PC的显示系统

互联网 | 编辑: 1999-11-17 17:29:46

近几年来,人们对CAD(计算机辅助设计)、多媒体、三维电脑游戏等电脑应用有了越来越高的需求,这种需求不可避免地推动了pc显示系统的发展。从一系列的新名词诸如PCI总线、AGP接口、DIME、WRAM、RAM DAC、3D 加速卡,可见一斑。通过本文,希望大家对PC的显示系统有进一步的认识与了解。

一、显示系统的组成

总的来讲,电脑中的数据从形成到显示出来要经历三个过程:CPU的运算、总线的传输、图形卡的处理和输出。

1、CPU的运算

取决于CPU的制造工艺。仅INTEL来说,从486,586到奔腾、奔腾MMX、奔腾PRO、奔腾Ⅱ,CPU的运算能力(包括整数、浮点)越来越高,处理速度越来越快。

2、总线的传输

总线的标准由主板的芯片组(chipset)决定。就显示系统来说,它经历了ISA、VL-BUS总线,直至如今的PCI总线。前两者被淘汰,不外乎较低的处理速度和落伍的板卡设计。PCI除了克服上述的缺点外,与操作系统配合还能实现PC外设配置的自动化(PLUG&PLAY),从而免去了用户自己配置IRQ、DMA、I/O口的麻烦。INTEL从VX芯片组就支持PCI总线,插槽为白色。

而AGP(加速图形端口)则是INETL推出的新型视频接口,插槽为褐色。它的工作频率是PCI总线的两倍,最大带宽是它的四倍,还能以DIME(direct memory excute直接内存执行)的方式来处理图形数据,从而节约显示卡上的显存(graphic memory)。

3、图形卡的处理和输出

如今的3D图形卡可分三个部分:3D加速芯片、显存(graphic memory)、RAM DAC。众所周知,三维图形处理分几何变换和着色处理,几何变换是CPU的份内之事,而着色处理则轮到3D加速芯片发威了。不过,它并不是光杆司令,而是通过显存这个大储备库来工作。

而RAM DAC(digital-analog converter 数模转换器)负责将显存的数据(数字信号)高速地转换为模拟信号,在屏幕上显示出来。

以上的三个环节对显示速度至观重要,而CPU的运算这一概念比较简单,下面我们将对显示总线和图形卡作进一步的介绍。

二、PCI总线、AGP接口

AGP接口标准实际上是建立于PCI2.1(工作频率为66MHZ),而当前的PCI插卡仅仅符合PCI1.0的标准(工作频率为33MHZ),通过具体的比较可以看出它在数据传输带宽上比PCI1.0的优势:

1、PCI1.0:在32位(4BYTE)的数据总线上,带宽=33MHZ*4BYTE*1S=133MB/S。

2、AGP:目前有两种模式(X1,X2)。X1时的带宽=66MHZ*4BYTE*1S=266MB/S ;因为利用一个时钟周期内信号的上升和下降两次传递数据,X2时的带宽=X1时的带宽*2=533MB/S。

为图形卡提供较大的数据吞吐量是AGP的两大特色之一,DIME(direct memory excute直接内存执行)则是另外一个特色。所谓DIME,就是指AGP允许图形加速卡能够直接将系统内存作为纹理显存来对待,这样纹理数据就可以不必经过图形卡载入到本地显存(local graphic memory)再处理。由此带来的好处有:

1、节约本地显存(local graphic memory),因为它一般比系统内存昂贵,并且只能专用于PC的显示系统,不能被OS(操作系统)挪作它用。

2、通过AGP系统内存可以模拟纹理显存,那么显卡上的祯显存(frame memory)、Z缓冲(Z-BUFFERING)就相对增大,与之相关的屏幕分辨率(resolution)和屏幕可示区域(screen size)就能增大。

因为它是图形卡与芯片组之间的高速通道,是一对一的端口。AGP的优势还有:

