【小白向】台式电脑硬件选择简明教程（5）：显卡

弹剑作歌

四、显卡

        显卡大概是如今受关注最多的电脑硬件了，它主要负责显示内容的处理与运算，现在也常用显卡加速除了显示方面之外的其他许多运算（如AI，3D渲染等）。打游戏、做动画、做科研等许多场景都离不开一块合适的显卡。显卡的选型相对简单，一方面因为市场上的厂商少（目前主流的只有NVIDIA、AMD），他们各自生产的显卡型号也较少，另一方面因为不同型号显卡性能与价格差异相当明显，比较容易根据需求和预算定位到相应的显卡型号。


1.基本结构
        显卡的本体是一块电路板，上面有显卡核心（GPU）、显存、供电系统等部件，本身就是一个较为完整、相对独立的单元，外部有PCIE连接器（金手指）、电源接口、显示接口、散热器等。显卡核心是显卡的主要功能都在显卡核心上完成，因此显卡核心的档次直接决定了显卡的档次。显存是显卡储存运行时数据的部件，功能与内存相近。供电系统为显卡核心供电，是一块显卡能释放出理想性能的关键，判断其性能的方法与主板相同。下图是拆掉外壳的显卡（通常情况下不会拆掉显卡外壳）：

2.主要参数
        1.显卡核心的架构：这是对某一代显卡的生产工艺、使用的技术与设计方法等诸多细节的统称，厂商通常会为每一代架构单独命名，如NVIDIA的RTX 30系列为Ampere架构RTX 40系列为Ada Lovelace架构、RTX 50系列为Blackwell架构等。显卡核心的架构对于显卡性能有决定性的影响，更先进架构的产品往往性能更强、支持更先进的技术。要了解NVIDIA各代架构的技术细节，可参考此文章：NVIDIA GPU 架构详解：Pascal、Volta、Turing、Ampere、Ada、Hopper、Blackwell_nvidia历代显卡架构-CSDN博客。AMD的显卡架构以RDNA几为名字，可参考下文：AMD显卡发展史：从追赶者到架构革命者的逆袭之路_amd radeon 625发售时间-CSDN博客。
        2.显存：主要关注容量、代数、位宽三个方面。
                （1）显存容量常常与显卡型号绑定，可选择的空间不大。显存越大，可以把游戏画质开得越高，体验更好，如果显存不够，系统可能会借用CPU的内存，这会导致画面卡顿、显示模糊等问题。在某些专业应用中，显存容量的重要性更大（如训练机器学习模型时，有较大的显存就可以选择更大的batch size，可充分利用并行运算资源并使梯度下降更准确……）。选购前需要充分了解对应需求所需的最低显存。
                （2）显存的代数通常说GDDR几，这一参数与显卡架构绑定，通常没法主动选择。数字越高，技术越新，速度就越快。
                （3）显存位宽指的是显存能够同时传输多少数据，这对于显存的数据吞吐能力至关重要。通常用带宽（单位是字节/秒）衡量存储器的数据吞吐能力,显存带宽=显存频率x显存位宽。
        3.运行频率：与CPU的频率类似，决定显卡的运行速度，现代显卡的频率通常在2000MHz以上。显卡的运行频率通常较为固定，值得注意的是，尾缀带有OC的产品为自动超频的产品，已由生产厂家在原有频率基础上进行提高，性能相较同型号产品更强。显卡也可以自行超频。
        4.是否支持光线追踪（Ray Tracing）：光线追踪是一种先进的显示计算技术，可以呈现更加逼真的光照效果，是许多游戏玩家较为看重的功能。光线追踪所需的运算量很大，只在较新的现代显卡上有专用硬件对其进行支持，如NVIDIA显卡中RTX开头的产品才支持此功能，AMD产品中从RX 6000系列及之后才支持。下面两张图是开启光线追踪前后显示效果的对比：

