看顯卡　不只是流處理器！

今年以來，顯卡的售價正在快速向著正常價格滑落，似乎缺貨的影響在逐步改善中。很多人也都開始盤算著合適的時機購入顯卡——畢竟兩年有余的時間里，顯卡已經(jīng)成為“只可遠觀”的配件（圖1），動輒幾倍的溢價實在讓人難以接受。但是，很多讀者可能還不清楚除了價格外，應(yīng)該如何去判斷一個顯卡的規(guī)格好壞、性能高低。流處理器的數(shù)量和頻率嗎？其實它們只能說是“管中窺豹”。顯卡的那些規(guī)格，今天筆者就和大家一起看個通透吧。

顯卡的作用

顯卡英文為Graphics card（圖2），是個人電腦的最基本組成部分之一，用途是將電腦的信息進行轉(zhuǎn)換驅(qū)動，并提供逐行或隔行掃描信號，控制電腦顯示器的正確顯示，是連接顯示器和個人電腦的重要通道，“人機對話”的重要設(shè)備之一。

具體一點，顯卡的工作流程大致是這樣的：首先，CPU將數(shù)據(jù)通過總線傳輸?shù)斤@卡的顯示核心，即顯示核心中，然后顯卡的顯示核心芯片對CPU發(fā)送來的數(shù)據(jù)進行處理計算，并將處理好的數(shù)據(jù)臨時暫存到顯存中待用;接下來，顯存中暫存的數(shù)據(jù)被傳送到RAMDAC（Random Access MemoryDigital-to-Analog Converter，隨機存取內(nèi)存數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換器）中，它是一種由三個數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器以及一個小容量靜態(tài)隨機存取內(nèi)存（SRAM）組成的電子器件，可以暫存調(diào)色盤（color palette）并產(chǎn)生驅(qū)動彩色顯示器的模擬信號，然后將模擬高頻信號通過顯示接口輸出到顯示器成像，這就是顯卡的基本工作流程。注意，這個RAMDAC在舊式顯卡上是獨立芯片（圖3），但如今已經(jīng)集成在顯示核心芯片之中，而且因為現(xiàn)在已經(jīng)是數(shù)字式顯示而瀕臨消失，只是這個將電腦數(shù)據(jù)“翻譯”成顯示器數(shù)據(jù)的過程還存在。此處就可以看出流處理器，只不過是當(dāng)代顯卡處理數(shù)據(jù)的工作單元而已，絕不代表顯卡的全部。

集成顯卡和獨顯 區(qū)別在哪里？

首先要說明的是，集成顯卡和獨顯（圖4）可不是只有性能這么一點點區(qū)別。他們都承載著基本的顯示功能，但是在規(guī)格上，二者之間還是有不少區(qū)別的。早期的集成顯卡集成在主板芯片上（北橋芯片），后來隨著技術(shù)的進步，北橋芯片消失，集成顯卡與大部分相關(guān)功能則進入CPU，演變成了現(xiàn)在的CPU集成顯卡。

集成顯卡和獨顯最顯著的第一個區(qū)別在于顯存。位于CPU內(nèi)的集成顯卡并不具備獨立的顯存，都是借用內(nèi)存來當(dāng)做顯存使用，這意味著除了位寬只可能是64bit/128bit（單通道/雙通道內(nèi)存）之外，它們的顯存容量也依賴于系統(tǒng)分配的內(nèi)存容量，既可以在BIOS中手動設(shè)置借用內(nèi)存的容量（圖5），也可以設(shè)置為動態(tài)的劃分方式。當(dāng)然，受限于內(nèi)存頻率的吞吐帶寬，它的顯存性能必然沒有獨顯的獨立顯存來得好。

第二個顯著區(qū)別在于功耗，集成顯卡（圖6）不具備獨立供電、散熱設(shè)計，要遵守CPU的功耗規(guī)格，不可能和獨顯一樣“肆無忌憚”的發(fā)揮自身的性能。即使這樣，還是會因為設(shè)計問題出現(xiàn)搶功耗的情況，這在筆記本電腦上很容易發(fā)生。

