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1 篇名 : 顯示卡晶片之組合與展望作者 : 陳榮添高雄市立高雄高級工業職業學校二年甲班

2 壹前言綜觀現在社會, 以資訊科技為主, 高精密科技取代一切, 不管是電晶體 IC 微電腦, 漸漸蓬勃發展起來, 而我最感到有興趣的, 就是內建在電腦裡的顯示卡顯示卡從早期的單色顯示, 一直就在持續地進步, 不過當時進步的目的, 主要都集中在顯示顏色數解析度更新頻率等 2D 部分, 但這樣的趨勢很快就結束了, 隨著電腦及顯示相關硬體的進步,PC 上的娛樂價值開始受到較多人的注意, 也因此導致 PC 正式進入多采多姿的多媒體娛樂時代在多媒體娛樂時代當中, 遊戲及各方面多媒體的應用, 成了檢視顯示卡良莠的最佳平台, 隨著顯示卡的進步,PC 上的遊戲也跟著水漲船高, 各遊戲與最新顯示卡紛紛相互支援, 以便讓遊戲的質感提升, 儼然就成了遊戲為顯示卡能力指標的一種狀況貳正文一顯示卡的基本資料 1 源起與演進 : 顯示卡是插在主板上的擴展槽裡的 ( 現在一般是 PCI-E 或 AGP 插槽 ) 它主要負責把主機向顯示器發出的顯示信號轉化為一般電信號, 使得顯示器能明白個人電腦在讓它幹什麼顯示卡的主要晶片叫顯示晶片 (Video chipset, 也叫 GPU 或 VPU, 圖形處理器或視覺處理器 ), 是顯示卡的主要處理單元顯示卡上也有和電腦內存相似的存儲器, 稱為顯示內存, 簡稱顯存早期的顯示卡只是單純意義的顯示卡, 只起到信號轉換的作用 ; 目前我們一般使用的顯示卡都帶有 3D 畫面運算和圖形加速功能, 所以也叫做圖形加速卡或 3D 加速卡顯示卡通常由匯流排介面 PCB 板顯示晶片顯存 RAMDAC VGA BIOS VGA 功能插針 VGA 插座及其他外圍元件構成, 現在的顯示卡大多還具有 DVI 顯示器介面或者 HDMI 介面及 S-video 端子介面電腦顯示卡的演進, 大致上可以追溯到 1981 年, 當時的藍色巨人 IBM 公司剛推出了 IBM PC, 分別有單色及彩色機種, 分別搭配單色顯示 (MDA) 以及彩色圖形顯示卡 (CGA) MDA 能顯示較為細膩的文字, 卻不備彩色與圖形的顯示能力, 而 CGA 的彩色圖形顯示能力實在是有夠不好的, 它只能以 320* *200 的粗糙解析度, 提供少數的色彩 (16 色任選四色 ) 在 1987 年,IBM 推出 PS/2 所廣的 VGA 顯示檟準, 它把色素提升到 256K 色中任選 16 或 256 色, 解析度也進 1

