顯卡總線接口類型

顯卡總線接口類型

總線接口類型是指顯卡與主板連接所采用的接口種類。顯卡的接口決定著顯卡與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髱挘簿褪撬查g所能傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量。不同的接口決定著主板是否能夠使用此顯卡，只有在主板上有相應(yīng)接口的情況下，顯卡才能使用，并且不同的接口能為顯卡帶來不同的性能。

目前各種3D游戲和軟件對(duì)顯卡的要求越來越高，主板和顯卡之間需要交換的數(shù)據(jù)量也越來越大，過去的顯卡接口早已不能滿足這樣大量的數(shù)據(jù)交換，因此通常主板上都帶有專門插顯卡的插槽。假如顯卡接口的傳輸速度不能滿足顯卡的需求，顯卡的性能就會(huì)受到巨大的限制，再好的顯卡也無法發(fā)揮。顯卡發(fā)展至今主要出現(xiàn)過ISA、PCI、AGP、PCI Express等幾種接口，所能提供的數(shù)據(jù)帶寬依次增加。其中2004年推出的PCI Express接口已經(jīng)成為主流，以解決顯卡與系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i問題，而ISA、PCI接口的顯卡已經(jīng)基本被淘汰。

PCI接口

PCI是Peripheral Component Interconnect(外設(shè)部件互連標(biāo)準(zhǔn))的縮寫，它是目前個(gè)人電腦中使用最為廣泛的接口，幾乎所有的主板產(chǎn)品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數(shù)量的插槽類型，在目前流行的臺(tái)式機(jī)主板上，ATX結(jié)構(gòu)的主板一般帶有5～6個(gè)PCI插槽，而小一點(diǎn)的MATX主板也都帶有2～3個(gè)PCI插槽，可見其應(yīng)用的廣泛性。

PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部總線。從結(jié)構(gòu)上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級(jí)總線，具體由一個(gè)橋接電路實(shí)現(xiàn)對(duì)這一層的管理，并實(shí)現(xiàn)上下之間的接口以協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)的傳送。管理器提供了信號(hào)緩沖，使之能支持10種外設(shè)，并能在高時(shí)鐘頻率下保持高性能，它為顯卡，聲卡，網(wǎng)卡，MODEM等設(shè)備提供了連接接口，它的工作頻率為33MHz/66MHz。

最早提出的PCI 總線工作在33MHz 頻率之下，傳輸帶寬達(dá)到了133MB/s(33MHz X 32bit/8)，基本上滿足了當(dāng)時(shí)處理器的發(fā)展需要。隨著對(duì)更高性能的要求，1993年又提出了64bit 的PCI 總線，后來又提出把PCI 總線的頻率提升到66MHz 。目前廣泛采用的是32-bit、33MHz 的PCI 總線，64bit的PCI插槽更多是應(yīng)用于服務(wù)器產(chǎn)品。

由于PCI 總線只有133MB/s 的帶寬，對(duì)聲卡、網(wǎng)卡、視頻卡等絕大多數(shù)輸入/輸出設(shè)備顯得綽綽有余，但對(duì)性能日益強(qiáng)大的顯卡則無法滿足其需求。目前PCI接口的顯卡已經(jīng)不多見了，只有較老的PC上才有，廠商也很少推出此類接口的產(chǎn)品。當(dāng)然，很多服務(wù)器不需要顯卡性能好，因此使用古老的PCI顯卡。通常只有一些完全不帶有顯卡專用插槽(例如AGP或者PCI Express)的主板上才考慮使用PCI顯卡，例如為了升級(jí)845GL主板。PCI顯卡性能受到極大限制，并且由于數(shù)量稀少，因此價(jià)格也并不便宜，只有在不得已的情況才考慮使用PCI顯卡。

AGP接口

AGP(Accelerate Graphical Port)，加速圖形接口。隨著顯示芯片的發(fā)展，PCI總線日益無法滿足其需求。英特爾于1996年7月正式推出了AGP接口，它是一種顯示卡專用的局部總線。嚴(yán)格的說，AGP不能稱為總線，它與PCI總線不同，因?yàn)樗屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，即連接控制芯片和AGP顯示卡，但在習(xí)慣上我們依然稱其為AGP總線。AGP接口是基于PCI 2.1 版規(guī)范并進(jìn)行擴(kuò)充修改而成，工作頻率為66MHz。

AGP總線直接與主板的北橋芯片相連，且通過該接口讓顯示芯片與系統(tǒng)主內(nèi)存直接相連，避免了窄帶寬的PCI總線形成的系統(tǒng)瓶頸，增加3D圖形數(shù)據(jù)傳輸速度，同時(shí)在顯存不足的情況下還可以調(diào)用系統(tǒng)主內(nèi)存。所以它擁有很高的傳輸速率，這是PCI等總線無法與其相比擬的。