在集成顯卡領(lǐng)域，當(dāng)前只有英特爾和AMD兩家競爭——畢竟主流的CPU生產(chǎn)廠家也只有它們。別小看集成顯卡，如果把獨顯與集成顯卡的總銷量放在一起統(tǒng)計，英特爾才是世界上顯卡銷量最大的王者（圖7）。在獨顯領(lǐng)域，英偉達和AMD無疑是領(lǐng)先的市場主導(dǎo)者，英特爾也終于在推出i740多年后，再次進入獨顯領(lǐng)域，是否能再創(chuàng)輝煌還要拭目以待了。

這里要特別說明的是，英偉達和AMD乃至英特爾，既是核心芯片供應(yīng)商，也是設(shè)計生產(chǎn)的主導(dǎo)者。例如我們常常聽到的公版和非公版，公版指的是英偉達或AMD在新品發(fā)布之初，原廠設(shè)計或授權(quán)設(shè)計的PCB版型（圖8），包括電路、接口規(guī)格、用料以及散熱設(shè)計，甚至是核心、顯存的頻率都是統(tǒng)一的。

而非公版，則是具體的顯卡廠商根據(jù)自己的技術(shù)實力進行優(yōu)化設(shè)計生產(chǎn)的產(chǎn)品，比如顯存核心頻率更高、PCB設(shè)計有自主的理念、散熱設(shè)計差異化、接口有自己的設(shè)計思路。當(dāng)然，這些廠商也生產(chǎn)公版顯卡。例如華碩、微星、影馳、七彩虹、索泰、映眾、銘瑄、藍寶石、迪蘭等品牌。

顯卡型號怎么看？

顯卡型號有很多，甚至有點眼花繚亂的感覺，這對很多并不十分了解顯卡的用戶而言，很難判斷顯卡的規(guī)格。其實，這些顯卡的型號都是有自己特定規(guī)律的，掌握它們的命名規(guī)律，很容易就能知道顯卡的規(guī)格，方便用戶判斷。

●英偉達顯卡

英偉達顯卡的命名規(guī)則非常容易理解，GeForce是顯卡的主名稱，后面跟著的字母決定了型號的強弱，分別為GT、GTX和RTX三個。例如GeForce GT 1030，就是一款入門級產(chǎn)品，所述序列為GT;到了GT X這個檔位，除了首字母之外還有后綴加以區(qū)分，例如GeForce GTX 1650、GeForce GTX1660 Super和GeForce GTX 1660 Ti，數(shù)字型號尾部沒有標(biāo)注的是GTX的“標(biāo)準(zhǔn)版”，帶有Super的是更高一個階層的產(chǎn)品，最后帶有Ti的則是這個序列里最高性能的產(chǎn)品。GTX這個檔位主要針對的是主流需求產(chǎn)品;而RTX則是最高一個等級的序列，它們最主要的區(qū)別在于支持光追技術(shù)，而且和GTX一樣，RTX系列的產(chǎn)品型號也是在數(shù)字之后有后綴的。例如RTX3060、RTX 3060 Ti（圖9）、RTX 2070 SUPER。移動端的早期產(chǎn)品除了上述命名規(guī)則外，尾部還會加上一個M（即Mobile）作為區(qū)分。

● AMD顯卡

AMD顯卡的命名規(guī)則相對簡單一點，大致的命名規(guī)則也是字母+數(shù)字+后綴的形式。不同的是現(xiàn)在的AMD顯卡已經(jīng)統(tǒng)一使用字母RX為起始，然后加上數(shù)字，最終以是否有后綴進一步區(qū)分。例如RX6400（圖10）或者RX 6700 XT。這個XT相當(dāng)于加強版本的意義。而且，數(shù)字越大說明顯卡的規(guī)格越強，性能越出眾，相對于NVIDA來說區(qū)分起來要簡單一些。移動端的區(qū)分除了上述命名規(guī)則外，尾部還會加上一個M（即Mobile）作為區(qū)分。

● 英特爾顯卡

英特爾的顯卡（圖11）雖然還沒有正式上市，但是命名規(guī)則已經(jīng)出來了，它一共擁有五個型號，其中兩個針對臺式機，三個針對移動端。他們分別是英特爾 Arc A350、英特爾 Arc A380、英特爾 ArcA370M、英特爾 Arc A350M、英特爾 Arc A200M?？梢钥闯?，所有的顯卡都是A系列，然后以不同的數(shù)字來區(qū)別不同系列，自然數(shù)字越大等級越高。而在區(qū)分臺式機和移動端方面，同樣是以尾部加注M以示區(qū)分。

