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目前各种3D游戏和软件对显卡的要求越来越高,主板和显卡之间需要交换的数据量也越来越大,过去的显卡接口早已不能满足这样大量的数据交换,因此通常主板上都带有专门插显卡的插槽。假如显卡接口的传输速度不能满足显卡的需求,显卡的性能就会受到巨大的限制,再好的显卡也无法发挥。显卡发展至今主要出现过ISA、PCI、AGP、PCIExpress等几种接口,所能提供的数据带宽依次增加。其中2004年推出的PCIExpress接口已经成为主流,以解决显卡与系统数据传输的瓶颈问题,而ISA、PCI接口的显卡已经基本被淘汰。目前市场上显卡一般是AGP和PCI…E这两种显卡接口。
AGP是AcceleratedGraphicsPort(图形加速端口)的缩写,是显示卡的专用扩展插槽,它是在PCI图形接口的基础上发展而来的。AGP规范是英特尔公司解决电脑处理(主要是显示)3D图形能力差的问题而出台的。AGP并不是一种总线,而是一种接口方式。随着3D游戏做得越来越复杂,使用了大量的3D特效和纹理,使原来传输速率为133MB/sec的PCI总线越来越不堪重负,籍此原因Intel才推出了拥有高带宽的AGP接口。这是一种与PCI总线迥然不同的图形接口,它完全独立于PCI总线之外,直接把显卡与主板控制芯片联在一起,使得3D图形数据省略了越过PCI总线的过程,从而很好地解决了低带宽PCI接口造成的系统瓶颈问题。可以说,AGP代替PCI成为新的图形端口是技术发展的必然。
PCIExpress(以下简称PCI…E)采用了目前业内流行的点对点串行连接,比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率,达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输,PCI…E的双单工连接能提供更高的传输速率和质量,它们之间的差异跟半双工和全双工类似。
PCI…E的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括X1、X4、X8以及X16,而X2模式将用于内部接口而非插槽模式。PCI…E规格从1条通道连接到32条通道连接,有非常强的伸缩性,以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。此外,较短的PCI…E卡可以插入较长的PCI…E插槽中使用,PCI…E接口还能够支持热拔插,这也是个不小的飞跃。PCI…EX1的250MB/秒传输速度已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求,但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。因此,用于取代AGP接口的PCI…E接口位宽为X16,能够提供5GB/s的带宽,即便有编码上的损耗但仍能够提供约为4GB/s左右的实际带宽,远远超过AGP8X的2。1GB/s的带宽。
尽管PCI…E技术规格允许实现X1(250MB/秒),X2,X4,X8,X12,X16和X32通道规格,但是依目前形式来看,PCI…EX1和PCI…EX16已成为PCI…E主流规格,同时很多芯片组厂商在南桥芯片当中添加对PCI…EX1的支持,在北桥芯片当中添加对PCI…EX16的支持。除去提供极高数据传输带宽之外,PCI…E因为采用串行数据包方式传递数据,所以PCI…E接口每个针脚可以获得比传统I/O标准更多的带宽,这样就可以降低PCI…E设备生产成本和体积。另外,PCI…E也支持高阶电源管理,支持热插拔,支持数据同步传输,为优先传输数据进行带宽优化。
在兼容性方面,PCI…E在软件层面上兼容目前的PCI技术和设备,支持PCI设备和内存模组的初始化,也就是说过去的驱动程序、操作系统无需推倒重来,就可以支持PCI…E设备。目前PCI…E已经成为显卡的接口的主流,不过早期有些芯片组虽然提供了PCI…E作为显卡接口,但是其速度是4X的,而不是16X的,例如VIAPT880Pro和VIAPT880Ultra,当然这种情况极为罕见。
3DAPI
API是ApplicationProgrammingInterface的缩写,是应用程序接口的意思,而3DAPI则是指显卡与应用程序直接的接口。3DAPI能让编程人员所设计的3D软件只要调用其API内的程序,从而让API自动和硬件的驱动程序沟通,启动3D芯片内强大的3D图形处理功能,从而大幅度地提高了3D程序的设计效率。
如果没有3DAPI在开发程序时,程序员必须要了解全部的显卡特性,才能编写出与显卡完全匹配的程序,发挥出全部的显卡性能。而有了3DAPI这个显卡与软件直接的接口,程序员只需要编写符合接口的程序代码,就可以充分发挥显卡的不必再去了解硬件的具体性能和参数,这样就大大简化了程序开发的效率。
