顯卡

顯示卡，歷史上也是視頻適配器，控制計算機中的圖形輸出。 當程序運行時，處理器計算數據，將其轉發給顯卡，顯卡轉換數據，以便監 視器或投影儀（“投影儀”）可以將所有內容顯示為圖像。顯卡要么作為 PC 擴展卡通過總線系統（PCIe，以前也稱為 AGP、PCI、VLB 或 ISA）連接到主板，要么包含在主板上的某個組件中，例如芯片組或主處理器（ CPU) 或作為 SoC 的一部分。

現代顯卡最重要的組成部分是：GPU、圖形內存、RAMDAC 和外部設備的連接（例如顯示器或圖形輸入板）。 為了能夠區分獨立顯卡和集成顯卡，它們也被稱為專用的“dGPU”和集成圖形單元的“iGPU”。 還有external顯卡n，通常簡稱為“eGPU”（英文external GPU）。 但是，GPU 不應與顯卡作為一個整體混淆，盡管“GPU”通常用于指代顯卡。

顯卡原理首先用于Apple II微型計算機的批量生產，其集成在主板上的圖形功能可以通過額外的插卡來提高。

直到 PC/AT，IBM 制定了被不斷發展的 IBM PC 兼容機行業所采用的行業標準。 VGA 模式（16 色 640 × 480 點）有時仍用作某些 PC 上的“緊急模式”，因為在此模式下，PC 顯卡 的硬件可以由軟件以統一的方式尋址。 但更新的標準也很普遍，例如視頻電子標準協會 (VESA) 標準化的模式（作為 VESA BIOS 擴展實現）或 UEFI GOP（圖形輸出協議），它們通常支持更多顏色的更高分辨率模式，但通常繼續包括支持 VGA 模式。

其他名稱 SVGA、XGA 等不再是顯卡標準，而是屏幕分辨率的縮寫，例如 XGA 具有 1024 × 768 像素。

直到 1990 年左右，顯卡才限于使用所謂的 RAMDAC 芯片將圖形存儲器的內容轉換為顯示器的輸出信號。 程序員基本上只能使用文本模式，并在圖形模式下將各個像素設置為特定顏色。

從1991年開始，顯卡進一步發展成為獨立的小型計算單元，擁有自己的GPU（Graphics Processing Unit），即所謂的圖形或像素引擎或dt.圖形處理器，其中不僅可以設置單個像素，還可以收到繪制線條和填充區域的命令（Windows 加速器）。 最重要的是，這些功能加速了圖形用戶界面窗口 (Windows) 的移動。 隨著時間的推移，附加功能的概念繼續存在，例如，自 1995 年以來，還引入了用于加速視頻播放（例如 AVI 格式）和解碼壓縮視頻數據（例如 MPEG）的功能（視頻加速）。 這些功能以前是在單獨的插件卡上提供的。

程序可以在三維空間中向 3D 加速器指定多邊形形式的幾何圖形和多邊形表面要填充（渲染）的紋理。 在早期的 3D 游戲中，這個相當簡單但計算量大的任務必須由 CPU 來執行； 現在它可以委托給顯示卡，這導致 3D 游戲的性能大幅提高（更好的圖像分辨率，更逼真的圖像）。

雖然第 一代的 3D 加速器仍然安裝在自己的插件卡上，系統中安裝的 2D 顯示卡的圖形信號通過插件卡循環，但使用 2D 和 3D 無線電的解決方案很快就盛行起來ionity 統一在同一張卡上。

為了提供更多的 3D 性能，兩個或更多的 3D 顯示卡或處理器現在使用多 GPU 技術（另請參閱 NVIDIA SLI 和 AMD CrossFireX）并行切換，以便能夠在每周期計算更多的圖形元素時間。 然而，這種技術需要高成本和能源。

顯卡n常用的硬件接口是PCI Express，以前ISA、VESA Local Bus、PCI和AGP也很常見。 這些接口要么是總線系統，要么是將總線控制器連接到顯卡的直接連接（AGP、PCI Express）。由于接口通常由控制器和顯卡或圖形芯片制造商都是成員的利益集團指定，因此所有兼容的顯卡將（理想情況下）與所有兼容的控制器一起工作。然而，在過去，某些接口存在各種限制互操作性的問題，例如 AGP 的“AGP 快速寫入”（在 Intel 平臺上它可以提高性能，在 AMD 平臺上它導致不穩定）或 PCI 的 IRQ 問題（可能崩潰，凍結或性能下降，主要是由于接口的錯誤或錯誤實現引起的）。

在 IBM 兼容計算機以外的平臺上，Apple II 插槽有相應的插件系統顯卡，后來在第 一臺 Mac 上有 NuBus（后來的 PCI 及其后繼者，類似于 PC），Amigas 有他們的 Zorro -Bus 以及基于后者的系統的 Eurocards。

外接顯卡也可以通過Thunderbolt、USB-C等快速外接接口實現，通常簡稱為eGPU。

圖形存儲器用于存儲在圖形處理器 (GPU) 中處理的數據，并用作圖像存儲器（“幀緩沖器”）：這些是稍后顯示在計算機屏幕或投影儀上的數字圖像。

圖形內存的大小決定了最 大顏色深度和圖像分辨率。 用戶可以輕松計算所需分辨率和色深所需的內存：例如，如果需要 1600 × 1200 的分辨率和 24 位色深（真彩色），則圖像元素（像素）的數量）首先計算此分辨率（1600 水平 × 1200 垂直 = 1,920,000 總像素）。 顏色深度“24 位”意味著這些像素中的每一個都有 24 位顏色信息。因此，您將像素數乘以顏色深度（1,920,000 × 24 位 = 46,080,000 位）。現在只需要轉換成字節。由于一個字節由 8 位組成，因此該數字除以 8（46,080,000 位 ÷ 8 = 5,760,000 字節）。 由于顯卡過去通常隨附 4 或 8 MB 顯存，因此您需要具有至少 8 MB 顯存的顯卡才能進行所需設置。

今天，只有顯卡的內存比純圖像存儲所需的內存多得多。在渲染三維圖形時，除了幀緩沖區外，物體的大小、形狀和位置等數據，以及放置在物體表面的紋理，都保存在這里。尤其是分辨率越來越高的紋理導致當前顯卡的內存大小急劇增加。當前顯卡的內存大小已經在三到五位數兆字節范圍內（512MB、1024MB、2048MB、3072MB、4096MB、6144MB、8192MB、12288MB），512MB及以下已成為稀有的。 游戲顯卡方面，2019年初的上限是24GB，而專業顯卡n已經可以配備最高48GB的顯存。

對于板載解決方案，系統的主內存通常用作圖形內存，稱為共享內存。 訪問是通過相應的總線系統進行的，因此比直接連接的內存慢。

圖形處理器用于計算屏幕輸出。第 一批 3D 加速器于 20 世紀 90 年代中期上市。這些 GPU 能夠自行執行一些效果和基于三角形的算法（例如 z 緩沖、紋理映射等）和抗鋸齒。特別是在計算機游戲領域，此類附加插件卡（例如 3dfx Voodoo Graphics）有助于促進發展。

如今，GPU 由于專門從事圖形計算，在計算能力方面優于 CPU。Nvidia 的圖形處理器（Geforce 8800GTS 512，7.54 億）中的晶體管數量可與 Intel 的型號進行比較。