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【科普】啥是显卡??????

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发表于 2017-5-5 19:47:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 耶稣泡观音 于 2017-5-5 07:47 编辑


前两天在论坛硬件区看到有飞友提问:把手上的970升级成1070能不能改善帧数?问题很普通,如果是电脑整体性能,升级成1070后确实会有不少提升,但是对于P3D等一众“吃U不吃卡”的游戏来说,提升也许会很有限了。

但这其实不是重点,在这篇文章底下,我还看到了另外一位飞友的回复:

970到1070只是升个级而已。就好比P3D从3.3升到3.4。改善不会太明显。不如970到980。70到80才算是升配置。


其实稍懂硬件的朋友很明显能看出这里面的错误,于是呢,我就劝他,不懂不要紧,出来误导人就是你的不对了。这位飞友也是非常热心的回复我:

[哔——]很会说话哦。什么叫我不懂,我误导人?你[哔——]厉害,你懂,你倒是说啊。

好吧好吧,应这位飞友的强烈要求,今天我就来科普一下大家一直津津乐道的话题——关于显卡的那些事儿。

正文在楼下,麻烦各位不要点赞其他人的回帖,会把正文挤下去,谢谢。

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 楼主| 发表于 2017-5-5 19:47:39 | 显示全部楼层
本帖最后由 耶稣泡观音 于 2017-5-4 09:18 编辑

什么是显卡?

显卡,顾名思义,是将主机向显示器发出的显示信号进行转化并向显示器输出图形。说简单点,是把主机发出的我们难以理解的信号转化为我们可以看懂的图形,因此,显卡也是一台电脑里最重要,最不可或缺的配件之一。

想必这些大家都应该略知一二,我就直接跳过了。

众所周知,影响一个CPU性能最主要的因素有核心频率、核心数量、架构三个。而对于一张显卡,除了架构、核心频率外,还有流处理器数量显存大小、显存位宽、显存频率、显存带宽、ROP数量、纹理单元、晶体管数量、制程工艺等等,看到这里,你就明白了为什么我们不做关于显卡的评测了,因为变量太TM多了……

从大写加粗的黑体字不难看出,一张显卡主要的两个部分便是核心(GPU)和显存。那么接下来我就从这两个方面来科普一下这个神奇的硬件。

如果把显卡看作是一台电脑,那么显示核心(GPU)便相当于这台电脑的CPU,主要负责进行绘图运算工作你现在看到显示器上出现的画面,便是由GPU绘制的,但是GPU本身并不知道自己要画什么,于是CPU便给GPU发出指令,比如“以屏幕的(x,y)位置为圆心,画一个半径为a的圆”,于是GPU便可以计算出画这个圆所需要的所有像素,并在显示器的响应位置进行绘制。当然,这只是简单绘制一个二维图形,GPU真正擅长的是在处理三维图形数据和复杂算法方面这要涉及到GPU的流式并行计算模式以及顶点处理器(Vertex Shader)等难以理解的名词,由于这是篇入门科普,这里不再赘述了。
一颗GPU

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 楼主| 发表于 2017-5-5 19:47:40 | 显示全部楼层
本帖最后由 耶稣泡观音 于 2017-5-5 06:39 编辑

/*以下内容涉及众多专业名词,阅读可能存在困难,可酌情挑选阅读*/

显卡的架构一般指的是GPU的微架构,如Nvidia显卡有Tesla、Fermi、Kepler、Maxwell、Pascal等架构,分别对应了GTX2xx、GTX4xx/5xx、GTX6xx/7xx、GTX9xx、GTX10xx,未来还会有更新的Volta架构。 架构通俗一点的说就是显示芯片各种处理单元的组成和工作模式,在参数相同的情况下,架构越先进,效率就越高,性能也就越强。打个比方,同样高的楼房,一幢是用砖头结构搭的,一幢是用钢筋混凝土搭的,那幢楼房更好呢?

