《电脑四大核心硬件知识详解》之《主板知识详解》19、显卡插槽

《电脑四大核心硬件知识详解》之《主板知识详解》19、显卡插槽 《电脑四大核心硬件知识详解》之《主 板知识详解》 19、显 卡 插 槽 19、显卡插槽 显卡插槽接口类型，是指显卡与主板连接所采用的接口种类。显卡的接口，决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽，也就是瞬间所能传输的最大数据量。不同的接口，能为显卡带来不同的性能。而且也决定着主板是否能够使用此显卡。只有在主板上有相应接口的情况下，显卡才能使用。显卡发展至今，共出现 ISA、PCI、AGP 等几种接口，所能提供的数据带宽依次增加。而采用下一代的 PCI Express 接口的显卡，也在 2004 年正式被推出。届时显卡的数据带宽将得到进一步的增大，以解决显卡与系统数据传输的瓶颈问。 1) PCI 接口 PCI 是 Peripheral Component Interconnect(外设部件互连)的缩写，它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口，几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI 插槽也是主板带有最多数量的插槽类型，在目前流行的台式机主板上，ATX 结构的主板一般带有 5,6 个 PCI 插槽，而小一点的 MATX 主板也都带有 2,3 个 PCI 插槽，可见其应用的广泛性。 PCI 是由 Intel 公司 1991 年推出的一种局部总线。从结构上看，PCI 是在 CPU 和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持 10 种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，为显卡、声卡、网卡、MODEM 等设备提供了连接接口。它的工作频率为 33MHz/66MHz。 最早提出的 PCI 总线工作在 33MHz 频率之下，传输带宽达到了 133MB/s(33MHz X 32bit/8)，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993 年又提出了 64bit 的 PCI 总线，后来又提出把 PCI 总线的频率提升到 66MHz。目前广泛采用的是 32-bit、33MHz 的 PCI 总线，64bit 的 PCI 插槽更多是应用于服务器产品。 由于 PCI 总线只有 133MB/s 的带宽，对声卡、网卡、视频卡等绝大多数输入/输出设备显得绰绰有余，但对性能日益强大的显卡，则无法满足其需求。目前 PCI 接口的显卡已经不多见了，只有较老的 PC 上才有，厂商也很少推出此类接口的产品。 2) AGP 接口 AGP(Accelerate Graphical Port)，加速图形接口。随着显示芯片的发展，PCI 总线日益无法满足其需求。英特尔于 1996 年 7 月正式推出了 AGP 接口，它 是一种显示卡专用的局部总线。严格的说，AGP 不能称为总线，它与 PCI 总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和 AGP 显示卡，但在习惯上我们依然称其为 AGP 总线。AGP 接口是基于 PCI 2.1 版规范并进行扩充修改而成，工作频率为 66MHz。 AGP 总线直接与主板的北桥芯片相连，且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连，避免了窄带宽的 PCI 总线形成的系统瓶颈，增加 3D 图形数据传输速度。同时在显存不足的情况下，还可以调用系统主内存。所以，它拥有很高的传输速率，这是 PCI 等总线无法与其相比拟的。 由于采用了数据读写的流水线操作，减少了内存等待时间，数据传输速度有了很大提高。具有 133MHz 及更高的数据传输频率;地址信号与数据信号分离，可提高随机内存访问的速度;采用并行操作，允许在 CPU 访问系统 RAM 的同时，AGP 显示卡访问 AGP 内存;显示带宽也不与其它设备共享，从而进一步提高了系统性能。 AGP 标准在使用 32 位总线时，有 66MHz 和 133MHz 两种工作频率，最高数据传输率为 266Mbps 和 533Mbps，而 PCI 总线理论上的最大传输率仅为 133Mbps。目前最高规格的 AGP 8X 模式下，数据传输速度达到了 2.1GB/s。 AGP 接口的发展，经历了 AGP 1.0(AGP 1X、AGP 2X)、AGP 2.0(AGP Pro、AGP 4X)、AGP 3.0(AGP 8X)等阶段，其传输速度也从最早的 AGP 1X 的 266MB/S 的带宽，发展到了 AGP 8X 的 2.1GB/S。 