VGA 全名為 Video Graphics Array,代表個人電腦 PC 在 320 x 200 / 256 色或是 640 x 480 / 16 色圖形之顯示模式。


電腦螢幕、液晶投影機解析度的標準規格VGA: 640(水平)x480(垂直) 畫素數。


顯示卡的用途是將電腦系統所需要的顯示信息進行轉換驅動顯示器,並向顯示器提供行掃描信號,


控制顯示器的正確顯示,是聯接顯示器和個人電腦主板的重要元件,是「人機對話」的重要設備之一。


顯示卡的起源及演進


電腦顯示卡的演進,大致上可以追溯到1981年,當時的藍色巨人IBM公司剛推出了IBMPC,


分別有單色及彩色機種,分別搭配單色顯示(MDA)以及彩色圖形顯示卡(CGA)。


MDA能顯示較為細膩的文字,卻不備彩色與圖形的顯示能力,而CGA的彩色圖形顯示能力實在是有夠不好的,


它只能以320*200640*200的粗糙解析度,提供少數的色彩(16色任選四色)。  


在1987年,IBM推出PS/2所廣的VGA顯示檟準,它把色素提升到256K色中任選16或256色,


解析度也進展到640*480,此時個人電腦彩色圖形顯示力,被廠商發揮的淋漓盡致!  


從1989年到現在,市面上大概都是XGA或SVGA的天下了,由於人們對於顯示卡的要求是永不知足的,


也因此顯示卡等不及到新標準的統一,SVGA和XGA(800* 600,1024*768;32K/64K色甚至1677萬色全彩能力)便相繼出籠了。


顯示卡的主要功用


顯示卡的主要功用是將電腦的訊息解譯之後傳送到顯示器表現出來,如果沒有顯示卡顯示器將沒有辦法顯示出任何影像,


目前顯示卡的主要功能是 2D和 3D的顯示加速功能,之前的顯示卡著重在 2D 影像的加強,後來因為電動玩具等娛樂軟體的要求,逐漸的強調3D加速功能,


因此目前的顯示卡多已同時具備這兩項功能,甚至能及時流暢的呈現 3D影像。


ISA



ISA(Industry Standard Architecture) -- 工業標準架構匯流排


ISA是PC上使用的匯流排(BUS)規格之一,是早期電腦主要的匯流排介 面。


ISA是IBM PC個人電腦所定義的匯流排架構,其最大工作頻率是8.33 MHz,在PC/XT時它是一個八位元的匯流排,擁有62個接腳;


在PC/AT時代擴 充為98個接腳,成為十六位元的匯流排。ISA的流行進而成為一個標準,與 IBM AT PC在設計時採取開放式的設計有很大的關係。


因為ISA匯流排在每次CPU時脈震盪週期可以傳送一個或是兩個(8bit) 位元組的資料,所以每秒的資料傳輸量在PC/XT為8.33MB,在PC/AT為16.66 MB。


ISA匯流排本身除了包含資料匯流排之外,還包含位址匯流排,以及中 斷向量(IRQ),和DMA(直接記憶體存取)通道。


配合 CPU8088 的匯流排資料寬度,一次 8 bits,後來 IBM 推出 PC/AT,databus寬度變成 16 bits,於是 ISA 也擴充成 16 bits,同時時脈也從原來的 4.77 MHz 提高到 8 MHz。


因為ISA介面卡每2~8個工作週期才傳送一次訊號,其頻寬計算如下:


16 bits * 8 MHz/sec ÷2 cycle = 64 Mbits/sec = 8 MBytes/sec


VESA



VESA是「Video Electronic Standards Association」(影像電子工程標準協會)的縮寫,由多家電腦晶元製造商於1989年聯合創立。


1994年底,VESA發表了64位架構的「VESA Local Bus」標準,80486以後的個人電腦大多採用這一標準的顯示卡。


盛行於 486 時代,提供顯示卡專用的資料傳輸通道,擁有 133.3 MB/sec的頻寬,但不相容於Pentium,且較耗電,


不支援 Bus Mastering的功能,所以在PCI Bus 問世後,即遭淘汰。



PCI



PCI(Peripheral Component Interconnect)顯示卡,通常被使用於較早期或精簡型的電腦中,此類電腦由於將AGP標準插槽移除而必須仰賴PCI介面的顯示卡。


目前已知被多數的使用於486到PENTIUM2早期的時代。但直到顯示晶片無法直接支援AGP之前,仍有部份廠商持續製造以AGP轉PCI為基底的顯示卡。


其頻寬的計算:


32 bits *33.3 MHz/sec ÷8 = 133.3 MBytes/sec
PCI具有三項特色:


 Plug and Play
   系統資源的分配,可交由作業系統處理即可。(事實上直到Windows95)才實現。
 PCI Steering
   介面卡可共用IRQ,解決IRQ不足的困境。
 Bus Mastering
   如果介面卡本身具備Bus Mastering晶片,即可不經CPU與晶片組,直接透過DMA與記憶體溝通。
PCI 2.X