显卡核心频率是指显示核心的工作频率,有点类似CPU核心频率。显卡核心频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能,但刚刚也介绍了,一张显卡的性能是由多方面的因素所决定的,因此在显示核心不同的情况下,核心频率高并不代表此显卡性能强劲。

流处理器的作用就是处理由CPU传输过来的数据,处理后转化为显示器可以辨识的数字信号,它的数量对显卡性能起着决定性作用,可以说高中低端的显卡除了核心不同外,最主要的差别就在于流处理器数量。流处理器可以更高效的优化Shader引擎,它可以处理流数据,同样输出一个流数据,这个流数据可以应用在其它超标量流处理器(Stream Processors,简称SPs)当中,流处理器可以成组或者大数量的运行,从而大幅度提升了并行处理能力。

以上一堆专有名词,你可能已经看晕了。没关系,我来总结一下,影响GPU性能的三个最重要因素——架构、频率、流处理器数量。把GPU比作大脑,架构就相当于人脑和猪脑的区别,频率则代表大脑运算的速度,流处理器数量则类似大脑中神经元的数量,神经元越多大脑越发达,流处理器单元越多显卡处理性能也就越强

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 楼主| 发表于 2017-5-5 19:47:41 | 显示全部楼层
本帖最后由 耶稣泡观音 于 2017-5-5 06:44 编辑

显存全称显示存储器,亦称帧缓存它是用来存储显示芯片处理过或者即将读取的渲染数据。如同计算机的内存一样,显存是用来存储图形数据的硬件。在显示器上显示出的画面是由一个个的像素点构成的,而每个像素点都以4至64位的数据来控制它的亮度和色彩,这些点构成一的图形画面。为了保持画面流畅,要输出和要处理的多幅帧的像素数据必须通过显存来保存,达到缓冲效果,再交由显示芯片和中央处理器调配,最后把运算结果转化为图形输出到显示器上。现今,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。

读到这里,你可能要问,带宽又是个啥?如果说内存带宽是处理器与内存交换数据的关键,那么显存带宽同样也是如此——GPU核心负责运算,显存负责数据存储,二者之间需要频繁交换数据,这就要依赖显存带宽了,更高的带宽可以让显卡在处理高分辨率、高画质时更加得心应手。

对显存带宽的作用,我们可以这么理解——好比顺丰镖局的物流运输,顺丰要想赚更多的钱,接单、派件的过程就要缩短。顺丰那端相当于GPU核心,收货/发货的买家/卖家相当于显存(反过来说也可以),顺丰要想提高效率要么就是让快递员速度更快(频率更高),要么同时派出大量快递员去收件或者派件(位宽更大),最好的情况下当然是两种方式同时运作,物流运输效率才能最大化。显存带宽从大的方面来说是显存频率及显存位宽来决定的,不过实际带宽就要看具体情况了目前主流显卡的位宽多是128bit、256bi、384bit及512bit,更能决定带宽的还是显存类型,它们决定了显存带宽的极限。

我们在了解一款显卡显存的时候,可能会看到两种不同的显存类型——HBM和GDDR5(X),这两者有啥不同呢?就这二者来说,GDDR5内部I/O带宽是32bit,目前的NVIDIA显卡的GDDR5显存频率可以达到1750MHz(A卡多在1500MHz内),它是4倍速率机制,数据频率是7Gbps,单个芯片的带宽是28GB/s。目前的HBM显存的频率只有500MHz,2倍数率机制,数据频率是1Gbps,不过它的I/O带宽极高,弥补了频率不足。

具体来说,目前的HBM显存都是堆栈(stack)设计的,每个堆栈有8个通道,每个通道提供128bit位宽,因此总的I/O位宽是128bit*8=1024bit。这还是单一堆栈的,Fury X显卡目前是4个堆栈,所以等效位宽就是四倍的4096bit了。随着Pascal架构显卡的问世,其显存类型也确定使用GDDR5X而不是新的HBM2,至于GDDR5X显存是个啥,这里有个不错的视频可供参考:点我

这里有张图,归纳了现今主要的显存类型:

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 楼主| 发表于 2017-5-5 19:47:42 | 显示全部楼层
本帖最后由 耶稣泡观音 于 2017-5-5 07:50 编辑

如何挑选一张好显卡?

不同于选购CPU时要关注核心频率和核心线程数,挑选显卡就显得简单多了,最粗暴的办法就是看价格,价格越高性能越强。不过这个办法不适用于新架构显卡面世前后一段时间,而且显得很low.当然也可以粗略的通过显卡型号来判断显卡的性能,但这不是绝对的。既然今天深入了解了显卡,那么我们不妨通过规格数据来为自己挑选一张好显卡吧。

