显存
显存和主板内存一样,执行存贮的功能,但它存贮的对像是显卡输出到显示器上的每个像素的信息。显存是显卡非常重要的组成部分,显示芯片处理完数据后会将数据保存到显存中,然后由RAMDAC(数模转换器)从显存中读取出数据并将数字信号转换为模拟信号,最后由屏幕显示出来。在高级的图形加速卡中,显存不仅用来存储图形数据,而且还被显示芯片 用来进行3D函数运算。在nVIDIA等高级显示芯片中,已发展出和CPU平行的“GPU”(图形处理单元)。“T&&L”(变形和照明)等高密度运算由GPU在显卡上完成,由此更加重了对显存的依赖。
由于显存在显卡上所起的作用,显然显存的速度和带宽直接影响到显卡的整体速度。显存作为存贮器也和主板内存一样经历了多个发展阶段,甚至可以说显存的发展比主板内存更为活跃,并有着更多的品种和类型。现在被广泛使用的显存类型是SDRAM和SGRAM,从去年开始,性能更加优异的DDR内存首先被应用到显卡上,促进了显卡整体性能的提高。DDR以在显卡上的成功为先导,全面发展到了主板系统,现在,一个DDR“独领风骚三两年”的时代即将呈现在世人面前。
配用DDR的显示芯片
有人听说nVIDIA公司欲收购昔日3D加速显卡的老大3dfx公司后,不禁发表感慨:“随着3dfx的消失,原本热闹非凡、群雄逐鹿的显卡市场,开始出现了nVIDIA、ATI和Matrox三大图形芯片制造商三足鼎立的局面。”从使用DDR显存的显示芯片的发展情况来看,从一个侧面也印证了这个看法。现在使用的DDR显存的显示芯片,基本就是由这三家供应。
1. nVIDIA的GeForce2 GTS
GeForce2 GTS的关键特性之一就是只提供DDR SDRAM以上的显存支持。
图1 GeForce2 GTS显卡
从技术方面来说,nVIDIA公司一直保持比较稳定的开发周期和计划,大约每6~8个月时间就有新款产品推出。尽管GeForce 3显卡已为各厂家相继推出,但目前nVIDIA在市场上主流的产品仍然当属GeForce2 GTS/Pro/Ultra系列无疑。
GeForce2 GTS的主要技术特性:
·制造工艺采用0.18微米工艺,集成的晶体管数目已经达到了2500万。
·核心频率200MHz。
·显存支持DDR,128位显存总线。
·3D技术在GeForce2 GTS中使用的是改进后的所谓第二代T&&L引擎(Transform Engine and Lighting Engine),增加了硬件剪裁功能(Hardware clipping)和单像素光照运算(Per Pixel Lighting)功能。具有每秒运行2500万个三角图形的能力。
·渲染能力新的引擎被称为nVidia Shading Rasterizer(NSR),它可以使材质贴图能力增倍。GeForce2 GTS有四条管线,每条管线的点填充率是200Megapixels/sec,如果四条管线同时运行则可以实现每个点(像素)上多达两个材质的处理。
·视频功能GeForce2 GTS芯片集成了下一代高清晰视频处理器High Definition Video Processor(HDVP),提供MPEG2数据流(DVD或HDTV信号)的硬件辅助译码,支持完整的HDTV标准,支持HDTV信号的回放和Timeshifting,支持NTSC/PAL TV输出编码。
·显示器支持数码信号输出接口。
2. ATI的Radeon
图2 ATI的Radeon芯片
Radeon(镭)芯片是ATI公司推出的使用DDR显存的全新设计。ATI公司针对不同的目标市场推出了一系列的Radeon显示卡,其中包括使用32MB或64MB DDR内存的Radeon DDR。
ATI Radeon的主要技术特性:
·制造工艺0.18微米的制造工艺。
·核心频率Radeon计划中内核和显存运行在200MHz。
·显存支持DDR 32/64MB。128位显存总线。
·3D技术ATI先进的CHARISMA ENGINE及PIXEL TAPESTRY 3D技术,具有更完整的几何转换、裁剪及光源(TC&&L:Transformation, Clipping and Lighting)整合,可对最High的3D运算进行加速。ATI独特的HyperZ技术可以有效地增加显存的频宽,这可以节省成本与显存的消耗。
