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无心流泪wan:
private static final Log log = ...
log4j Category.callAppenders Block -
yjxa901:
博主好: http://www.java.net/down ...
jdk debug -
aptech406328627:
大神,请接收我的膜拜吧,纠结了两天的问题,就这么让你给解决了 ...
java.lang.reflect.MalformedParameterizedTypeException -
xukunddp:
谢谢1楼,我也遇到,搞定了
java.lang.reflect.MalformedParameterizedTypeException -
di1984HIT:
学习了!!!!
jvmstat hsperfdata java.io.tmpdir
四、硬盘术语解释
硬盘的转速(Rotationl Speed): 也就是硬盘电机主轴的转速,转速是决定硬盘内部传输率的关键因素之一,它的快慢在很大程度上影响了硬盘的速度,同时转速的快慢也是区分硬盘档次的重要标志之一。硬盘的主轴马达带动盘片高速旋转,产生浮力使磁头飘浮在盘片上方。要将所要存取资料的扇区带到磁头下方,转速越快,等待时间也就越短。因此转速在很大程度上决定了硬盘的速度。目前市场上常见的硬盘转速一般有5400rpm、7200rpm、甚至10000rpm。理论上,转速越快越好。因为较高的转速可缩短硬盘的平均寻道时间和实际读写时间。可是转速越快发热量越大,不利于散热。现在的主流硬盘转速一般为7200rpm以上。
随着硬盘容量的不断增大,硬盘的转速也在不断提高。然而,转速的提高也带来了磨损加剧、温度升高、噪声增大等一系列负面影响。于是,应用在精密机械工业上的液态轴承马达(Fluid dynamic bearing motors)便被引入到硬盘技术中。液态轴承马达使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠。这样可以避免金属面的直接磨擦,将噪声及温度被减至最低;同时油膜可有效吸收震动,使抗震能力得到提高;更可减少磨损,提高寿命。
平均寻道时间(Average seek time):指硬盘在盘面上移动读写头至指定磁道寻找相应目标数据所用的时间,它描述硬盘读取数据的能力,单位为毫秒。当单碟片容量增大时,磁头的寻道动作和移动距离减少,从而使平均寻道时间减少,加快硬盘速度。目前市场上主流硬盘的平均寻道时间一般在9ms以下,大于10ms的硬盘属于较早的产品,一般不值得购买。
平均潜伏时间(Average latency time): 指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等待所要的数据块继续转动到磁头下的时间,一般在2ms-6ms之间。
平均访问时间(Average access time): 指磁头找到指定数据的平均时间,通常是平均寻道时间和平均潜伏时间之和。平均访问时间最能够代表硬盘找到某一数据所用的时间,越短的平均访问时间越好,一般在11ms-18ms之间。注意:现在不少硬盘广告之中所说的平均访问时间大部分都是用平均寻道时间所代替的。
突发数据传输率(Burst data transfer rate):指的是电脑通过数据总线从硬盘内部缓存区中所读取数据的最高速率。也叫外部数据传输率(External data transfer rate)。目前采用UDMA/66技术的硬盘的外部传输率已经达到了66.6MB/s。
最大内部数据传输率(Internal data transfer rate): 指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率,一般取决于硬盘的盘片转速和盘片数据线密度(指同一磁道上的数据间隔度)。也叫持续数据传输率(sustained transfer rate)。一般采用UDMA/66技术的硬盘的内部传输率也不过25-30MB/s,只有极少数产品超过30MB/s,由于内部数据传输率才是系统真正的瓶颈,因此大家在购买时要分清这两个概念。不过一般来讲,硬盘的转速相同时,单碟容量大的内部传输率高;在单碟容量相同时,转速高的硬盘的内部传输率高。
自动检测分析及报告技术(Self-Monitoring Analysis and Report Technology,简称S.M.A.R.T): 现在出厂的硬盘基本上都支持S.M.A.R.T技术。这种技术可以对硬盘的磁头单元、盘片电机驱动系统、硬盘内部电路以及盘片表面媒介材料等进行监测,当S.M.A.R.T监测并分析出硬盘可能出现问题时会及时向用户报警以避免电脑数据受到损失。S.M.A.R.T技术必须在主板支持的前提下才能发生作用,而且S.M.A.R.T技术也不能保证能预报出所有可能发生的硬盘故障。
