【硬件】認識和選購4K畫質的顯卡

2.6 認識和選購4K畫質的顯卡

顯卡一般是一塊獨立的電路板，插在主板上接收由主機發出的控制顯示系統工作的指令和顯示內容的數字信號，然後通過輸出模擬（或數字）信號控制顯示器顯示各種字符和圖形，它和顯示器構成了電腦的圖像顯示系統。

2.6.1 通過外觀認識顯卡

從外觀上看，顯卡主要由顯示芯片（GPU）、散熱器、顯存和顯示輸出接口等幾部分組成，如圖2-136所示。

圖2-136 顯卡的外觀

• 顯示芯片：它是顯卡上最重要的部分，其主要作用是處理軟件指令，讓顯卡能完成某些特定的繪圖功能，它直接決定了顯卡的性能，如圖2-137所示。由於顯示芯片發熱量巨大，因此往往在其上面都會覆蓋散熱器進行散熱。
  
  圖2-137 顯示芯片
• 顯存：它是顯卡中用來臨時存儲顯示數據的部件，其容量與存取速度對顯卡的整體性能有着舉足輕重的影響，而且還將直接影響顯示的分辨率和色彩位數，其容量越大，所能顯示的分辨率及色彩位數就越高，如圖2-138所示。
  
  圖2-138 顯存
• 金手指：它是連接顯卡和主板的通道，不同結構的金手指代表不同的主板接口，目前主流的顯卡金手指爲PCI-Express接口類型，如圖2-139所示。
  
  圖2-139 顯卡金手指
• DVI（Digital Visual Interface）：數字視頻接口，它可將顯卡中的數字信號直接傳輸到顯示器，從而使顯示出來的圖像更加真實自然，如圖2-140所示。
  
  圖2-140 DVI接口
• HDMI（High Definition Multimedia Interface）：稱爲高清晰度多媒體接口，它可以提供高達5Gbit/s的數據傳輸帶寬，傳送無壓縮音頻信號及高分辨率視頻信號，也是目前使用最多的視頻接口，如圖2-141所示。
  
  圖2-141 HDMI接口

• DP（DisplayPort）接口：它也是一種高清數字顯示接口，可以連接電腦和顯示器，也可以連接電腦和家庭影院，它是作爲HDMI的競爭對手和DVI的潛在繼任者而被開發出來的。DisplayPort問世之初可提供的帶寬就高達10.8Gbit/s，充足的帶寬保證了今後大尺寸顯示設備對更高分辨率的需求，目前大多數中高端顯卡都配備了1個或1個以上的DP接口，如圖2-142所示。
  
  圖2-142 DP接口

  知識提示
  VGA接口
  這是一種外形爲15針D型結構，用於向顯示器輸出模擬信號的顯示輸出接口，如圖2-143所示，由於現在電腦系統的顯示信號都是數字信號，VGA接口已經不能完全發揮顯卡的顯示性能，正在被逐漸淘汰。
  
  圖2-143 VGA接口

• 外接電源接口：通常顯卡通過PCI-E接口由主板供電，但現在的顯卡很多都有較大的功耗，所以需要外接電源獨立供電。這時就需要在主板上設置外接電源接口，通常是8針或6針，如圖2-144所示。
  
  圖2-144 外接電源接口

2.6.2 確認顯卡的基本信息

通過軟件可以檢測和確認顯卡的基本信息，瞭解顯卡的品牌、類型、顯存、顯示芯片和驅動版本等詳細的產品規格參數，有助於選購合適的顯卡。

• 使用魯大師確認硬盤信息：魯大師是一款專業的硬件檢測軟件，可以檢測電腦硬件，並確認顯卡的相關信息，如圖2-145所示。
  
  圖2-145 使用魯大師確認顯卡信息

  知識提示
  魯大師的侷限性
  魯大師無法給出顯卡的位寬、顯存類型、最大分辨率等詳細的性能參數，所以，檢測顯卡還是需要使用專業的顯卡檢測軟件。

• 使用Gpuinfo確認顯卡信息：Gpuinfo是國內比較先進的顯卡識別軟件，可以顯示硬件信息、BIOS版本、驅動信息、顯存類型和頻率信息等，如圖2-146所示。
  
  圖2-146 使用Gpuinfo檢測顯卡信息

  多學一招
  Gpuinfo識別真假顯卡
  普通軟件是依靠顯卡ID來識別顯卡的，而實際上，顯卡ID是能夠在刷新BIOS的時候編輯並修改的。Gpuinfo通過更爲底層的信息來識別顯卡，更容易判定顯卡的真僞。

