4-2
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View 4-2 as PDF for free.
More details
- Words: 1,004
- Pages: 14
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 1 of 14
正體 | 簡體 | 攜帶版 | English 站內搜尋 首頁 | 會員中心 | 網誌服務 | 線上購物
顯示設備
進階防噪Walkman s730預購
【下載】MSN 9.0 搶鮮版
創新告白話…拒領好人卡!
靈活配出利 | 手機 | PDA & GPS | 筆電 | 相機 | 電腦 | 汽機車 | 單車 | 遊戲 | 居家房事 | 女性流行 | 時尚生活 | 旅遊美食 | 貼圖 | 二手市場 行事曆 | 本站新聞 | 精選文章 | 新進文章 | 搜尋 | 精華區 | 熱門文章 | 註冊 | 登入 » 載入圖片
» Mobile01 首頁 » 個人電腦 » 顯示設備
[小惡魔的電腦 小惡魔的電腦教 顯示卡 圖學 小惡魔的電腦教室 ] 4-2.顯示 顯示卡規格解說 規格解說，附帶該死的3D圖學 附帶該死的
» 寵愛01網友獨享～只要2,990即可將捷安特騎回家
» 前往頁尾 » 前往: 選擇討論群組 » 前往頁面 1 , 2 , 3 , 下一頁
檢視分區列表 | 核心組件 | 儲存裝置 | 顯示設備 | 鍵盤滑鼠 | 電腦螢幕 | 機殼散熱與電源 | 電腦週邊 | 網路產品與技術 | 軟體與網站 | 我愛吃 蘋果 | 行動影音 | 電腦綜合討論 | SmartStor
G.F 文章編號 : 3759338 文章日期 : 2007-10-05 09:57 文章積分 : 81 文章人氣 : 21,230 個人積分 : 2,992
»1
對於想深入了解GPU規格的人，我必須很遺憾的說，GPU規格跟基本3D圖學綁在一起，要真的了解像素管線、頂點
» 小惡魔廣編特輯 不景氣 錢要放在哪 錢要放在哪裡才安心? 裡才安心 景氣反轉難 以置信! 上 班族如何善 用薪水,進而 穩定獲利?
處理單元等等那些鬼東西的意義，就一定得對3D繪圖流程有基本的概念。這篇我會用最淺顯的語言來講，但許多部 分會跳過不講，3D高手們請見諒，看完如果有問題再用討論串來聊吧，我會盡我所能的回答。 know more...
3D繪圖流程
要賺就要省大的-省 就要省大的 省夠夠精選套 夠夠精選套 餐！
兩個小時畫一張），打電動的人才不會覺得延遲，所以娛樂用的GPU都會有很多取巧。而拆解到最簡單，3D繪圖可
買印表機小 老闆最care 的是什麼 呢？問十個 應該有九個 都會回答是 耗材成本要低、機器要便宜、功 能越多越好...
分成「建立骨架」、「貼圖」和「輸出畫面」三個步驟。
想隨時看大銀幕電影嗎 想隨時看大銀幕電影嗎？
現在顯示卡主要就是玩3D遊戲，而遊戲畫面是屬於3D「即時繪圖」（Realtime Rendering）的領域，它不像工業 設計、動畫電影那樣需要超高解析度和精確度，遊戲的3D畫面只要快，一秒至少要畫出30張（動畫電影可能是一
1.建立骨架 由於一些我也不太確定的歷史原因，現在3D繪圖是以三角形或「多邊形」（Polygon）為基礎來建構物體的外型， 遊戲裡「所有的」物體都是由一片片三角形堆疊出來的，而每個三角形都是由三個頂點（Vertex）構成，比如附圖 的那個人頭骨架，仔細看就會發現它是由數萬個三角形組合而成。這也是為什麼早期遊戲的物體都讓人覺得稜稜角 角的，因為需要大量的三角形才能組成近似圓弧狀的物體，若顯示卡不夠力就沒辦法處理大量多邊形，只用少量的 多邊形建構外型，就會出現稜稜角角的物件。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
Epson私の Fun映机最 新機種 EMPDM1；可攜 式設計搭配天花板投影套件，讓 每個天花板都是你的大銀幕！ 玩色達人狂歡3C派對 玩色達人狂歡 派對 奢華金、沉 穩黑、低調 銀、甜美 粉、純真 白，顏色決 定你的性 格，你是屬於甚麼Tone調的玩 色達人，立即去看看~
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 2 of 14
仔細看這個人頭，他的骨架其實是由數十萬個三角形組合而成。
註1：每一個三角形需要三個頂點，但每「兩個」三角形只需要四個頂點，所以廠商標的GPU規格的三角形 組合速度是以每四個頂點形成兩個三角形來計算的
註2：過去曾有「非」多邊形運算為基礎的GPU，它們是以方程式來建構物體外型，方程式可以非常簡單的 畫出圓弧，但卻不容易畫出方正的物體，由於自然界或人造物體大多偏方正，也許這是最後採用多邊形的原 因。
2.材質貼圖 用三角形建立出物體的骨架之後，物體就有線條式的骨架了，但如果要讓人知道它到底是什麼，一定要貼上一層 皮，也就是材質貼圖（Texture），附圖就是貼上皮膚、眼睛、眉毛的材質，其實材質就是圖片，由一點一點的像 素（Pixel）構成，貼上之後原來的骨架就會變成人頭了。
貼上材質再做處理之後，就變成一顆人頭了。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 3 of 14
3.輸出畫面 你螢幕是3D的嗎？我相信99.999%正在看這篇文章的人都只有平面的螢幕，但以上兩個步驟運算完會得到一顆真 正全3D的人頭，但因為螢幕只有2D平面，所以GPU最後一步就是把這個3D的場景，依照你所看到的視角（攝影機 視野），投射成一張2D的畫面，並輸出到螢幕上。
以上就是3D繪圖超簡化流程，GPU要做的就是把多邊形組合起來，在正確的地方貼上正確的圖片，然後輸出畫面到 螢幕上，變成下面的遊戲圖。
GPU平行運算 仔細看一下遊戲圖，右上角的房子跟右下角的槍其實沒什麼關連，它們根本就是兩組多邊形的骨架，也有各自的貼 圖，在遊戲中這兩樣東西也不會互動，如果能把槍和房子的運算分離開來，GPU內裝兩組運算單元，那不就可以同 時運算畫面的不同部分，加快運算速度了？事實上，無論3D或2D畫面，會彼此相關的通常只有緊接相鄰的部分， 大範圍來看，其實很多地方都是可以各自獨立運算的，也因為如此，GPU才會很早就有SLI或Crossfire這種串連技 術的存在。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 4 of 14
GPU最基本的運算方式就是將畫面上各個像素做獨立運算，很像現在雙核心CPU的的處理方式，但GPU至少都數十 或上百個核心，所以平行運算會更徹底。
註3：實際上，GPU運算並非像上圖那樣把畫面分割，那只是簡化說明的示意圖。現在GPU通常是以很小的 4x4的區域，16個像素一起做運算（16個只是「通常」，實際數字依各GPU的設計而不同），讓有可能彼 此相關的相鄰像素一起運算，但畫面是依序執行的，並沒有真的「分割」，只是一次每16個像素依序丟進運 算單元裡，當運算單元大量複製時，就可以同時運算數百甚至上千個像素，彼此大多互不相干。就某種意義 上來看，就是運算畫面的不同部分，只是這個「部分」是很微小的區域，真正「大範圍的分割畫面做運算」 主要是用在SLI或Crossfire串連技術上。