看显卡,首先要看它的架构,架构越新,同级性能越强,这是毋庸置疑的。显卡的架构可以从型号命名上看出,以nvidia显卡为例,例如GTX960,以9开头,则代表这张显卡使用的是Maxwell架构,GTX1070,以10开头,则代表这张显卡使用的是Pascal架构,数字越大,架构越新。我们还可以查询显卡的核心代号,如GTX1070的核心代号为GP104-200,则代表这张显卡使用的是Pascal架构。GTX970的核心代号为GM204-200,则代表这张显卡使用的是Maxwell架构。同一架构下的不同显卡,就可以对比其核心频率、流处理器数量、显存大小三个规格,越大越好。以上的数据,在这里都有列出。

在庞大的显卡家族中,有一类显卡的存在显得与众不同,不同于大多数显卡一张只有一个GPU核心,这一类显卡同时拥有2个GPU核心!例如曾经的卡皇GTX590/690以及现今的TITAN Z,AMD的Pro Duo等,由于种种原因,双芯卡可能达不到1+1=2的性能,但其依然是傲视单卡单芯的至高无上的存在。既然双芯卡性能如此强劲,那为何不大规模普及双芯卡(就像双核CPU)?首先性能翻倍不是随便说说就能做出来的,厂商既要兼顾供电和散热,又要考虑PCB的面积对机箱的影响,即使做到一卡双芯,其功耗和价格也不是一般人能承受的起的。因此如果不是高端玩家,最好不要选择双芯显卡。

既然说到了功耗,那就不得不谈谈显卡TDP(散热设计功耗)的问题。首先,我们平常说的功耗其实理论上说并不等于TDP,因为GPU并不单独出售,都是集成在显卡上的,所以通常显卡厂商都不提供GPU的功耗,而是以整个显卡的功耗为主,除了GPU的功耗外,显存的功耗也是相当高的,在高端显卡中几乎与GPU功耗持平。但无论是NVIDIA还是AMD,对显卡功耗的标示都很不规范,一会用Max.Board Power一会用TDP,这也给消费者一种错觉,认为显卡功耗就等同于TDP。NVIDIA甚至还给出了解释“TDP is a measure of maximum power draw over time in real world applications”,并给出了TDP在维基百科上的相关说明,但显然,NVIDIA对TDP的解释与wikipedia上的解释并不相同。

Nvidia 在 GTX570 文档中对于TDP的解释

按照NVIDIA的解释,它所谓的“TDP”就是指显卡在真实应用中的最大功耗。唉,我们也就睁一只眼闭一只眼,不必太过去较真,在挑选显卡时,TDP能够作为一个参考,来判断你的整机电源能否带的动你的显卡。

好吧!你觉得上面的方法太麻烦,我是个懒人,实在不想一个个对比,怎么办?

也有办法!直接看网上各个显卡的跑分数据,跑分软件最好要选择3DMark.鲁大师什么的还是算了吧。或者也有大神总结了各个显卡的跑分数据,根据性能排列绘制了显卡天梯图,天梯图可以很直观的看出各个显卡性能的差距。不过天梯图是网友总结的,也会存在错误和误差,最好仅作为选择的参考。

本测评由Flyerbay测评室出品,所有数据及图片仅供参考,转载请联系作者。

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 楼主| 发表于 2017-5-5 19:47:43 | 显示全部楼层
本帖最后由 耶稣泡观音 于 2017-5-5 07:47 编辑

后话
这篇科普也是受那位飞友启发,在计划之外临时写的,有错误之处请指出。如果各位读不太明白,也不强求啦,内容本来就比较高深。如果有疑问的话,欢迎回帖提出,我会尽量解答。上次我们说了要做一期Ryzen和Intel Kabylake的横评,嗯,正在企划中,敬请期待。

我们往期的文章:

【干货】主频or核数?什么样的CPU最适合模拟飞行?


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发表于 2017-5-5 19:52:33 | 显示全部楼层
前排顶贴
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发表于 2017-5-5 19:56:13 | 显示全部楼层
赶紧来支持一下!
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发表于 2017-5-5 20:01:06 | 显示全部楼层
1060 6G,玩P3D,能到什么效果
I7 6700,16G 单条DDR4 M.2 NVME

点评

效果可以很不错的  发表于 2017-5-5 20:24
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发表于 2017-5-5 20:04:40 | 显示全部楼层
哈哈,不错的科普,虽然我总是只买最贵的、最新的,不买对的。

