【硬件】认识和选购4K画质的显卡

2.6 认识和选购4K画质的显卡

显卡一般是一块独立的电路板，插在主板上接收由主机发出的控制显示系统工作的指令和显示内容的数字信号，然后通过输出模拟（或数字）信号控制显示器显示各种字符和图形，它和显示器构成了电脑的图像显示系统。

2.6.1 通过外观认识显卡

从外观上看，显卡主要由显示芯片（GPU）、散热器、显存和显示输出接口等几部分组成，如图2-136所示。

图2-136 显卡的外观

• 显示芯片：它是显卡上最重要的部分，其主要作用是处理软件指令，让显卡能完成某些特定的绘图功能，它直接决定了显卡的性能，如图2-137所示。由于显示芯片发热量巨大，因此往往在其上面都会覆盖散热器进行散热。
  
  图2-137 显示芯片
• 显存：它是显卡中用来临时存储显示数据的部件，其容量与存取速度对显卡的整体性能有着举足轻重的影响，而且还将直接影响显示的分辨率和色彩位数，其容量越大，所能显示的分辨率及色彩位数就越高，如图2-138所示。
  
  图2-138 显存
• 金手指：它是连接显卡和主板的通道，不同结构的金手指代表不同的主板接口，目前主流的显卡金手指为PCI-Express接口类型，如图2-139所示。
  
  图2-139 显卡金手指
• DVI（Digital Visual Interface）：数字视频接口，它可将显卡中的数字信号直接传输到显示器，从而使显示出来的图像更加真实自然，如图2-140所示。
  
  图2-140 DVI接口
• HDMI（High Definition Multimedia Interface）：称为高清晰度多媒体接口，它可以提供高达5Gbit/s的数据传输带宽，传送无压缩音频信号及高分辨率视频信号，也是目前使用最多的视频接口，如图2-141所示。
  
  图2-141 HDMI接口
• DP（DisplayPort）接口：它也是一种高清数字显示接口，可以连接电脑和显示器，也可以连接电脑和家庭影院，它是作为HDMI的竞争对手和DVI的潜在继任者而被开发出来的。DisplayPort问世之初可提供的带宽就高达10.8Gbit/s，充足的带宽保证了今后大尺寸显示设备对更高分辨率的需求，目前大多数中高端显卡都配备了1个或1个以上的DP接口，如图2-142所示。
  
  图2-142 DP接口

知识提示
VGA接口
这是一种外形为15针D型结构，用于向显示器输出模拟信号的显示输出接口，如图2-143所示，由于现在电脑系统的显示信号都是数字信号，VGA接口已经不能完全发挥显卡的显示性能，正在被逐渐淘汰。

图2-143 VGA接口

• 外接电源接口：通常显卡通过PCI-E接口由主板供电，但现在的显卡很多都有较大的功耗，所以需要外接电源独立供电。这时就需要在主板上设置外接电源接口，通常是8针或6针，如图2-144所示。
  
  图2-144 外接电源接口

2.6.2 确认显卡的基本信息

通过软件可以检测和确认显卡的基本信息，了解显卡的品牌、类型、显存、显示芯片和驱动版本等详细的产品规格参数，有助于选购合适的显卡。

• 使用鲁大师确认硬盘信息：鲁大师是一款专业的硬件检测软件，可以检测电脑硬件，并确认显卡的相关信息，如图2-145所示。
  
  图2-145 使用鲁大师确认显卡信息

知识提示
鲁大师的局限性
鲁大师无法给出显卡的位宽、显存类型、最大分辨率等详细的性能参数，所以，检测显卡还是需要使用专业的显卡检测软件。

• 使用Gpuinfo确认显卡信息：Gpuinfo是国内比较先进的显卡识别软件，可以显示硬件信息、BIOS版本、驱动信息、显存类型和频率信息等，如图2-146所示。
  