3) AGP 1.0(AGP 1X、AGP 2X) 1996 年 7 月 AGP 1.0 图形标准问世，分为 1X 和 2X 两种模式，数据传输带宽分别达到了 266MB/s 和 533MB/s。这种图形接口规范，是在 66MHz PCI 2.1 规范基础上经过扩充和加强而形成的。其工作频率为 66MHz，工作电压为 3.3v，在一段时间内基本满足了显示设备与系统交换数据的需要。这种规范中的 AGP 带宽很小，现在已经被淘汰了，只有在前几年的老主板上还见得到。 4) AGP 2.0(AGP 4X) 显示芯片的飞速发展，图形卡单位时间内所能处理的数据呈几何级数成倍增长，AGP 1.0 图形标准越来越难以满足技术的进步了，由此 AGP 2.0 便应运而生了。1998 年 5 月份，AGP 2.0 规范正式发布，工作频率依然是 66MHz，但工作电压降低到了 1.5v，并且增加了 4x 模式。这样，它的数据传输带宽达到了 1066MB/sec，数据传输能力大大地增强了。 5) AGP Pro AGP Pro 接口与 AGP 2.0 同时推出，这是一种为了满足显示设备功耗日益加大的现实而研发的图形接口标准。应用该技术的图形接口，主要的特点是比 AGP 4x 略长一些，其加长部分可容纳更多的电源引脚，使得这种接口可以驱动功耗更 大(25-110w)或者处理能力更强大的 AGP 显卡。这种标准其实是专为高端图形工作站而的，完全兼容 AGP 4x 规范，使得 AGP 4x 的显卡，也可以插在这种插槽中正常使用。AGP Pro 在原有 AGP 插槽的两侧进行延伸，提供额外的电能。它是用来增强而不是取代现有 AGP 插槽的功能。根据所能提供能量的不同，可以把 AGP Pro 细分为 AGP Pro 110 和 AGP Pro 50。在某些高档台式机主板上，也能见到 AGP Pro 插槽，例如华硕的许多主板。 6) AGP 3.0(AGP 8X) 2000 年 8 月，Intel 推出 AGP 3.0 规范，工作电压降到 0.8V，并增加了 8x 模式，这样它的数据传输带宽达到了 2133MB/sec，数据传输能力相对于 AGP 4X 成倍增长，能较好的满足当前显示设备的带宽需求。 AGP 接口的模式传输方式。不同 AGP 接口的模式，传输方式不同。 1X 模式的 AGP，工作频率达到了 PCI 总线的两倍—66MHz，传输带宽理论上可达到 266MB/s。 AGP 2X 工作频率同样为 66MHz，但是它使用了正负沿(一个时钟周期的上升沿和下降沿)触发的工作方式，在这种触发方式中，在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据，从而使得一个工作周期先后被触发两次，使传输带宽达到了加倍的目的。而这种触发信号的工作频率为 133MHz，这样，AGP 2X 的传输带宽就达到了 266MB/s×2(触发次数),533MB/s 的高度。 AGP 4X 仍使用了这种信号触发方式，只是利用两个触发信号在每个时钟周期的下降沿分别引起两次触发，从而达到了在一个时钟周期中触发 4 次的目的。这样，在理论上它就可以达到 266MB/s×2(单信号触发次数)×2(信号个数),1066MB/s 的带宽了。 AGP 8X 规范中，这种触发模式仍然使用，只是触发信号的工作频率变成 266MHz，两个信号触发点也变成了每个时钟周期的上升沿，单信号触发次数为 4 次。这样，它在一个时钟周期所能传输的数据就从 AGP 4X 的 4 倍变成了 8 倍，理论传输带宽将可达到 266MB/s×4(单信号触发次数)×2(信号个数),2133MB/s 的高度了。 图34 目前常用的 AGP 接口为 AGP 4X、AGP PRO、AGP 通用及 AGP 8X 接口。需要说明的是，由于 AGP 3.0 显卡的额定电压为 0.8—1.5V，因此不能把 AGP 8X 的显卡插接到 AGP 1.0 规格的插槽中。这就是说 AGP 8X 规格与旧有的 AGP 1X/2X 模式不兼容。而对于 AGP 4X 系统，AGP 8X 显卡仍旧在其上工作，但仅会以 AGP 4X 模式工作，无法发挥 AGP 8X 的优势。 7) PCI Express 接口 PCI Express 是新一代的总线接口，而采用此类接口的显卡产品，已经在 2004 年正式面世。早在 2001 年的春季“英特尔开发者论坛”上，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代 PCI 总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代 I/O 总线技术。随后在 2001 年底，包括 Intel、AMD、DELL、IBM 在内的 20 多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在 2002 年完成，对其正式命名为 PCI Express。 