虽然显卡的工作原理非常复杂,但是它的原理和部件倒是很容易理解。
数据离开CPU,必须经过4个步骤,才会到达显示屏上。
1.从PCI bus进入GPU——将CPU送来的数据送到GPU里面进行处理。
2.从GPU进入显存——将芯片处理完的数据送到显存。
3.从显存进入DAC——由显存读取出数据再送到RAMDAC(随机读写存储数模转换器),RAMDAC的作用是将数字信号转换成模拟信号。
4.从DAC进入显示器——将转换完的模拟信号送到显示屏。
下面扯显卡的供电电路。
绝大多数显卡是由主板上的AGP/pcie插槽供电的,没有电池来供应所需的工作电能,而是由显卡上的金手指通过主板的插槽和电源的+12V 6pin接口等来获得所需的电量。
原本打算把AGP插槽的供电定义发上来,但考虑到已经不合实际情况,故作罢。
PCIE插槽的定义:靠近CPU的那一组触点为A组,对面为B组,由主板的I/O 芯片往南桥方向数,每一边各有82个触点。
+12V供电:A2,A3,B1,B2,B3
+3.3V:A9,A10,B8
+3.3Vaux:B10
PCIE显卡没有+5V供电。
显卡的供电无论是通过主板进入,还会是直接外接电源进入,都不可能正好符合显卡各种芯片正常工作的电压值。
超过频的都知道,GPU的核心供电是
0.9~1.6V,显存供电是1.5~3.3V,接口部分有的需要3.3v,有的需要+5V,各不相同,于是这就涉及到显卡上直流电源模块设计的问题。
直流电源模块的基本工作原理:无论输入端的电压怎么变化,它都能输出一个相对稳定的预先设计的较为平滑的电压值,并可以带动一定的负载。
显卡上的直流电源供电模块主要有三大类:三端稳压;场效应管线性降压和开关电源稳压方式。
他们的工作模式都是采取降压工作模式,即输出电压总是低于输入电压。
1.三端稳压供电方式
这是显卡中相对较简单的一种供电方式,采用的集成电路主要有1117,7805等。
这种方式虽然较简单,但是提供的电流很小。
一般DAC电路和接口部分的电路供
电采用这种方式。
图上这玩意儿就是7805,1脚输入,2脚接地,3脚输出的电压即为5V。
箭头方向从右往左分别为1,2,3脚。
2.场效应管线性降压方式
一般低端显卡的显存供电采用MOS管线性降压供电方式。
N沟道MOS管特性:G 极电压越高,D——S导通程度越强。
不同MOS管的具体引脚数据可以通过型号
查阅相关PDF得到。
最右边的芯片APW7067N发出信号驱动两个MOS管的G极,使电压降到可以给显存供电。
3.开关电源方式
显卡的核心供电和高端显卡的显存供电采用开关电源方式。
对于GPU来说,由于耗电量和性能不断提升,使得前面介绍的两种供电方法已经满足不了饥渴的GPU 了,如果采用前两种方式供电,GPU必然会死机。
开关电源是利用现代电子技术,控制开关管开通和关断的时间和比率,维持稳定输出电压的一种电源。
开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)IC和场效应管构成。
传统的PWM+MOS+电感+电容组成的开关电源供电图:
找张图来冒充一下,实际原理一样。
看下面那张图:芯片ICS5301为PWM主控芯片,Q1,Q3,Q5我们管它叫上桥,Q2,Q4,Q6我们管它叫下桥,当PWM芯片工作条件满足之后,控制上桥下桥轮流工作为C17~24,C25~32充电,当电容充满电之后暂停对电容的供电,由电容Vcore向GPU供电,电压一有下降,立马打开 MOS管,继续对电容供电,充满电之后继续关断由电容对GPU供电……对说简单点,就是把电容当做电池向GPU
供电,因为“电池”的工作电压相对较稳定。
注意!这个过程相当相当快,这也就是为什么许多显卡喜欢采用固态电容甚至钽电容的原因。
不是因为它们容量大,也不是因为它们不会爆炸,而是因为它们的高频特性好,至少——短时间充放电几万次不成问题。
同时这也是为什么有的显卡的供电也要加散热的原因。