电脑显卡分析

来源：爱go旅游网

电子产品分析

题目针对电脑显卡的分析姓名林清学号 31502233 专业班级电信1502 所在学院信息与电气工程分院指导教师刘家海教授

二〇一六年六月二十日

针对电脑显卡的分析

【摘要】本课题针对显卡进行分析，主要对显卡工作原理和基本结构、显卡的发展简史、显卡目前流行的品牌及其分类、显卡性能以及软件配置、显卡技术构架、显卡的重要参数进行分析，探讨现在显卡的发展趋势以及用户需求，以及用户体验后的反馈进行调查分析。最后是对显卡的未来畅想与展望以及总结。

Analysis of the Graphics card

【 abstract 】The topic for the graphics analysis, mainly a brief history of the development of graphics work principle and the basic structure, graphics, graphics currently popular brand and its classification, the performance of the graphics and software configuration and technology framework of graphics, the graphics card important parameters were analyzed to explore now graphics.

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目录 ................................................................................................................................................... i 图索引 ............................................................................................................................................. iii 第1章

1.1 1.2

何为显卡 ....................................................................................................................... 1 显卡的定义 ................................................................................................................... 1 显卡的发展史 ............................................................................................................... 1 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.2.6 1.3

CGA显卡 ........................................................................................................... 1 MGA/MCGA显卡 .............................................................................................. 2 VGA接口显卡 ................................................................................................... 2 3D AGP接口显卡时代 ...................................................................................... 3 PCI Express显卡接口........................................................................................ 4 NV/ATI上演铁面双雄 ....................................................................................... 5

显卡的分类： ............................................................................................................... 5 1.3.1 1.3.2 1.3.3

核芯显卡 ........................................................................................................... 6 集成显卡 ........................................................................................................... 7 显卡 ........................................................................................................... 8

1.4 拓展：显卡三种不同的接口 ............................................................................... 9 1.4.1 1.4.2 1.4.3

PCI接口 ............................................................................................................ 9 AGP接口 ......................................................................................................... 10 PCI Express接口 .......................................................................................... 11

1.5 生活中显卡常见的品牌和分析 ................................................................................. 12 1.5.1 1.5.2 1.5.3

简析： ............................................................................................................. 12 对华硕品牌显卡的分析： ............................................................................. 13 华硕显卡特色技术介绍： ............................................................................. 14

第2章

2.1 2.2 2.3 2.4 第3章

3.1 3.2 3.3

为什么需要显卡 ......................................................................................................... 17 显卡的工作原理 ......................................................................................................... 17 显卡的基本结构： ..................................................................................................... 17 显卡电路图及简析： ................................................................................................. 19 显卡开关电源模块分析： ......................................................................................... 20 显卡市场分析 ............................................................................................................. 23 市场整体格局分析 ..................................................................................................... 23 品牌分布分析 ............................................................................................................. 23 品牌走势 ..................................................................................................................... 24 3.3.1

GPU品 ......................................................................................... 24

3.3.2 3.3.3 3.4

GPU品牌走势 ......................................................................................... 25 集成GPU品及走势 ............................................................................ 26

显卡级别分析 ............................................................................................................. 28 3.4.1

级别关注走势分析 ......................................................................................... 28

3.5 最热GPU核心分析 .................................................................................................... 29 3.5.1

含集成最热GPU分析 ..................................................................................... 29

3.6 显存容量分析 ............................................................................................................. 30 3.6.1

显存容量走势分析 ......................................................................................... 31

3.7 显存位宽分析 ............................................................................................................. 32 3.7.1

显存位宽走势分析 ......................................................................................... 32

第4章显卡未来发展趋势 ..................................................................................................... 35 4.1.1

未来显卡技术的发展决定和支撑着游戏的发展 ......................................... 36

第5章第6章

结论 ............................................................................................................................. 37 参考文献： ................................................................................................................. 39

图索引

图 1-1显卡 .............................................................................................................................. 1 图 1-2核显 .............................................................................................................................. 7 图 1-3集成显卡 ...................................................................................................................... 8 图 1-4显卡 ...................................................................................................................... 9 图 1-5PCI接口图 ................................................................................................................... 10 图 1-6AGP接口图 ................................................................................................................. 11 图 1-7PCI Express接口图 ...................................................................................................... 12 图 1-8显卡天梯图 ................................................................................................................ 15 图 2-1显卡电路图 ................................................................................................................ 19 图 3-1显卡品牌平均关注比例图 ........................................................................................ 23 图 3-2显卡品牌走势 ............................................................................................................ 24 图 3-3GPU品牌平均关注比例 ................................................................................... 25 图 3-4GPU品牌走势 ................................................................................................... 26 图 3-5集成GPU品牌关注比例 ........................................................................................... 27 图 3-6集成GPU品牌走势 .................................................................................................... 27 图 3-7总体市场分布图 ........................................................................................................ 28 图 3-8级别关注走势分析图 ................................................................................................ 29 图 3-910大最受关注笔记本GPU分析图 ........................................................................... 30 图 3-10显存容量平均关注比例图 ...................................................................................... 31 图 3-11显存容量分析走势图 .............................................................................................. 31 图 3-12显卡显存位宽关注比例图 ...................................................................................... 32 图 3-13显存位宽走势分析图 .............................................................................................. 33

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第1章何为显卡

1.1 显卡的定义

显卡（Video card，Graphics card）全称显示接口卡，又称显示适配器，是计算机最基本配置、最重要的配件之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，是电脑进行数模信号转换的设备，承担输出显示图形的任务。显卡接在电脑主板上，它将电脑的数字信号转换成模拟信号让显示器显示出来，同时显卡还是有图像处理能力，可协助CPU工作，提高整体的运行速度。对于从事专业图形设计的人来说显卡非常重要。显卡在电脑中起着显示图形的任务，也就是让屏幕上可以显示出各种各样的画面，如果没有显卡，那么你的电脑显示器是无法出现画面的，也就解释了当显卡出现问题时，屏幕可能黑屏哦。图 1-1为显卡的外观图：

图 1-1显卡

1.2 显卡的发展史

1.2.1 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

1.2显卡的发展史

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，它可以绘制图形和文字数字资料。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，不足以满足较大的显示要求，不过对于文字数据处理还是绰绰有余的了。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0x350，自然不能与彩色显示同日而语。

1.2.2 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画成图形。EGA分辨率为0x350，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0x480, 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提供了一个类比单色显示屏，在此显示屏上可以显示出种明暗度。