注：下面两条针对笔记本电脑
        5.功耗：有时出于各种原因，笔记本电脑厂商会将显卡功耗限制到其额定功耗以下，这会导致显卡无法发挥出其全部性能。而另一些追求极致性能的游戏本不会作此限制，这称为“满功耗”显卡。笔记本显卡是否满功耗对其性能有重大影响，有时甚至会有非满功耗的RTX 4070的游戏性能不如满功耗的RTX 4060这样的情况。因为满功耗显卡常常是重要的卖点，因此凡是有此特性的产品，厂商一定会在它的详情页中的显著位置表明，若未标明则没有。
        6.是否支持独显直连：笔记本电脑的显示输出方式常有以下三种：独显直连输出、混合输出（显卡信号先经CPU再输出到屏幕）和核显输出（后文介绍），三种方式通常可以互相切换。有的笔记本电脑虽然有独立显卡，但只支持混合输出，因为有CPU这个中间环节，所以显卡的性能会受损失，优点是功耗较低，独显直连功能也是不明确标注即没有。
3.市场情况
        目前国际上生产显卡核心的企业主要有两家：NVIDIA和AMD。NVIDIA制造显卡历史更久，技术积累更深厚，在高端产品和企业级产品等领域也更有实力，在当前的市场上占有绝对优势。NVIDIA显卡上的CUDA计算平台已经成为当今人工智能领域难以回避的通用技术。AMD始终处于追赶者的位置，在某些产品上可能有性价比的优势，但总体软件生态和稳定性等方面不如NVIDIA。Intel最近也加入了显卡市场，推出了Arc系列显卡，暂时还未受到市场的广泛认可。另有一些厂商从这几家购买显卡核心，制造完整的显卡产品，如华硕、技嘉、七彩虹、影驰等，只要是同款核心，不同品牌的显卡一般没有显著区别，看好性价比及评价选购即可。
        由于其特殊的地位，显卡的市场行情受技术潮流及国际局势等事件影响十分明显，比特币挖矿潮、元宇宙热、AI热、大国竞争等事件都曾（或正在）导致显卡价格发生剧烈波动。因此，在购买显卡时一定要注意看普遍价格是否合理（例如与发售时价格比较、与上代同级产品比较等），如果市场价格普遍严重偏高，如没有硬性需求，就不要着急入手高端显卡，可以先用较低端的产品作为过渡。由于受到美国科技封锁，性能超过一定水平的显卡在国内无法通过正规渠道取得，这样的产品包括绝大部分新的专业级和企业级显卡，甚至面向游戏玩家的RTX 4090等也在其列（国内能买到的RTX 4090D是4090的削弱版本）。
4.关于核心显卡
        Intel和AMD的某些CPU产品中也包含专门的显示单元，称为核心显卡。Intel CPU中后缀不带F的产品和AMD CPU中后缀带G的产品均有核心显卡。核心显卡性能通常远弱于同一时代的独立显卡，当然价格也远低于它们，因此，核心显卡通常只用来办公、播放影视以及玩对显示性能要求不高的游戏等。在类似这样对显示性能没什么要求的场合，核心显卡也是不错的选择。核心显卡与CPU型号完全绑定，通常也很少讨论其性能。
5.国产现状
        国产显卡与国际先进水平有较大差距，在采购外国显卡受到限制，AI的重要性又不断上升的当前，在显卡技术方面追赶国际先进水平显得尤为紧要。显卡的发展分为硬件和软件生态两个方面，硬件就是显卡的算力、性能等硬实力，而一块显卡要达到“好用”的水准，还需要对游戏、专业软件、图形框架、机器学习框架等各方面软件应用的支持，而无论哪一方面都是十分艰巨的任务。中国大陆做显卡做得最好的企业是摩尔线程，近年在硬件性能和软件生态上进步很快，据说现在已能支持《黑神话·悟空》和《原神》等游戏，并且实现了万张以上的显卡同时部署，为大型任务提供算力。并且该企业的显卡，哪怕是同一件产品，随着驱动更新，适配性和性能也会不断提升，因而被人戏称为“养成系”显卡。虽然国产显卡仍存在许多不足，但其前景也十分光明，笔者也十分期待国产显卡有一天能与NVIDIA、AMD这样的国际巨头分庭抗礼！




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忘写测试方法了，明天补

xming

u1s1感觉光追像个噱头。