2.6.3 顯示芯片與顯卡性能的關係

顯示芯片是顯卡的關鍵核心部件之一，顯示芯片的性能參數直接關係到顯卡的性能好壞，通常在選購顯卡時，與顯示芯片相關的性能參數包括製造工藝、核心頻率、芯片廠商和芯片型號。

微課：常見顯示芯片理論性能對比

• 芯片廠商：顯示芯片主要有NVIDIA和AMD兩個主要廠商。
• 芯片型號：不同的芯片型號，其適用的範圍也不同，如表2-4所示。
  表2-4 顯卡芯片型號分類
  
• 製造工藝：顯示芯片的製造工藝與CPU一樣，也是用來衡量其加工精度的。製造工藝的提高，意味着顯示芯片的體積將更小、集成度更高、性能更加強大、功耗也將降低，現在主流芯片的製造工藝爲28nm、16nm和14nm。

• 核心頻率：它是指顯示核心的工作頻率，在同樣級別的芯片中，核心頻率高的則性能要強，但顯卡的性能由核心頻率、顯存、像素管線和像素填充率等多方面的情況所決定，因此在芯片不同的情況下，核心頻率高並不代表此顯卡性能好。

  知識提示
  顯示芯片性能對比圖
  爲了簡單地表示顯示芯片的性能優劣，圖2-147中顯示了目前市面上各種顯示芯片（包括CPU集成顯示芯片）的理論性能對比。
  
  圖2-147 常見顯示芯片理論性能對比

2.6.4 顯存選HBM還是GDDR

顯存是顯卡的關鍵核心部件之一，它的優劣和容量大小會直接關係到顯卡的最終性能。如果說顯示芯片決定了顯卡所能提供的功能和基本性能，那麼，顯卡性能的發揮則很大程度上取決於顯存，因爲無論顯示芯片的性能如何出衆，最終其性能都要通過配套的顯存來發揮。
1．顯存的主要性能參數
在顯卡的各種性能參數中，與顯存相關的包括顯存的頻率、容量、位寬和速度以及最大分辨率。

• 顯存頻率：它是指默認情況下，該顯存在顯卡上工作時的頻率，以MHz（兆赫茲）爲單位。顯存頻率一定程度上反映了該顯存的速度，其隨着顯存的類型和性能的不同而不同，同樣類型下，頻率越高，性能越強。
• 顯存容量：從理論上講，顯存容量決定了顯示芯片處理的數據量，顯存容量越大，顯卡性能就越好。目前市場上顯卡的顯存容量從1GB到12GB不等。
• 顯存位寬：通常情況下把顯存位寬理解爲數據進出通道的大小，在運行頻率和顯存容量相同的情況下，顯存位寬越大，數據的吞吐量就越大，顯卡的性能也就越好。目前市場上顯卡的顯存位寬有64bit到768bit不等。
• 顯存速度：顯存的時鐘週期就是顯存時鐘脈衝的重複週期，它是衡量顯存速度的重要指標。顯存速度越快，單位時間交換的數據量也就越大，在同等情況下顯卡性能將會得到明顯提升。顯存頻率與顯存時鐘週期之間爲倒數關係（也可以說顯存頻率與顯存速度之間爲倒數關係），顯存時鐘週期越小，它的顯存頻率就越高，顯卡的性能也就越好。

• 最大分辨率：最大分辨率表示顯卡輸出給顯示器，並能在顯示器上描繪像素點的數量。分辨率越大，所能顯示的圖像的像素點就越多，並且能顯示更多的細節，當然也就越清晰。最大分辨率在一定程度上跟顯存有着直接關係，因爲這些像素點的數據最初都存儲於顯存內，因此顯存容量會影響到最大分辨率。現在顯卡的最大分辨率爲2560x1600、3840x2160、4096x2160和5120x3200及以上。

  知識提示
  4K顯卡
  4K是一種超高清的分辨率，即像素分辨率達到4096×2160，而顯卡的最高分辨率達到4K的也就稱爲4K顯卡。分辨率的相關內容將在後面的章節詳細講解，這裏不做贅述。
  2．顯存的類型
  顯存的類型也是影響顯卡性能的重要參數之一，目前市面上的顯存主要有HBM和GDDR兩種。