資料寬度 64 bits,工作頻率 66.6 MHz,換言之,其最大頻寬為 533.3 MB/sec。


AGP



AGP(Accelerated Graphics Port 加速圖形介面)是英特爾(Intel)公司在1996年開發的32位元匯流排介面,用以增進電腦系統中的顯示效能。


通常AGP顯示卡都是使用單獨的AGP介面,該介面目前是專用於顯示卡,它以點對點連接的方式,


將電腦系統的主記憶體與顯示介面卡直接相連,提供了數倍於 PCI介面的資料傳輸速率與主機板上的DRAM溝通。


因為AGP匯流排是直接以點對點的方式與記憶體匯流排連接,所以一塊主機板上只有一個AGP插槽,


而AGP在進行資料傳遞時並不需要經過CPU的處理。


AGP顯示卡必須要與主機板搭配,若主機板上沒有AGP的插槽,則AGP顯示卡則無法插上運作。


AGP通常以66MHz的速度和CPU溝通,這比起PCI的33MHz快了一倍,但某些新規格的AGP可以使用兩倍頻甚至四倍頻的速度,即是133、266MHz,或是和CPU外頻一樣的速度工作。


即使是速度為一般的66MHz,由於AGP所使用的是64位元的匯流排,因此和CPU之間的傳輸速率可以達到8×66=528MBps,兩倍頻以上的速度,傳輸速率就更高了。


AGP顯示卡分有AGP 1X、AGP 2X、AGP 4X及最後的AGP 8X,頻寬分別為266MB/s、533MB/s、1066MB/s、以及2133 MB/s。其中AGP 4X以後已跟之前電壓不相容。


其中3Dlabs的「Wildcat4 7210」是最強的專業AGP圖形加速卡,而ATI公司的Radeon X1950 Pro AGP是性能最強的AGP圖形加速卡。


AGP共有124個腳位,是根據 PCI 2.1規格為基礎:


3.3 V AGP插槽:只支援AGP 1X/2X的顯示卡。
1.5 V AGP插槽:可支援 AGP 1X/2X/4X顯示卡。但注意 AGP 4X的顯示卡雖然可插在 3.3V的插槽,但只能跑 AGP 2X。
universal AGP插槽:兩者均可插,目前大多主機板均屬此類。
AGP Pro插槽
AGP的頻寬:


32 bits * 66.6 MHz ÷8 = 266.6 MB/sec


AGP 2X 表示每個工作週期可送出兩次訊號,所以最大頻寬變成 533.3 MB/sec。


AGP特色:


1. 可以分享系統記憶體


2. AGP匯流排系統頻寬獨享


PCI-E



PCI Express(亦稱PCI-E)是顯示卡最新的圖形介面,用來取代AGP顯示卡,面對日後3D顯示技術的不斷進步,AGP的頻寬已經不足以應付龐大的數據運算。


PCI-E簡稱PCIe或稱PCI-Ex,是PCI電腦匯流排的一種,它沿用了現有的 PCI編程概念及通訊標準,


但建基於更快的串列通信系統。英特爾是該介面的主要支持者。PCI Express僅應用於內部互連。


由於 PCI Express是基於現有的PCI系統,只需修改物理層而無須修改軟體就可將現有PCI系統轉換為PCI Express。


PCI Express擁有更快的速率,以取代幾乎全部現有的內部匯流排(包括AGP和PCI)。



Intel希望將來能用一個PCI Express控制器和所有外設交流,取代現有的南橋/北橋方案。


除了這些,PCI Express設備能夠支持熱拔插以及熱交換特性,支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。


考慮到現在顯示卡功耗的日益上漲, PCI Express而後在規範中改善了直接從插槽中取電的功率限制,


16x的最大提供功率達到了70W,比AGP 8X介面有了很大的提高。基本可以滿足未來中高端顯示卡的需求。


這一點可以從AGP、 PCI Express兩個不同版本的6600GT上就能明顯地看到,後者並不需要外接電源。


PCI Express只是南橋的擴展匯流排,它與作業系統無關,所以也保證了它與原有PCI的相容性,


也就是說在很長一段時間內在主板上PCI Express介面將和PCI介面共存,這也給用戶的升級帶來了方便。



PCI Express也有多種規格,從PCI Express 1X到PCI Express 16X,能滿足現在和將來一定時間內出現的低速設備和高速設備的需求。


能支援PCI Express的主要是英特爾的i915和i925系列晶片組。當然要實現全面取代PCI和AGP也需要一個相當長的過程,就象當初PCI取代ISA一樣,都會有個過渡的過程。


由此可見,PCI Express最大的意義在於它的通用性,不僅可以讓它用於南橋和其他設備的連接,


也可以延伸到晶片組間的連接,甚至也可以用於連接圖形晶片,這樣,整個 I/O系統重新統一起來,將更進一步簡化電腦系統,增加電腦的可移植性和模塊化。


因此,用於取代AGP介面的PCI-E介面位寬為X16,能夠提供5GB/s的帶寬,即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實際帶寬,遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。


目前最高可達到10GB/s以上。


PCI-E也支援高階電源管理,支援熱插拔,支援數據同步傳輸,為優先傳輸數據進行帶寬優化。


 


 


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