因此，「平行運算」（Parallel Processing）是GPU最基本的運算概念，就像現在流行的雙核心CPU可一次做兩件 事，最新的GPU已經高度平行化到數百個運算單元（可類比成有數百個簡單核心）。由於3D畫面上不同區域的彼此 關聯性不高，在很久很久以前，GPU就開始在內部平行拆成好幾個部分，就好像有好幾個核心在一起運算，過去大 家常說的「管線」（Pipeline）就是有多少條平行化的部分，從多邊形組合、貼圖到輸出畫面，這樣的3D畫面「生 產線」可能有四或八條同時運作，愈多當然就愈快。
和CPU不同的是，GPU的平行運算是自發的，程式人員不需要特別去寫，3D運算本身就有平行化的天性，GPU自己 會在內部拆開來做運算，
Shader是什麼？ 但現在新的GPU已經不是管線的架構了，從DirectX 8.0開始引進Shader運算的概念之後，現在GPU的運算幾乎全 部集中在Shader處理上。Shader是多邊形組合或貼圖之後，GPU再對多邊形與材質做進一步的處理，簡單的說就 是各種數學公式（化到最基本，就是加減乘除而已），依照不同的演算法技巧，原本靜態的貼圖或多邊形就會變成 動態的特效，比如大家現在在遊戲中常看到水面起伏和物體的反光/凹凸效果，就是利用Shader調整頂點的位置或 像素的顏色。
現在遊戲超大量使用Shader，所以GPU硬體也跟著改變，處理材質和輸出畫面的單元並不多，但大幅增加Shader 運算單元，比如新的高階GPU至少都上百個Shader單元，但通常只有數十個輸出畫面的單元，因為瓶頸通通卡在 Shader上，增加輸出畫面的單元也只是浪費晶片面積而已。因此，看新一代的GPU架構的話，都是一大片Shader 運算單元，搭配少量的材質和畫面輸出單元，這已經不是相同的管線有好幾條，而是依照需求量高低做各種單元的 配置。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 5 of 14
現在遊戲中Shader使用已經無所不在，就這一張單純的場景，見到的每一個表面紋路（地板、牆壁、樹幹、招 牌），都是先用單純的圖片，再套上記錄材質高度資訊的檔案，以光源和視角計算光影位置，最後產生這種凹凸的 紋路，而計算的程式碼就是Shader。
GPU主要規格 現在，把多邊形、像素、材質、畫面輸出、平行化、Shader記在心裡，GPU的規格和這些息息相關，關於規格的 我只能挑出幾項最重要的，GPU的細部技術有幾十項，一時也說不完。
還沒焊到顯示卡上的晶片，廠商朋友送我的，好像是ATI Radeon HD 2600的樣子。我記得前年曾到NVIDIA總部 參觀他們的實驗室，垃圾桶裡有一堆這種晶片，就看到全球各大媒體在翻垃圾桶找紀念品，要不是裡面不淮拍照， 我一定把那一堆乞丐（包括我）拍下來。
GPU-Z 看CPU資訊的CPU-Z大家都知道，最近出現一支 GPU-Z 則是看顯示晶片的各種資訊，GPU-Z的作者和CPU-Z好像 不一樣，只是取了一個很類似的名字，讓大家一看就懂它的功能。目前GPU-Z還在很初期的版本，但我試了 NVIDIA和ATI的新卡都沒問題，連最近才剛出的2900 Pro都可以正確辨識。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 6 of 14
GPU-Z會秀出幾個主要的GPU規格，包括代號、die size、時脈、頻寬、Shader數量、ROP等等。不過GPU-Z會 存取系統資訊，卡車司機防毒軟體會擋下來，讓它通過沒關係，大家可以對照GPU-Z秀出來的規格，往下看各規格 的說明。
支援DirectX版本 DirectX是顯示卡與遊戲溝通的標準，硬體通常通常會向下相容，但GPU和遊戲所用的DirectX版本必須對應才能顯 示所有特效。現在最新的DirectX到10.0，遊戲大多還是用DirectX 9.0。DirectX 9.0的GPU是可以玩DirectX 10 的遊戲，但就秀不出只有DirectX 10才支援的特效。每一版DirectX 10都會增加新的特色或指令，可以創造出更真 實的畫面，而就像GPU已轉變成處理Shader為主，DirectX最重要的部分就是各種Shader指令，最新的DirectX 10不止可以用Shader改變頂點（Vertex Shader）、像素（Pixel Shader），還能移動、產生或砍掉整片多邊形 （Geometry Shader），這可以做出物體無限增長（如藤蔓、頭髮、流體等等）的特效。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 7 of 14
這是DirectX 10的一個demo，場景的地形可以一直增長改變形狀，DirectX 9不是做不到，但DirectX 10做起來 會比較輕鬆。
GPU核心時脈 GPU就跟CPU一樣是半導體製程下的產物，但製程方式並不同，且GPU因為高度平行化，運算單元可以大量複製， 所以GPU的電晶體數量都輕鬆超越CPU，晶片面積每一代都在挑戰製程的極限，高階GPU的電晶體已經達七億之 譜，最高階的CPU還不到一半。GPU靠著平行化的運算，時脈不用太高就有超高的運算能力，目前大約在400～ 800MHz左右，近期應該還不會突破1GHz的關卡。GPU負責前面所講的3D運算流程，因此直接影響3D效能，但不 同架構的GPU不能互相比較時脈，因為它們單一時脈週期所做的事不一樣，NVIDIA的600Mhz和ATI的600Mhz代 表意義可能大不相同，對NVIDIA來說，600MHz可能算高，但對ATI可能只是一般時脈而已。
記憶體頻寬 這是顯示卡第二重要的規格，記憶體頻寬（Memory Bandwidth）的計算方式是「記憶體匯流排介面 x 記憶體時 脈」，記憶體介面（Memory Bus Width）和時脈的講解可參考「3-1.認識記憶體，時脈和時序的意義」，這裡就 不再重複，顯示記憶體和系統不同點是介面和時脈都比較高，介面至少是64位元起跳，目前最高是512位元，時脈 則從400MHz～2000MHz以上不等，會因為不同的時脈而採用不同的記憶體，從DDR2到GDDR4都有，「版本」 愈高，時脈就愈快。
顯示卡的記憶體介面和時脈分開看並沒有很大意義，相乘的頻寬才是最重要的，由於GPU高度平行化，代表它內部 可同時運算很多資料，但也代表後端必須能一次進出大量的資料。在運算3D畫面時，多邊形、材質貼圖、畫面等等 都要反覆進出顯示卡的記憶體，容量反而是影響效能的次要因素，頻寬速度才是決定顯示卡的效能的主因之一（僅 次於核心規格），若GPU的單元超多，但記憶體頻寬卻跟不上，沒辦法餵飽或支援GPU的話也沒用，所以高階卡一 定有較寬的介面與較高的記憶體時脈，組合出超高的頻寬，每秒將近100GB的傳輸速度也不稀奇。
記住一個原則，愈是平行化的系統，就愈需要記憶體頻寬來同時輸出輸入大量資料，但像CPU這種核心較少的循序 處理器，就愈需要高速、低延遲的記憶體來輔助（但CPU再往多核心繼續發展下去，頻寬的重要性也會愈來愈突 顯）。GPU要的是資料的「量」，CPU要的是資料到達的「時間」。
Stream Processor 在這一代產品之前，GPU內部都還有區分處理頂點和像素的Shader運算單元，但這一代NVIDIA和ATI都統一成 Stream Processor（串流處理器），SP不管頂點或像素Shader，通通都可以運算。GPU做成SP不止是為了 Shader運算，還有更長遠的用途，但那之後再說。總之，SP就相當於非常簡化的CPU核心，負責Shader裡的數學 運算，現在GPU的SP數量從數十到數百不等，依顯示卡的定位價格不同，數量愈多，平行化愈徹底，速度自然就愈 快。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 8 of 14