3 展到 640*480, 此時個人電腦彩色圖形顯示力, 被廠商發揮的淋漓盡致! 從 1989 年到現在, 市面上大概都是 XGA 或 SVGA 的天下了, 由於人們對於顯示卡的要求是永不知足的, 也因此顯示卡等不及到新標準的統一,SVGA 和 XGA(800* 600,1024*768;32K/64K 色甚至 1677 萬色全彩能力 ) 便相繼出籠了 ( 註一 ) 顯示卡的型號可以分為 : A B C 三大部分, A 代表的是晶片製程世代 B 代表的是晶片運算等級 C 代表的是晶片超頻降頻 A 越高, 越新製程世代, 越省電,3D 指令集越多, 能內建更高的 DirectX 繪圖引擎, 能支援最新的週邊, 更多的新功能, 例如 : 最新的顯示卡所強打的新功能 : 藍光 DVD 硬體解碼功能, 舊型的顯示卡解碼起來就很吃力 B 越高, 代表電晶體著色器越多, 處理器記憶體時脈越高, 運算傳輸頻寬越快, 這個部份, 是決定顯示卡售價高低的主因, 因為越高階的晶片, 越難製作, 高等級晶片平均良率只有 4 成, 這代表廠商製造了 100 片晶片, 卻只有 40 片, 能達到這標準, 成本非常之高, 所以無法便宜賣 C 越高, 代表這個晶片是超頻版, 越低就是降頻版, 例如 :GX2 是雙核版 GTX 是極限版 GTS 是超頻版 GT 是正常版 GS 是降頻版 LE 是陽春版看法是這樣 : 9600 GT 8800 GT 9 是 A,6 是 B,GT 是 C, 8 是 A,8 是 B,GT 是 C, ATi 的顯示卡型號判別則是這樣 : HD 4850 HD 是 A,8 是 B,5 是 C, 3 是 A,4 是 B,7 是 C, 顯示卡售價 : 入門等級要 1500~2500, 一般等級要 3500~5500, 中上等級要 6500~9500 豪華等級要 10000~25000, 而數字 B 是決定售價的關鍵,4 為低階卡,6 為中階卡,8 為高階卡有趣的, 顯示卡也有時代的區分 :1. 遊戲時代的顯示卡遊戲在擺脫單純地顯示 2D 圖像之後, 慢慢往 3D 方面發展, 在這樣的情形下, 當然顯示卡的戰爭, 也從 2D 轉往 3D, 就一般消費市場來說, 顯示卡的決戰領域, 還是與遊戲上的表現有關, 有時這種狀況, 實在很難說是硬體帶領軟體進步, 還是軟體催促硬體提升了, 反正市場有需求就有供給, 有消費就有生產, 這是魚幫水水幫魚的問題, 反正是導致市場一片欣欣向榮, 顯示卡的進步也在這樣的態勢之下, 顯得特別快速與突出 2. 所向披靡的巫毒時代, 巫毒這個名詞總是和遊戲相提並論, 原因無他, 在當初遊戲玩家殷切期盼之下,3Dfx 公司的 Voodoo 顯示卡, 提供了 2

4 遊戲玩家與發展者最好的開發環境, 藉由 Voodoo 卡的 3D 功能提升, 遊戲變得好玩了, 開發遊戲者也有了依循, 在供需上獲得雙方面的平衡, 成為該時遊戲 3D 顯示卡的最佳組合,Voodoo 這個名詞, 正式成為遊戲玩家心中的最愛, 也是顯示卡發展歷史中輝煌的一頁當然, 這樣的榮景可不是平白出現的, 因應 3D 顯示的需求, 廠商們也聯合推出了相關的標準, 這樣可以免除顯示卡製造廠各自為政的問題, 讓大家都遵循一個共同認定的標準, 這樣對硬體研發廠商軟體研發廠商甚至是使用者來說, 都是絕對有好處的, 因此以微軟為首, 推出了 DirectX 及 OpenGL 相關的規範, 從此之後,DirectX 就成了與遊戲相關的重要協定了當然, 比較高階一些的 3D 應用, 則以 OpenGL 為準, 這類軟體大多是動畫製作軟體 3. 動搖的巫毒時代 Voodoo 成了遊戲的代名詞之後, 確實有一段不錯的美好時光, 各遊戲廠商也很推崇 Voodoo 卡, 真正的遊戲玩家, 幾乎是人手一塊 Voodoo 卡, 但好景不常, 以往經營不順的 nvidia 公司, 推出了 TNT 顯示卡, 這時也正是顯示卡的 AGP 年代,TNT 的推出, 與獨大於市場好一段時間的 Voodoo 正式交鋒, 展開了一場大戰, 也算是顯示卡戰國時期的開始, 其中可說是征戰不斷, 雖然對象均為幾家顯示卡大廠, 但若以一般應用市場來看, 最精彩的還是 Voodoo 與 TNT 的惡鬥, 幾乎所有的目光, 也都集中在這兩雄的大戰之上 4. 傳奇的 nvidia: 這家公司在這段不短的時間內, 可說是搶盡了鋒頭,nVIDIA 自從 RIVA 128 晶片推出後, 使得許多人認識了這家公司, 而與 Voodoo 的廝殺, 更是將顯示卡大戰中最精彩的戲碼, 在 TNT 卡在市場上破解了 Voodoo 的獨大態勢之後, 後續的 TNT2/TNT2 M64 等顯示卡, 更是讓 Voodoo 系列吃盡苦頭, 這時 Voodoo 的獨大局勢已完全破解, 情勢大概可以用分庭抗禮來形容, 不過對於 nvidia 的支持者來說, 多半會認為是 nvidia 獲得了全勝, 自此顯示卡的發展趨勢焦點, 已經易主為 nvidia 了不可諱言地,nVIDIA 公司以其領先的技術與研發速度, 持續地衝擊著整個顯示卡市場, 也讓對手感到壓力倍增, 在繼 nvidia 的 TNT/TNT2/TNT2 M64 成功地受到市場的青睞後, nvidia 又以類似的模式攻佔市場, 如今的 GeForce 家族 ( 包括 GeForce/GeForce 2 GTS/GeForce 2 MX/ GeForce 2GTS Ultra 等 ) 又在市場上呼風喚雨, 在效能上領先群雄, 成為最受矚目的焦點 5.Elsa Gladiac Geforce 2 GTS Ultra 顯示卡, 當然, 3Dfx 公司也沒有放棄龐大的 Voodoo 擁護者, 畢竟在遊戲市場的佔有時間上來說,3Dfx 應該算是前輩了, 後浪能不能推前浪, 其實還難說的很, 一塊顯示卡除了在效能上要出眾之外, 價格也是很重要的, 而且還得看遊戲支援, 光就遊戲支援部分, 我們相信 3Dfx 是佔了頗大優勢的, 畢竟 3Dfx 與遊戲廠商搭配了這麼久的時間, 在人脈經驗上, 都是 nvidia 可以學習借鏡的, 一塊顯示卡的效能有沒有辦法發揮, 不是還得要軟體的配合嗎? 一個偉大的標準誕生, 也得要大家支持才行嘛! 這部分可不只是技術問題而已, 還關係著整個市場反應與共識呢! 3

