顯存

顯存（也稱為視頻內存或視頻 RAM）是圖形硬件（圖形卡或板載圖形芯片）使用的計算機內存。 這可以是主內存（共享內存）的保留區域或專用顯存。

直到 1970 年代末，還沒有單獨的計算單元負責屏幕輸出的計算。 所有必要的操作都直接由 CPU（例如 Atari 2600）執行并緩存在計算機的主內存中。

xxx代顯卡（直到1990年）只使用本地顯存作為幀緩沖區，即像素數據，或者在文本模式下，字符數據由CPU計算并存儲在本地顯存中； 卡上的電子設備（在這個詞的真正意義上還不能稱為 GPU）然后簡單地重復讀取該數據并將其傳輸到顯示器。 以下概述顯示了當時常見的內存配置。

圖形模式下圖像分辨率和顏色深度的哪些組合需要顯示的內存大小 - 假設有合適的顯示器 - 可以在這里閱讀。 在當時還很普遍的文本模式下，內存要求要低得多。

此類 GPU 可以獨立執行一些命令（例如繪制正方形）。 本地內存，大多在1MB到8MB之間，由DRAM、EDO RAM、VRAM或MDRAM實現。 后兩者是專為顯卡設計的固態內存技術。

xxx個真正的 3D 加速器在 20 世紀 90 年代中期上市。 三角形變換和紋理映射是獨立于這些卡片計算的。 該系列的xxx個代表是 1996 年的具有 4 MB 或 6 MB EDO RAM 的 Voodoo Graphics。

1999 年底，帶有 32 MB SGRAM 的 Nvidia GeForce256 出現了——這是消費行業中xxx款帶有集成 T&L 單元的顯卡。

帶有 128 MB DDR-SDRAM 的 ATI Radeon 9700 Pro 出現在 2002 年年中——xxx個完全兼容 DirectX 9.0 的圖形卡。

在目前的系統中，GPU 位于一個單獨的插件卡上，該插件卡通過總線系統（通常是 PCI Express 或 AGP，很少是 PCI）連接到 CPU 和主內存。 插卡內含專為圖形運算設計的半導體內存，可直接供GPU使用。 實時渲染的新發展和半導體內存領域的價格下降正在推動顯存的持續增長。 提供最高 48 GB GDDR6-SDRAM 的顯卡。

另一種可能性是將 GPU 集成到 CPU（也稱為 APU）中，用于 3D 性能不是優先考慮的應用程序（例如，在大多數工作站計算機中）。 這種便宜且功能較弱的變體沒有自己的顯存，而是提供了部分系統內存（共享內存）來存儲數據。

顯存中存儲了哪些信息？

• Framebuffer 在這個由 RAMDAC 定期讀取的內存區域中，圖像合成的計算不斷進行。 幀緩沖區的大小取決于使用的分辨率（例如 1024 × 768）、使用的顏色深度（例如每像素 16 位）、抗鋸齒模式和使用的幀緩沖區概念（例如雙緩沖、三緩沖）。
• z-Buffer 為每個屏幕像素存儲深度信息的值。 大小又取決于所選值的精度； 24 位和 32 位很常見。
• 頂點著色器和像素著色器程序 自 DirectX 8.0 以來，游戲開發人員可以使用類似機器代碼的操作來變形對象或實現某些圖形效果（例如陰影、反射）。 這些通常非常小的程序直接存儲在顯存中。
• 幾何數據隨著 DirectX 的引入，三角形被設置為 3D 表示的標準基元。 因此，幾乎所有可以圖形模式顯示的場景都是由三角形組成的對象（多邊形）組成的。 幾何數據排列，例如 將頂點分配給每個三角形并保存每個頂點的法向量。 該內存區域的大小取決于計算場景的復雜程度（目前最多可達500,000個三角形），即處理的三角形越多，幾何數據越大。
• 紋理數據由于空間原因，場景中使用的所有紋理通常壓縮存儲在顯存中； 壓縮算法例如 FXT1 和 S3TC。 該區域需要 d它構成顯存的xxx部分，取決于許多因素，例如所用紋理的數量、大小（xxx 8192 × 8192 像素）和顏色深度。

較舊的顯卡將圖形計算交給 CPU。 由于可以顯示更高的分辨率和更多的顏色，GPU 和 CPU 之間的數據流隨著時間的推移持續增長，直到它因系統總線的性能而減慢。 另一個問題是使用的顯存。 這不允許同時讀取和寫入訪問。 RAMDAC 必須在 CPU 寫入內存時等待讀取，反之亦然。 在現代計算機上，系統總線是決定性能的關鍵組件。 這在當前的 3D 圖形中尤為明顯。 以下示例計算應闡明這一點。

• 分辨率為 1280 × 1024 像素、32 位色深和每秒 50 幀的場景表示

1280 × 1024 × 32 位 × 50 1/s = 2097.152 Mbps

這些大約每秒 2100 MBit 僅考慮了xxx器輸出所需的數據流。 圖像合成可能發生的整個數據傳輸對價值沒有貢獻。 因此，系統總線的使用應該減少到最低限度。

• 圖像合成或輸出中涉及的所有計算均由與 CPU 在本地隔離的單獨 GPU 執行。
• GPU 有自己的可直接訪問的半導體內存。 如果本地內存不足，則應盡可能少地使用主內存。
• 普通的DRAM不應該作為使用的半導體內存安裝，因為這不符合GPU的高要求。 例如，DRAM 不允許同時進行讀寫操作。 這對于顯卡很重要，因為 RAMDAC 在 GPU 將結果寫入內存時不斷讀取部分內存。

許多顯卡使用專用顯存（也稱為視頻 RAM）。 它位于專用內存模塊中，與主內存在物理上是分開的。

與共享內存方法相比，與主內存分離的組件的優點是它不必考慮計算機總線的規范。 例如，在 PC 的情況下，內存內容的刷新不是由芯片組控制的，而是由 GPU 控制的。

盡管 DRAM 內存芯片的技術在很大程度上相似，但可以通過這種方式指定更快的內存訪問時間。 這些芯片的技術被稱為VRAM，由于進一步發展，今天的VRAM僅指這種技術具有獨立輸入和輸出線的芯片。