目前ATI和NVIDIA對於SP的設計很不一樣，ATI是採取量大但低時脈的方向，NVIDIA則是小量但高時脈，ATI新 Radeon HD 2000系列通常有較多的SP，但SP時脈跟核心時脈一樣；NVIDIA GeForce 8的SP數目很少，但時脈 至少都有1GHz以上，等於是在GPU核心時脈之外，另外有一個區域跑較高的時脈，加速Shader的運算。
現在新的GPU都採用Unified Shader（統一Shader）架構，不再分像素或頂點，這樣不管畫面是多邊形複雜、或 是像素特效複雜的，GPU內的Shader運算單元都能保持在滿載狀態，不會浪費。
材質單元和畫面輸出 材質單元負責把遊戲需要的貼圖從記憶體載到核心之中，另外也負責材質的過濾（Texture Filtering），常聽到的 AF（Anisotropic filtering，非等向性過濾）就是材質過濾的其中一種演算法，材質要過濾是因為在3D世界裡，物 體有遠近之分，遠的物體就只需要較小的貼圖，材質過濾是把大圖片縮成小圖片，貼在遠處的物體上，材質單元的 數目會影響貼圖速度和遊戲畫質，愈多當然愈好，不過現在的3D運算趨勢是單一材質做大量Shader處理，所以材 質單元反而主要是影響過濾後的畫質。
畫面輸出通常稱為ROP（Raster Opteration）或Render Backend，這是把3D的場景依視角「掃瞄」成2D平面 的一張圖片，這會影響GPU的「像素填充速度」（Pixel Fillrate），但一樣，現在3D運算的效能瓶頸都在Shader 上，畫面輸出速度已經無所謂了。現在ROP最重要功用是做反鋸齒（Anti-Aliasing）和後處理，反鋸齒是消除畫面 輸出時所產生的鋸齒，後處理特效很多，常見的例子就是HDR高動態光源特效。
HDR特效之前並不多，但現在愈來愈多遊戲採用了，圖中有強烈反光的地方，也有很陰暗的角落，這就是HDR高動 態光源的成果。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 9 of 14
記憶體容量 最後，也是我覺得不大重要的記憶體容量，現在顯示卡的記憶體已經無關2D顯示，主要是存放3D遊戲所需的資 料，也就是角色多邊形、貼圖等等，一般來說，低中高階大約是128MB、256MB、512MB以上。記憶體容量會影 響效能，但通常是「限制效能」而非「增加效能」，比如高階卡可開更高的特效和解析度，就需要大容量的記憶 體，如果容量不夠就會限制晶片的一些效能，因為得透過PCI-E介面從系統主記憶體抓資料；但是低階卡只需要 128MB或256MB左右，加到512MB也不會提升效能（在他們所適用的解析度下），反而換上高時脈的記憶體提升 頻寬會有用的多。
現在顯示卡的成本有很大一部分是來自於高速記憶體，記憶體的發展速度已經跟不上GPU改朝換代的速度，所以上 廠商開始會用記憶體容量來限制原本晶片的能力，並以此來區分價格和定位。
結語
ATI Radeon HD 2600的架構圖，中間一大塊就是Shader運算單元，其他每個區塊都有它的功用。
這篇我只挑了GPU「最重要」的規格來講，其實GPU內部是各種演算法和專利的綜合體，為什麼現在會殺到只剩下 兩家大廠，其他如VIA、Intel、Matrox、XGI都黯然退出或只能打打入門市場，因為GPU的進入門檻實在太高了。 先不講最複雜的Shader運算單元，光是反鋸齒的演算法、剔除不必要多邊形的技術（3D世界下，因為視角關係很 多東西會相互重疊，最好在運算之前就去除）、材質壓縮的方法、或甚至運算平行化時要讓多少相鄰像素一起計算 等等，就都是NVIDIA和ATI多年累積的研發經驗，很難在短短一篇文章裡全部講完。
下一篇會專講2D影片加速的部分，這是新一代GPU最為強調的重點之一，也是目前NVIDIA和ATI口水戰打的最猛 烈的一塊。
口米口米目艮 文章編號 : 3759448 文章日期 : 2007-10-05 10:09
»2
比較不了解的是~NVIDIA的600Mhz和ATI的600Mhz代表意義可能大不相同~
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 10 of 14
這是什麼意思呢?
G.F 文章編號 : 3759735 文章日期 : 2007-10-05 10:41 個人積分 : 2,992
»3
口米口米目艮 wrote: 比較不了解的是~NV...(恕刪)
嗯，因為架構不同，NVIDIA的600MHz可能算高，但ATI的600MHz就可能是普通而已，不能因為說都是 600MHz，就認為效能差不多～～: )，當然也不能說ATI時脈高就比較好，因為晶片設計時都有他們各自瞄準的時 脈，架構也會因此做適應。
咩咩羊 咩咩羊 文章編號 : 3760200 文章日期 : 2007-10-05 11:31 個人積分 : 18
»4
又增長一些硬體知識啦! 很精采的文章! 加分是一定要的，五分獻上！ 大家看到好文，長知識之外，請別忘記給分唷！
MoreForce 無圖示
文章編號 : 3760512 文章日期 : 2007-10-05 12:03 個人積分 : 3
»5
國內能寫出九淺一深......呃...如此淺顯易懂的人大概只有你了吧！這篇文章可說是精華啊！感謝G.F.大大的文章解 說。
忘了補充一句 , 現在記憶體頻寬愈大的卡 , 好像GPU效能都不怎麼樣...哈哈哈...ATI會不會殺掉我...
G.F 文章編號 : 3760809 文章日期 : 2007-10-05 12:45 個人積分 : 2,992
»6
MoreForce wrote: 忘了補充一句 , 現在記憶體頻寬愈大的卡 , 好像GPU效能都不怎麼樣...哈哈哈...ATI會不會殺掉我.......(恕刪)
嗯，這跟GPU對記憶體頻寬的利用率有關了，ATI....嗯，最近狀況實在不太好。
murafrank
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 11 of 14
»7
文章編號 : 3760868 文章日期 : 2007-10-05 12:54 G.F wrote: 對於想深入了解GPU...(恕刪)
對於這段補充一下: "GPU就跟CPU一樣是半導體製程下的產物，但製程方式並不同，且GPU因為高度平行化，運算單元可以大量複 製，所以GPU的電晶體數量都輕鬆超越CPU，晶片面積每一代都在挑戰製程的極限，高階GPU的電晶體已經達七億 之譜，最高階的CPU還不到一半。"
GPU電晶體數量輕鬆超越CPU的原因不只是因為運算單元可以大量複製. 以現今的X86/X86-64架構來說, 每開發出 一個核心架構, 這個架構的生命周期都不短, 開發時間也不短, 所以Intel/AMD可以針對每一個模組去做最佳化的硬 體設計, 不斷的精緻化設計, 自己寫unit來降低gate數量. 但是GPU不同, 這相對是個速戰速決的戰場, 所以GPU很 多地方在設計的時候只能從軟體中拉出人家設定好的硬體單元, 直接套用上去, 而這些單元兜起來其實可能就浪費很 多gate數量了, 自然也增加了耗電, 但是好處就是, 架構一確定, 把各模組組合起來, 不用去tune整個硬體邏輯, 也 不用投資源去驗證自訂單元, 馬上就可以做出IC來.