1、通道专用,带宽独享。而PCI总线则被磁盘控制器、PCI网卡、PCI声卡等PCI外设所共享,实际应用中,PCI用于显示的带宽远达不到133MB/S。

2、对图形加速卡而言,AGP使它在访问模拟纹理显存(也就是系统内存)的同时,还可以读/写本地显存。大大增加了加速卡的处理速度。

3、CPU提供图形数据时,可以直接访问模拟纹理显存,而不再需要通过PCI总线访问本地显存。

AGP具有如此的魅力,难怪自推出起,世界上不少的硬件厂商趋之若骛。据笔者统计,光知名的就有一百五十多家,比如:IBM,3Dfx(VooDoo芯片的母公司 ),S3 ,Samsung ,REAl 3d(i740的厂家)。

但是,据国内外有关的实际测试结果,AGP的优势并不明显,有时甚至还低于PCI显卡(如VOODOO PCI)。就此,除了不要购买无品牌的AGP(实际上是披着AGP外套的PCI卡)外,这里想说明三点原因与大家探讨:

1、100MHZ的总线才是AGP的英雄用武之地

当今的总线标准是66MHZ,在这个时钟下,系统内存的访问速度极限为528MB/S。而访问内存的不仅有图形加速卡,还有CPU和DMA设备。换句话说,三者共享528MB/S。因此来说,在66MHZ的主板上,AGP的X2模式根本不存在实现的可能性。

当总线时钟为100MHZ时,系统内存的访问速度可达800MB/S。只有这时,AGP分得的带宽才可能达到X2模式(533MB/S)。再加上DIME(能大大地节约本地显存,CPU直接访问模拟纹理显存),那时在显示系统这一块上,AGP的表现绝对远凌驾于PCI显卡之上。

2、AGP需要操作系统的支持

只有支持AGP的主板和AGP显卡并不能充分发挥AGP的潜能,作为AGP两大特色的DIME要求操作系统能够提供模拟纹理显存,同时要保证有足够的内存供应用程序使用。而实现这一功能的OS有:Windows NT5.0和Windows 98。3、对纹理材质的要求越高越能显示AGP的威力。

就目前而言,3D测试软件和3D游戏对纹理材质的要求仅仅限于4MB,这样只要PCI显卡上有8MB显存(纹理显存和祯显存一般各占一半),它就可能在性能表现上优于4MB的AGP显卡。因为,显卡对本地显存的访问速度要高于对系统内存的访问速度。

随着3D电脑应用领域的拓展,它对纹理材质的要求会越高(通俗地讲,电脑的图象会越来越清晰,3D动作越来越逼真)。到那时,AGP必定会显示它应有的威力。

三、3D加速卡

3D加速卡分三个部分:3D加速芯片、显存(graphic memory)、RAM DAC。

1、3D加速芯片

以前的VGA显示卡没有图形处理功能,只是靠CPU和软件来支持。而3D加速芯片的出现,大大减轻了CPU的负担,缩短了总线的传输时间,增强了显示系统的功能。

2、显存(graphic memory)

3D加速芯片实时更新显存的数据,而显存的内容一有变化,RAM DAC就要把它反映到显示屏上。因此,显存的大小和速度对图形分辨率、显示精度、显示速度都很重要,一般分为四种:

a、EDO RAM --比较常见的RAM,可以在上一个时钟周期内为下一次访问作准备,从而较一般的DRAM快速。

b、VRAM(Video RAM)--为加速芯片和RAM DAC各准备一个访问端口,双倍提速,但价格较贵。

c、WRAM (Windows RAM)-- 由Matrox Millenium显卡最先推出,结构与VRAM相似,也是双端口。但价格便宜,速度比VRAM快。

d、RAMBUS RAM --最新的显存标准,支持133MHZ的总线标准。最高速度为2132MB/S。

3、RAM DAC

RAM DAC与屏幕的刷新率直接相关,高速的RAM DAC才能保证传输大量的视频数据时不出现图形显示的滞后和闪动。

此外,三者之间的通道位数也决定3D加速卡的性能,最早的是32位,而如今流行的3D加速卡都是128位。

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