圖 1-nVIDIA GeForce 4 Ti 4200 顯示卡 ( 資料來源 : 奇摩知識 ) 2 顯示卡概分 : 一 ISA 顯示卡 ( 圖 2):ISA 顯示卡是以前最普遍使用的 VGA 顯示器所能支援的古老顯示卡二 VESA 顯示卡 :VESA 是 Video Electronic Standards Association ( 影像電子工程標準協會 ) 的縮寫,

5 圖 1-nVIDIA GeForce 4 Ti 4200 顯示卡 ( 資料來源 : 奇摩知識 ) 2 顯示卡概分 : 一 ISA 顯示卡 ( 圖 2):ISA 顯示卡是以前最普遍使用的 VGA 顯示器所能支援的古老顯示卡二 VESA 顯示卡 :VESA 是 Video Electronic Standards Association ( 影像電子工程標準協會 ) 的縮寫, 由多家計算機晶片製造商於 1989 年聯合創立 1994 年底,VESA 發表了 64 位架構的 VESA Local Bus 標準,80486 以後的個人電腦大多採用這一標準的顯示卡三 PCI 顯示卡 :PCI(Peripheral Component Interconnect) 顯示卡, 通常被使用於較早期或精簡型的電腦中, 此類電腦由於將 AGP 標準插槽移除而必須仰賴 PCI 介面的顯示卡目前已知被多數的使用於 486 到 PENTIUM2 早期的時代但直到顯示晶片無法直接支援 AGP 之前, 仍有部份廠商持續製造以 AGP 轉 PCI 為基底的顯示卡目前已知最新型的 PCI 介面顯示卡, 是 GeForce 8500 GT PCI( SPARKLE 製 ) 四 AGP 顯示卡 ( 圖 3):AGP(Accelerated Graphics Port) 是英特爾 (Intel) 公司在 1996 年開發的 32 位元匯流排介面, 用以增進電腦系統中的顯示效能分有 AGP 1X AGP 2X AGP 4X 及最後的 AGP 8X, 頻寬分別為 266MB/s 533MB/s 1066MB/s 以及 2133 MB/s 其中 AGP 4X 以後已跟之前電壓不相容其中 3Dlabs 的 Wildcat 是最強的專業級 AGP 圖形加速卡, 而 ATI 公司的 Radeon HD 3850 AGP 是性能最強的消費級 AGP 圖形加速卡 4