G.F 文章編號 : 3761243 文章日期 : 2007-10-05 13:38 個人積分 : 2,992
»8
murafrank wrote: 對於這段補充一下:"...(恕刪)
murafrank說的對！GPU為了加快時程，大多是用軟體產生GPU的線路，CPU則慢慢手工設計，不過還是有特例， NVIDIA GeForce 8系列中的Shader單元就是先用軟體弄好之後，再用手工調整，花了四年的時間才做出來，不 過成效大家都看的到，省電、時脈高、效能也很好！
我想ATI下一代產品應該也會跟進，或許不是整顆晶片都用人工慢慢調整，但最重要的Shader單元可能會開始比照 CPU的方式。
supertaiwan 文章編號 : 3762056 文章日期 : 2007-10-05 15:21
»9
G.F wrote: 對於想深入了解GPU...(恕刪)
加分是一定要的，五分獻上
weipig926 文章編號 : 3763358 文章日期 : 2007-10-05 18:00 個人積分 : 21
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
» 10
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 12 of 14
看完還是很難去選擇需要買的顯卡耶
我想請教～ 像光華網網上的顯卡
一樣是GeForce 8600GT 256MB DDR3 128B.... 但價格卻都不同
而 8600跟 8800價錢又差了一大大節 .有些有只差一點
到底為何？ 而我該怎選擇表上琳琅滿目的卡
我只知道價錢越貴越好的外行人
問這問題也順便幫跟我一樣不懂.又想自己選擇的人問
mice 無圖示
» 11
文章編號 : 3763747 文章日期 : 2007-10-05 19:02
文章寫的淺顯易懂,讓我對顯示卡更進一步的了解,真是感謝您,Thanks!! mouse
貍貓小胖 文章編號 : 3764732 文章日期 : 2007-10-05 21:53
» 12
之所以會用三角形來作3D骨架 是因為一個三角形能決定一個平面嗎?
加油吧!GF大 我以後買電腦的建議 就靠你了~~
G.F 文章編號 : 3765276 文章日期 : 2007-10-05 22:57 個人積分 : 2,992
» 13
貍貓小胖 wrote: 之所以會用三角形來作...(恕刪)
可能是因為三角形容易建構出方正的物體，而日常生活或人造物大多是方方正正的。
這是我猜測的啦，我也不確定為什麼最後是用三角形而不是方程式，可能有一些歷史因素在吧。
arionzin » 14
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 13 of 14
文章編號 : 3766013 文章日期 : 2007-10-06 00:14 個人積分 : 10 無圖示
好文章～加油！
以前當遊戲美術總監，常常跟程式要求寫個Shader來用用 鼯鼠五技而窮～早死早超生
murafrank 文章編號 : 3766842 文章日期 : 2007-10-06 02:19
» 15
G.F wrote: 可能是因為三角形容易...(恕刪)
幾個原因: 1. 傳統pipeline填色走的是scanline方式, scanline的方式如果用方程式的畫會造成很多麻煩, 例如, 如果畫出來的 東西是個凹多邊形, 那麼得用別的演算法來計算邊界點, 如果是星型怎麼半呢? 中間的那塊區域到底要不要畫? 這很 難用硬體去做, 很難做到在短時間內搞定. 三角形就不一樣了, 一個triangle based gouraud shading填色單元可 以直接用內插法取得邊界線的座標, 直接以line畫出, 1T就搞定.
2. 三角形能輕易的組合成任何形狀, 線條不行, 如果你想用線條組合成圓形, 你會需要一個公式, 如果你想畫不規則 形狀, 那又得要一個公式, 也或許根本不可能存在這樣的公式, 這種方式在傳統TnL上根本沒辦法硬體加速, 且無法輕 易的填色(得做BFS填色) ps. TnL => Transformation and Lighting 3. 線條以及點能做到的, 三角形都做得到, 三個頂點中兩個頂點相同就是線, 三個頂點同就是點, 可以輕易的決定3D 物件精細度, 只要你三角形的頂點距離越進, 總量越多, 模型就越細. 當然或許會有人說靠texture不就得了? 並不 是, texture只能針對物件內容做美化, 但是事實上人眼對於物體的邊界輪廓線是很敏感的, 這靠texture解決不了, 得靠細緻的polygon才行, 而這時候只要三角形數量夠多, 每個三角形夠小, 輪廓線就會很漂亮.
4. 三角形可以清楚的定義法向量, 決定backface的polygon是哪些, 可以直接裁掉, 增加效率. 有個統計數字是, 遊 戲場景中平均每個畫面會有40%的polygon是面向camera背面的, 想想看, 這樣效率會差多少呢? 法向量的另一個 用途就是光影效果. 三角形可以輕易的定義正面反面, 內部外部, 所以只要給予每個三角形對應的法向量, GPU就可 以算出光線打在這個polygon的時候, 根據ViewDirection跟LightVector的內積決定最後呈現的顏色. 但是點無法 做到這點, 就不提了. 線雖然也可以定義法向量, 但是當你用線條包出一個範圍的時候, 中間內部的光影要從何算起 呢? 線條包圍起來的範圍是要填內還外呢? 怎麼分析? 這計算複雜度太高了! 三角形的好處就在這了! 不管是 OpenGL的右手系座標還是D3D的左手系座標, 有三個點就可以透過三個點的順序決定法向量朝哪!也可以輕鬆的內 插出範圍內的點法向量該為何! 例如: A BC 這三個點, 順序是A->B->C, 那麼當設定為順的時候, 法向量就是AB cross BC, 設定為逆的時候, 法向量就是CB cross BA. D3D跟OpenGL也都有API去設定現在是逆時鐘取法向量還是順時鐘取法向量, 如此一來model就不需要提供法向量 也可以做back face culling了. 當model有提供法向量的時候最常見的應用就式利用法向量來改變視覺效果, 例如 把一個原本看起來只有平面的東西變成看起來像是立體的, 這就是Bump Map的技巧(利用lighting).
5. shader問世之後, 雖然每個頂點都可以任意的用vertex program跟fragment program去configure路徑以及 顏色, 但是還是脫離不了上述的第一點. 三角形式能簡單定義內、外區域的形狀 可以輕易的進行著色.
此外, GF大提到的"註1：每一個三角形需要三個頂點，但每「兩個」三角形只需要四個頂點，所以GPU的三角形組
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 14 of 14
合速度是以每四個頂點形成兩個三角形來計算的" 其實得看情況, 應用程式得自己決定畫兩個三角形要用什麼方式, 如果說是個QUAD, 那麼兩個三角形下六個頂點或 者兩個三角形下四個頂點都可以, 前者是TRIANGLE_LIST mode, 後者是TRIANGLE_STRIP mode或者 TRIANGLE_FAN mode. 但如果兩個三角形只有一個共用點的時候, 就一定得下六個頂點下去囉! 所以說GPU三角形組合速度並非完全是以四 個定點形成兩個三角形算的, 只是通常GPU spec上定義的效能往往就是基於這種模式, 因為這種模式下節點共用, 資料量小, 可讓polygon rate衝很高, 再搭配index mode streaming減少資料流頻寬, polygon rate又可以衝更 高, 甚至會直接加上那統計出來的40%假設會被cull掉的polygon, 那數字又會更漂亮("有些"廠商就是這麼定義 polygon rate的唷)!
» 返回列表 » 載入圖片 » 回到頁首 第1頁 (共3頁) » Mobile01 首頁 » 個人電腦 » 顯示設備 » 前往頁面 1 , 2 , 3 , 下一頁
前往: 選擇討論群組
加入VIP 會員 | 站務回報 | 檔案下載 | 教育資源 | 常問問題集 | 服務條款 | 隱私權政策 | 合作與廣告 | 聯絡我們 | 工作機會 | 線上會員 | 活動與報導 | 輔助說明
Copyright © 2007 Yong Sheng Technology Co., Ltd. All rights reserved.
