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显卡独立闹革命!外置显卡方案全解析

http://www.sina.com.cn 2007年03月13日 04:16 泡泡网
作者:孙敏杰

    硬盘、光驱可以外置,这是出于移动存储的需要;外置声卡主要是服务于不方便升级的笔记本电脑,当然也有降低干扰提高音质的成分;外置水冷散热器则是由于体积太大,机箱内容纳不下;可是谁也不会想到有一天电脑重要配件之一的显卡也会成为外置设备,它有什么理由和机箱闹分家呢?

显卡独立闹革命!外置显卡方案全解析

    早在03年,就出现了一种长相与读卡器颇为相似的外置显卡,它采用了USB接口,提供一个VGA输出接头。但由于内置芯片功能单一,因此只支持2D Windows桌面显示,分辨率最高也只有1024×768。它的设计初衷显然不是为了游戏,而是实现便于携带、易于组建的双头/多头输出方案,而且它无法独立于内置显卡而存在,只能算是辅助的移动2D显卡。

显卡独立闹革命!外置显卡方案全解析
 
    06年的时候我们曾报道过一则新闻,ATI有意设计一种外置显卡设备,通过特殊的手段把PCI-E总线延伸出来,这样就可以在机箱外使用任何普通显卡。当时很多人都在质疑这样的方案有什么实际意义,但没想到今年初ATI就将这种想法变成了现实。
 
显卡独立闹革命!外置显卡方案全解析
 
    而板卡巨鳄华硕凭借强大的研发实力,率先展出了自行设计的外置显卡实物。这款特殊的显卡主要针对笔记本电脑用户,让他们也能够使用性能强大的桌面显卡,爽玩主流游戏大作。
 
显卡独立闹革命!外置显卡方案全解析
 
 NVIDIA Quadro Plex 1000
 
    事实上NVIDIA也有这种外置显卡的设计方案,而且已经正式发布,只不过是针对专业图形计算领域,因此大多数用户并不关心。NVIDIA将SLI甚至Quad SLI系统都转移到了这个小机箱(称为图形子系统)之内,配上专用的电源和散热措施,通过专用的转接卡和高速线缆联接电脑主机,从而实现难以想象的图形计算能力!
 
    看来,业界显示巨头对外置显卡都是非常重视,并且投入了很多的研发精力,那么您知道外置显卡究竟有什么实际意义呢,未来显卡会不会朝着外置的方向发展?本文将对其进行深入的分析。

    首先来研究下华硕在CES2007大会上展出的外置显卡,不管这款尚未上市的产品能否取得成功,它代表了一种设计理念……

    目前绝大多数笔记本都采用了集成显卡,3D性能非常有限,即便是那些采用独立显卡的笔记本,也仅配备了NVIDIA GeForce Go 7300/7400或ATI Mobility Radeon X1300/X1400等低端型号,这些显卡的性能还不如一块台式机最便宜的7300LE;当然也有些高端笔记本使用了GeForce Go 7700、Mobility Radeon X1600显卡,说实话这种7600GS级别的显卡也难以胜任新一代游戏大作的需要;而在国内,配备GeForce Go 7950GTX、Mobility Radeon X1900的笔记本难觅其踪,而且价值不菲。

    如今笔记本用CPU的性能已经足够强大、内存硬盘的容量也不是问题,唯独3D性能成为了严重的瓶颈;而且CPU、内存、硬盘等配件很容易单独升级,而大多数笔记本都无法升级显卡,即便支持升级,笔记本显卡的可选择范围非常狭窄!于是,业界首款笔记本用外置显卡诞生了——华硕XG Station:

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 XG Station标配一块7900GS显卡

    华硕XG Station从结构上来看就是将一块台式机用显卡装在了小盒子里面,另外还附加了一些特殊的功能。至于XG Station面板上的旋钮,据称将可以控制外置显卡频率,进行超频设置等。而其LED屏幕则可以显示:系统主音量、GPU核心频率、GPU温度、GPU风扇转速、Dulby耳机音效状态以及目前游戏FPS等信息。

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    XG Station的设计初衷以及功能都是为笔记本游戏玩家而生。它在技术方面最关键的就是如何将外置显卡和笔记本连接起来,慢如蜗牛的USB2.0接口显然是不行的。

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 XG Station通过Express Card连接笔记本
 
    现有的笔记本电脑并没有高速外部接口,除了USB2.0之外,Express Card接口应该是最快的了,它其实就是PCI-E X1总线,传输速度为250MB/s。当然也有相当一部分笔记本使用PCMIC卡接口,传输速度最高只有133MB/s。
 
    因此华硕XG Station中的外置显卡接口速度被限制在了PCI-E X1的水平,性能大打折扣,但装备了7900GS的XG Station性能还是要比集成显卡强10倍左右,应付主流游戏问题不大!
 
