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显卡（Graphics Card），也称为图形处理器（GPU），是一种用于处理和生成计算机图像的硬件设备。显卡在计算机系统中的作用至关重要。显卡可以用在游戏、视频编辑、3D建模和渲染、科学计算等领域,能够提升计算机的图形处理能力。
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3 i0 V8 Q* u( i" j显卡根据其用途和性能可以分为以下几类：
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6 q% ]- \! p& g/ B r集成显卡：集成在CPU或主板上的图形处理单元，性能较低，适合普通办公和基础娱乐用途。
4 Q, l2 \' J8 }! q5 ^- I独立显卡：独立的显卡，性能较高，适合游戏、专业图形处理和科学计算等需要高图形处理能力的应用。
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专业显卡：专为专业应用设计，如CAD、3D建模、视频编辑和科学计算等，具有更高的精度和稳定性。
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+ @* i E" L& U" Z3 n9 n显卡基本组成结构
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图形处理器（GPU）：显卡的核心组件，负责执行图形处理和计算任务。它具有高度并行的处理能力，适合处理大量的图形数据和复杂计算。
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, A6 \2 L k+ k7 V* U" r6 q/ o显存（VRAM）：用于存储图形数据和帧缓冲区。显存的容量和速度对显卡性能有很大影响。
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电路板（PCB）：显卡的基础结构，承载着GPU、显存和其他电子元件，并提供电源和信号传输通道。
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接口：显卡通过接口与计算机主板和显示器连接。常见的接口有PCIe（与主板连接）和HDMI、DisplayPort、DVI（与显示器连接）。
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散热系统：主要分为风冷和水冷两种，用于冷却GPU和显存，确保显卡在高负载下稳定运行。
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风冷散热：适用于一般用户、预算有限的用户以及不进行超频的情况。对于大多数普通使用场景，风冷已经足够。
2 K3 z1 N7 J# T/ @) k+ `5 b水冷散热：适用于高性能用户、超频用户以及追求低噪音和美观的用户。特别是在显卡长期高负荷运行的情况下，水冷散热效果更佳。
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显存
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显存颗粒是显存的物理存储组成单元，主要用于存储图形数据和帧缓冲数据。显存颗粒的性能和容量直接影响显卡的整体性能，尤其是在高分辨率和高画质设置下。
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显存类型
! }$ r/ Y) @; S; H常见显存颗粒类型和品牌：
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GDDR5：速度快，功耗适中，性价比高，曾是主流显存类型。主要品牌有三星（Samsung）、海力士（Hynix）、美光（Micron）。
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; O1 W M1 |$ a) Q8 R2 H% MGDDR5X：GDDR5的升级版，具有更高的频率和带宽。主要由美光（Micron）生产。
, B6 U6 K$ {1 r2 U. N" N, W1 dGDDR6：最新一代GDDR显存，广泛应用于高端显卡，提供更高的频率和带宽，当前主流的显存类型。主要品牌有三星（Samsung）、海力士（Hynix）、美光（Micron）。
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GDDR6X：GDDR6的升级版，提供更高的性能，主要用于高端显卡，主要由美光（Micron）生产。
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HBM：高带宽、低功耗，主要用于高端显卡和专业计算。主要品牌有SK海力士（SK Hynix）、三星（Samsung）。
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# _( `" d. m* t" g显存容量
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显存容量指的是显卡上安装的显存芯片的总容量，通常以GB（千兆字节）为单位。显存容量越大，显卡能存储更多的图形数据，有助于处理高分辨率和复杂的图形任务。
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. I4 Y" Z, C6 i* H% z' F _* p; r. J+ [5 o常见容量有2GB、4GB、6GB、8GB、12GB、16GB及以上。
4 `! X- e9 X, t2 J8 ?适用场景：
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2GB/4GB：适合一般办公和普通游戏。
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6GB/8GB：适合中高端游戏和图形处理。
! F3 l2 u" p3 r1 j1 [+ E& B1 m12GB及以上：适合专业图形设计、视频编辑和高端游戏。
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显存位宽