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Page 1 of 14
正體 | 簡體 | 攜帶版 | English 站內搜尋 首頁 | 會員中心 | 網誌服務 | 線上購物
顯示設備
進階防噪Walkman s730預購
【下載】MSN 9.0 搶鮮版
創新告白話…拒領好人卡!
靈活配出利 | 手機 | PDA & GPS | 筆電 | 相機 | 電腦 | 汽機車 | 單車 | 遊戲 | 居家房事 | 女性流行 | 時尚生活 | 旅遊美食 | 貼圖 | 二手市場 行事曆 | 本站新聞 | 精選文章 | 新進文章 | 搜尋 | 精華區 | 熱門文章 | 註冊 | 登入 » 載入圖片
» Mobile01 首頁 » 個人電腦 » 顯示設備
[小惡魔的電腦 小惡魔的電腦教 顯示卡 圖學 小惡魔的電腦教室 ] 4-2.顯示 顯示卡規格解說 規格解說，附帶該死的3D圖學 附帶該死的
» 寵愛01網友獨享～只要2,990即可將捷安特騎回家
» 前往頁尾 » 前往: 選擇討論群組 » 前往頁面 1 , 2 , 3 , 下一頁
檢視分區列表 | 核心組件 | 儲存裝置 | 顯示設備 | 鍵盤滑鼠 | 電腦螢幕 | 機殼散熱與電源 | 電腦週邊 | 網路產品與技術 | 軟體與網站 | 我愛吃 蘋果 | 行動影音 | 電腦綜合討論 | SmartStor
G.F 文章編號 : 3759338 文章日期 : 2007-10-05 09:57 文章積分 : 81 文章人氣 : 21,230 個人積分 : 2,992
»1
對於想深入了解GPU規格的人，我必須很遺憾的說，GPU規格跟基本3D圖學綁在一起，要真的了解像素管線、頂點
» 小惡魔廣編特輯 不景氣 錢要放在哪 錢要放在哪裡才安心? 裡才安心 景氣反轉難 以置信! 上 班族如何善 用薪水,進而 穩定獲利?
處理單元等等那些鬼東西的意義，就一定得對3D繪圖流程有基本的概念。這篇我會用最淺顯的語言來講，但許多部 分會跳過不講，3D高手們請見諒，看完如果有問題再用討論串來聊吧，我會盡我所能的回答。 know more...
3D繪圖流程
要賺就要省大的-省 就要省大的 省夠夠精選套 夠夠精選套 餐！
兩個小時畫一張），打電動的人才不會覺得延遲，所以娛樂用的GPU都會有很多取巧。而拆解到最簡單，3D繪圖可
買印表機小 老闆最care 的是什麼 呢？問十個 應該有九個 都會回答是 耗材成本要低、機器要便宜、功 能越多越好...
分成「建立骨架」、「貼圖」和「輸出畫面」三個步驟。
想隨時看大銀幕電影嗎 想隨時看大銀幕電影嗎？
現在顯示卡主要就是玩3D遊戲，而遊戲畫面是屬於3D「即時繪圖」（Realtime Rendering）的領域，它不像工業 設計、動畫電影那樣需要超高解析度和精確度，遊戲的3D畫面只要快，一秒至少要畫出30張（動畫電影可能是一
1.建立骨架 由於一些我也不太確定的歷史原因，現在3D繪圖是以三角形或「多邊形」（Polygon）為基礎來建構物體的外型， 遊戲裡「所有的」物體都是由一片片三角形堆疊出來的，而每個三角形都是由三個頂點（Vertex）構成，比如附圖 的那個人頭骨架，仔細看就會發現它是由數萬個三角形組合而成。這也是為什麼早期遊戲的物體都讓人覺得稜稜角 角的，因為需要大量的三角形才能組成近似圓弧狀的物體，若顯示卡不夠力就沒辦法處理大量多邊形，只用少量的 多邊形建構外型，就會出現稜稜角角的物件。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
Epson私の Fun映机最 新機種 EMPDM1；可攜 式設計搭配天花板投影套件，讓 每個天花板都是你的大銀幕！ 玩色達人狂歡3C派對 玩色達人狂歡 派對 奢華金、沉 穩黑、低調 銀、甜美 粉、純真 白，顏色決 定你的性 格，你是屬於甚麼Tone調的玩 色達人，立即去看看~
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 2 of 14
仔細看這個人頭，他的骨架其實是由數十萬個三角形組合而成。
註1：每一個三角形需要三個頂點，但每「兩個」三角形只需要四個頂點，所以廠商標的GPU規格的三角形 組合速度是以每四個頂點形成兩個三角形來計算的
註2：過去曾有「非」多邊形運算為基礎的GPU，它們是以方程式來建構物體外型，方程式可以非常簡單的 畫出圓弧，但卻不容易畫出方正的物體，由於自然界或人造物體大多偏方正，也許這是最後採用多邊形的原 因。
2.材質貼圖 用三角形建立出物體的骨架之後，物體就有線條式的骨架了，但如果要讓人知道它到底是什麼，一定要貼上一層 皮，也就是材質貼圖（Texture），附圖就是貼上皮膚、眼睛、眉毛的材質，其實材質就是圖片，由一點一點的像 素（Pixel）構成，貼上之後原來的骨架就會變成人頭了。
貼上材質再做處理之後，就變成一顆人頭了。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 3 of 14
3.輸出畫面 你螢幕是3D的嗎？我相信99.999%正在看這篇文章的人都只有平面的螢幕，但以上兩個步驟運算完會得到一顆真 正全3D的人頭，但因為螢幕只有2D平面，所以GPU最後一步就是把這個3D的場景，依照你所看到的視角（攝影機 視野），投射成一張2D的畫面，並輸出到螢幕上。
以上就是3D繪圖超簡化流程，GPU要做的就是把多邊形組合起來，在正確的地方貼上正確的圖片，然後輸出畫面到 螢幕上，變成下面的遊戲圖。
GPU平行運算 仔細看一下遊戲圖，右上角的房子跟右下角的槍其實沒什麼關連，它們根本就是兩組多邊形的骨架，也有各自的貼 圖，在遊戲中這兩樣東西也不會互動，如果能把槍和房子的運算分離開來，GPU內裝兩組運算單元，那不就可以同 時運算畫面的不同部分，加快運算速度了？事實上，無論3D或2D畫面，會彼此相關的通常只有緊接相鄰的部分， 大範圍來看，其實很多地方都是可以各自獨立運算的，也因為如此，GPU才會很早就有SLI或Crossfire這種串連技 術的存在。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 4 of 14
GPU最基本的運算方式就是將畫面上各個像素做獨立運算，很像現在雙核心CPU的的處理方式，但GPU至少都數十 或上百個核心，所以平行運算會更徹底。
註3：實際上，GPU運算並非像上圖那樣把畫面分割，那只是簡化說明的示意圖。現在GPU通常是以很小的 4x4的區域，16個像素一起做運算（16個只是「通常」，實際數字依各GPU的設計而不同），讓有可能彼 此相關的相鄰像素一起運算，但畫面是依序執行的，並沒有真的「分割」，只是一次每16個像素依序丟進運 算單元裡，當運算單元大量複製時，就可以同時運算數百甚至上千個像素，彼此大多互不相干。就某種意義 上來看，就是運算畫面的不同部分，只是這個「部分」是很微小的區域，真正「大範圍的分割畫面做運算」 主要是用在SLI或Crossfire串連技術上。
因此，「平行運算」（Parallel Processing）是GPU最基本的運算概念，就像現在流行的雙核心CPU可一次做兩件 事，最新的GPU已經高度平行化到數百個運算單元（可類比成有數百個簡單核心）。由於3D畫面上不同區域的彼此 關聯性不高，在很久很久以前，GPU就開始在內部平行拆成好幾個部分，就好像有好幾個核心在一起運算，過去大 家常說的「管線」（Pipeline）就是有多少條平行化的部分，從多邊形組合、貼圖到輸出畫面，這樣的3D畫面「生 產線」可能有四或八條同時運作，愈多當然就愈快。
