显存

显存（也称为视频内存或视频 RAM）是图形硬件（图形卡或板载图形芯片）使用的计算机内存。 这可以是主内存（共享内存）的保留区域或专用显存。

直到 1970 年代末，还没有单独的计算单元负责屏幕输出的计算。 所有必要的操作都直接由 CPU（例如 Atari 2600）执行并缓存在计算机的主内存中。

xxx代显卡（直到1990年）只使用本地显存作为帧缓冲区，即像素数据，或者在文本模式下，字符数据由CPU计算并存储在本地显存中； 卡上的电子设备（在这个词的真正意义上还不能称为 GPU）然后简单地重复读取该数据并将其传输到显示器。 以下概述显示了当时常见的内存配置。

图形模式下图像分辨率和颜色深度的哪些组合需要显示的内存大小 - 假设有合适的显示器 - 可以在这里阅读。 在当时还很普遍的文本模式下，内存要求要低得多。

此类 GPU 可以独立执行一些命令（例如绘制正方形）。 本地内存，大多在1MB到8MB之间，由DRAM、EDO RAM、VRAM或MDRAM实现。 后两者是专为显卡设计的固态内存技术。

xxx个真正的 3D 加速器在 20 世纪 90 年代中期上市。 三角形变换和纹理映射是独立于这些卡片计算的。 该系列的xxx个代表是 1996 年的具有 4 MB 或 6 MB EDO RAM 的 Voodoo Graphics。

1999 年底，带有 32 MB SGRAM 的 Nvidia GeForce256 出现了——这是消费行业中xxx款带有集成 T&L 单元的显卡。

带有 128 MB DDR-SDRAM 的 ATI Radeon 9700 Pro 出现在 2002 年年中——xxx个完全兼容 DirectX 9.0 的图形卡。

在目前的系统中，GPU 位于一个单独的插件卡上，该插件卡通过总线系统（通常是 PCI Express 或 AGP，很少是 PCI）连接到 CPU 和主内存。 插卡内含专为图形运算设计的半导体内存，可直接供GPU使用。 实时渲染的新发展和半导体内存领域的价格下降正在推动显存的持续增长。 提供最高 48 GB GDDR6-SDRAM 的显卡。

另一种可能性是将 GPU 集成到 CPU（也称为 APU）中，用于 3D 性能不是优先考虑的应用程序（例如，在大多数工作站计算机中）。 这种便宜且功能较弱的变体没有自己的显存，而是提供了部分系统内存（共享内存）来存储数据。

显存中存储了哪些信息？

• Framebuffer 在这个由 RAMDAC 定期读取的内存区域中，图像合成的计算不断进行。 帧缓冲区的大小取决于使用的分辨率（例如 1024 × 768）、使用的颜色深度（例如每像素 16 位）、抗锯齿模式和使用的帧缓冲区概念（例如双缓冲、三缓冲）。
• z-Buffer 为每个屏幕像素存储深度信息的值。 大小又取决于所选值的精度； 24 位和 32 位很常见。
• 顶点着色器和像素着色器程序 自 DirectX 8.0 以来，游戏开发人员可以使用类似机器代码的操作来变形对象或实现某些图形效果（例如阴影、反射）。 这些通常非常小的程序直接存储在显存中。
• 几何数据随着 DirectX 的引入，三角形被设置为 3D 表示的标准基元。 因此，几乎所有可以图形模式显示的场景都是由三角形组成的对象（多边形）组成的。 几何数据排列，例如 将顶点分配给每个三角形并保存每个顶点的法向量。 该内存区域的大小取决于计算场景的复杂程度（目前最多可达500,000个三角形），即处理的三角形越多，几何数据越大。
• 纹理数据由于空间原因，场景中使用的所有纹理通常压缩存储在显存中； 压缩算法例如 FXT1 和 S3TC。 该区域需要 d它构成显存的xxx部分，取决于许多因素，例如所用纹理的数量、大小（xxx 8192 × 8192 像素）和颜色深度。

较旧的显卡将图形计算交给 CPU。 由于可以显示更高的分辨率和更多的颜色，GPU 和 CPU 之间的数据流随着时间的推移持续增长，直到它因系统总线的性能而减慢。 另一个问题是使用的显存。 这不允许同时读取和写入访问。 RAMDAC 必须在 CPU 写入内存时等待读取，反之亦然。 在现代计算机上，系统总线是决定性能的关键组件。 这在当前的 3D 图形中尤为明显。 以下示例计算应阐明这一点。

• 分辨率为 1280 × 1024 像素、32 位色深和每秒 50 帧的场景表示

1280 × 1024 × 32 位 × 50 1/s = 2097.152 Mbps

这些大约每秒 2100 MBit 仅考虑了xxx器输出所需的数据流。 图像合成可能发生的整个数据传输对价值没有贡献。 因此，系统总线的使用应该减少到最低限度。

• 图像合成或输出中涉及的所有计算均由与 CPU 在本地隔离的单独 GPU 执行。
• GPU 有自己的可直接访问的半导体内存。 如果本地内存不足，则应尽可能少地使用主内存。
• 普通的DRAM不应该作为使用的半导体内存安装，因为这不符合GPU的高要求。 例如，DRAM 不允许同时进行读写操作。 这对于显卡很重要，因为 RAMDAC 在 GPU 将结果写入内存时不断读取部分内存。

许多显卡使用专用显存（也称为视频 RAM）。 它位于专用内存模块中，与主内存在物理上是分开的。

与共享内存方法相比，与主内存分离的组件的优点是它不必考虑计算机总线的规范。 例如，在 PC 的情况下，内存内容的刷新不是由芯片组控制的，而是由 GPU 控制的。

尽管 DRAM 内存芯片的技术在很大程度上相似，但可以通过这种方式指定更快的内存访问时间。 这些芯片的技术被称为VRAM，由于进一步发展，今天的VRAM仅指这种技术具有独立输入和输出线的芯片。