图35 PCI Express 采用了目前业内流行的点对点串行连接，比起 PCI 以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到 PCI 所不能提供的高带宽。相对于传统 PCI 总线在单一时间周期内只能实现单向传输，PCI Express 的双单工连接能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差异跟半双工和全双工类似。 PCI Express 的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括 X1、X4、X8 以及 X16(X2 模式将用于内部接口而非插槽模式)。较短的 PCI Express 卡可以插入 较长的 PCI Express 插槽中使用。PCI Express 接口能够支持热拔插，这也是个不小的飞跃。PCI Express 卡支持的三种电压分别为 +3.3V、3.3Vaux 以及 +12V。用于取代 AGP 接口的 PCI Express 接口位宽为 X16，将能够提供 5GB/s 的带宽，即便有编码上的损耗但仍能够提供约为 4GB/s 左右的实际带宽，远远超过 AGP 8X 的 2.1GB/s 的带宽。 PCI Express 规格从 1 条通道连接到 32 条通道连接，有非常强的伸缩性，以满足不同系统设备对数据传输带宽不同的需求。例如，PCI Express X1 规格支持双向数据传输，每向数据传输带宽 250MB/s，PCI Express X1 已经可以满足主流声效芯片、网卡芯片和存储设备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满足图形芯片对数据传输带宽的需求。 因此，必须采用 PCI Express X16，即 16 条点对点数据传输通道连接来取代传统的 AGP 总线。PCI Express X16 也支持双向数据传输，每向数据传输带宽高达 4GB/s，双向数据传输带宽有 8GB/s 之多，相比之下，目前广泛采用的 AGP 8X 数据传输只提供 2.1GB/s 的数据传输带宽。 尽管 PCI Express 技术规格允许实现 X1(250MB/秒)，X2，X4，X8，X12，X16 和 X32 通道规格，但是依目前形式来看，PCI Express X1 和 PCI Express X16 将成为 PCI Express 主流规格，同时芯片组厂商将在南桥芯片当中添加对 PCI Express X1 的支持，在北桥芯片当中添加对 PCI Express X16 的支持。除去提供极高数据传输带宽之外，PCI Express 因为采用串行数据包方式传递数据，所以 PCI Express 接口每个针脚可以获得比传统 I/O 标准更多的带宽，这样就可以降低 PCI Express 设备生产成本和体积。另外，PCI Express 也支持高阶电源管理，支持热插拔，支持数据同步传输，为优先传输数据进行带宽优化。 在兼容性方面，PCI Express 在软件层面上兼容目前的 PCI 技术和设备，支持 PCI 设备和内存模组的初始化，也就是说目前的驱动程序、操作系统无需推倒重来，就可以支持 PCI Express 设备。 8) AGI 与 AGU 接口 因为节省购买系统成本的原因，有很多消费者在购买主板产品的时候，都选择了集成显示芯片的主板产品，但是由于部分集成显示芯片的主板(如:使用 Intel865GV/845GV 芯片组的主板)不具备 AGP 插槽，使得用户在想升级显卡的时候非常的麻烦。因为虽然也有 PCI 接口的显卡，但是比较少见，不容易购买，并且价格也比较高。针对这种情况，为了方便用户今后升级，一些主板厂商自己开发了一些可以兼容 AGP 显卡的接口，实现在这样的主板上使用独立的 AGP 显卡，目前主要有华擎的 AGI(ASRock Graphics Interface)接口和倍嘉的 AGU(Advanced Graphics Upgrade)接口。 这种接口外形和 AGP 接口一样，可以兼容 AGP 8X/4X 规格显卡，支持微软 DirectX 9.0 标准，甚至可以使用配套的技术实现独立显卡和主板集成显卡同时工作，可以作为简易的双头显示升级。有了这样的接口就可以在 Intel865GV/i845GV 平台上升级外接显卡，灵活的升级系统，提高系统性能，提升主板的价值。 需要说明的是，这种接口兼容 AGP 8X/4X 规格，但并不是真正的 AGP 接口。插上 AGP 显卡后性能方面比真正的 AGP 显卡差一些，并且建议使用者为带有这样显卡接口的主板购买显卡时，参考主板厂商提供的显卡兼容性列表，以免出现兼容方面的问题。不论是 AGI 接口还是 AGU 接口，它们更注重的是在尽量不增加成本的同时给用户提供新的功能，便于使用市场主流显卡，提高系统的性能。 《电脑四大核心硬件知识详解》