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 XG Station还需要一台显示器才能工作
 
    实际上,这款外置显卡最严重的问题并非接口速度太慢,而是显示输出无法导入笔记本!由于目前的笔记本并不支持视频输入功能,因此XG Station通过外置显卡输出的画面并不能显示在笔记本电脑的液晶屏上面,必须另配一台显示器。这个弊端将严重限制XG Station的使用范围!
 
    据悉,华硕正在使用最新的技术来消除这两大弊端,华硕已经着手开发第二代XG Station,它将使用新一代PCI-E总线,确保外置显卡使用全速的PCI-E X16接口,性能不会受到影响;另外还在外部提供了新标准的视频输入功能,让外置显卡处理过的3D图像能够显示在笔记本电脑的屏幕上!
 
    如此一来,华硕XG Station第二代将会是一款非常实用的产品,笔记本电脑用户想玩3D游戏的话,只要购买一块普通台式机显卡,配合XG Station就能让3D性能大幅提升!而且选购笔记本时也不用在意它使用何种显卡,实际上省电的集成显卡是最好的选择,您说呢?

    华硕XG Station主要是为了让笔记本电脑用户使用上最新、最强的台式机显卡,从而突破移动显卡的3D性能瓶颈,虽然现在技术上还不够完善,但其创意以及设计理念是值得肯定的!据最新报道,ATI也在秘密研发外置显卡解决方案,那么它又是为何而生呢?

    ATI新一代顶级显卡R600一而再再而三的宣布延期,从OEM版本夸张的体型以及功耗来看,困扰ATI的难题就是恐怖的发热以及散热器体积控制:

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 R600卡身长度12.4英寸(31.5CM),普通机箱绝对装不下
 
    显然,这样的显卡普通用户很难接受,因为绝大多数机箱都容纳不下!但如果把显卡“乾坤大挪移”到机箱之外呢,一切难题将迎刃而解:显卡的PCB和散热器设计将不再局限于机箱内PCI插槽那么丁点空间,厂商甚至可以专门给显卡造一个“小机箱”,从而另立门户,通过高效的散热器有效控制发热和噪音!
 
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 ATI展示的外置显卡设计方案
 
    从上图可以看出,ATI通过特殊的线缆将PCI-E总线延伸到另外一块扩展卡之上,从而将显卡转移到机箱之外!这种设计可以让台式机使用更加夸张的顶级显卡或者是散热装置,而笔记本电脑也可以使用这种装置使用强大的桌面级独立显卡!
 
    ATI目前的方案是使用了两条高磁蔽的Molex线缆传递PCI-E X16数据,由于方案还处在开发阶段,因此显卡的供电和安装都没有解决。不过相信这对于开发者来说并不是问题,我们可以想象给外置显卡设计一个类似于移动硬盘盒的装置,甚至是为显卡单独制造一个小机箱,从而妥善解决供电、散热问题。
 
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    如果ATI这种外置显卡方案投入使用的话,即便未来开发出比R600体积更大、发热更高的显卡也无所谓,这就给显卡的设计提供了很大的空间。而且外置方案同样适用于组建性能更强的交火系统,因为外置系统可以单独解决显卡的发热和供电。
 
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 机箱内插三块显卡时,就别想再插任何扩展卡了
 
    对于顶级发烧玩家来说,为了使用顶级显卡甚至是顶级双卡互联系统,就不得不购买散热出色的大型机箱,电源也需要至少800W。而如果使用外置显卡方案的话,独立的散热和供电不会给机箱电源造成负担,成本上来说也要降低一些,而且噪音会小很多。

    华硕和ATI的外置显卡目前还处在设计和不断改进的阶段,而NVIDIA则是技高一筹,其外置显卡早已正式投产,只不过是针对专业图形计算领域,因此大多数用户并不关心。NVIDIA的“外置显卡”就是2006年9月份发布的Quadro Plex视觉计算系统:

显卡独立闹革命!外置显卡方案全解析

    这个小机箱就是图形子系统,配有专用的电源和散热措施,NVIDIA将SLI甚至Quad SLI系统全都安置在了这个机箱之内,然后通过专用的高速线缆连接电脑主机,从而将GPU图形运算和CPU数据运算分开。

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    提起数据服务器,很多人并不陌生:多颗双核心甚至四核心的CPU并行运算,配以大量的内存和多块Raid磁盘阵列。NVIDIA构造的Quadro Plex视觉计算系统在道理上与服务器相仿,只不过它强调的是图形运算,因此拥有多颗GPU和大容量的显存:
 
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 配备两块Quadro FX 5500的Quadro Plex 1000系统

    之所以为显卡设计单独的机箱,就是为了实现更为强大的性能,最高端的Quadro Plex 1000 II型拥有两块Quadro FX 4500 X2显卡,四颗GPU、2GB显存,也就是相当于桌面级的7950GX2 Quad SLI系统。NVIDIA将SLI甚至Quad SLI系统都转移到了这个小机箱之内,配上专用的电源和散热措施,通过专用的转接卡和高速线缆联接电脑主机,从而实现难以想象的图形计算能力!