和CPU不同的是，GPU的平行運算是自發的，程式人員不需要特別去寫，3D運算本身就有平行化的天性，GPU自己 會在內部拆開來做運算，
Shader是什麼？ 但現在新的GPU已經不是管線的架構了，從DirectX 8.0開始引進Shader運算的概念之後，現在GPU的運算幾乎全 部集中在Shader處理上。Shader是多邊形組合或貼圖之後，GPU再對多邊形與材質做進一步的處理，簡單的說就 是各種數學公式（化到最基本，就是加減乘除而已），依照不同的演算法技巧，原本靜態的貼圖或多邊形就會變成 動態的特效，比如大家現在在遊戲中常看到水面起伏和物體的反光/凹凸效果，就是利用Shader調整頂點的位置或 像素的顏色。
現在遊戲超大量使用Shader，所以GPU硬體也跟著改變，處理材質和輸出畫面的單元並不多，但大幅增加Shader 運算單元，比如新的高階GPU至少都上百個Shader單元，但通常只有數十個輸出畫面的單元，因為瓶頸通通卡在 Shader上，增加輸出畫面的單元也只是浪費晶片面積而已。因此，看新一代的GPU架構的話，都是一大片Shader 運算單元，搭配少量的材質和畫面輸出單元，這已經不是相同的管線有好幾條，而是依照需求量高低做各種單元的 配置。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 5 of 14
現在遊戲中Shader使用已經無所不在，就這一張單純的場景，見到的每一個表面紋路（地板、牆壁、樹幹、招 牌），都是先用單純的圖片，再套上記錄材質高度資訊的檔案，以光源和視角計算光影位置，最後產生這種凹凸的 紋路，而計算的程式碼就是Shader。
GPU主要規格 現在，把多邊形、像素、材質、畫面輸出、平行化、Shader記在心裡，GPU的規格和這些息息相關，關於規格的 我只能挑出幾項最重要的，GPU的細部技術有幾十項，一時也說不完。
還沒焊到顯示卡上的晶片，廠商朋友送我的，好像是ATI Radeon HD 2600的樣子。我記得前年曾到NVIDIA總部 參觀他們的實驗室，垃圾桶裡有一堆這種晶片，就看到全球各大媒體在翻垃圾桶找紀念品，要不是裡面不淮拍照， 我一定把那一堆乞丐（包括我）拍下來。
GPU-Z 看CPU資訊的CPU-Z大家都知道，最近出現一支 GPU-Z 則是看顯示晶片的各種資訊，GPU-Z的作者和CPU-Z好像 不一樣，只是取了一個很類似的名字，讓大家一看就懂它的功能。目前GPU-Z還在很初期的版本，但我試了 NVIDIA和ATI的新卡都沒問題，連最近才剛出的2900 Pro都可以正確辨識。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 6 of 14
GPU-Z會秀出幾個主要的GPU規格，包括代號、die size、時脈、頻寬、Shader數量、ROP等等。不過GPU-Z會 存取系統資訊，卡車司機防毒軟體會擋下來，讓它通過沒關係，大家可以對照GPU-Z秀出來的規格，往下看各規格 的說明。
支援DirectX版本 DirectX是顯示卡與遊戲溝通的標準，硬體通常通常會向下相容，但GPU和遊戲所用的DirectX版本必須對應才能顯 示所有特效。現在最新的DirectX到10.0，遊戲大多還是用DirectX 9.0。DirectX 9.0的GPU是可以玩DirectX 10 的遊戲，但就秀不出只有DirectX 10才支援的特效。每一版DirectX 10都會增加新的特色或指令，可以創造出更真 實的畫面，而就像GPU已轉變成處理Shader為主，DirectX最重要的部分就是各種Shader指令，最新的DirectX 10不止可以用Shader改變頂點（Vertex Shader）、像素（Pixel Shader），還能移動、產生或砍掉整片多邊形 （Geometry Shader），這可以做出物體無限增長（如藤蔓、頭髮、流體等等）的特效。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 7 of 14
這是DirectX 10的一個demo，場景的地形可以一直增長改變形狀，DirectX 9不是做不到，但DirectX 10做起來 會比較輕鬆。
GPU核心時脈 GPU就跟CPU一樣是半導體製程下的產物，但製程方式並不同，且GPU因為高度平行化，運算單元可以大量複製， 所以GPU的電晶體數量都輕鬆超越CPU，晶片面積每一代都在挑戰製程的極限，高階GPU的電晶體已經達七億之 譜，最高階的CPU還不到一半。GPU靠著平行化的運算，時脈不用太高就有超高的運算能力，目前大約在400～ 800MHz左右，近期應該還不會突破1GHz的關卡。GPU負責前面所講的3D運算流程，因此直接影響3D效能，但不 同架構的GPU不能互相比較時脈，因為它們單一時脈週期所做的事不一樣，NVIDIA的600Mhz和ATI的600Mhz代 表意義可能大不相同，對NVIDIA來說，600MHz可能算高，但對ATI可能只是一般時脈而已。
記憶體頻寬 這是顯示卡第二重要的規格，記憶體頻寬（Memory Bandwidth）的計算方式是「記憶體匯流排介面 x 記憶體時 脈」，記憶體介面（Memory Bus Width）和時脈的講解可參考「3-1.認識記憶體，時脈和時序的意義」，這裡就 不再重複，顯示記憶體和系統不同點是介面和時脈都比較高，介面至少是64位元起跳，目前最高是512位元，時脈 則從400MHz～2000MHz以上不等，會因為不同的時脈而採用不同的記憶體，從DDR2到GDDR4都有，「版本」 愈高，時脈就愈快。
顯示卡的記憶體介面和時脈分開看並沒有很大意義，相乘的頻寬才是最重要的，由於GPU高度平行化，代表它內部 可同時運算很多資料，但也代表後端必須能一次進出大量的資料。在運算3D畫面時，多邊形、材質貼圖、畫面等等 都要反覆進出顯示卡的記憶體，容量反而是影響效能的次要因素，頻寬速度才是決定顯示卡的效能的主因之一（僅 次於核心規格），若GPU的單元超多，但記憶體頻寬卻跟不上，沒辦法餵飽或支援GPU的話也沒用，所以高階卡一 定有較寬的介面與較高的記憶體時脈，組合出超高的頻寬，每秒將近100GB的傳輸速度也不稀奇。
記住一個原則，愈是平行化的系統，就愈需要記憶體頻寬來同時輸出輸入大量資料，但像CPU這種核心較少的循序 處理器，就愈需要高速、低延遲的記憶體來輔助（但CPU再往多核心繼續發展下去，頻寬的重要性也會愈來愈突 顯）。GPU要的是資料的「量」，CPU要的是資料到達的「時間」。
Stream Processor 在這一代產品之前，GPU內部都還有區分處理頂點和像素的Shader運算單元，但這一代NVIDIA和ATI都統一成 Stream Processor（串流處理器），SP不管頂點或像素Shader，通通都可以運算。GPU做成SP不止是為了 Shader運算，還有更長遠的用途，但那之後再說。總之，SP就相當於非常簡化的CPU核心，負責Shader裡的數學 運算，現在GPU的SP數量從數十到數百不等，依顯示卡的定位價格不同，數量愈多，平行化愈徹底，速度自然就愈 快。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 8 of 14