同样,显示芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品,以达到在API调用硬件资源时最优化,获得更好的性能。有了3DAPI,便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。比如在最能体现3DAPI的游戏方面,游戏设计人员设计时,不必去考虑具体某款显卡的特性,而只是按照3DAPI的接口标准来开发游戏,当游戏运行时则直接通过3DAPI来调用显卡的硬件资源。
目前个人电脑中主要应用的3DAPI有DirectX和OpenGL。DirectX目前已经成为游戏的主流,市售的绝大部分主流游戏均基于DirectX开发,例如《帝国时代3》、《孤岛惊魂》、《使命召唤2》、《HalfLife2》等流行的优秀游戏。而OpenGL目前则主要应用于专业的图形工作站,在游戏方面历史上也曾经和DirectX分庭抗礼,产生了一大批的优秀游戏,例如《Quake3》、《HalfLife》、《荣誉勋章》的前几部、《反恐精英》等,目前在DirectX的步步进逼之下,采用OpenGL的游戏已经越来越少,但也不乏经典大作,例如基于OpenGL的《DOOM3》以及采用DOOM3引擎的《Quake4》等等,无论过去还是现在,OpenGL在游戏方面的主要代表都是著名的idSoftware。
TV…Out
TV…Out是指显卡具备输出信号到电视的相关接口。目前普通家用的显示器尺寸不会超过19寸,显示画面相比于电视的尺寸来说小了很多,尤其在观看电影、打游戏时,更大的屏幕能给人带来更强烈的视觉享受。而更大尺寸的显示器价格是普通用户无法承受的,将显示画面输出到电视,这就成了一个不错的选择。输出到电视的接口目前主要应用的有三种。
一种是采用VGA接口,VGA接口是绝大多数显卡都具备的接口类型,但这需要电视上具备VGA接口才能实现,而带有此接口的电视相对还较少,同时多是一些价格较贵的产品,普及程度不高。此种方法一般不多采用,也不是人们习惯意义上说的视频输出。
另外一种则是复合视频接口。复合视频接口采用RCA接口,RCA接口是目前电视设备上应用最广泛的接口,几乎每台电视上都提供了此类接口,用于视频输入。虽然AV接口实现了音频和视频的分离传输,这就避免了因为音/视频混合干扰而导致的图像质量下降,但由于AV接口传输的仍然是一种亮度/色度(Y/C)混合的视频信号,仍然需要显示设备对其进行亮/色分离和色度解码才能成像,这种先混合再分离的过程必然会造成色彩信号的损失,色度信号和亮度信号也会有很大的机会相互干扰,从而影响最终输出的图像质量。
采用AV接口输出视频的显卡输出效果并不十分理想,但它却是电视上都具备的接口,因此此类接口受到一定用户的喜爱。目前此种输出接口的显卡产品较少,大多都提供输出效果更好的S端子接口。
最后一种则是目前应用最广泛、输出效果更好的S端子接口。S端子也就是SeparateVideo,而“Separate”的中文意思就是“分离”。它是在AV接口的基础上将色度信号C和亮度信号Y进行分离,再分别以不同的通道进行传输,减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程,减少转化过程中的损失,以得到最佳的显示效果。
通常显卡上采用的S端子有标准的4针接口(不带音效输出)和扩展的7针接口(带音效输出)。S端子相比于AV接口,由于它不再进行Y/C混合传输,因此也就无需再进行亮色分离和解码工作,而且使用各自独立的传输通道,在很大程度上避免了视频设备内信号串扰而产生的图像失真,极大地提高了图像的清晰度。
但S…Video仍要将两路色差信号混合为一路色度信号C进行传输,然后再在显示设备内解码进行处理,这样多少仍会带来一定信号损失而产生失真(这种失真很小),而且由于混合导致色度信号的带宽也有一定的限制。S…Video虽不是最好的,但考虑到目前的市场状况和综合成本等其它因素,它还是应用最普遍的视频接口。
PCIExpress接口
PCIExpress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PCIExpress。
PCIExpress采用了目前业内流行的点对点串行连接,比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率,达到PCI所不能提供的高带宽。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输,PCIExpress的双单工连接能提供更高的传输速率和质量,它们之间的差异跟半双工和全双工类似。
PCIExpress的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括X1、X4、X8以及X16(X2模式将用于内部接口而非插槽