1.2.3 VGA接口显卡

VGA（Video Graphic Array）即显示绘图阵列，它是IBM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0x480x16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后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 00/9000显卡，它第一次使显卡成为一个的配件出现于电脑里，而不再是集成的一块芯片。而后其推出的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

第1章何为显卡

单，但却具有里程碑的意义。

1.2.4 3D AGP接口显卡时代

1995年，对于显卡来说，绝对是里程碑的一年，3D图形加速卡正式走入玩家的视野。那个时候游戏刚刚步入3D时代，大量的3D游戏的出现，也迫使显卡发展到真正的3D加速卡。而这一年也成就了一家公司，不用说大家也知道，没错，就是3Dfx。1995年，3Dfx还是一家小公司，不过作为一家老资格的3D技术公司，他推出了业界的第一块真正意义的3D图形加速卡：Voodoo。在当时最为流行的游戏摩托英豪里，Voodoo在速度以及色彩方面的表现都让喜欢游戏的用户为之疯狂，不少游戏狂热份子都有过拿一千多块大洋到电脑城买上一块杂牌的Voodoo显卡的经历。3Dfx的专利技术Glide引擎接口一度称霸了整个3D世界，直至D3D和OpenGL的出现才改变了这种局面。Voodoo标配有4Mb显存，能够提供在0×480分辨率下3D显示速度和最华丽的画面，当然，Voodoo也有硬伤，它只是一块具有3D加速功能的子卡，使用时需搭配一块具有2D功能的显卡，相信不少老EDO资格的玩家都还记得S3 765+Voodoo这个为人津津乐道的黄金组合。讲到S3 765，就不得不提到昔日王者S3显卡了。

S3 765显卡是当时兼容机的标准配置，最高支持2MB EDO显存，能够实现高分辨率显示，这在当时属于高端显卡的功效，这一芯片真正将SVGA发扬光大。能够支持1024×768的分辨率，并且在低分辨率下支持最高32Bit真彩色，而且性价比也较强。因此，S3 765实际上为S3显卡带来了第一次的辉煌。而后在96年又推出了S3 Virge，它是一块融合了3D加速的显卡，支持DirectX，并包含的许多先进的3D加速功能，如Z-buffering、Doubling buffering、Shading、Atmospheric effect、Lighting，实际成为3D显卡的开路先锋，成就了S3显卡的第二次辉煌，可惜后来在3Dfx的追赶下，S3的Virge系列没有再继辉煌，被市场最终抛弃。

此后，为了修复Voodoo没有2D显示这个硬伤，3Dfx继而推出了VoodooRush，在其中加入了Z-Buffer技术，可惜相对于Voodoo，VoodooRush的3D性能却没有任何提升，更可怕的是带来不少兼容性的问题，而且价格居高不下的因素也制约了VoodooRush显卡的推广。

当然，当时的3D图形加速卡市场也不是3Dfx一手遮天，高高在上的价格给其他厂商留下了不少生存空间，像堪称当时性价比之王的Trident 9750/9850，以及提供了Mpeg-II硬件解码技术的SIS6326，还有在显卡发展史上第一次出场的NVidia推出的Riva128/128zx，都得到不少玩家的宠爱，这也促进了显卡技术的发展和市场的成熟。1997年是3D显卡初露头脚的一年，而1998年则是3D

1.2显卡的发展史

显卡如雨后春笋激烈竞争的一年。九八年的3D游戏市场风起云涌，大量更加精美的3D游戏集体上市，从而让用户和厂商都期待出现更快更强的显卡。在Voodoo带来的巨大荣誉和耀眼的光环下，3Dfx以高屋建瓴之势又推出了又一划时代的产品：Voodoo2。Voodoo2自带8Mb/12Mb EDO显存，PCI接口，卡上有双芯片，可以做到单周期多纹理运算。当然Voodoo2也有缺点，它的卡身很长，并且芯片发热量非常大，也成为一个烦恼，而且Voodoo2依然作为一块3D加速子卡，需要一块2D显卡的支持。但是不可否认，Voodoo2的推出已经使得3D加速又到达了一个新的里程碑，凭借Voodoo2的效果、画面和速度，征服了不少当时盛行一时的3D游戏，比如Fifa98，NBA98，Quake2等等。也许不少用户还不知道，2009年最为流行的SLI技术也是当时Voodoo2的一个新技术，Voodoo2第一次支持双显卡技术，让两块Voodoo2并联协同工作获得双倍的性能。1998年虽然是Voodoo2大放异彩的一年，但其他厂商也有一些经典之作。

Matrox MGA G200在继承了自己超一流的2D水准以外，3D方面有了性的提高，不但可以提供和Voodoo2差不多的处理速度和特技效果，另外还支持DVD硬解码和视频输出，并且独一无二的首创了128位双重总线技术，大大提高了性能，配合当时相当走红的AGP总线技术，G200也赢得了不少用户的喜爱。Intel的I740是搭配Intel当时的440BX芯片组推出的，它支持的AGP 2X技术，标配8Mb显存，可惜I740的性能并不好，2D性能只能和S3 Virge看齐，而3D方面也只有Riva128的水平，不过价格方面就有明显优势，让它在低端市场站住了脚。Riva TNT是NVidia推出的意在阻击Voodoo2的产品，它标配16Mb的大显存，完全支持AGP技术，首次支持32位色彩渲染、还有快于Voodoo2的D3D性能和低于Voodoo2的价格，让其成为不少玩家的新宠。而一直在苹果世界闯荡的ATI也出品了一款名为Rage Pro的显卡，速度比Voodoo稍快。

1.2.5 PCI Express显卡接口

2001年春季的IDF上Intel正式公布PCI Express，是取代PCI总线的第三代I/O技术，也称为3GIO。该总线的规范由Intel支持的AWG（Arapahoe Working Group）负责制定。2002 年4月17日，AWG正式宣布3GIO 1.0规范草稿制定完毕，并移交PCI-SIG进行审核。开始的时候大家都以为它会被命名为Serial PCI（受到串行ATA的影响），但最后却被正式命名为PCI Express。2006年正式推出Spec2.0（2.0规范）。

NVIDIA的崛起1999年，世纪末的显卡市场出现了百花齐开的局面，而且这一年也让市场摆脱了3Dfx的一家独霸局面，由于战略的失误，让3Dfx失去了市场，它推出了Voodoo3，配备了16Mb显存，支持16色渲染。虽然在画质