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壕,你介意多个朋友吗,哈哈  发表于 2017-5-6 10:10
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发表于 2017-5-5 20:18:28 | 显示全部楼层
买不起。。。。。。
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发表于 2017-5-5 20:24:54 | 显示全部楼层
前排支持!
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发表于 2017-5-5 20:34:12 | 显示全部楼层
支持这种贴,有人脸上有个巴掌印
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发表于 2017-5-5 20:34:47 | 显示全部楼层
前排支持,专治满嘴跑火车的
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发表于 2017-5-5 21:13:05 | 显示全部楼层
SinoFSX-7335 发表于 2017-5-5 20:01
1060 6G,玩P3D,能到什么效果
I7 6700,16G 单条DDR4 M.2 NVME

1060基本上目前所有游戏都能玩的很开心了(不一定顶级画质,但是能玩的很开心就够了),P3D这种吃U的游戏显卡干的事也不多,1060 3G完全是够的(如果考虑到接大屏玩别的游戏比如荒野什么的最好买6G版)

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1060带3G会鸡肋吗?  发表于 2017-5-6 10:11
3G我目前还没挂过  发表于 2017-5-5 21:36
1060 3G很尴尬的,核心用不满先爆显存  发表于 2017-5-5 21:20
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发表于 2017-5-5 21:23:09 | 显示全部楼层
谢谢!楼主有心啦
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发表于 2017-5-5 21:29:13 | 显示全部楼层
我现在才知道P3D是重CPU而非GPU的。。我以为这只是FSX独有特色,我想问一下LZ,P3D中如果想在ImagineSim的ZSPD插件机场里,待在PMDG738的VC中并且关于地景的画面设置差不多都在Very Dense左右,帧数维持60帧,那我需要什么样的CPU和GPU呢?

点评

这种CPU...我觉得不存在。P3D不怎么吃多核,单核频率就这个意思。玩模拟飞行就要有那种20帧也能很高兴的觉悟  发表于 2017-5-5 22:00
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 楼主| 发表于 2017-5-5 22:00:31 | 显示全部楼层
Shiro_Sir 发表于 2017-5-5 09:29
我现在才知道P3D是重CPU而非GPU的。。我以为这只是FSX独有特色,我想问一下LZ,P3D中如果想在ImagineSim的Z ...

I7-7700K
GTX1060以上
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发表于 2017-5-5 22:51:32 | 显示全部楼层

哦好的。。谢谢你
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发表于 2017-5-5 23:03:53 | 显示全部楼层
顶贴支持
我硬件盲有空就来补课
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发表于 2017-5-5 23:11:22 | 显示全部楼层
个人感觉,在预算之下,选择最合适的就好。
而且显卡不同于CPU,也需要考虑到品牌。
考虑品牌的原因,是要考虑到做工,用料和质保。
考虑品牌的另一个原因,就是不同品牌都会有自己的一些小毛病。
因此我个人觉得,显卡的甄别真的要慎重很多。
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发表于 2017-5-5 23:34:26 | 显示全部楼层
请问一下i7-7700与7700k跑P3D的话差别明显吗

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我知道了  发表于 2017-5-5 23:37
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发表于 2017-5-5 23:37:16 | 显示全部楼层
有钱直接上 TianXP
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 楼主| 发表于 2017-5-5 23:40:36 | 显示全部楼层
xytt159 发表于 2017-5-5 11:11
个人感觉,在预算之下,选择最合适的就好。
而且显卡不同于CPU,也需要考虑到品牌。
考虑品牌的原因,是要 ...

也是,显卡市场比起CPU市场,鱼龙混杂,也充斥着许多次品假货,从这方面说,的确得慎重
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发表于 2017-5-5 23:48:09 | 显示全部楼层
太深奥了,楼主确实厉害,这不是恭维。只是我们认识肤浅,确实看不懂,但还是点赞
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发表于 2017-5-6 00:28:44 | 显示全部楼层
耶稣泡观音 发表于 2017-5-5 23:40
也是,显卡市场比起CPU市场,鱼龙混杂,也充斥着许多次品假货,从这方面说,的确得慎重 ...

我觉得随着老哥你这话题的逐渐展开,其实会有太多太多的东西需要说,因为电脑配件的水太混,坑太多。
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发表于 2017-5-6 00:45:13 | 显示全部楼层
谢谢楼主科普
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发表于 2017-5-6 00:50:11 | 显示全部楼层
好贴 必须赞!~
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发表于 2017-5-6 02:49:32 | 显示全部楼层
Nvidia什麼時候有Tesla架構了....
明明Tesla是一個系列....這代Tesla也是用上Pascal GP100作處理器...
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发表于 2017-5-6 03:56:52 | 显示全部楼层
目前使用GTX660看來該換成1050了
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