年後出產的顯示卡可支援雙顯示卡技術 (nvidia 的 SLi 和 ATi 的 CrossFire) 六 USB 顯示卡 : 不常用, 用於雙顯示輸出因為 USB 頻寬過小, 因此沒有可能玩 3D

6 五 PCI Express 顯示卡 :PCI Express( 亦稱 PCI-E) 是顯示卡最新的圖形介面, 用來取代 AGP 顯示卡, 面對日後 3D 顯示技術的不斷進步,AGP 的頻寬已經不足以應付龐大的數據運算目前性能最高的 PCI-Express 顯示卡是 NVidia 公司的 GeForce GTX 280 和 ATi 公司的 HD 4870X2 現時,2007 年後出產的顯示卡可支援雙顯示卡技術 (nvidia 的 SLi 和 ATi 的 CrossFire) 六 USB 顯示卡 : 不常用, 用於雙顯示輸出因為 USB 頻寬過小, 因此沒有可能玩 3D 遊戲, 僅僅可以播放視頻或 2D 工作使用時耗費 CPU 的資源 ( 註二 ) 圖 2- ISA 顯示卡 (512KB 顯存 ) ( 資料來源 : 維基百科 ) 圖 3-AGP 顯示卡 ( 資料來源 : 維基百科 ) 5

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8 3. 顯示卡之未來展望 : 自從進入 2006 年 8 月下旬以來, 公版顯示卡漸漸成為了顯示卡市場上的主流, 但隨之而來的人們對公版與非公版的爭論也漸漸火熱起來到底是公版好還是非公版好或是各有千秋? 這個問題一直困擾著大多數的消費者, 今天筆者將結合 9 月公版潮來一探公版顯卡的發展之道公版顯示卡大體可以分為三類 : 標準型公版顯示卡 ( 圖 5) 加強型公版顯示卡和實用型公版顯示卡標準公版顯卡是指按芯片廠家提供的標準規格元器件標準規格板型佈線等方案生產出來的顯卡 ; 加強型公版顯示卡和實用型公版顯示卡均是按標準規格板型佈線等方案生產出來的顯卡, 但前者在元器件的使用上超越公版規格, 後者則是以基本實用性為主, 為控製成本, 在元器件的使用上較公版規格有所降低從整體來說, 標準公版顯卡以其優秀的穩定性和超頻潛能得到眾玩家的認可, 但同時標準型公板顯卡往往在顯存規格散熱器和部分元件的選用上表現的比較保守, 而元件的電器性能往往決定了顯卡的最終超頻能力壽命和成本, 所以部分有實力的廠商會在標準公版的基礎上強化用料設計, 使公版的頻率穩定性和超頻潛能均有大幅度提升最近, 筆者發現在各大媒體風行的校園公版風暴中的三款產品便是屬於加強型公版顯示卡校園公版風暴是國內顯卡巨頭七彩虹特意為學生朋友們準備的一套公版大餐, 其中具體包括天行 7600GT-GD3 UP 烈焰戰神 256M V11 天行 7600GS-GD3 UP 烈焰戰神 256M V11 和天行 7300GT-GD3 UP 烈焰戰神 256M V11, 三款產品外形一模一樣, 只有大腦不同, 採用的圖形核心依次為 GeForce 7600GT GPU GeForce 7600GS GPU GeForce 7300GT GPU, 頻率分別為 560MHz/1500MHz 500MHz/1500MHz 和 550MHz/1500MHz 作為加強型公版顯示卡, 三款產品均是採用標準規格板型佈線方案生產出來的顯卡, 具體為採用 G73 核心專用的 P456 公版, 其性能穩定超頻能力頗為優秀, 而且增強型的 6 層 PCB 板背面擁有大量的覆銅設計, 能夠提供非常好的電磁屏蔽功能, 為完美超頻提供了保障七彩虹慣用的紅色 PCB 基調, 搭配烈焰外形風扇 ( 圖 4), 總體感覺十分養眼, 據廠家透露紅色 P456 公版 NV 顯示卡, 只有七彩虹用戶獨家享用散熱器一直是標準公版顯示卡的一大缺陷, 以 NVIDIA 測試標準, 散熱器只要可以控制核心溫度在 100 度以下, 既符合標準, 也有很多用戶反映公版 7600GT 顯示卡核心溫度非常高細心的用戶可以看到,NVIDIA 核心預警在 100 度以上, 雖然這樣我們可以認為是安全的, 不過卻無益於產品超頻校園公版風暴中的三款加強型公版顯示卡均對此有了強化設計, 三款產品均採用七彩虹外形專利產品烈焰系列壓固風扇, 非對稱的烈焰型鰭片設計, 7