第1章何为显卡

上无可挑剔，但是高昂的价格以及与市场格格不入的标准让它难掩颓势。世纪末的这一年，显卡的辉煌留给了NVidia。在1999年，NVidia挟TNT之余威推出TNT2 Ultra、TNT2和TNT2 M等三种版本的芯片，后来又有PRO和VANTA两个版本。这种分类方式也促使后来各个生产厂家对同一芯片进行高中低端的划分，以满足不同层次的消费需要。TNT系列配备了8Mb到32Mb的显存，支持AGP2X/4X，支持32位渲染等等众多技术，虽然16位色下画面大大逊色于Voodoo3，但是在32位色下，表现却可圈可点，还有在16位色下，TNT2的性能已经略微超过Voodoo3了，不过客观的说，在32位色下，TNT系列显卡性能损失相当多，速度上跟不上Voodoo3了。当然，NVIDIA能战胜Voodoo3，与3Dfx公司推行的策略迫使许多厂商投奔NVIDIA也不无关系，促进了TNT系列的推广。显卡市场上出现了NVIDIA与3Dfx两家争霸的局面。

1.2.6 NV/ATI上演铁面双雄

踏入2001年以后，如同桌面处理器市场的Intel和AMD一样，显卡市场演变为NVIDIA与ATI两雄争霸的局势。NVIDIA方面，凭借刚刚推出的Geforce 3系列占据了不少市场，Geforce 3 Ti 500，Geforce 2 Ti和Geforce 3Ti，Geforce MX分别定位于高中低三线市场。与GeForce 2系列显卡相比，GeForce 3显卡最主要的改进之处就是增加了可编程T&L功能，能够对几乎所有的画面效果提供硬件支持。GeForce 3总共具有4条像素管道，填充速率最高可以达到每秒钟800 Mpixels。Geforce 3系列还拥有nfiniteFX顶点处理器、nfiniteFX像素处理器以及Quincunx抗锯齿系统等技术。而作为与之相抗衡的ATI Radeon 8500/7500系列，采用0.15微米工艺制造，包括6000万个晶体管，采用了不少新技术(如Truform、Smartshader等)。并根据显卡的核心/显存工作频率分成不同的档次——核心/显存分别为275/550MHz的标准版，核心/显存为250/500MHz的RADEON 8500LE，核心/显存频率分别为300/600MHz的Ultra版，以及中端的Radeon 7500，低端的Radeon 7200，7000等产品。值得一提的是Radeon 8500还支持双头显示技术。

但是在2009年初，NVIDIA凭借其新推出的GTX295，重新夺回显卡性能之王宝座。2009年9月22日，AMD正式发布了业界第一款DirectX 11显卡：ATI Radeon HD 5800系列：HD5870/5850，其中HD5870是ATI最新单核心旗舰显卡，HD5870显卡采用RV870核心，其主要竞争对手是GTX295。在NVIDIA最新GT300显卡发布之后，AMD和NVIDIA在DX 11的新一轮竞争又会开始。

1.3 显卡的分类：

显卡一共分为三类：核芯显卡、集成显卡和显卡。简单说一下几种显卡

1.3显卡的分类：

的区别：首先核心显卡是将图形核心与处理核心集合在一起，这样形成了一颗完整的CPU；集成显卡是显示芯片、显存及其相关电路和CPU是在同一块主板上，最显著的特点是集成显卡拥有单独的显示芯片；显卡就是将显示芯片、显存及其相关电路单独设计一块主板上，这样的显卡对于CPU而言就是单独存在的一个板卡，但是需要占用主板的一些接口。下面详细介绍一下各个显卡的特点和区别：

1.3.1 核芯显卡

核芯显卡是intel产品新一代图形处理核心，和以往的显卡设计不同，intel凭借其在处理器制程上的先进工艺以及新的架构设计，将图形核心与处理核心整合在同一块基板上，构成一颗完整的处理器。智能处理器架构这种设计上的整合大大缩减了处理核心、图形核心、内存及内存控制器间的数据周转时间，有效提升处理效能并大幅降低芯片组整体功耗，有助于缩小了核心组件的尺寸，为笔记本、一体机等产品的设计提供了更大选择空间。

需要注意的是，核芯显卡和传统意义上的集成显卡并不相同。笔记本平台采用的图形解决方案主要有“”和“集成”两种，前者拥有单独的图形核心和的显存，能够满足复杂庞大的图形处理需求，并提供高效的视频编码应用；集成显卡则将图形核心以单独芯片的方式集成在主板上，并且动态共享部分系统内存作为显存使用，因此能够提供简单的图形处理能力，以及较为流畅的编码应用。相对于前两者，核芯显卡则将图形核心整合在处理器当中，进一步加强了图形处理的效率，并把集成显卡中的“处理器+南桥+北桥（图形核心+内存控制+显示输出）”三芯片解决方案精简为“处理器（处理核心+图形核心+内存控制）+主板芯片（显示输出）”的双芯片模式，有效降低了核心组件的整体功耗，更利于延长笔记本的续航时间。

缺点：配置核芯显卡的CPU通常价格不高，同时低端核显难以胜任大型游戏。

优点：低功耗是核芯显卡的最主要优势，由于新的精简架构及整合设计，核芯显卡对整体能耗的控制更加优异，高效的处理性能大幅缩短了运算时间，进一步缩减了系统平台的能耗。高性能也是它的主要优势：核芯显卡拥有诸多优势技术，可以带来充足的图形处理能力，相较前一代产品其性能的进步十分明显。核显的样式如图 1-2所示：

第1章何为显卡

图 1-2核显

1.3.2 集成显卡

集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上，与其融为一体的元件；集成显卡的显示芯片有单独的，但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。

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显卡，所以不用花费额外的资金购买显卡。

缺点：性能相对略低，且固化在主板或CPU上，本身无法更换，如果必须换，就只能换主板。集成显卡样式如图 1-3所示：

1.3显卡的分类：

图 1-3集成显卡

1.3.3 显卡

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的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E)。由于显卡性能的不同对于显卡要求也不一样，显卡实际分为两类，一类专门为游戏设计的娱乐显卡，一类则是用于绘图和3D渲染的专业显卡。

优点：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，但性能肯定不差于集成显卡，容易进行显卡的硬件升级。

缺点：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，同时（特别是对笔记本电脑）占用更多空间。显卡样式如图 1-4所示：