顯卡的組成部分

正如前文所言，顯卡可不是只有流處理、頻率這么一點點的主要規(guī)格，甚至不止核心型號的區(qū)別，要想全面了解一個顯卡的性能強弱，相關(guān)組成部分的知識也必須掌握。

●顯卡架構(gòu)

顯卡構(gòu)架就是芯片的體系結(jié)構(gòu)，每一代顯卡核心（GPU）都有自己的代號（圖12），以英特爾為例，它最新的顯卡核心代號是Alchemist，也是這一代英特爾獨立顯卡的構(gòu)架代號。我們可以將其粗淺的理解為汽車的平臺構(gòu)架，設(shè)計和計算方式都和上一代有明顯區(qū)別，當(dāng)然，這也不是說毫無繼承關(guān)系，大部分新架構(gòu)還是要兼容舊架構(gòu)，也多是在舊架構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)、擴充而來的。構(gòu)架的更新?lián)Q代對顯卡的性能影響非常直觀，甚至功能上都會有很大變化。簡言之，顯卡構(gòu)架的自然是越新越好——在近似的規(guī)格，例如顯存頻率、規(guī)格、容量，甚至是核心的頻率等等都接近的情況下，兩代構(gòu)架之間，必然是新構(gòu)架產(chǎn)品性能表現(xiàn)出色。

●制程工藝

顯卡構(gòu)架的更新通常也會伴隨著制程工藝的提升（圖13）。制程工藝的重要性不必多言，更精密的制程能在提升性能的同時減小功耗（相對），而且發(fā)熱量也可以得到有效控制。所以，這也是為什么手機芯片、CPU芯片和顯示核心芯片一直是處于業(yè)界最需要先進制程的前端。

不過，也不要過分迷信制程工藝——固然每一代新顯卡都在盡可能使用最先進的制程工藝（圖14）控制功耗和發(fā)熱，但是不可否認，每一代顯卡的功耗絕對值都不低——當(dāng)然了，如果新架構(gòu)采用老制程工藝，功耗會更加恐怖，甚至到不堪應(yīng)用的地步。只能說無論是廠商還是用戶，對顯卡性能提升的需求“胃口”越來越大。制程工藝更像是用于平衡功耗、發(fā)熱和性能之間的一個“天平”。

●流處理器

什么是流處理器呢？它的全稱是“Stream processor”，是一種統(tǒng)一的渲染單元，負責(zé)3D渲染中的頂點渲染和像素渲染，也就是說每個流處理器當(dāng)中都有專門高速單元負責(zé)解碼和執(zhí)行流數(shù)據(jù)。現(xiàn)在的顯卡中，還會將它們“捆綁”成組，形成SM（Stream Multiprocessor）（圖15），不同的GPU規(guī)格下，一般都是直接增減這些SM組的。

顯然，流處理器數(shù)量的多少會直接影響著顯卡的性能。但需要注意，單純對比流處理器數(shù)量來確定顯卡性能是不合理的，它只有在同架構(gòu)之下對比下才成立，不同廠商的流處理器架構(gòu)設(shè)計或許有不同（圖16），例如英偉達更喜歡稱其為CUDA（Computer UnifiedDevice Architecture計算機統(tǒng)一設(shè)備架構(gòu)）單元，甚至同一廠商的不同代GPU構(gòu)架都有所區(qū)別。

簡言之，理論上流處理器的數(shù)量某種程度上代表著性能的強弱，顯卡流處理器越多，執(zhí)行效率越高，其計算能力就越快，表現(xiàn)出來的就是速率更高。所以，這也是為什么現(xiàn)在很多人選購顯卡特別留意流處理器數(shù)量的根本原因——但是注意，因為構(gòu)架的差異，不同代際、不同廠商的GPU流處理器數(shù)量多寡對比沒有意義。只有在同代、同構(gòu)架的不同型號上，才能通過流處理器的數(shù)量來確定性能，而且這還要涉及到流處理器，即核心的頻率問題。