• GDDR：GDDR顯存在很長一段時間內是市場上的主流類型，從過去的GDDR1一直到現在的GDDR5和GDDR5X。GDDR5和GDDR5X顯存的功耗相對低，且性能更高，也可以提供更大的容量，並採用了新的頻率架構，擁有更佳的容錯性。

• HBM：HBM顯存是最新一代的顯存，用來替代GDDR，它採用堆疊技術，減少了顯存的體積，節省了空間。HBM顯存增加了位寬，其單顆粒的位寬是1024bit，是GDDR5的32倍。同等容量的情況下，HBM顯存性能比GDDR5提升了65%，功耗降低了40%。最新的HBM2顯存的性能可能在原來的基礎上翻一倍。

2.6.5 水冷是顯卡的最佳散熱方式

隨着顯卡核心工作頻率與顯存工作頻率的不斷提升，顯卡芯片和顯存的發熱量也在增加，因而顯卡都會採用必要的散熱方式，所以優秀的散熱方式也是選購顯卡的重要方面之一。

• 被動式散熱：一般一些工作頻率較低的顯卡採用的都是被動式散熱，這種散熱方式就是在顯示芯片上安裝一個散熱片，不僅成本較低，還能減少使用中的噪音。但由於顯卡功耗的提高，僅用散熱片已經無法滿足顯卡散熱的需要，所以，這種方式已經很少使用。
• 主動式散熱：這種方式是在散熱片上安裝散熱風扇，也是顯卡的主要散熱方式，目前大多數顯卡都採用這種散熱方式，如圖2-148所示。
  
  圖2-148 主動式散熱圖
• 水冷式散熱：這種散熱方式集合了前兩種方式的優點，散熱效果好，沒有噪聲，但由於散熱部件較多，且需要佔用較大的機箱空間，所以成本較高，如圖2-149所示。
  
  圖2-149 水冷式散熱

2.6.6 終極提升顯示性能——SLI和CF

在顯卡技術發展到一定水平的情況下，利用“多GPU”技術，可以在單位時間內提升顯卡的性能。所謂的“多GPU”技術就是聯合使用多個GPU核心的運算力，來得到高於單個GPU的性能，提升電腦的顯示性能。
顯示芯片只有兩個品牌，NVIDIA的多GPU技術叫做SLI，AMD的叫做CF。

• SLI：SLI（Scalable Link Interface，可升級連接接口）是NVIDIA公司的專利技術，它通過一種特殊的接口連接方式（稱爲SLI橋接器或者顯卡連接器），在一塊支持SLI技術的主板上同時連接並使用多塊顯卡，提升電腦的圖形處理能力，圖2-150所示爲雙卡SLI。
  
  圖2-150 雙卡SLI

  知識提示
  SLI/CF橋接器
  SLI/CF橋接器是多張一樣的顯卡組建SLI/CF系統所使用的一個連接裝備，連接在一起的多張顯卡的數據可以直接通過這個專門的橋接器進行傳輸。

• CF：CF（CrossFire，交叉火力，簡稱交火）是ATI公司的多GPU技術，它也是通過CF橋接器讓多張顯卡同時在一臺電腦上連接使用，增強運算效能。和SLI相同，它們都是通過橋接器連接顯卡上的SLI/CF接口來實現多GPU，圖2-151所示爲顯卡上的CF接口，通常在顯卡的頂部。
  
  圖2-151 顯卡的CF接口

• Hybird SLI/CF：它是另外一種多GPU技術，也就是通常所說的混合交火技術。混合交火技術就是利用處理器顯卡和普通顯卡進行交火，從而提升電腦的顯示性能。對於性能方面來說，混合交火最高可以提高電腦的圖形處理能力到150%左右，但還達不到SLI/CF的180%左右。不過，相對於SLI/CF，中低端顯卡用戶可以通過混合交火帶來性價比的提升和使用成本的降低；對於高端顯卡用戶，雖然無法通過混合交火提升顯示性能，但在一些特定的模式下，混合交火支持獨立顯示芯片的休眠功能，這樣可以控制顯卡的功耗，節約能源，非常實用。

2.6.7 輕鬆解讀顯卡流處理器

流處理器（Stream Processor，SP）多少對顯卡性能有決定性作用，可以說高中低端的顯卡除了核心不同外，最主要的差別就在於流處理器數量，流處理器個數越多，顯卡的圖形處理能力越強，一般成正比關係。
流處理器很重要，但NVIDIA和AMD同樣級別的顯卡的流處理器數量卻相差巨大，這是因爲兩種顯卡使用的流處理器種類不一樣。