第1章何为显卡

图 1-4显卡

1.4 拓展：显卡三种不同的接口

1.4.1 PCI接口

PCI(Peripheral Component Interconnect)接口由英特尔(Intel)公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到133MB/s(33MHz * 32bit/s)，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993年又提出了bit的PCI总线，后来又提出把PCI 总线的频率提升到66MHz。PCI接口的速率最高只有266MB/S，1998年之后便被AGP接口代替。不过仍然有新的PCI接口的显卡推出，因为有些服务器主板并没有提供AGP或者PCI-E接口，或者需要组建多屏输出，选购PCI显卡仍然是最实惠的方式。PCI接口如图 1-5所示：

1.4拓展：显卡三种不同的接口

图 1-5PCI接口图

1.4.2 AGP接口

AGP(Accelerate Graphical Port，加速图像处理端口)接口是Intel公司开发的一个视频接口技术标准，是为了解决PCI总线的低带宽而开发的接口技术。它通过将图形卡与系统主内存连接起来，在CPU和图形处理器之间直接开辟了更快的总线。其发展经历了AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)。最新的AGP8X其理论带宽为2.1Gbit/秒。到2009年，已经被PCI-E接口基本取代(2006年大部分厂家已经停止生产)。

现在市场上的高档3D图形卡，都采用新型的AGP接口。之所以采用AGP接口也是有它的原因，这就是显示内存。由于3D图形卡在构造各种特殊效果时需要大量的内存来处理数据。而显示卡上一般提供4-8M的显示内存，大量的数据处理需要使用到系统内存，PCI接口的显示卡与内存之间的传输速率最高是：133M/s，而显示内存与图形芯片之间的传输速率可以达到1G/s，这样就会影响显示卡的显示速度。如果添加显示内存，则需要很大的费用，所以Intel为显示卡和系统内存之间架起来一条高速通道AGP，实现了一个廉价的解决办法。在SLIT1、SUPER 7等新式的主板上就可以看到这样的AGP显示卡的接口，看上去就象是倒过来的PCI插槽一样。AGP显示卡与CPU内存之间的数据传输速度远远超过了PCI的显示卡，而且AGP显示卡可以直接使用系统内存来处理图形。目前大多数的卡采用了下面一些公司的图形芯片：3D FX的VOODOO系列，NVIDIA的RIVA系列，3DLABS，ATI，S3、MATROX和MGA、Intel等。目

第1章何为显卡

前常用的AGP接口为AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X接口。需要说明的是由于AGP3.0显卡的额定电压为0.8—1.5V，因此不能把AGP8X的显卡插接到AGP1.0规格的插槽中。这就是说AGP8X规格与旧有的AGP1X/2X模式不兼容。而对于AGP4X系统，AGP8X显卡仍旧在其上工作，但仅会以AGP4X模式工作，无法发挥AGP8X的优势。AGP接口如图 1-6所示：

图 1-6AGP接口图

1.4.3 PCI Express接口

PCI Express(简称PCI-E)是新一代的总线接口，而采用此类接口的显卡产品，已经在2004年正式面世。早在2001年的春季“英特尔开发者论坛”上，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCI Express。PCI Express的主要优势就是数据传输速率高，目前最高的16X 2.0版本可达到10GB/s，而且还有相当大的发展潜力。PCI Express也有多种规格，从PCI Express 1X到PCI Express 16X，能满足一定时间内出现的低速设备和高速设备的需求。PCI-Express最新的接口是PCIE 3.0接口，其比特率为8GT/s，约为上一代产品带宽的两倍，并且包含发射器和接收器均衡、PLL改善以及时钟数据恢复等一系列重要的新功能，用以改善数据传输和数据保护性能。像INTEL、IBM、、LSI、OCZ、、三星(计划中)、SanDisk、STEC、Supertalent和东芝(计划中)等，而针对海量的数据增长使得用户对规模更大、可扩展性更强的系统所应用，PCIE 3.0技术的加入最新的LSI Megaraid控制器及HBA产品的出色性能，

1.5生活中显卡常见的品牌和分析

就可以实现更大的系统设计灵活性。PCI Express采用串行方式传输Data。它和原有的ISA、PCI和AGP总线不同。这种传输方式，不必因为某个硬件的频率而影响到整个系统性能的发挥。当然了，整个系统依然是一个整体，但是可以方便的提高某一频率低的硬件的频率，以便系统在没有瓶颈的环境下使用。以串行方式提升频率增进效能，关键的在于采用什么样的物理传输介质。人们普遍采用铜线路，而理论上铜这个材质可以提供的传输极限是10 Gbps。这也就是为什么PCI Express的极限传输速度的答案。PCI Express接口如图 1-7所示：

图 1-7PCI Express接口图

1.5 生活中显卡常见的品牌和分析

1.5.1 简析：

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、华硕、迪兰、丽台、索泰、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、双敏、精雷、昂达JCG、金辰光。其中蓝宝、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来说，拥有自主研发的厂商在做工方面和特色技术上会

第1章何为显卡

更出色一些，而通路显卡的价格则要便宜一些(注：七彩虹、双敏、盈通、铭瑄和昂达都由同一个厂家代工，所以差别只在显卡贴纸和包装而已，大家选购时需要注意)，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。

1.5.2 对华硕品牌显卡的分析：

华硕从19创立之初，到营销全球的国际3C品牌，自始至终都坚持不可妥协的品质追求与技术创新。 PC市场在上个世纪九十年代快速成长，华硕也同时迅猛发展，确立了在全球主板领域的领导地位。到1996年，华硕的产品遍布了全世界，并迅速成为了全球最大的主板厂商，是在同年，华硕在自己的产品线上又添加了精彩的一笔——华硕显卡诞生。

华硕显卡4U金牌品质，至强游戏装备。4U是指Ultimate Durability（长效稳定运行）、Ultimate Efficiency （提高运行效率）、Ultimate Cool（有效降温减噪）和Ultimate Clarity（构筑健康防线）、Ultimate Durability （极致稳定）

消费者都希望拥有的是一款稳定性好，故障率低的高品质显卡，而只有经过严格的设计和检测流程才能做到这一点。华硕是少数承诺三年质保的显卡品牌之一。返修率低，是它能够做出如此保证的主要原因。为了让显卡实现极致的稳定性，华硕显卡选用优质的固态电容，它比一般固态电容具有更低的ESR（等效串联电阻）值，能有效降低能量损失，还具有耐高温、长寿命的特点，可长期稳定运行于高温恶劣环境，为用户带来极致的稳定性。

Ultimate Efficiency （极致高效）。高效的电气性能对一款显卡来说相当的重要。它决定了数据的传输效率的高低，乃至显卡整体运行环境的优劣。为了保证显卡有高效优秀的电气性能，不仅仅需要高水平的电路设计，用料上也要有所保证。华硕显卡精心挑选Renesas、Philips等全球领先半导造商的产品，提供最优异的品质保证。高品质封闭电感，能够提高电压精度，提升供电效率，构建更高效供电电路，节能环保。同时，封闭电感有效屏蔽对电路、人体有害的电磁波辐射。

