱挂钩，在取显示卡时应先将其脱钩。
5.4.2 实习 2—— 显示卡驱动程序的安装
现在的显示卡都是即插即用设备，启动 Windows后，系统会自动检测即插即用设备，一旦检测到新设备,Windows
会自动安装驱动程序。