• AMD：AMD公司的顯卡使用的是超標量流處理器，其特點是浮點運算能力強大，表現在圖形處理上則是偏重於圖像的畫面和畫質。
• NVIDIA：NVIDIA公司的顯卡使用的是矢量流處理器，其特點是每個流處理器都具有完整的ALU（算術邏輯單元）功能，表現在圖形處理上則是偏重於處理速度。
• NVIDIA和AMD的區別：NVIDIA顯卡的流處理器圖形處理速度快，AMD顯卡的流處理器圖形處理畫質好。NVIDIA顯卡的一個矢量處理器可以完成AMD顯卡5個超標量流處理器的工作任務，也就是1:5的換算公式。如果某AMD顯卡的流處理器數量爲480個，則其性能相當於只有96個NVIDIA顯卡流處理器。

2.6.8 處理器顯卡和獨立顯卡的選擇

隨着CPU性能的不斷提升，其內置的處理器顯卡性能也在不斷更新，依託CPU強大的運算能力和智能能效調節設計，可以在更低功耗下實現同樣出色的圖形處理性能和流暢的應用體驗。那麼，在組裝電腦的時候，是該選擇處理器顯卡還是獨立顯卡？
在圖2-149所示的顯示芯片理論性能對比圖中可以看到，二代APU處理器顯卡已經可以媲美中低端獨立顯卡，另外，Intel處理器顯卡在性能上也已經可以和以前的諸多入門獨立顯卡相抗衡了。例如AMD A10-5800K內置的HD7660D核心顯卡性能與入門級的GT630 D5獨立顯卡相當，超越了GT630以下獨立顯卡的性能，也就是說，如果要組裝A10處理器的電腦，那麼GT630以下的顯卡顯然沒有購買意義，因爲它無法提升電腦的顯示性能。
組裝電腦時一定要根據對顯卡的需求來選擇使用處理器顯卡還是獨立顯卡。對於入門或者辦公用戶而言，使用處理器顯卡就足夠了，這樣可降低組裝電腦的成本，同時處理器顯卡還有更好的穩定性。比如現在Intel酷睿i5 CPU的Intel HD Graphics 530處理器顯卡，其具有350MHz的顯示頻率，64GB的顯存，4096x2304的最大分辨率，完全能夠滿足普通用戶的基本顯示要求，甚至對於基本的圖形圖像處理及主流的網絡遊戲都能輕鬆應付。
對於主流遊戲用戶，獨立顯卡是必不可少的，畢竟目前主流獨立顯卡才具備真正的主流遊戲性能，對於獨立顯卡，建議不要購買400元以下的入門獨立顯卡，因爲處理器核心顯卡的性能都與之相近，多花錢購買不值得。500元以上的主流入門顯卡才值得考慮，目前主流遊戲用戶選購顯卡的預算均在700~1500元，這個價位的顯卡一般均具有較強性能，基本可以滿足各類主流遊戲需求。
對於發燒友、主要玩大型單機遊戲或是主要從事效果繪圖視頻編輯方面工作的專業用戶而言，就一定得使用獨立顯卡，且一定要使用一線的顯卡。

2.6.9 選購顯卡的注意事項

用戶通常都對電腦的顯示性能和圖形處理能力有較高的要求，所以在選購顯卡時，一定要注意以下幾個方面的問題。

• 選料：如果顯卡的選料上乘，做工優良，這塊顯卡的性能也就較好，但價格相對也較高；如果一款顯卡價格低於同檔次的其他顯卡，那麼這塊顯卡在做工上可能稍次。選購顯卡時，一定要注意這些問題。
• 做工：一款性能優良的顯卡，其PCB板、線路和各種元件的分佈也比較規範，建議儘量選擇使用4層以上PCB板顯卡。
• 佈線：爲使顯卡能夠正常工作，顯卡內通常密佈着許多電子線路，用戶可直觀地看到這些線路。正規廠商的顯卡布局清晰、整齊，各個線路間都保持了比較固定的距離，各種元件也非常齊全，而低端顯卡上則常會出現空白的區域。
• 包裝：一塊通過正規渠道進貨的新顯卡，包裝盒上的封條一般是完整的，而且顯卡上有中文的產品標記和生產廠商的名稱、產品型號和規格等信息。