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，應該如何去判斷一個顯卡的規格好壞、性能高低。流處理器的數量和頻率嗎？其實它們只能說是“管中窺豹”。顯卡的那些規格，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換驅動，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將數據通過總線傳輸到顯卡的顯示核心，即顯示核心中，然后顯卡的顯示核心芯片對CPU發送來的數據進行處理計算，并將處理好的數據臨時暫存到顯存中待用;接下來，顯存中暫存的數據被傳送到RAMDAC（Random Access MemoryDigital-to-Analog Converter，隨機存取內存數字/模擬轉換器）中，它是一種由三個數字模擬轉換器以及一個小容量靜態隨機存取內存（SRAM）組成的電子器件，可以暫存調色盤（color palette）并產生驅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），但如今已經集成在顯示核心芯片之中，而且因為現在已經是數字式顯示而瀕臨消失，只是這個將電腦數據“翻譯”成顯示器數據的過程還存在。此處就可以看出流處理器，只不過是當代顯卡處理數據的工作單元而已，絕不代表顯卡的全部。

集成顯卡和獨顯 區別在哪里？

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別。他們都承載著基本的顯示功能，但是在規格上，二者之間還是有不少區別的。早期的集成顯卡集成在主板芯片上（北橋芯片），后來隨著技術的進步，北橋芯片消失，集成顯卡與大部分相關功能則進入CPU，演變成了現在的CPU集成顯卡。

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

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

在集成顯卡領域，當前只有英特爾和AMD兩家競爭——畢竟主流的CPU生產廠家也只有它們。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計，英特爾才是世界上顯卡銷量最大的王者（圖7）。在獨顯領域，英偉達和AMD無疑是領先的市場主導者，英特爾也終于在推出i740多年后，再次進入獨顯領域，是否能再創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，既是核心芯片供應商，也是設計生產的主導者。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在新品發布之初，原廠設計或授權設計的PCB版型（圖8），包括電路、接口規格、用料以及散熱設計，甚至是核心、顯存的頻率都是統一的。

而非公版，則是具體的顯卡廠商根據自己的技術實力進行優化設計生產的產品，比如顯存核心頻率更高、PCB設計有自主的理念、散熱設計差異化、接口有自己的設計思路。當然，這些廠商也生產公版顯卡。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，很難判斷顯卡的規格。其實，這些顯卡的型號都是有自己特定規律的，掌握它們的命名規律，很容易就能知道顯卡的規格，方便用戶判斷。

●英偉達顯卡

英偉達顯卡的命名規則非常容易理解，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分，例如GeForce GTX 1650、GeForce GTX1660 Super和GeForce GTX 1660 Ti，數字型號尾部沒有標注的是GTX的“標準版”，帶有Super的是更高一個階層的產品，最后帶有Ti的則是這個序列里最高性能的產品。GTX這個檔位主要針對的是主流需求產品;而RTX則是最高一個等級的序列，它們最主要的區別在于支持光追技術，而且和GTX一樣，RTX系列的產品型號也是在數字之后有后綴的。例如RTX3060、RTX 3060 Ti（圖9）、RTX 2070 SUPER。移動端的早期產品除了上述命名規則外，尾部還會加上一個M（即Mobile）作為區分。

● AMD顯卡

AMD顯卡的命名規則相對簡單一點，大致的命名規則也是字母+數字+后綴的形式。不同的是現在的AMD顯卡已經統一使用字母RX為起始，然后加上數字，最終以是否有后綴進一步區分。例如RX6400（圖10）或者RX 6700 XT。這個XT相當于加強版本的意義。而且，數字越大說明顯卡的規格越強，性能越出眾，相對于NVIDA來說區分起來要簡單一些。移動端的區分除了上述命名規則外，尾部還會加上一個M（即Mobile）作為區分。

● 英特爾顯卡

英特爾的顯卡（圖11）雖然還沒有正式上市，但是命名規則已經出來了，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。可以看出，所有的顯卡都是A系列，然后以不同的數字來區別不同系列，自然數字越大等級越高。而在區分臺式機和移動端方面，同樣是以尾部加注M以示區分。

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格，甚至不止核心型號的區別，要想全面了解一個顯卡的性能強弱，相關組成部分的知識也必須掌握。

●顯卡架構

顯卡構架就是芯片的體系結構，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架代號。我們可以將其粗淺的理解為汽車的平臺構架，設計和計算方式都和上一代有明顯區別，當然，這也不是說毫無繼承關系，大部分新架構還是要兼容舊架構，也多是在舊架構基礎上開發、擴充而來的。構架的更新換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，顯卡構架的自然是越新越好——在近似的規格，例如顯存頻率、規格、容量，甚至是核心的頻率等等都接近的情況下，兩代構架之間，必然是新構架產品性能表現出色。

●制程工藝

顯卡構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）控制功耗和發熱，但是不可否認，每一代顯卡的功耗絕對值都不低——當然了，如果新架構采用老制程工藝，功耗會更加恐怖，甚至到不堪應用的地步。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”，是一種統一的渲染單元，負責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中都有專門高速單元負責解碼和執行流數據。現在的顯卡中，還會將它們“捆綁”成組，形成SM（Stream Multiprocessor）（圖15），不同的GPU規格下，一般都是直接增減這些SM組的。

顯然，流處理器數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量來確定顯卡性能是不合理的，它只有在同架構之下對比下才成立，不同廠商的流處理器架構設計或許有不同（圖16），例如英偉達更喜歡稱其為CUDA（Computer UnifiedDevice Architecture計算機統一設備架構）單元，甚至同一廠商的不同代GPU構架都有所區別。

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

●核心頻率

流處理器的數量多寡當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，但相應的功率也會升高——不知道你有沒有發現，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指標決定著顯卡的性能。

●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據的傳輸量與速度。顯存也被叫做幀緩存，從技術規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計算完畢的渲染數據，它需要關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傳送數據的位數。位寬越大，意味著在單位時間內可以傳送的數據量越大。

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）之間的數據傳輸速率，這是以字節/秒為計算單位的，當然數值越高越好。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，緩存的數據越多圖形渲染能力越強，而且，這和分辨率息息相關——經常有評測會提出“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）海量的渲染數據。這是因為分辨率越高，畫面的像素點數量越大，需要顯卡渲染、處理的圖形圖像、光影建模數據就越龐大，顯存需求自然就會更高。

不同分辨率對應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“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。例如現在的1080P、4K視頻內容，都是經過特定的編碼處理的，這樣可以在相對有限的體積內儲存更好的畫質，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展，版本不斷提升，對應的規格也有區別。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，顯示器也必須對應支持，甚至包括線纜都要支持同一個標準版本才能實現上述的高分辨率、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惠、或是捆綁當下的游戲大作（甚至未發售的游戲），這些都是顯示核心供應商英偉達帶來的。

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，對它們的基本規格就能了然于胸。當然，除了這些，顯卡還有供電和散熱設計兩個部分也值得關注，但是這兩項多由具體顯卡廠商掌握，并不在顯卡主要技術規格的硬件參數之內，這里也就不過多著墨了。