目前ATI和NVIDIA對於SP的設計很不一樣，ATI是採取量大但低時脈的方向，NVIDIA則是小量但高時脈，ATI新 Radeon HD 2000系列通常有較多的SP，但SP時脈跟核心時脈一樣；NVIDIA GeForce 8的SP數目很少，但時脈 至少都有1GHz以上，等於是在GPU核心時脈之外，另外有一個區域跑較高的時脈，加速Shader的運算。
現在新的GPU都採用Unified Shader（統一Shader）架構，不再分像素或頂點，這樣不管畫面是多邊形複雜、或 是像素特效複雜的，GPU內的Shader運算單元都能保持在滿載狀態，不會浪費。
材質單元和畫面輸出 材質單元負責把遊戲需要的貼圖從記憶體載到核心之中，另外也負責材質的過濾（Texture Filtering），常聽到的 AF（Anisotropic filtering，非等向性過濾）就是材質過濾的其中一種演算法，材質要過濾是因為在3D世界裡，物 體有遠近之分，遠的物體就只需要較小的貼圖，材質過濾是把大圖片縮成小圖片，貼在遠處的物體上，材質單元的 數目會影響貼圖速度和遊戲畫質，愈多當然愈好，不過現在的3D運算趨勢是單一材質做大量Shader處理，所以材 質單元反而主要是影響過濾後的畫質。
畫面輸出通常稱為ROP（Raster Opteration）或Render Backend，這是把3D的場景依視角「掃瞄」成2D平面 的一張圖片，這會影響GPU的「像素填充速度」（Pixel Fillrate），但一樣，現在3D運算的效能瓶頸都在Shader 上，畫面輸出速度已經無所謂了。現在ROP最重要功用是做反鋸齒（Anti-Aliasing）和後處理，反鋸齒是消除畫面 輸出時所產生的鋸齒，後處理特效很多，常見的例子就是HDR高動態光源特效。
HDR特效之前並不多，但現在愈來愈多遊戲採用了，圖中有強烈反光的地方，也有很陰暗的角落，這就是HDR高動 態光源的成果。
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 9 of 14
記憶體容量 最後，也是我覺得不大重要的記憶體容量，現在顯示卡的記憶體已經無關2D顯示，主要是存放3D遊戲所需的資 料，也就是角色多邊形、貼圖等等，一般來說，低中高階大約是128MB、256MB、512MB以上。記憶體容量會影 響效能，但通常是「限制效能」而非「增加效能」，比如高階卡可開更高的特效和解析度，就需要大容量的記憶 體，如果容量不夠就會限制晶片的一些效能，因為得透過PCI-E介面從系統主記憶體抓資料；但是低階卡只需要 128MB或256MB左右，加到512MB也不會提升效能（在他們所適用的解析度下），反而換上高時脈的記憶體提升 頻寬會有用的多。
現在顯示卡的成本有很大一部分是來自於高速記憶體，記憶體的發展速度已經跟不上GPU改朝換代的速度，所以上 廠商開始會用記憶體容量來限制原本晶片的能力，並以此來區分價格和定位。
結語
ATI Radeon HD 2600的架構圖，中間一大塊就是Shader運算單元，其他每個區塊都有它的功用。
這篇我只挑了GPU「最重要」的規格來講，其實GPU內部是各種演算法和專利的綜合體，為什麼現在會殺到只剩下 兩家大廠，其他如VIA、Intel、Matrox、XGI都黯然退出或只能打打入門市場，因為GPU的進入門檻實在太高了。 先不講最複雜的Shader運算單元，光是反鋸齒的演算法、剔除不必要多邊形的技術（3D世界下，因為視角關係很 多東西會相互重疊，最好在運算之前就去除）、材質壓縮的方法、或甚至運算平行化時要讓多少相鄰像素一起計算 等等，就都是NVIDIA和ATI多年累積的研發經驗，很難在短短一篇文章裡全部講完。
下一篇會專講2D影片加速的部分，這是新一代GPU最為強調的重點之一，也是目前NVIDIA和ATI口水戰打的最猛 烈的一塊。
口米口米目艮 文章編號 : 3759448 文章日期 : 2007-10-05 10:09
»2
比較不了解的是~NVIDIA的600Mhz和ATI的600Mhz代表意義可能大不相同~
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 10 of 14
這是什麼意思呢?
G.F 文章編號 : 3759735 文章日期 : 2007-10-05 10:41 個人積分 : 2,992
»3
口米口米目艮 wrote: 比較不了解的是~NV...(恕刪)
嗯，因為架構不同，NVIDIA的600MHz可能算高，但ATI的600MHz就可能是普通而已，不能因為說都是 600MHz，就認為效能差不多～～: )，當然也不能說ATI時脈高就比較好，因為晶片設計時都有他們各自瞄準的時 脈，架構也會因此做適應。
咩咩羊 咩咩羊 文章編號 : 3760200 文章日期 : 2007-10-05 11:31 個人積分 : 18
»4
又增長一些硬體知識啦! 很精采的文章! 加分是一定要的，五分獻上！ 大家看到好文，長知識之外，請別忘記給分唷！
MoreForce 無圖示
文章編號 : 3760512 文章日期 : 2007-10-05 12:03 個人積分 : 3
»5
國內能寫出九淺一深......呃...如此淺顯易懂的人大概只有你了吧！這篇文章可說是精華啊！感謝G.F.大大的文章解 說。
忘了補充一句 , 現在記憶體頻寬愈大的卡 , 好像GPU效能都不怎麼樣...哈哈哈...ATI會不會殺掉我...
G.F 文章編號 : 3760809 文章日期 : 2007-10-05 12:45 個人積分 : 2,992
»6
MoreForce wrote: 忘了補充一句 , 現在記憶體頻寬愈大的卡 , 好像GPU效能都不怎麼樣...哈哈哈...ATI會不會殺掉我.......(恕刪)
嗯，這跟GPU對記憶體頻寬的利用率有關了，ATI....嗯，最近狀況實在不太好。
murafrank
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 11 of 14
»7
文章編號 : 3760868 文章日期 : 2007-10-05 12:54 G.F wrote: 對於想深入了解GPU...(恕刪)
對於這段補充一下: "GPU就跟CPU一樣是半導體製程下的產物，但製程方式並不同，且GPU因為高度平行化，運算單元可以大量複 製，所以GPU的電晶體數量都輕鬆超越CPU，晶片面積每一代都在挑戰製程的極限，高階GPU的電晶體已經達七億 之譜，最高階的CPU還不到一半。"
GPU電晶體數量輕鬆超越CPU的原因不只是因為運算單元可以大量複製. 以現今的X86/X86-64架構來說, 每開發出 一個核心架構, 這個架構的生命周期都不短, 開發時間也不短, 所以Intel/AMD可以針對每一個模組去做最佳化的硬 體設計, 不斷的精緻化設計, 自己寫unit來降低gate數量. 但是GPU不同, 這相對是個速戰速決的戰場, 所以GPU很 多地方在設計的時候只能從軟體中拉出人家設定好的硬體單元, 直接套用上去, 而這些單元兜起來其實可能就浪費很 多gate數量了, 自然也增加了耗電, 但是好處就是, 架構一確定, 把各模組組合起來, 不用去tune整個硬體邏輯, 也 不用投資源去驗證自訂單元, 馬上就可以做出IC來.