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 NVIDIA Quadro Plex系统设计方案图

    从上图可以看出,NVIDIA通过一块特殊的扩展卡,将PCI-E X16总线从主机中延伸出来,从而为Quadro Plex系统提供高速的总线,在Quadro Plex内部使用X48芯片(7950GX2上的PCI-E控制芯片)将PCI-E X16拆分为两条,这样就能在一套Quadro Plex系统内部接入两片显卡组建SLI或者Quad SLI。如果主机有两条PCI-E X16插槽的话,就能够接入两套Quadro Plex系统,最多实现8颗GPU SLI系统,依此类推!

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 主机上用来输出PCI-E X16总线的子卡
 
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 专用的数据线缆
 
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 更为恐怖的是,Quadro Plex系统还能够组成大规模集群阵列

    由此可见,NVIDIA的多GPU互联方案并没有止步于4GPU,8GPU甚至64GPU都有可能,只不过这种庞大规模的方案并不适合于民用,对于工作站来说组建起来也太麻烦了一些,因此NVIDIA设计了专门的外置显卡方案,每套Quadro Plex就是一个单独的Quad SLI系统,这个系统包括了完整的散热以及供电解决方案。而且机箱设计符合3U标准,方便安装拼装管理。

    简单来说,NVIDIA通过将显卡移出电脑机箱的手段,为图形子系统提供了开阔的空间,可以轻松的组建更加庞大、更加复杂的GPU阵列,实现更加恐怖的渲染能力。

    以上就是目前最受关注的三种外置显卡方案,从基本的原理上来讲,他们其实都是相同的,但实现的方案完全不同。相比之下NVIDIA的Quadro Plex系统是最为成熟的,而且已经正式上市;华硕专为笔记本设计的外置显卡也被普遍看好;ATI的方案还处在实验阶段,但对于未来显卡的发展也是大有裨益。

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    前不久,PCI-SIG组织公布了一个新的PCI-E总线规范“PCI Express External Cabling 1.0”(PCI-E外接线缆v1.0)。这是已有规范的一个扩展延伸,主要目的是方面连接各种各样的外置设备,比如以2.5GT/s的速度连接外置GPU芯片!如此一来实现外置显卡的方案将会变得更为简单,成本也不会很高,在服务器和工业计算机上,其应用可能会更广泛,而对于游戏玩家来说,外置多核心显卡阵列不再是天方夜谭!

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 Quadro FX 5600搭载1.5GB GDDR3显存

    也许有人会问,如今NVIDIA更为强大的专业显卡Quadro FX 5600(G80架构)已经发布,基于Quadro FX 4500 X2(双G71核心)的Quadro Plex系统是不是已经过时了?实际上Quadro Plex只是一种解决方案,它同样可以搭载Quadro FX 5600显卡,实现基于G80核心的SLI和Quad SLI系统,为3D图形工作者提供更加强悍的效能!

显卡独立闹革命!外置显卡方案全解析

    据NVIDIA方面表示,并不排除将这种外置方案应用于民用市场的可能。如今G80能够支持高效的物理加速能力,三显卡可以实现游戏发烧玩家梦寐以求的最强性能,但是一块680i主板插上三款8800GTX之后,会给机箱和电源造成多么沉重的负担,主板上也无法容纳下任何扩展卡,如果能将显卡独立出来,一切难题就会迎刃而解!

● 外置显卡的特性以及优势:

1. 笔记本用户可以享用台式机强大的高端显卡;

2. 显卡不再受至于机箱空间和PCI插槽的限制,可以使用更强的专用散热措施;

3. 可使用专用供电系统,减轻机箱电源负担;

4. 多GPU组建SLI、CrossFire系统更加方便;

5. 性能成倍提升没有上限。

● 最后,说说您对外置显卡的看法?

您看好哪种外置显卡方案?
华硕XG Station二代
ATI展示的外置显卡方案
NVIDIA Quadro Plex系统
 

 

您是否看好外置显卡在民用市场的前景?
创意不错,扫清了显卡发展的障碍
太恐怖,没前途
 

 

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