由于采用了數(shù)據(jù)讀寫的流水線操作減少了內(nèi)存等待時(shí)間，數(shù)據(jù)傳輸速度有了很大提高;具有133MHz及更高的數(shù)據(jù)傳輸頻率;地址信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)分離可提高隨機(jī)內(nèi)存訪問的速度;采用并行操作允許在CPU訪問系統(tǒng)RAM的同時(shí)AGP顯示卡訪問AGP內(nèi)存;顯示帶寬也不與其它設(shè)備共享，從而進(jìn)一步提高了系統(tǒng)性能。

AGP標(biāo)準(zhǔn)在使用32位總線時(shí)，有66MHz和133MHz兩種工作頻率，最高數(shù)據(jù)傳輸率為266Mbps和533Mbps，而PCI總線理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。目前最高規(guī)格的AGP 8X模式下，數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到了2.1GB/s。

AGP接口的發(fā)展經(jīng)歷了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等階段，其傳輸速度也從最早的AGP1X的266MB/S的帶寬發(fā)展到了AGP8X的2.1GB/S。

AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)

1996年7月AGP 1.0 圖形標(biāo)準(zhǔn)問世，分為1X和2X兩種模式，數(shù)據(jù)傳輸帶寬分別達(dá)到了266MB/s和533MB/s。這種圖形接口規(guī)范是在66MHz PCI2.1規(guī)范基礎(chǔ)上經(jīng)過擴(kuò)充和加強(qiáng)而形成的，其工作頻率為66MHz，工作電壓為3.3v，在一段時(shí)間內(nèi)基本滿足了顯示設(shè)備與系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的需要。這種規(guī)范中的AGP帶寬很小，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰了，只有在前幾年的老主板上還見得到。

AGP2.0(AGP4X)

顯示芯片的飛速發(fā)展，圖形卡單位時(shí)間內(nèi)所能處理的數(shù)據(jù)呈幾何級(jí)數(shù)成倍增長，AGP 1.0 圖形標(biāo)準(zhǔn)越來越難以滿足技術(shù)的進(jìn)步了，由此AGP 2.0便應(yīng)運(yùn)而生了。1998年5月份，AGP 2.0 規(guī)范正式發(fā)布，工作頻率依然是66MHz，但工作電壓降低到了1.5v，并且增加了4x模式，這樣它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬達(dá)到了1066MB/sec，數(shù)據(jù)傳輸能力大大地增強(qiáng)了。

AGP Pro

AGP Pro接口與AGP 2.0同時(shí)推出，這是一種為了滿足顯示設(shè)備功耗日益加大的現(xiàn)實(shí)而研發(fā)的圖形接口標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用該技術(shù)的圖形接口主要的特點(diǎn)是比AGP 4x略長一些，其加長部分可容納更多的電源引腳，使得這種接口可以驅(qū)動(dòng)功耗更大(25-110w)或者處理能力更強(qiáng)大的AGP顯卡。這種標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是專為高端圖形工作站而設(shè)計(jì)的，完全兼容AGP 4x規(guī)范，使得AGP 4x的顯卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP Pro在原有AGP插槽的兩側(cè)進(jìn)行延伸，提供額外的電能。它是用來增強(qiáng)，而不是取代現(xiàn)有AGP插槽的功能。根據(jù)所能提供能量的不同，可以把AGP Pro細(xì)分為AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高檔臺(tái)式機(jī)主板上也能見到AGP Pro插槽，例如華碩的許多主板。

AGP 3.0(AGP8X)

2000年8月，Intel推出AGP3.0規(guī)范，工作電壓降到0.8V,并增加了8x模式，這樣它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬達(dá)到了2133MB/sec，數(shù)據(jù)傳輸能力相對(duì)于AGP 4X成倍增長，能較好的滿足當(dāng)前顯示設(shè)備的帶寬需求。