●核心頻率

流處理器的數(shù)量多寡當(dāng)然一定程度上決定著顯卡性能，但是流處理器工作的快慢還要看顯卡核心的運行頻率。圖形運算性能、特效渲染、虛擬技術(shù)運行的效率，很大程度上都是依靠核心頻率的高低（圖17）來判斷的。核心頻率越高，顯卡的性能越強，但相應(yīng)的功率也會升高——不知道你有沒有發(fā)現(xiàn)，其實決定顯卡性能的諸多要素都是相輔相成的，而不是某一個獨立的技術(shù)指標(biāo)決定著顯卡的性能。

●顯存位寬

如果說顯示核心決定了計算能力的強弱，那么顯存（圖18）就決定了圖形處理數(shù)據(jù)的傳輸量與速度。顯存也被叫做幀緩存，從技術(shù)規(guī)格來說屬于易失性閃存，它的作用是暫存顯卡核心待處理或者已經(jīng)計算完畢的渲染數(shù)據(jù)，它需要關(guān)注的要素還是蠻多的。首先便是位寬（MemoryBus）問題。所謂顯存位寬，就是指顯存在一個時鐘周期內(nèi)傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)。位寬越大，意味著在單位時間內(nèi)可以傳送的數(shù)據(jù)量越大。

目前市場主要的顯卡以6 4位、128位和25 6位、38 4位顯存為主，也基本代表著顯卡的定位。比如近期比較火的入門級獨顯AMDRadeon RX 6500 XT，顯存位寬就是64位的（圖19），而主流顯卡的顯存位寬則基本為128位，高端產(chǎn)品則為256位和384位。

●顯存類型

目前顯卡的顯存類型主要為GDDR5、GDDR5X、GDDR6、GDDR6X，當(dāng)然不乏有個別的顯卡采用HBM、HBM2顯存（圖20）。好的顯存會在顯存帶寬、等效頻率與能效比等方面更優(yōu)秀，更有利于提升顯卡性能。

●顯存帶寬

顯存帶寬是指顯示核心與顯存（圖21）之間的數(shù)據(jù)傳輸速率，這是以字節(jié)/秒為計算單位的，當(dāng)然數(shù)值越高越好。顯存帶寬是決定顯卡性能和速度最重要的因素之一，具體來說，顯存帶寬的計算公式為顯存頻率×顯存位寬÷8。假設(shè)顯存頻率是一定的，那么顯存位寬將決定顯存的帶寬大小。例如兩個顯卡的顯存頻率都是1000MHz，其中一個是64位位寬顯存，另一個則是128位位寬顯存，那么它們的顯存帶寬分別是1000MHz×64bit÷8=8GB/s，1000MHz×128bit÷8=16GB/s，顯存帶寬差距達到了一倍，這是非常驚人的差距。

●顯存容量

顯存容量越大，緩存的數(shù)據(jù)越多圖形渲染能力越強，而且，這和分辨率息息相關(guān)——經(jīng)常有評測會提出“爆顯存”的概念，就是指在一定分辨率下顯存容量不足以存儲（暫存）海量的渲染數(shù)據(jù)。這是因為分辨率越高，畫面的像素點數(shù)量越大，需要顯卡渲染、處理的圖形圖像、光影建模數(shù)據(jù)就越龐大，顯存需求自然就會更高。

不同分辨率對應(yīng)需求的顯存也不盡相同。例如1920×1080即1080P分辨率下，建議顯卡的顯存容量在4GB～6GB;2560×1440即2K分辨率下，建議顯卡的顯存容量在6GB～8GB;3840×2160即4K分辨率下建議顯卡的顯存容量在8GB～11GB為宜。

●編解碼器

播放視頻，看起來顯卡似乎只負責(zé)“放出來”，其實沒那么簡單。任何一個品牌的顯卡，都是通過視頻編碼器單元來執(zhí)行播放操作的——它們擁有獨立的編解碼單元（圖22），通過這部分電路配合軟件解碼來播放視頻。例如現(xiàn)在的1080P、4K視頻內(nèi)容，都是經(jīng)過特定的編碼處理的，這樣可以在相對有限的體積內(nèi)儲存更好的畫質(zhì)，所以在用戶播放視頻時，就必須進行解碼才可以得到正常的畫面。