  图2-146 使用Gpuinfo检测显卡信息

多学一招
Gpuinfo识别真假显卡
普通软件是依靠显卡ID来识别显卡的，而实际上，显卡ID是能够在刷新BIOS的时候编辑并修改的。Gpuinfo通过更为底层的信息来识别显卡，更容易判定显卡的真伪。

2.6.3 显示芯片与显卡性能的关系

显示芯片是显卡的关键核心部件之一，显示芯片的性能参数直接关系到显卡的性能好坏，通常在选购显卡时，与显示芯片相关的性能参数包括制造工艺、核心频率、芯片厂商和芯片型号。

微课：常见显示芯片理论性能对比

• 芯片厂商：显示芯片主要有NVIDIA和AMD两个主要厂商。
• 芯片型号：不同的芯片型号，其适用的范围也不同，如表2-4所示。
  表2-4 显卡芯片型号分类
  
• 制造工艺：显示芯片的制造工艺与CPU一样，也是用来衡量其加工精度的。制造工艺的提高，意味着显示芯片的体积将更小、集成度更高、性能更加强大、功耗也将降低，现在主流芯片的制造工艺为28nm、16nm和14nm。
• 核心频率：它是指显示核心的工作频率，在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强，但显卡的性能由核心频率、显存、像素管线和像素填充率等多方面的情况所决定，因此在芯片不同的情况下，核心频率高并不代表此显卡性能好。

知识提示
显示芯片性能对比图
为了简单地表示显示芯片的性能优劣，图2-147中显示了目前市面上各种显示芯片（包括CPU集成显示芯片）的理论性能对比。

图2-147 常见显示芯片理论性能对比

2.6.4 显存选HBM还是GDDR

显存是显卡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。如果说显示芯片决定了显卡所能提供的功能和基本性能，那么，显卡性能的发挥则很大程度上取决于显存，因为无论显示芯片的性能如何出众，最终其性能都要通过配套的显存来发挥。
1．显存的主要性能参数
在显卡的各种性能参数中，与显存相关的包括显存的频率、容量、位宽和速度以及最大分辨率。

• 显存频率：它是指默认情况下，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映了该显存的速度，其随着显存的类型和性能的不同而不同，同样类型下，频率越高，性能越强。
• 显存容量：从理论上讲，显存容量决定了显示芯片处理的数据量，显存容量越大，显卡性能就越好。目前市场上显卡的显存容量从1GB到12GB不等。
• 显存位宽：通常情况下把显存位宽理解为数据进出通道的大小，在运行频率和显存容量相同的情况下，显存位宽越大，数据的吞吐量就越大，显卡的性能也就越好。目前市场上显卡的显存位宽有64bit到768bit不等。
• 显存速度：显存的时钟周期就是显存时钟脉冲的重复周期，它是衡量显存速度的重要指标。显存速度越快，单位时间交换的数据量也就越大，在同等情况下显卡性能将会得到明显提升。显存频率与显存时钟周期之间为倒数关系（也可以说显存频率与显存速度之间为倒数关系），显存时钟周期越小，它的显存频率就越高，显卡的性能也就越好。
• 最大分辨率：最大分辨率表示显卡输出给显示器，并能在显示器上描绘像素点的数量。分辨率越大，所能显示的图像的像素点就越多，并且能显示更多的细节，当然也就越清晰。最大分辨率在一定程度上跟显存有着直接关系，因为这些像素点的数据最初都存储于显存内，因此显存容量会影响到最大分辨率。现在显卡的最大分辨率为2560x1600、3840x2160、4096x2160和5120x3200及以上。

知识提示
4K显卡
4K是一种超高清的分辨率，即像素分辨率达到4096×2160，而显卡的最高分辨率达到4K的也就称为4K显卡。分辨率的相关内容将在后面的章节详细讲解，这里不做赘述。
2．显存的类型
显存的类型也是影响显卡性能的重要参数之一，目前市面上的显存主要有HBM和GDDR两种。