AGP接口的模式傳輸方式

不同AGP接口的模式傳輸方式不同。1X模式的AGP，工作頻率達(dá)到了PCI總線的兩倍—66MHz，傳輸帶寬理論上可達(dá)到266MB/s。AGP 2X工作頻率同樣為66MHz，但是它使用了正負(fù)沿(一個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿和下降沿)觸發(fā)的工作方式，在這種觸發(fā)方式中在一個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿和下降沿各傳送一次數(shù)據(jù)，從而使得一個(gè)工作周期先后被觸發(fā)兩次，使傳輸帶寬達(dá)到了加倍的目的，而這種觸發(fā)信號(hào)的工作頻率為133MHz，這樣AGP 2X的傳輸帶寬就達(dá)到了266MB/s×2(觸發(fā)次數(shù))=533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了這種信號(hào)觸發(fā)方式，只是利用兩個(gè)觸發(fā)信號(hào)在每個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿分別引起兩次觸發(fā)，從而達(dá)到了在一個(gè)時(shí)鐘周期中觸發(fā)4次的目的，這樣在理論上它就可以達(dá)到266MB/s×2(單信號(hào)觸發(fā)次數(shù))×2(信號(hào)個(gè)數(shù))=1066MB/s的帶寬了。在AGP 8X規(guī)范中，這種觸發(fā)模式仍然使用，只是觸發(fā)信號(hào)的工作頻率變成266MHz，兩個(gè)信號(hào)觸發(fā)點(diǎn)也變成了每個(gè)時(shí)鐘周期的上升沿，單信號(hào)觸發(fā)次數(shù)為4次，這樣它在一個(gè)時(shí)鐘周期所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就從AGP4X的4倍變成了8倍，理論傳輸帶寬將可達(dá)到266MB/s×4(單信號(hào)觸發(fā)次數(shù))×2(信號(hào)個(gè)數(shù))=2133MB/s的高度了。

目前常用的AGP接口為AGP4X、AGP PRO、AGP通用及AGP8X接口。需要說明的是由于AGP3.0顯卡的額定電壓為0.8—1.5V，因此不能把AGP8X的顯卡插接到AGP1.0規(guī)格的插槽中。這就是說AGP8X規(guī)格與舊有的AGP1X/2X模式不兼容。而對(duì)于AGP4X系統(tǒng)，AGP8X顯卡仍舊在其上工作，但僅會(huì)以AGP4X模式工作，無法發(fā)揮AGP8X的優(yōu)勢(shì)。

PCI Express接口

PCI Express(以下簡稱PCI-E)采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)串行連接，比起PCI以及更早期的計(jì)算機(jī)總線的共享并行架構(gòu)，每個(gè)設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個(gè)總線請(qǐng)求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個(gè)很高的頻率，達(dá)到PCI所不能提供的高帶寬。相對(duì)于傳統(tǒng)PCI總線在單一時(shí)間周期內(nèi)只能實(shí)現(xiàn)單向傳輸，PCI-E的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量，它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。

PCI-E的接口根據(jù)總線位寬不同而有所差異，包括X1、X4、X8以及X16，而X2模式將用于內(nèi)部接口而非插槽模式。PCI-E規(guī)格從1條通道連接到32條通道連接，有非常強(qiáng)的伸縮性，以滿足不同系統(tǒng)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸帶寬不同的需求。此外，較短的PCI-E卡可以插入較長的PCI-E插槽中使用，PCI-E接口還能夠支持熱拔插，這也是個(gè)不小的飛躍。PCI-E X1的250MB/秒傳輸速度已經(jīng)可以滿足主流聲效芯片、網(wǎng)卡芯片和存儲(chǔ)設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)傳輸帶寬的需求，但是遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足圖形芯片對(duì)數(shù)據(jù)傳輸帶寬的需求。 因此，用于取代AGP接口的PCI-E接口位寬為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(shí)際帶寬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。

盡管PCI-E技術(shù)規(guī)格允許實(shí)現(xiàn)X1(250MB/秒)，X2，X4，X8，X12，X16和X32通道規(guī)格，但是依目前形式來看，PCI-E X1和PCI-E X16已成為PCI-E主流規(guī)格，同時(shí)很多芯片組廠商在南橋芯片當(dāng)中添加對(duì)PCI-E X1的支持，在北橋芯片當(dāng)中添加對(duì)PCI-E X16的支持。除去提供極高數(shù)據(jù)傳輸帶寬之外，PCI-E因?yàn)椴捎么袛?shù)據(jù)包方式傳遞數(shù)據(jù)，所以PCI-E接口每個(gè)針腳可以獲得比傳統(tǒng)I/O標(biāo)準(zhǔn)更多的帶寬，這樣就可以降低PCI-E設(shè)備生產(chǎn)成本和體積。另外，PCI-E也支持高階電源管理，支持熱插拔，支持?jǐn)?shù)據(jù)同步傳輸，為優(yōu)先傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行帶寬優(yōu)化。

在兼容性方面，PCI-E在軟件層面上兼容目前的PCI技術(shù)和設(shè)備，支持PCI設(shè)備和內(nèi)存模組的初始化，也就是說過去的驅(qū)動(dòng)程序、操作系統(tǒng)無需推倒重來，就可以支持PCI-E設(shè)備。目前PCI-E已經(jīng)成為顯卡的接口的主流，不過早期有些芯片組雖然提供了PCI-E作為顯卡接口，但是其速度是4X的，而不是16X的，例如VIA PT880 Pro和VIA PT880 Ultra，當(dāng)然這種情況極為罕見。