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显卡详细图解  

2015-06-11 21:41:16|  分类: 电脑技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文转载自仙剑奇侠《显卡详细图解》

 

 

 

显卡详细图解 - 仙剑奇侠 - 仙剑奇侠

 

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   现在显卡散热方式一般是风扇加热管组合的,一般可看到以下几个形式:

①  散热风扇(涡轮、滚珠、磁浮轴承)(主动散热方式,貌似没这说法,);②热管(或散热片)(被动散热方式);③水冷或半导体制冷(成本问题受到大大限制,骨灰级玩家使用);④混合式散热(通常都是①+②混合)

显卡散热过程如下(以散热风扇和散热片或热管为例):显卡工作所产生的热量(包括显示核心、显存及其他电子元件等等),传到散热片或热管上,风扇转动把传导的热量带走。

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第二部分     笔者重点讲一下显卡供电模块

 

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1、 显卡上常见电容对比 

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 2、 显卡上电感线圈的使用一般有三种:开放式电感、半封闭式电感、全封闭式电感

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 第三部分

前文再续,书接上一会。。。上会笔者简单说了一些显卡的供电和散热,在这一篇幅中会重点解说供电部分和附件。。。Follow me

既然要谈显卡的供电,所谓“事出必有因”,显卡的供电回路设计方案正式体现在显卡本身的功耗上,那么影响显卡功耗大小的决定因素是啥?

决定因素有三:

  ①  显示核心(GPU)架构(晶体管数量多寡);②显示核心的工艺制程;③显卡的“堆料”程度

总地来说,显卡GPU集成的晶体管数量越庞大功耗(发热量)越大(因为架构的精密度越高);而同时显卡GPU的工艺制程越先进(65NM->55NM->40NM->32NM)也就是说明驱动GPU所需要的电流越小,发热量自然就小,功耗自然低;显卡PCB基板上电子元件越多越精密,则发热量(功耗)也会相应增加。因此,接下来笔者首先说说显卡供电方案组合。

Part1:

显卡供电模式搭配:模拟供电 VS 数字供电

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至于使用“模拟供电”还是所谓的“数字供电”更好,就网上的一些对比和争论,笔者简单说说自己的看法:

处于成熟的设计和控制成本考虑,中端或以下的显卡,及相当部分的中高端显卡一律都是采用模拟供电模式的,而所谓的“数字供电”往往只是用于高端显卡上,但与笔者看来,却是一种凸显高端显卡身份的一种堆砌而已。一说数字供电可以驱动的电流每相可以达到40A,远远超过了模拟供电普遍30A的极限。配合多项数字供电则可以驱动更大的电流来获得显卡更好的超频。二说显卡数字供电使用并排电感再加上其体积细小,可缩小PCB基板而更好的布局,而且电气性能更优秀。但是缺点也是显然易见的,即使是所谓的数字供电,依然是一个PWM芯片,但是为了配合数字供电高频率的工作要求,势必采用更高级别的电子元件来辅助工作,如排敢、陶瓷电容等等,则大大的增加了制造成本,更由于电气元件越是精密,不可以避免的就是散热的处理问题,虽然说数字供电可以耐高温,但是温度对于超频,乃至元件本身的使用寿命也将大打折扣,也会加大对更高要求的散热的成本投入。其中部分细节问题,下文笔者将提及。

Part2:

显卡的显示核心显存分离式供电

显示核心显存分离式供电并不是什么新鲜事物,貌似06年就已经出来了,甚至更早。随着显卡GPU的不断进化,及显卡采用的显存类型的级别越高(关键是频率),为了得到更纯净的电流,避免其他的电子元件相互干扰,所以必须对显卡的供电模块进行强化。以大家应该还记得供电回路是由N个电容+N个电感线圈+N个场效应管(MOSFET管)构成一相供电(通常我们只要看电感数目就知道是采用多少相供电了,当然也部分商家以两个电感公用一副引脚来组成一相,却误导消费者看成两相),而这几个元件的搭配比例除了体现成本差别外,更体现电气稳定性。但我们必须明确:能组成多少相供电回路是由PWM主控芯片的种类决定的。供电回路中一相大约能提供30A的电流,数字供电一相大约提供40A电流,当然这个只能是大约范围来估算。骤眼一看这么高的电流供给即使应付怪兽级的显卡也能吃下吧,事实并非如此,我们不能忽视供电效率及其电流输出控制的精度和纯净度。越是高端的显卡,对于供电要求越是苛刻,这样多相供电回路就形成了一个保护环境,过滤杂波,使得电流更纯净,信号更稳定。简单了解一下供电回路中个元件的基本作用: 

 

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理论上,显卡供电相数越多,提供电流越是充足,更有利于超频,这个毋庸置疑,但是超频同时也受到其他因素和条件的制约。一是显示核心;二是显存;三是温度(散热)。接下来,笔者跟大家谈谈究竟一块显卡需要供电相数的最基本的是如何定下来的:

显卡的功耗大概可看成是显示核心的功耗与显存功耗的加和。但是我们要明确,显示核心和显存的工作电压时完全不同的,所以必须采用分离式供电来满足各自的需要。同样,在考虑显卡所需电流时候也要考虑显示核心和显存各自需要多少A的电流供给。首先,我们得说一个很基本的物理公式:P=U*I,即功率=电压*电流。从等式两边看到,显卡的电压为一个定值时,功耗越大,所需要的电流也越大(但要按显示核心和显存各自而定)。随着GDDR显存的发展,它的工作电压越来越低,功耗也不断降低,所需要的电流也非常容易满足,对于一相提供30A的电流来说自然是绰绰有余,所以关键就是显示核心的供电问题了。显卡官网一般都只是给出整卡的总功耗,减去显存的功耗,基本就是显示核心的功耗。以一块显卡整卡功耗为200W计算,减去显存所需20W,即显示核心要180W,我们假设这显卡的核心电压为1.2V,根据上公式得出需要电流为150A,即使按一相提供30A来算,也得5相供电回路。由此得知,在不考虑超频时,该显卡应该搭配5+1相供电回路较为合理,而采用数字供电的话会有所放宽。但是,我们还需明白,即使有更强悍的供电,超频依然会受到显示核心和显存各自体质的制约而不能逾越。因此超过一定限度的供电相数,除了是盲目增加成本以外,个人觉得只是YY点而已,最终买单的还是消费者本人,是否值得就见仁见智了。

Part3:

显卡外接供电接口的“进化”

随着现在显卡的功耗的不断攀升,尤其是高端显卡,可以说是电老虎,因此显卡的供电也由原来只是由显卡插槽供电,发展到需要接入辅助供电接口,而且外接的辅助供电接口也由普通4P—6P(或双6P)—8P(或6P+8P)—甚至双8P。那么这供电接口的变化具体表明了什么呢?请看下图:

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 虽然PCI-E插槽从1.0版本规范升级为2.0版本规范,也强化了对显卡的供电要求,由原来的75W提升到最大理论值150W(实际不超过130W),看下表就可知道外接辅助供电接口的供电能力:

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凡是设计有外接供电接口的显卡首先由PCI-E插槽供电,当不能满足时,则由外接辅助供电接口供电;当然部分实际功耗并想象中高的显卡也会设计外接供电接口,都是为了让显卡工作更稳定,并考虑了超频的情况的。

 

 

 

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