• GDDR：GDDR显存在很长一段时间内是市场上的主流类型，从过去的GDDR1一直到现在的GDDR5和GDDR5X。GDDR5和GDDR5X显存的功耗相对低，且性能更高，也可以提供更大的容量，并采用了新的频率架构，拥有更佳的容错性。
• HBM：HBM显存是最新一代的显存，用来替代GDDR，它采用堆叠技术，减少了显存的体积，节省了空间。HBM显存增加了位宽，其单颗粒的位宽是1024bit，是GDDR5的32倍。同等容量的情况下，HBM显存性能比GDDR5提升了65%，功耗降低了40%。最新的HBM2显存的性能可能在原来的基础上翻一倍。

2.6.5 水冷是显卡的最佳散热方式

随着显卡核心工作频率与显存工作频率的不断提升，显卡芯片和显存的发热量也在增加，因而显卡都会采用必要的散热方式，所以优秀的散热方式也是选购显卡的重要方面之一。

• 被动式散热：一般一些工作频率较低的显卡采用的都是被动式散热，这种散热方式就是在显示芯片上安装一个散热片，不仅成本较低，还能减少使用中的噪音。但由于显卡功耗的提高，仅用散热片已经无法满足显卡散热的需要，所以，这种方式已经很少使用。
• 主动式散热：这种方式是在散热片上安装散热风扇，也是显卡的主要散热方式，目前大多数显卡都采用这种散热方式，如图2-148所示。
  
  图2-148 主动式散热图
• 水冷式散热：这种散热方式集合了前两种方式的优点，散热效果好，没有噪声，但由于散热部件较多，且需要占用较大的机箱空间，所以成本较高，如图2-149所示。
  
  图2-149 水冷式散热

2.6.6 终极提升显示性能——SLI和CF

在显卡技术发展到一定水平的情况下，利用“多GPU”技术，可以在单位时间内提升显卡的性能。所谓的“多GPU”技术就是联合使用多个GPU核心的运算力，来得到高于单个GPU的性能，提升电脑的显示性能。
显示芯片只有两个品牌，NVIDIA的多GPU技术叫做SLI，AMD的叫做CF。

• SLI：SLI（Scalable Link Interface，可升级连接接口）是NVIDIA公司的专利技术，它通过一种特殊的接口连接方式（称为SLI桥接器或者显卡连接器），在一块支持SLI技术的主板上同时连接并使用多块显卡，提升电脑的图形处理能力，图2-150所示为双卡SLI。
  
  图2-150 双卡SLI

知识提示
SLI/CF桥接器
SLI/CF桥接器是多张一样的显卡组建SLI/CF系统所使用的一个连接装备，连接在一起的多张显卡的数据可以直接通过这个专门的桥接器进行传输。

• CF：CF（CrossFire，交叉火力，简称交火）是ATI公司的多GPU技术，它也是通过CF桥接器让多张显卡同时在一台电脑上连接使用，增强运算效能。和SLI相同，它们都是通过桥接器连接显卡上的SLI/CF接口来实现多GPU，图2-151所示为显卡上的CF接口，通常在显卡的顶部。
  
  图2-151 显卡的CF接口
• Hybird SLI/CF：它是另外一种多GPU技术，也就是通常所说的混合交火技术。混合交火技术就是利用处理器显卡和普通显卡进行交火，从而提升电脑的显示性能。对于性能方面来说，混合交火最高可以提高电脑的图形处理能力到150%左右，但还达不到SLI/CF的180%左右。不过，相对于SLI/CF，中低端显卡用户可以通过混合交火带来性价比的提升和使用成本的降低；对于高端显卡用户，虽然无法通过混合交火提升显示性能，但在一些特定的模式下，混合交火支持独立显示芯片的休眠功能，这样可以控制显卡的功耗，节约能源，非常实用。

2.6.7 轻松解读显卡流处理器

流处理器（Stream Processor，SP）多少对显卡性能有决定性作用，可以说高中低端的显卡除了核心不同外，最主要的差别就在于流处理器数量，流处理器个数越多，显卡的图形处理能力越强，一般成正比关系。
流处理器很重要，但NVIDIA和AMD同样级别的显卡的流处理器数量却相差巨大，这是因为两种显卡使用的流处理器种类不一样。