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显存位宽指的是显存与显卡GPU之间单次传输的数据量，以bit（位）为单位。位宽越大，显卡的数据传输速度越快，整体性能越好。
7 h6 D4 t0 A Y. a1 B- I# G常见位宽有64bit、128bit、192bit、256bit、384bit、512bit。
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* _% b" l$ s8 ?% `% t位宽越大，显存带宽（即数据传输速率）越高，对显卡性能提升明显。
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* @0 v; W8 H: k1 G& U t' h M0 y: `: L显存频率：
! _* U m2 X& c) b7 W! U6 U9 P显存频率指的是显存工作每秒传输的周期数，通常以MHz（兆赫兹）或GHz（千兆赫兹）为单位。显存频率越高，显存的数据传输速度越快。频率越高，处理速度越快。
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常见频率有1500MHz、2000MHz、3000MHz、4000MHz及以上。
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显存带宽
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带宽是显存和GPU之间的数据传输速度，带宽越高，数据传输效率越高。而显存的总带宽是由频率、位宽、显存类型共同决定的。一般游戏画面分辨率越高，贴图和模型越精致，对显存容量和带宽的要求越高。
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在显存够用的情况下，显卡的性能还是由显卡核心的GPU来决定。
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图形处理器GPU
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GPU芯片主要厂商
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英伟达（NVIDIA）：GPU市场的领军企业，广泛应用于游戏、专业图形、数据中心和AI计算领域。主要产品系列包括GeForce系列（面向游戏和消费市场）、NVIDIA RTX A系列（面向专业图形工作站）和NVIDIA A系列（面向数据中心和科学计算）。
& j' w1 T% `- B0 J$ G3 ]& u) c超威（AMD）：主要产品系列包括Radeon（面向游戏和消费市场）、Radeon Pro（面向专业图形工作站）、Radeon Instinct系列（面向数据中心和科学计算）。
$ @, z6 ~5 O: k" c" L( ~7 Z# f英特尔（Intel）：近年来也开始进入独立显卡市场，主要产品系列包括Intel Iris Xe（用于笔记本电脑和轻薄设备的集成和低功耗独立显卡）和Intel Arc系列（覆盖游戏和专业应用的高性能独立显卡）。
) G7 P: u9 _# H1 a6 r8 {摩尔线程（Moore Threads）：成立于2020年，一家中国的GPU芯片设计公司，专注于研发高性能图形处理器和计算芯片，主要面向消费级和专业市场。主要产品系列包括：MThreads系列
6 B. M' ^5 `6 X+ U* C. `; q/ T/ g' \! S寒武纪：一家中国领先的AI芯片设计公司，专注于开发高性能AI处理器和加速卡，提供适用于边缘计算和数据中心的高性能AI芯片。
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华为海思：华为旗下的芯片设计公司，不仅在移动设备SoC中集成了强大的GPU，还开发了专门用于AI训练和推理的Ascend系列芯片，覆盖从消费级到企业级和专业市场。
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GPU结构
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GPU是由成千上万个微小的晶体管组成的集成电路。台积电（TSMC） 是全球领先的半导体制造公司，专门为其他公司提供芯片代工服务，它有世界上最先进的半导体制造工艺，包括7nm、5nm和即将量产的3nm工艺。全球众多知名半导体公司设计GPU的架构和逻辑电路，然后由台积电利用先进的制造工艺将设计转化为实际的芯片。
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流式处理器：占大部分面积，负责几乎所有图像运算，显卡流处理器越多，频率越高，性能越强。
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视频解码器：它把0101的二进制数据转换成连续播放的视频画面。如果解码器性能过弱，就可能在播放视频时出现卡顿掉帧问题；
8 b, H; N+ w; o. a视频编码器：它可以把视频数据以新的编码方式压缩成期望格式和大小。如果编码器过弱，则会在剪辑视频导出时浪费过多的时间；
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显存控制器：让GPU和显卡得以顺利交互数据；
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PCIe控制器：让显卡能和主板上的CPU、内存硬盘等其他元器件交互数据。
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CPU与GPU比对：
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GPU核心更像小学生，适合做简单的并行计算。
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$ l( ^- H8 [. H6 @显卡品牌
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显卡品牌众多，不同品牌和系列的显卡在性能、散热、价格等方面各有优势。
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桌面显卡性能天梯图
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发表于 2024-7-24 14:19:26