G.F 文章編號 : 3761243 文章日期 : 2007-10-05 13:38 個人積分 : 2,992
»8
murafrank wrote: 對於這段補充一下:"...(恕刪)
murafrank說的對！GPU為了加快時程，大多是用軟體產生GPU的線路，CPU則慢慢手工設計，不過還是有特例， NVIDIA GeForce 8系列中的Shader單元就是先用軟體弄好之後，再用手工調整，花了四年的時間才做出來，不 過成效大家都看的到，省電、時脈高、效能也很好！
我想ATI下一代產品應該也會跟進，或許不是整顆晶片都用人工慢慢調整，但最重要的Shader單元可能會開始比照 CPU的方式。
supertaiwan 文章編號 : 3762056 文章日期 : 2007-10-05 15:21
»9
G.F wrote: 對於想深入了解GPU...(恕刪)
加分是一定要的，五分獻上
weipig926 文章編號 : 3763358 文章日期 : 2007-10-05 18:00 個人積分 : 21
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
» 10
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 12 of 14
看完還是很難去選擇需要買的顯卡耶
我想請教～ 像光華網網上的顯卡
一樣是GeForce 8600GT 256MB DDR3 128B.... 但價格卻都不同
而 8600跟 8800價錢又差了一大大節 .有些有只差一點
到底為何？ 而我該怎選擇表上琳琅滿目的卡
我只知道價錢越貴越好的外行人
問這問題也順便幫跟我一樣不懂.又想自己選擇的人問
mice 無圖示
» 11
文章編號 : 3763747 文章日期 : 2007-10-05 19:02
文章寫的淺顯易懂,讓我對顯示卡更進一步的了解,真是感謝您,Thanks!! mouse
貍貓小胖 文章編號 : 3764732 文章日期 : 2007-10-05 21:53
» 12
之所以會用三角形來作3D骨架 是因為一個三角形能決定一個平面嗎?
加油吧!GF大 我以後買電腦的建議 就靠你了~~
G.F 文章編號 : 3765276 文章日期 : 2007-10-05 22:57 個人積分 : 2,992
» 13
貍貓小胖 wrote: 之所以會用三角形來作...(恕刪)
可能是因為三角形容易建構出方正的物體，而日常生活或人造物大多是方方正正的。
這是我猜測的啦，我也不確定為什麼最後是用三角形而不是方程式，可能有一些歷史因素在吧。
arionzin » 14
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 13 of 14
文章編號 : 3766013 文章日期 : 2007-10-06 00:14 個人積分 : 10 無圖示
好文章～加油！
以前當遊戲美術總監，常常跟程式要求寫個Shader來用用 鼯鼠五技而窮～早死早超生
murafrank 文章編號 : 3766842 文章日期 : 2007-10-06 02:19
» 15
G.F wrote: 可能是因為三角形容易...(恕刪)
幾個原因: 1. 傳統pipeline填色走的是scanline方式, scanline的方式如果用方程式的畫會造成很多麻煩, 例如, 如果畫出來的 東西是個凹多邊形, 那麼得用別的演算法來計算邊界點, 如果是星型怎麼半呢? 中間的那塊區域到底要不要畫? 這很 難用硬體去做, 很難做到在短時間內搞定. 三角形就不一樣了, 一個triangle based gouraud shading填色單元可 以直接用內插法取得邊界線的座標, 直接以line畫出, 1T就搞定.
2. 三角形能輕易的組合成任何形狀, 線條不行, 如果你想用線條組合成圓形, 你會需要一個公式, 如果你想畫不規則 形狀, 那又得要一個公式, 也或許根本不可能存在這樣的公式, 這種方式在傳統TnL上根本沒辦法硬體加速, 且無法輕 易的填色(得做BFS填色) ps. TnL => Transformation and Lighting 3. 線條以及點能做到的, 三角形都做得到, 三個頂點中兩個頂點相同就是線, 三個頂點同就是點, 可以輕易的決定3D 物件精細度, 只要你三角形的頂點距離越進, 總量越多, 模型就越細. 當然或許會有人說靠texture不就得了? 並不 是, texture只能針對物件內容做美化, 但是事實上人眼對於物體的邊界輪廓線是很敏感的, 這靠texture解決不了, 得靠細緻的polygon才行, 而這時候只要三角形數量夠多, 每個三角形夠小, 輪廓線就會很漂亮.
4. 三角形可以清楚的定義法向量, 決定backface的polygon是哪些, 可以直接裁掉, 增加效率. 有個統計數字是, 遊 戲場景中平均每個畫面會有40%的polygon是面向camera背面的, 想想看, 這樣效率會差多少呢? 法向量的另一個 用途就是光影效果. 三角形可以輕易的定義正面反面, 內部外部, 所以只要給予每個三角形對應的法向量, GPU就可 以算出光線打在這個polygon的時候, 根據ViewDirection跟LightVector的內積決定最後呈現的顏色. 但是點無法 做到這點, 就不提了. 線雖然也可以定義法向量, 但是當你用線條包出一個範圍的時候, 中間內部的光影要從何算起 呢? 線條包圍起來的範圍是要填內還外呢? 怎麼分析? 這計算複雜度太高了! 三角形的好處就在這了! 不管是 OpenGL的右手系座標還是D3D的左手系座標, 有三個點就可以透過三個點的順序決定法向量朝哪!也可以輕鬆的內 插出範圍內的點法向量該為何! 例如: A BC 這三個點, 順序是A->B->C, 那麼當設定為順的時候, 法向量就是AB cross BC, 設定為逆的時候, 法向量就是CB cross BA. D3D跟OpenGL也都有API去設定現在是逆時鐘取法向量還是順時鐘取法向量, 如此一來model就不需要提供法向量 也可以做back face culling了. 當model有提供法向量的時候最常見的應用就式利用法向量來改變視覺效果, 例如 把一個原本看起來只有平面的東西變成看起來像是立體的, 這就是Bump Map的技巧(利用lighting).
5. shader問世之後, 雖然每個頂點都可以任意的用vertex program跟fragment program去configure路徑以及 顏色, 但是還是脫離不了上述的第一點. 三角形式能簡單定義內、外區域的形狀 可以輕易的進行著色.
此外, GF大提到的"註1：每一個三角形需要三個頂點，但每「兩個」三角形只需要四個頂點，所以GPU的三角形組
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
Mobile01 [小惡魔的電腦教室] 4-2.顯示卡規格解說，附帶該死的3D圖學
Page 14 of 14
合速度是以每四個頂點形成兩個三角形來計算的" 其實得看情況, 應用程式得自己決定畫兩個三角形要用什麼方式, 如果說是個QUAD, 那麼兩個三角形下六個頂點或 者兩個三角形下四個頂點都可以, 前者是TRIANGLE_LIST mode, 後者是TRIANGLE_STRIP mode或者 TRIANGLE_FAN mode. 但如果兩個三角形只有一個共用點的時候, 就一定得下六個頂點下去囉! 所以說GPU三角形組合速度並非完全是以四 個定點形成兩個三角形算的, 只是通常GPU spec上定義的效能往往就是基於這種模式, 因為這種模式下節點共用, 資料量小, 可讓polygon rate衝很高, 再搭配index mode streaming減少資料流頻寬, polygon rate又可以衝更 高, 甚至會直接加上那統計出來的40%假設會被cull掉的polygon, 那數字又會更漂亮("有些"廠商就是這麼定義 polygon rate的唷)!
» 返回列表 » 載入圖片 » 回到頁首 第1頁 (共3頁) » Mobile01 首頁 » 個人電腦 » 顯示設備 » 前往頁面 1 , 2 , 3 , 下一頁
前往: 選擇討論群組
加入VIP 會員 | 站務回報 | 檔案下載 | 教育資源 | 常問問題集 | 服務條款 | 隱私權政策 | 合作與廣告 | 聯絡我們 | 工作機會 | 線上會員 | 活動與報導 | 輔助說明
Copyright © 2007 Yong Sheng Technology Co., Ltd. All rights reserved.
http://www.mobile01.com/topicdetail.php?f=298&t=414913&last=3759338
2008/9/25
