顯卡接口分類圖解

我樂享 2013-05-05

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顯卡的接口決定著顯卡與系統(tǒng)之間數據傳輸的最大帶寬，也就是瞬間所能傳輸的最大數據量。顯卡發(fā)展至今共出現ISA、PCI、AGP、PCI Express等幾種接口，所能提供的數據帶寬依次增加。目前主流臺式電腦可以使用的顯卡接口包括PCI、AGP、PCI Express三種，而ISA接口顯卡已經被完全淘汰，在此不做介紹。

（一）PCI接口

PCI是Peripheral Component Interconnect（外設部件互連標準）的縮寫。幾乎所有的主板產品上都帶有PCI插槽，它也是主板帶有最多數量的插槽類型，在目前流行的臺式機主板上，ATX結構的主板一般帶有5～6個PCI插槽，而小一點的MATX主板也都帶有2～3個PCI插槽。

PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部總線。從結構上看，PCI是在CPU和原來的系統(tǒng)總線之間插入的一級總線，具體由一個橋接電路實現對這一層的管理，并實現上下之間的接口以協調數據的傳送。管理器提供了信號緩沖，使之能支持10種外設，并能在高時鐘頻率下保持高性能，它為顯卡，聲卡，網卡，MODEM等設備提供了連接接口，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，傳輸帶寬達到了133MB/s(33MHz X 32bit/8)，基本上滿足了當時處理器的發(fā)展需要。隨著對更高性能的要求，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插槽更多是應用于服務器產品。由于PCI 總線只有133MB/s 的帶寬，對聲卡、網卡、視頻卡等絕大多數輸入/輸出設備顯得綽綽有余，但對性能日益強大的顯卡則無法滿足其需求，所以目前PCI接口的顯卡已經不多見了，只有較老的PC上才有，如下圖所示

PCI接口的顯卡

主板上的PCI接口（四條白色的）

（二）AGP接口

AGP是Accelerate Graphical Port（加速圖形接口）的簡稱。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。嚴格的說，AGP不能稱為總線，它與 PCI總線不同，因為它是點對點連接，即連接控制芯片和AGP顯示卡，但在習慣上我們依然稱其為AGP總線。AGP接口是基于PCI 2.1 版規(guī)范并進行擴充修改而成，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圖形數據傳輸速度，同時在顯存不足的情況下還可以調用系統(tǒng)主內存。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。由于采用了數據讀寫的流水線操作減少了內存等待時間，數據傳輸速度有了很大提高；具有133MHz及更高的數據傳輸頻率；地址信號與數據信號分離可提高隨機內存訪問的速度；采用并行操作允許在CPU訪問系統(tǒng)RAM的同時AGP顯示卡訪問AGP內存；顯示帶寬也不與其它設備共享，從而進一步提高了系統(tǒng)性能。AGP標準在使用32位總線時，有66MHz和133MHz兩種工作頻率，最高數據傳輸率為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，數據傳輸速度達到了2.1GB/s。

這是主板上的AGP接口，如下

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AGP接口的顯卡

　　AGP接口的發(fā)展經歷了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 圖形標準問世，分為1X和2X兩種模式，數據傳輸帶寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形接口規(guī)范是在66MHz PCI2.1規(guī)范基礎上經過擴充和加強而形成的，其工作頻率為66MHz，工作電壓為3.3v，在一段時間內基本滿足了顯示設備與系統(tǒng)交換數據的需要。這種規(guī)范中的AGP帶寬很小，現在已經被淘汰了，只有在前幾年的老主板上還見得到，比如使用VIA693芯片組的部分主板。

AGP2.0(AGP4X)

　　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，這樣它的數據傳輸帶寬達到了1066MB/sec，數據傳輸能力大大地增強了。

　AGP Pro接口與AGP 2.0同時推出，這是一種為了滿足顯示設備功耗日益加大的現實而研發(fā)的圖形接口標準，應用該技術的圖形接口主要的特點是比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動功耗更大（25-110w）或者處理能力更強大的AGP顯卡。這種標準其實是專為高端圖形工作站而設計的，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插槽的兩側進行延伸，提供額外的電能。它是用來增強，而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能提供能量的不同，可以把AGP Pro細分為AGP Pro110和AGP Pro50。在某些高檔臺式機主板上也能見到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，這樣它的數據傳輸帶寬達到了 2133MB/sec，數據傳輸能力相對于AGP 4X成倍增長，能較好的滿足顯示設備的帶寬需求，目前主流的商用機型的AGP接口均為AGP8X接口。