Ultimate Cool （极致冷静）。华硕Formula散热器拥有F1赛车的超酷外形，而且其风道设计也较传统的散热器大为不同，风扇特殊的安装位置以及散热的整体造型，有利于冷风从前、后以及上部进入，并配备多根热管快速传递热量，如此设计是基于空气动力学原理设计，可将风量增加7%。

Ultimate Clarity （极致清晰）。一直以来，人们致力于完美的画面效果，追求极致的视觉冲击。这不仅需要强悍的显示处理能力，还需要在输出端输送完美无暇的信号。华硕显卡独有电磁防护罩，减少高达66%的EMI电磁影响，带来

1.5生活中显卡常见的品牌和分析

更清晰画面的同时，有效隔绝电磁辐射对人体的伤害。传统风扇设计灰尘长驱直入，侵入核心，让风扇转速降低、风扇转速下降，导致花屏甚至导致显卡损毁。

1.5.3 华硕显卡特色技术介绍：

iTracker软件是为华硕Matrix系列产品量身定做的显卡参数修改及监控软件，其功能及特色不仅大幅高于NVIDIA提供的调节软件，同时在主要功能上也要优于目前市面上所有的第三方显卡调节软件。ASUS SmartDoctor是华硕创新的ASUS SmartDoctor II 技术包括风扇转速监控、AGP电源标准监控、 Smart Cooling技术、过热保护、动态超频。

AGP电源标准监控:AGP电源标准监控程序可以检测AGP总线显卡的电源值，确保您系统的稳定性。过热保护（内存和芯片）:有了过热保护技术，你可以安全地使用你的显卡，即使是超频，也不会由于过热面损坏你的卡的。风扇转速监控:风扇监控程序提供了特别安全性能，确保您的风扇运行正常，保证图形芯片的正常运行。SmartCooling 技术可以自动降低显卡的功率，使其低功率运行，延长其内部结构的寿命。动态超频技术可以使您只在有必要运行高频图形的时候进行超频。Voltage Tweak利用华硕独家的动态电压调节技术，通过 Smart Doctor 进一步超频，最高可提升 50% 的性能！ Splendid靓彩技术，通过五种特殊模式 - 标准、游戏、风景、夜景及剧院，使各种娱乐场景的颜色达到最佳化。EMI电磁防护罩，阻止供电元器件在工作时产生的电磁辐射对显示输出的影响。显卡上搭配熔断器保护装置，形成了一个独有的电路保护系统，通俗来说就是提供类似“保险丝”的设计，它可以避免突发性大电流击毁核心。ASUS GAMER OSD是世界上第一套为电脑游戏设计的显示控制器，玩家可以使用ASUS GAMER OSD去调整任何电脑游戏中的亮度、对比度、Gamma值，而不用中断退出游戏，或调整更改荧幕的硬件设定。图 1-8为显卡天梯图：

第1章何为显卡

图 1-8显卡天梯图

第2章为什么需要显卡

2.1 显卡的工作原理

显卡数据（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（Graphics Processing Unit，图形处理器）：将CPU送来的数据送到北桥（主桥）再送到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，随机读写存储数—模转换器）：从显存读取出数据再送到RAM DAC进行数据转换的工作（数字信号转模拟信号）。但是如果是DVI接口类型的显卡，则不需要经过数字信号转模拟信号。而直接输出数字信号。

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的计算机的核心，称为微处理器或处理器）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。

2.2 显卡的基本结构：

显卡由GPU、显存、显卡BIOS、显卡PCB板四个部分组成。

GPU全称是Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”。GPU是相对于CPU的一个概念，由于在现代的计算机中（特别是家用系统，游戏的发烧友）图形的处理变得越来越重要，需要一个专门的图形核心处理器。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AMD两家厂商生产。

显存是显示内存的简称。其主要功能就是暂时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

2.2显卡的基本结构：

是SDR的，容量也不大。2012年市面上的显卡大部分采用的是DDR3显存，最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR5显存。显存类型目前市场中所采用的显存类型主要有SDRAM，DDR SDRAM，DDR SGRAM三种。SDRAM颗粒目前主要应用在低端显卡上，频率一般不超过200MHz，在价格和性能上它比DDR都没有什么优势，因此逐渐被DDR取代。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和DDR3。

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位、128位、256位和512位几种，人们习惯上叫的位显卡、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。显存容量这个就比较好理解了，容量越大，存的东西就越多，当然也就越好。目前主流的显存容量，MB、128MB、256MB、512MB等。

显卡BIOS与驱动程序之间的控制程序，另外还储存有显示卡的型号、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，而截至2012年底,多数显示卡采用了大容量的EPROM，即所谓的Flash BIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。

显卡PCB板就是显卡的电路板，它把显卡上的各个部件连接起来。功能类似主板。

第2章为什么需要显卡

2.3 显卡电路图及简析：

显卡的供电电路通常是由电容、电感线圈、场效应管(MOSFET管)这三大部分所组成开关电源。开关电源的主要工作原理就是上桥和下桥的MOS管轮流导通，首先电流通过上桥Mos管流入，利用线圈的存储功能，将电能集聚在线圈中，最后关闭上桥Mos管，打开下桥的MOS管，线圈和电容持续给外部供电。然后又关闭下桥MOS管，再打开上桥让电流进入，就这样重复进行。利用开关电源供电，除了能够为核心和显存提供更加纯净稳定的电流之外，还起到了降压限流的作用，以此来保证显卡的正常工作。

目前显卡供电最常见的组合方案是由“电容+电感线圈+场效应管”组成一组相对的单相供电电路，这样的电路模组通常会在供电部分出现1～4组，目前显存多采用一相供电，而核心则会采用两相供电、三相供电甚至是四相供电。在单相供电电路中，电容和电感线圈的规格越高以及场效应管的数量越多，就代表了供电电路的品质越好。一般情况下，日系的三洋、Rubycon(红宝石)、富士通、nichicon电容比较优秀，而目前很多高频显卡都会采用化学稳定性极好的固态电容，有些什么不惜工本使用电气性能更佳的钽电容，彻底杜绝了电容爆浆现象的发生。显卡电路图如图 2-1所示：