目前最新的顯卡，例如英特爾的UHD700系列、Iris Xe集成顯卡，英偉達RTX 30系列、AMD的RX 6000系列，都支持最高8K的AV1編碼格式（圖23），所以筆者也強烈建議盡可能選擇新顯卡以支持最新的編碼格式，這樣未來多年都不會因此感到困擾——畢竟依靠CPU來軟解碼視頻會極大消耗系統(tǒng)資源。

●顯卡接口

很多人會忽略的就是顯卡輸出接口。目前常見的接口主要是VGA、DVI、HDMI和DP（DisplayPort）幾種，較新的顯卡則以HDMI和DP兩種較新型的多媒體接口為主流（圖24）。不過要注意，這兩種接口仍在不停的發(fā)展，版本不斷提升，對應(yīng)的規(guī)格也有區(qū)別。例如HDMI 1.4版本的最大帶寬為10.2Gbps，理論支持1080P&144Hz、2K&75Hz、4K&30Hz、4K電影（4096×2160）&24Hz;HDMI 2.0版本的最大帶寬為18Gbps，理論支持1080P&240Hz、2K&144Hz、4K&60Hz、5K&30Hz;HDMI 2.1版本最大帶寬達到了驚人的48Gbps，理論支持2K&240Hz、4K&144Hz、5K&60Hz、8K&30Hz;DP 1.2版本的帶寬為21.6Gbps，理論支持1080P&240Hz、2K&144Hz、4K&60Hz、8K&30Hz;DP1.4版本帶寬達到了32.4Gbps，理論支持1080P&240Hz、2K&240Hz、4K&240Hz、8K&60Hz。

需要注意的是，即便顯卡支持最新的接口，顯示器也必須對應(yīng)支持，甚至包括線纜都要支持同一個標(biāo)準(zhǔn)版本才能實現(xiàn)上述的高分辨率、高刷新率，這一點絕不可忽略。

顯卡品牌

注意選購顯卡要區(qū)分一件事情，顯示核心品牌不是顯卡品牌，例如我們提到的英偉達、AMD乃至即將發(fā)布獨立顯卡的英特爾，都是顯示核心品牌。至于要最終顯卡產(chǎn)品（圖25）的品牌，就得先了解兩個概念：AIC、AIB。

所謂的AIC ，全稱為Add in Card，特指具備研發(fā)和制造能力的英偉達顯卡合作伙伴，通常AIC制造的顯卡可以借由自身品牌、第三方品牌銷售顯卡，并且可以得到英偉達的市場策略——這也是為什么很多顯卡品牌能夠在銷售顯卡的時候，或是有較大售價的優(yōu)惠、或是捆綁當(dāng)下的游戲大作（甚至未發(fā)售的游戲），這些都是顯示核心供應(yīng)商英偉達帶來的。

而AIB是Add in Board的縮寫，特指AMD的核心合作伙伴，它們專門生產(chǎn)基于AMD顯示核心的顯卡，和英偉達的AIC有異曲同工之妙。AIB廠商具備設(shè)計更多獨特附加功能的能力，也同樣能拿到AMD合作的游戲廠商優(yōu)惠。

目前AIC的合作伙伴主要是華碩、某嘉、微星、七彩虹、影馳、索泰、映眾、銘瑄;AIB的主要合作伙伴是藍寶石、迪蘭恒進、撼迅、華碩、華擎、某嘉、微星、訊景、盈通、瀚鎧。除了這些，還有一些廠商不在AIC或者AIB的名單中，這些品牌的顯卡產(chǎn)品多以公版為主，好處是價格低廉，頗具性價比，例如翔升、昂達、映泰、梅捷、小影霸等。

其實，認識顯卡并不困難，只要大致了解顯卡的上述主要特征，對它們的基本規(guī)格就能了然于胸。當(dāng)然，除了這些，顯卡還有供電和散熱設(shè)計兩個部分也值得關(guān)注，但是這兩項多由具體顯卡廠商掌握，并不在顯卡主要技術(shù)規(guī)格的硬件參數(shù)之內(nèi)，這里也就不過多著墨了。