供電方面的優化, 對於加強型公版顯卡來說, 是十分有必要的, 因為這是穩定運行和超頻的強有力後盾校園公版風暴三款加強型公版產品均採用三洋 OS-CON 固態電容和金屬封裝的電感線圈, 三洋 OS-CON 固態電容擁有 UltraLOW ESR 特性,-55 度 ~105

9 不僅切合烈焰的命名, 而且比同類型散熱器增加 250% 散熱面積, 極大增強了散熱效果形成的夾層直流風, 不僅能為核心散熱, 還能照顧到顯存,MOS 管等散熱, 使散熱更科學更高效三款加強型公版顯示卡均採用當前 GDDR3 顯存中速度最快的 1.1ns Samsung 頂級顯存顆粒, 單顆規格 32bit 64M, 只需 4 顆便可組成 256MB/128bit 的顯存規格, 超頻能力較 8 顆 16bit DDR3 更優秀, 而且創造性地為每顆顯存都配備了火焰形顯存散熱片, 為 DIY 玩家提供了巨大的超頻空間供電方面的優化, 對於加強型公版顯卡來說, 是十分有必要的, 因為這是穩定運行和超頻的強有力後盾校園公版風暴三款加強型公版產品均採用三洋 OS-CON 固態電容和金屬封裝的電感線圈, 三洋 OS-CON 固態電容擁有 UltraLOW ESR 特性,-55 度 ~105 度環境下內阻能夠始終保持在 9 毫歐以下, 發熱量非常低, 完全沒有爆漿隱患 ; 全封閉式金屬電感擁有優秀的 EMC 電磁輻射控制能力, 發熱量以及電磁輻射明顯低於半開放式和開放式電阻, 非常適合在高頻電路上應用圖 4- 烈焰型風扇 ( 資料來源 :Google 搜尋 ) 圖 5- 標準公版顯卡 ( 資料來源 :Google 搜尋 ) 8

10 参結論 : 近代以來, 顯示卡已經成為玩家眼中電腦好壞的區別, 想要 DIY 電腦的玩家對此項產品更是注意, 隨著科技的日新月異, 顯示卡廠商逐漸崛起, 玩家對於研究與比較各家廠商之顯示卡更是蔚為風潮, 想必未來顯示卡會成為電腦價格的一個重要指標, 也會在海內外開拓一個更為競爭激烈的市場顯示卡的技術一直在進步, 直到今年, 最好的 9800GTX 已經問世, 以現在之技術就能做到如此精美, 想必未來之發展會更為令人期待 9

11 肆引註資料 : 註一奇摩知識註二維基百科 ariant=zh-tw 註三 Google 搜尋 t html&prev=/search%3fq%3d%25e9%25a1%25af%25e7%25a4%25ba%2 5E5%258D%25A1%25E7%259A%2584%25E6%259C%25AA%25E4%25BE%2586%25 E7%2599%25BC%25E5%25B1%2595%26complete%3D1%26hl%3Dzh-TW%26sa%3D G&usg=ALkJrhh3te0dLKmzKaUX0mKFJ4d3Jvmomw 10

桌上型個人電腦採購規格說明表

桌上型個人電腦採購規格說明表第三組顯示卡規範書 1. Nvidia 繪圖晶片 1-1. 1-1-1. 繪圖晶片 :NVIDIA GeForce 8400 系列 ( 含 ) 以上 ( 請註明採用商品之廠牌及型號, 並於型錄標示對 NVIDIA 應到主要規格之項次 ) GeForce 1-1-2. 繪圖介面 : 支援 PCI Express 介面 16X( 含 ) 以上高速繪圖晶片 8400 低階顯 1-1-3. 提供 256MB