图 2-1显卡电路图

2.4显卡开关电源模块分析：

2.4 显卡开关电源模块分析：

为了弥补线性电源的很多不足，目前主流显卡往往都匹配了开关电源模块。开关电源模块具有效率高（可达90％以上），发热量小（或基本上不发热）的特点，但造价也相对于线性电源高了许多。

开关电源理论上可分为升压工作方式（Step-up）和降压工作方式（Step-down）两大类，前者主要用于一些手持式设备，如随身听、mp3等，我们知道两节普通电池的端电压最高只有3.0V，若是两节镍氢（NiH）或镍镉(Ni-Cd)充电电池则端电压最高只有2.4V，而手持设备的系统工作电压通常是3.3V，于是就需要使用升压工作方式的开关电源模块。

近年来随着可充电锂离子电池价格的迅速下降，其以优异的能量密度比逐步取代了普通电池及镍氢等充电电池，锂离子电池的工作电压范围是3.6V～4.2V，于是又需要使用降压工作方式的开关电源模块。

出于电脑主机实际供电情况考虑，显卡的开关电源模块通常均是降压的工作方式。开关电源的核心是一个直流转直流的芯片（英文名是DC/DC），也有的公司命名为PWM（Plus Width Modulator脉冲宽度调制器），再外接两只场效应管（MOSFET），及一只肖特基二极管、一只电感、数只Low ESR电容等组成的滤波回路构成。

开关电源的基本工作原理是：PWM芯片产生一个宽度可调的脉冲波形，使得Q1、Q2两只MOS管轮流导通。当负载两端的电压Vout需要降低时，MOSFET场效应管Q2导通，MOSFET场效应管Q1截止，外部电源供电断开，电感释放出能量，这时的电感就变成了电源继续对负载供电。随着电感上存储能量的消耗，负载两端的电压开始逐渐降低；当负载两端的电压Vout需要升高时，MOSFET场效应管Q1导通，MOSFET场效应管Q2截止，外部电源通过MOSFET场效应管Q1对电感进行充电并达到所需的电压值。

以此类推，在不断地充电和放电的过程中就行成了一种稳定的电压，使负载两端的电压Vout稳定在预先设定的值，这个理想的电压值是由2只外接电阻的阻值之比来确定的，并可由一个理论的公式来进行计算。此外，由于MOSFET场效应管工作在开关状态，导通时的内阻和截止时的漏电流都较小，所以自身耗电量很小，避免了线性电源串接在电路中的电阻部分消耗大量能量的问题。由于此类电源模块总是有2只MOSFET场效应管工作在开关状态下轮流导通，开关电源的名字也由此而来。无论是集成稳压器，PWM，还是MOSFET场效应管，它们的实物外观上看去都差不多，看起来都是集成电路，那么如何区分线性电源模块与开关电源模块呢？这里告诉大家一个简单的方法，即看板子上是否有那只大大的功率电感（有的板子还不止一只），若有，则毫无疑问，肯定是开关电源，

第2章为什么需要显卡

若无则是线性电源。

第3章显卡市场分析

3.1 市场整体格局分析

2015年上半年，笔记本电脑市场依旧处于平稳下降期，不过在整体下降的趋势中游戏笔记本却呈现出了不弱的上升趋势，而显卡在游戏笔记本当中可以算是重中之重。由于笔记本电脑本身结构非常紧凑，所以大多数显卡往往会采用BGA形式直接封装在主板上，这就使得笔记本电脑与笔记本显卡成为了一个整体，要分析笔记本电脑显卡，就必须以笔记本电脑为核心。

3.2 品牌分布分析

经过20多年的大浪淘沙，目前还在PC领域GPU市场拼搏的厂商只剩下了3家，AMD、Intel、NVIDIA，可以说非常寂寞也非常无奈。这3大厂商当中，NVIDIA具备最为成熟的技术优势，Intel则依靠CPU强大的市占率和高集成度，AMD拥有的则是CPU与GPU的成熟融合能力，在GPU市场上也拥有一定的技术基础。3家通过各自的策略分别占领顺应自己战略的市场。显卡品牌平均关注比例如图 3-1所示：

图 3-1显卡品牌平均关注比例图

3.3品牌走势

从数字上来看，这3家的关注度排序分别为60.41%、22.03%、17.56%，考虑到笔记本电脑在整个互联网上的关注人群，这样的结果并不例外。关注笔记本的互联网用户往往对于性能方面追求更高，所以市场占有率最高的Intel反而会落后以性能为主打的NVIDIA不少，换句话来讲就是愿意通过互联网这种形式了解笔记本电脑显卡的用户，更多的关注NVIDIA。

3.3 品牌走势

显卡品牌走势如图 3-2所示：

图 3-2显卡品牌走势

从整体关注度走势来看，3家的关注度变化曲线可以算得平稳。显卡市场已经告别了当年的激烈竞争时期，3家厂商都按照默认的节奏一代代更新自己的产品，想要在占有率上有所突破，就需要在每一代产品上多进步一点点，这对于一个GPU这样一个相对成熟的产品线来说非常不易。而nVIDIA的小幅度降低，AMD的小幅度增加则源于今年春天AMD M300系列新品的发布，如果nVIDIA下一次更新得当，相信依旧会再次回归年初的水平。

3.3.1 GPU品

然后我们来看看笔记本的GPU品，作为一家仅剩2家的寡头型产业，NVIDIA在其中占据了绝大多数占有率，数字高达78.39%，AMD则拿下剩下的市场份额，为21.61%。总体来说这样的数字在一定程度上受到了笔记本

第3章显卡市场分析

电脑厂商意愿的影响，由于笔记本电脑在2015年更趋向于采购来自NVIDIA的产品，在一定程度上也引导更多用户接纳NVIDIA的GPU。GPU品牌平均关注比例如图 3-3所示：

图 3-3GPU品牌平均关注比例

3.3.2 GPU品牌走势

考虑到笔记本电脑本身结构非常复杂，笔记本电脑厂商需要为显卡的散热做诸多考量，所以GPU的功耗方面表现非常重要。NVIDIA这两年推出的GF117、GK208、GM107、GM108等核心的GPU在性能功耗比上表现要比竞争对手出色，所以获得这样的占有率也可以解释。GPU品牌走势如图 3-4所示：

3.3品牌走势

图 3-4GPU品牌走势

那么为什么会呈现出NVIDIA微量下降，AMD缓慢上涨的趋势呢？一方面是由于AMD在年初时发布来的M 300系列显卡，带来了一定程度的吸引力，另一方面也是因为市场不会趋向于一家厂商独大的局面，在NVIDIA明显占优的情况下，AMD往往会腾出更高的议价空间，所以才会出现上涨的趋势。