• AMD：AMD公司的显卡使用的是超标量流处理器，其特点是浮点运算能力强大，表现在图形处理上则是偏重于图像的画面和画质。
• NVIDIA：NVIDIA公司的显卡使用的是矢量流处理器，其特点是每个流处理器都具有完整的ALU（算术逻辑单元）功能，表现在图形处理上则是偏重于处理速度。
• NVIDIA和AMD的区别：NVIDIA显卡的流处理器图形处理速度快，AMD显卡的流处理器图形处理画质好。NVIDIA显卡的一个矢量处理器可以完成AMD显卡5个超标量流处理器的工作任务，也就是1:5的换算公式。如果某AMD显卡的流处理器数量为480个，则其性能相当于只有96个NVIDIA显卡流处理器。

2.6.8 处理器显卡和独立显卡的选择

随着CPU性能的不断提升，其内置的处理器显卡性能也在不断更新，依托CPU强大的运算能力和智能能效调节设计，可以在更低功耗下实现同样出色的图形处理性能和流畅的应用体验。那么，在组装电脑的时候，是该选择处理器显卡还是独立显卡？
在图2-149所示的显示芯片理论性能对比图中可以看到，二代APU处理器显卡已经可以媲美中低端独立显卡，另外，Intel处理器显卡在性能上也已经可以和以前的诸多入门独立显卡相抗衡了。例如AMD A10-5800K内置的HD7660D核心显卡性能与入门级的GT630 D5独立显卡相当，超越了GT630以下独立显卡的性能，也就是说，如果要组装A10处理器的电脑，那么GT630以下的显卡显然没有购买意义，因为它无法提升电脑的显示性能。
组装电脑时一定要根据对显卡的需求来选择使用处理器显卡还是独立显卡。对于入门或者办公用户而言，使用处理器显卡就足够了，这样可降低组装电脑的成本，同时处理器显卡还有更好的稳定性。比如现在Intel酷睿i5 CPU的Intel HD Graphics 530处理器显卡，其具有350MHz的显示频率，64GB的显存，4096x2304的最大分辨率，完全能够满足普通用户的基本显示要求，甚至对于基本的图形图像处理及主流的网络游戏都能轻松应付。
对于主流游戏用户，独立显卡是必不可少的，毕竟目前主流独立显卡才具备真正的主流游戏性能，对于独立显卡，建议不要购买400元以下的入门独立显卡，因为处理器核心显卡的性能都与之相近，多花钱购买不值得。500元以上的主流入门显卡才值得考虑，目前主流游戏用户选购显卡的预算均在700~1500元，这个价位的显卡一般均具有较强性能，基本可以满足各类主流游戏需求。
对于发烧友、主要玩大型单机游戏或是主要从事效果绘图视频编辑方面工作的专业用户而言，就一定得使用独立显卡，且一定要使用一线的显卡。

2.6.9 选购显卡的注意事项

用户通常都对电脑的显示性能和图形处理能力有较高的要求，所以在选购显卡时，一定要注意以下几个方面的问题。

• 选料：如果显卡的选料上乘，做工优良，这块显卡的性能也就较好，但价格相对也较高；如果一款显卡价格低于同档次的其他显卡，那么这块显卡在做工上可能稍次。选购显卡时，一定要注意这些问题。
• 做工：一款性能优良的显卡，其PCB板、线路和各种元件的分布也比较规范，建议尽量选择使用4层以上PCB板显卡。
• 布线：为使显卡能够正常工作，显卡内通常密布着许多电子线路，用户可直观地看到这些线路。正规厂商的显卡布局清晰、整齐，各个线路间都保持了比较固定的距离，各种元件也非常齐全，而低端显卡上则常会出现空白的区域。
• 包装：一块通过正规渠道进货的新显卡，包装盒上的封条一般是完整的，而且显卡上有中文的产品标记和生产厂商的名称、产品型号和规格等信息。