·渲染能力带有2个渲染流水线,每个流水线可以包含3个纹理单元。这就意味着Radeon可以在一个时钟周期内输出6个纹理单元,这要比拥有4个流水线、每个流水线2个纹理单元的GeForce2 GTS少2个纹理单元,但它重点是针对使用3纹理像素渲染的运算。
·视频功能Radeon集成了对于IDCT(Inverse Discrete Cosine Transform,反转离散余弦变换)和HDTV的支持。相对于纯软件的DVD解码方式,硬件的IDCT支持使得Radeon的DVD回放的性能大幅度提高。可以支持视频输入/输出。
·显示器支持仅RADEON VE支持多监视器。
3. Matrox的G450
有人对Matrox的G400可能更具好的印象,从G400到G450并没有作出一代的跨越,这从编号就可以看出端倪,G450应该只是G400的升级。在显存支持上,G450反而降到了64位显存总线上,但由于G450使用了DDR显存,有两倍的数据提升力,因此总的数据能力维持不变。
Matrox G450的主要技术特性:
·制造工艺G450采用了0.18μm的制造工艺。
·核心频率Radeon计划中内核和显存运行在200MHz。
·显存支持DDR 32/64MB。128位显存总线。
·3D技术ATI先进的CHARISMA ENGINE及PIXEL TAPESTRY 3D技术,具有更完整的几何转换、裁剪及光源(TC&&L:Transformation, Clipping and Lighting)整合,可对最High的3D运算进行加速。ATI独特的HyperZ技术可以有效地增加显存的频宽,这可以节省成本与显存的消耗。
·渲染能力带有2个渲染流水线,每个流水线可以包含3个纹理单元。这就意味着Radeon可以在一个时钟周期内输出6个纹理单元,这要比拥有4个流水线、每个流水线2个纹理单元的GeForce2 GTS少2个纹理单元,但它重点是针对使用3纹理像素渲染的运算。
·视频功能Radeon集成了对于IDCT(Inverse Discrete Cosine Transform,反转离散余弦变换)和HDTV的支持。相对于纯软件的DVD解码方式,硬件的IDCT支持使得Radeon的DVD回放的性能大幅度提高。可以支持视频输入/输出。
·显示器支持仅RADEON VE支持多监视器。
4.最新的进展
nVIDIA代号为NV20的GeForce3在市场上已经露面,它采用0.15微米技术,像素填充率达到1 200M,每秒多边形处理能力近6000万。GeForce3本身也有一些改进,图3所示就是两种不同外形的GeForce3芯片。在GeForce3显卡上能看到对最新的AGP 8×接口规范的支持,并具有4条渲染通道。另外,按照nVIDIA新产品的发布速度,更新的N25也有望在今年内出现。
尽管nVIDIA来势汹汹,但ATI依然显得信心十足。其实在第五代3D显卡中,当数ATI的Radeon最具实力与nVIDIA的GeForce GT2抗衡。ATI最新一代图形芯片组为Radeon2(开发代号为R200)。该芯片组采用0.15微米工艺制造,并拥有4条渲染流水通道,工作频率为300MHz,像素填充率能达到Radeon的两倍以上。
图3 GeForce3芯片
对于Matrox来说,G450的确只能算是一个过渡产品,Matrox的G800是其新一代的产品。G800的核心工作频率初定为200MHz,并具有3条渲染流水通道,纹理像素填充率竟高达每秒18亿,多边形处理能力近每秒3000万。
总之,DDR在显卡的发展中扮演的角色是重要的,甚至说它是标志性的也不为过,因为新一代的显卡正是以使用DDR显存做为换代的一个转接点。
背景资料
DDR显存
DDR三种不同的封装形式
DDR SDRAM于1996年由三星公司提出,它是SDRAM的升级版,所以也被称作为SDRAMⅡ,它不仅利用了时钟信号的上升沿,而且还利用了下降沿,从而在时钟频率不变的情况下,将数据传输率提高了一倍。显示卡使用DDR这种双倍数据速率的显示内存,就可以拥有两倍的内存频宽。
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