3.3.3 集成GPU品及走势

在集成GPU领域，同样也只剩下AMD与Intel两家竞争企业，从本质上来讲，集成GPU的战争就是CPU的战争。由于AMD的CPU在IPC和性能功率比上相对竞争对手更加弱势，所以笔记本电脑厂商很少采用AMD平台的CPU，自然也不可能采用AMD的集成GPU了。集成GPU品牌关注比例如图 3-5所示：

第3章显卡市场分析

图 3-5集成GPU品牌关注比例

所以我们可以看到，AMD在集成GPU市场的关注度仅有3.94%，但是另一方面AMD的集成GPU在性能上相对Intel的产品大约有3倍的优势。那么为什么会如此弱势呢？很显然还是因为性能功耗比的原因，由于AMD的CPU与集成GPU发热量都要远高于同级别的竞争对手，导致于采用AMD平台的笔记本电脑天生弱势，自然会存在不少的问题。集成GPU品牌走势如图 3-6所示：

图 3-6集成GPU品牌走势

而在走势方面，AMD微弱下滑，Intel缓慢上涨的原因也很好解释，Intel在2015年连续发布Boardwell与Skylake两代平台，而这两代平台均以性能功耗比和集成GPU作为主要卖点。反观AMD在整个2015年移动级平台上没有任何像

3.4显卡级别分析

样的动作，又有什么不下跌的可能性呢？

3.4 显卡级别分析

然后我们来看看显卡级别的分析，首先我们需要明确我们的显卡级别分类，我们会把最小规模的核心定义为入门级，甜品级核心的全规模型号以上定义为发烧级，专业级则以Quadro和FirePro作为标志，其余则为性能级。其总体市场分布如图 3-7所示：

图 3-7总体市场分布图

我们可以看到，入门级与性能级显卡是整个笔记本市场的主流，考虑到发烧级产品往往拥有比较高的价格，专业级产品与移动工作站伴生，这样的结果可以说并不意外。而性能级显卡的关注度高于入门级，也从侧面证明了消费者对于笔记本电脑显卡的关注度的提高。

3.4.1 级别关注走势分析

级别关注走势分析如图 3-8所示：

第3章显卡市场分析

图 3-8级别关注走势分析图

从走势上来看，每个市场阶段都出现了一定程度的波动，但是始终没有偏离基本线太多。这类波动证明了在特定的产品发布周期，一些高热点产品在短时间内对于消费者具备非常强的吸引力，但是时间一长热度一过，消费者的整体关注度又会再次趋于平静。

3.5 最热GPU核心分析

3.5.1 含集成最热GPU分析

我们再来看看目前市场上关注度最高的显卡型号。总体来说，由于笔记本电脑显卡每一代均拥有十数个型号，而且往往会存在2-3代同堂销售的情况，所以整体市场型号非常纷繁复杂，具体情况请看图 3-9所示：

3.6显存容量分析

图 3-910大最受关注笔记本GPU分析图

在整个笔记本电脑GPU关注度当中，NVIDIA一家企业独自拿下了前4名的宝座，其中第1名的850M与第3名的860M均使用GM107核心，从侧面也证明了GM107在性能规模和散热规模上符合目前笔记本最主流的需求。AMD方面占据了第5席和第10席，但占有率最高的M230仅为AMD上一代笔记本电脑GPU中最低端的型号，这样的结果很难让人满意。

比较令人惊喜的是，从第6-第9名全部被Intel占领，其中4400、5300、HD、5500分别对应Haswell酷睿、Core M、Broadwell酷睿、奔腾/赛扬系列CPU，可以说涵盖了整个笔记本CPU市场，这也从侧面证明了越来越多的笔记本电脑厂商与消费者在各个价位段的产品均认可Intel的集成GPU。

3.6 显存容量分析

笔记本电脑的显存容量方面实际上存在一个非常大的问题，那就是笔记本厂商对于过量显存配置非常钟情。同GPU核心的显卡，笔记本配备的显存数量普遍比台式机更多，从实际使用上来讲这无疑是浪费，但是从商业策略上来讲却是非常好的噱头。显存容量平均关注比例如图 3-10所示：

第3章显卡市场分析

图 3-10显存容量平均关注比例图

从整体分布来看，绝大多数厂商均使用了2GB显存，基本上从入门级的高端产品到发烧级的入门产品都会采用2GB这个数字，考虑到目前的显存成本和商业宣传策略，2GB显存是一个消费者可以普遍接受的数字。

3.6.1 显存容量走势分析

显存容量分析走势如图 3-11所示：

图 3-11显存容量分析走势图

显存容量分析走势如上图所示。平均显存容量其实也是对上一张图中趋势的很好证明，虽然说平均显存容量一直处于波动期，上半年一些游戏笔记本新品的

3.7显存位宽分析

发布也在一定程度上拉高了平均显存容量，但是整体数字一直在1.75GB左右徘徊，想要明显突破只能等待下一代显卡的全面发布。

3.7 显存位宽分析

显存位宽实际上是一个非常有争议的问题，其观点很明显的分为两派，一派认为显存位宽会随着时间的推移不断增加，另一派则认为显存位宽则会被成本一点点，降低到一个点后平稳发展。从笔者个人来讲是非常支持第2个论点的，考虑到高显存位宽给布线带来的困难，以及显存频率的不断发展，除非GPU普遍采用HBM这种特殊的封装方式，否则主流显卡的位宽一定不会突破128bit。显卡显存位宽关注比例如图 3-12所示：

图 3-12显卡显存位宽关注比例图

从整体分布来看，bit与128bit占据了整个市场的绝对主流，这样的结果也是可以想到的。这里边值得一提的是192bit的显卡绝大多数都是由256bit产品简化而来，而不是原生192bit设计，从这里我们也能看到笔记本显卡对于性能、布线、散热等方面的考量有多么严格。

3.7.1 显存位宽走势分析

显存位宽走势分析如图 3-13所示：

第3章显卡市场分析

图 3-13显存位宽走势分析图

从关注走势来看，bit与128bit的确在一段时间内交换了排位，但是最终还是由bit的产品占据了上风。总体来说仍然属于正常波动，在特定阶段产生特定的上升与下降无非是因为某些热门产品对整体市场造成的影响。