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，工作頻率達到了PCI總線的兩倍—66MHz，傳輸帶寬理論上可達到266MB/s。AGP 2X工作頻率同樣為66MHz，但是它使用了正負沿（一個時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)方式中在一個時鐘周期的上升沿和下降沿各傳送一次數據，從而使得一個工作周期先后被觸發(fā)兩次，使傳輸帶寬達到了加倍的目的，而這種觸發(fā)信號的工作頻率為133MHz，這樣AGP 2X的傳輸帶寬就達到了266MB/s×2（觸發(fā)次數）＝533MB/s的高度。AGP 4X仍使用了這種信號觸發(fā)方式，只是利用兩個觸發(fā)信號在每個時鐘周期的下降沿分別引起兩次觸發(fā)，從而達到了在一個時鐘周期中觸發(fā)4次的目的，這樣在理論上它就可以達到266MB/s×2（單信號觸發(fā)次數）×2（信號個數）＝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)信號的工作頻率變成266MHz，兩個信號觸發(fā)點也變成了每個時鐘周期的上升沿，單信號觸發(fā)次數為4次，這樣它在一個時鐘周期所能傳輸的數據就從AGP4X的4倍變成了8倍，理論傳輸帶寬將可達到266MB/s×4（單信號觸發(fā)次數）×2（信號個數）＝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。而對于AGP4X系統(tǒng)，AGP8X顯卡仍舊在其上工作，但僅會以AGP4X模式工作，無法發(fā)揮AGP8X的優(yōu)勢。接口形狀請參考上面的圖片。

（三）PCI Express接口

PCI Express接口<BR>PCI Express是新一代的總線接口，早在2001年的春季“英特爾開發(fā)者論壇”上，英特爾公司就提出了要用新一代的技術取代PCI總線和多種芯片的內部連接，并稱之為第三代I/O總線技術，隨后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在內的20多家業(yè)界主導公司開始起草新技術的規(guī)范，并在2002年完成，對其正式命名為PCI Express。

　　PCI Express采用了目前業(yè)內流行的點對點串行連接，比起PCI以及更早期的計算機總線的共享并行架構，每個設備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，而且可以把數據傳輸率提高到一個很高的頻率，達到PCI所不能提供的高帶寬。相對于傳統(tǒng)PCI總線在單一時間周期內只能實現單向傳輸，PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質量，它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。PCI Express的接口根據總線位寬不同而有所差異，包括X1、X4、X8以及X16（X2模式將用于內部接口而非插槽模式）。較短的PCI Express卡可以插入較長的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能夠支持熱拔插，這也是個不小的飛躍。PCI Express卡支持的三種電壓分別為+3.3V、3.3Vaux以及+12V。用于取代AGP接口的PCI Express接口位寬為X16，將能夠提供5GB/s的帶寬，即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實際帶寬，遠遠超過AGP 8X的2.1GB/s的帶寬。

PCI Express規(guī)格從1條通道連接到32條通道連接，有非常強的伸縮性，以滿足不同系統(tǒng)設備對數據傳輸帶寬不同的需求。例如，PCI Express X1規(guī)格支持雙向數據傳輸，每向數據傳輸帶寬250MB/s，PCI Express X1已經可以滿足主流聲效芯片、網卡芯片和存儲設備對數據傳輸帶寬的需求，但是遠遠無法滿足圖形芯片對數據傳輸帶寬的需求。因此，必須采用PCI Express X16，即16條點對點數據傳輸通道連接來取代傳統(tǒng)的AGP總線。PCI Express X16也支持雙向數據傳輸，每向數據傳輸帶寬高達4GB/s，雙向數據傳輸帶寬有8GB/s之多，相比之下，目前廣泛采用的AGP 8X數據傳輸只提供2.1GB/s的數據傳輸帶寬。

盡管PCI Express技術規(guī)格允許實現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 Express X1和PCI Express X16將成為PCI Express主流規(guī)格，同時芯片組廠商將在南橋芯片當中添加對PCI Express X1的支持，在北橋芯片當中添加對PCI Express X16的支持。除去提供極高數據傳輸帶寬之外，PCI Express因為采用串行數據包方式傳遞數據，所以PCI Express接口每個針腳可以獲得比傳統(tǒng)I/O標準更多的帶寬，這樣就可以降低PCI Express設備生產成本和體積。另外，PCI Express也支持高階電源管理，支持熱插拔，支持數據同步傳輸，為優(yōu)先傳輸數據進行帶寬優(yōu)化。

在兼容性方面，PCI Express在軟件層面上兼容目前的PCI技術和設備，支持PCI設備和內存模組的初始化，也就是說目前的驅動程序、操作系統(tǒng)無需推倒重來，就可以支持PCI Express設備。接口形狀請參考下面的圖片。