第4章显卡未来发展趋势

目前业内普遍认为是游戏在画质逼真性上的不断进步以及在细节表现上的不断追求，驱使显卡厂商不断改进自身的技术以满足游戏对显卡越来越高的要求。其实这种说法并非没有道理，从目前多款游戏对显卡夸张的要求就可见一斑。 8800Ultra是2007年性能最强大的显卡，但是在面对《孤岛危机》这类游戏时，依然不能很轻松的应付。目前业内普遍认为是游戏在画质逼真性上的不断进步以及在细节表现上的不断追求，驱使显卡厂商不断改进自身的技术以满足游戏对显卡越来越高的要求。其实这种说法并非没有道理，从目前多款游戏对显卡夸张的要求就可见一斑。

游戏《孤岛危机》已经发布了两年的时间，但是至今为止它都可以称得上是最消耗显卡资源的游戏之一，即使是目前最顶级的GTX295和HD4870 X2在面对这款游戏时都不能轻松应付，在打开游戏全高清分辨率和最高游戏特效时游戏画面帧数下降得非常厉害。一款发布两年有余的游戏，运用目前最顶级的显卡仍然不能打开最高特效，我想这一点对于显卡芯片厂商来说将是一个巨大的考验。试想当一款可玩性和游戏画面都非常不错的游戏因为市场上没有足够的显卡能支持它的运行时，网友或者消费者无形之中就会把这种压力施加在显卡制造商身上，而这也将促使显卡厂商的不断进步。

《孤岛危机》并不是目前对显卡要求最苛刻的游戏，即便如此目前最顶级的显卡依旧不能完全应付。除了《孤岛危机》这类对核心和显存要求都极高的游戏外，像《GTA4》、《失落的星球》则是对显卡的显存有着极其严格的要求。游戏《GTA4》对显卡核心要求不算特别高，但是这款游戏的画面比较复杂，在游戏运行时需要很大的数据吞吐量，因此它对显卡显存要求极其苛刻。像目前主流的512MB显存在面对这款游戏时由于显存容量的，我们很难在特效上开到比较高的级别，而即使是1GB的显存容量甚至都不能完全将所有的特效开至最高。对显存容量的高要求，在一定程度上促使显卡厂商不断提升显卡容量。当然，这也迎合了现在厂商宣传大显存的特点。这里我们介绍的两款游戏分别是2007年和2009年发布的，这两款游戏对显卡核心和显存部分提出了相当高的要求。当然，这两款游戏并不能代表整个游戏的全部，但是通过这两款游戏我们不难看出今后的游戏将不断地朝着更逼真更复杂的方向发展，随着这种游戏画面的不断提升它对显卡的要求显然是逐渐增加的，这在很大程度上将促使显卡朝着更高端的技术发展，因此不难断定的是游戏推动显卡技术的不断发展仍然是将来的一个发展趋势。

3.7显存位宽分析

4.1.1 未来显卡技术的发展决定和支撑着游戏的发展

虽然游戏在很大程度上促进着显卡技术的不断发展与进步，但是我们不可否认的是显卡对游戏的发展也起着支撑性甚至决定性的作用。一款不管多么绚丽的游戏，如果缺少了显卡对它的支撑，它就无法实现它的价值，因此显卡技术的发展也就决定和支撑着游戏的发展。

我们都知道NVIDIA显卡具备“四大内功”，其中四大内功之一的物理加速就能非常好的体现出显卡技术的发展对游戏发展所带来的支撑性作用。通过PhysX技术，开发人员可以方便、轻松的设置各种爆炸效果，并可以产生更多的碎片，而每个碎片的物理轨迹也更加接近真实；而各种液体的效果也更加具有质感和动感，水花飞溅再也不是电影中工业级渲染才能产生的效果，凭借NVIDIA PhysX技术，游戏开发人员可以设计出栩栩如生的游戏世界：墙壁可以坍塌、玻璃可以被打碎、树木可以在微风中摇曳、水流具有实体感和动感。

因为显卡具备了物理加速引擎，游戏开发商才能基于此技术发开出各种真实的物理场景，如果缺少了像物理加速这样一些先进的显卡技术，即便是游戏具备这样的场景，没有了显卡的支持我们也是不能感受到这种震撼与真实性的。同时也正是因为显卡具备了像物理加速这样的技术，才推动着游戏开发商开发出更多的基于物理加速设计的游戏场景，让消费者体验到完全不同于以往的游戏画面。目前除了镜之边缘、一舞成名、雪域危机、铁甲突击、圣域2外，将来还会有越来越多支持物理加速的游戏。与NVIDIA显卡具备物理加速技术一样，AMD显卡也具备支持DX10.1特效的技术。DirectX 10.1可以说是对DirectX 10的一系列完善、补充、拓展和延伸，并增加5个新的API、支持最新硬件、强制要求FP32纹理过滤和4x MSAA多重采样反锯齿。现在有不少的游戏基于物理加速技术所开发，同样也有很多的游戏是基于DX10.1特效所开发的，像《鹰击长空》就是一款基于DX10.1特效开发的游戏。虽然我们用不支持DX10.1特效的显卡也能玩这款游戏，但是在画面流畅度方面我们会明显感觉到它不如具备DX10.1特效的显卡流畅，同时它也不能发挥出游戏在DX10.1特效方面的优势。因此，我们不难看出正是因为AMD显卡具备DX10.1特效才能在画面流畅度方面很好的支持DX10.1游戏，否则如果画面连流畅度都不能达到，也就失去了游戏的意义了。

第5章结论

总的来说，未来的游戏将不断地朝着更逼真与更震撼的游戏画面发展，这在很大程度上将促进显卡技术的发展以适应对显卡要求越来越高的游戏，而显卡厂商为显卡所赋予的新技术也会为游戏开发商带来更大的发挥空间和创作空间。图形芯片的发展已经超越了处理器的发展，这话一点都没错，自从Voodoo在1996年叩开了3D这个缤纷世界的大门后，图形芯片的发展一日千里，相信在几年前，谁也不会想到3D图形世界可以那么真实。同样，现在我们也无法肯定地预测未来的3D标准是继续由NVIDIA制订还是由3DLabs改写。也许不久的将来，显卡将能给我们更多的惊喜！

第6章参考文献

[1] 赵中秋. 显卡维修知识精解. 电子工业出版社. 2013. [2] 白中英,戴志涛. 计算机组成原理. 科学出版社. 2005. [3] 王道生. 微型计算机电路基础. 电子工业出版社. 2011.

[4] 孙承庭. 计算机硬件电路原理与检修技术. 西南交大出版社.2015 [5] JungHyun Han著,刘鹏译. 计算机图形学——基于3D图形开发技术. 清华大学出版

社.2013

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