磁阻磁头技术MR(Magneto-Resistive Head): MR(MAGNETO-RESITIVEHEAD)即磁阻磁头的简称。MR技术可以更高的实际记录密度、记录数据,从而增加硬盘容量,提高数据吞吐率。目前的MR技术已有几代产品。MAXTOR的钻石三代/四代等均采用了最新的MR技术。磁阻磁头的工作原理是基于磁阻效应来工作的,其核心是一小片金属材料,其电阻随磁场变化而变化,虽然其变化率不足2%,但因为磁阻元件连着一个非常灵敏的放大器,所以可测出该微小的电阻变化。MR技术可使硬盘容量提高40%以上。GMR(GiantMagnetoresistive)巨磁阻磁头GMR磁头与MR磁头一样,是利用特殊材料的电阻值随磁场变化的原理来读取盘片上的数据,但是GMR磁头使用了磁阻效应更好的材料和多层薄膜结构,比MR磁头更为敏感,相同的磁场变化能引起更大的电阻值变化,从而可以实现更高的存储密度,现有的MR磁头能够达到的盘片密度为3Gbit-5Gbit/in2(千兆位每平方英寸),而GMR磁头可以达到10Gbit-40Gbit/in2以上。目前GMR磁头已经处于成熟推广期,在今后的数年中,它将会逐步取代MR磁头,成为最流行的磁头技术。
缓存: 缓存是硬盘与外部总线交换数据的场所。硬盘的读数据的过程是将磁信号转化为电信号后,通过缓存一次次地填充与清空,再填充,再清空,一步步按照PCI总线的周期送出,可见,缓存的作用是相当重要的。在接口技术已经发展到一个相对成熟的阶段的时候,缓存的大小与速度是直接关系到硬盘的传输速度的重要因素。目前主流硬盘的缓存主要有512KB和2MB等几种。其类型一般是EDO DRAM或SDRAM,目前一般以SDRAM为主。根据写入方式的不同,有写通式和回写式两种。写通式在读硬盘数据时,系统先检查请求指令,看看所要的数据是否在缓存中,如果在的话就由缓存送出响应的数据,这个过程称为命中。这样系统就不必访问硬盘中的数据,由于SDRAM的速度比磁介质快很多,因此也就加快了数据传输的速度。回写式就是在写入硬盘数据时也在缓存中找,如果找到就由缓存就数据写入盘中,现在的多数硬盘都是采用的回写式硬盘,这样就大大提高了性能。
连续无故障时间(MTBF):指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。
部分响应完全匹配技术PRML(Partial Response Maximum Likelihood):能使盘片存储更多的信息,同时可以有效地提高数据的读取和数据传输率。是当前应用于硬盘数据读取通道中的先进技术之一。PRML技术是将硬盘数据读取电路分成两段“*作流水线”,流水线第一段将磁头读取的信号进行数字化处理然后只选取部分“标准”信号移交第二段继续处理,第二段将所接收的信号与PRML芯片预置信号模型进行对比,然后选取差异最小的信号进行组合后输出以完成数据的读取过程。PRML技术可以降低硬盘读取数据的错误率,因此可以进一步提高磁盘数据密集度。
单磁道时间(Single track seek time):指磁头从一磁道转移至另一磁道所用的时间。
超级数字信号处理器(Ultra DSP)技术:用Ultra DSP进行数学运算,其速度较一般CPU快10到50倍。采用Ultra DSP技术,单个的DSP芯片可以同时提供处理器及驱动接口的双重功能,以减少其它电子元件的使用,可大幅度地提高硬盘的速度和可靠性。接口技术可以极大地提高硬盘的最大外部传输率,最大的益处在于可以把数据从硬盘直接传输到主内存而不占用更多的CPU资源,提高系统性能。
硬盘表面温度: 指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。硬盘工作时产生的温度过高将影响薄膜式磁头(包括MR磁头)的数据读取灵敏度,因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。
全程访问时间(Max full seek time):指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间。
接口技术:口技术可极大地提高硬盘的最大外部数据传输率,现在普遍使用的ULTRAATA/66已大幅提高了E-IDE接口的性能,所谓UltraDMA66是指一种由Intel及Quantum公司设计的同步DMA协议。使用该技术的硬盘并配合相应的芯片组,最大传输速度可以由16MB/s提高到66MS/s。它的最大优点在于把CPU从大量的数据传输中解放出来了,可以把数据从HDD直接传输到主存而不占用更多的CPU资源,从而在一定程度上提高了整个系统的性能。由于采用ULTRAATA技术的硬盘整体性能比普通硬盘可提高20%~60%,所以已成为目前E-IDE硬盘事实上的标准。
SCSI硬盘的接口技术也在迅速发展。Ultra160/mSCSI被引入硬盘世界,对硬盘在高计算量应用领域的性能扩展极有裨益,处理关键任务的服务器、图形工作站、冗余磁盘阵列(RAID)等设备将因此得到性能提升。从技术发展看,Ultra160/mSCSI仅仅是硬盘接口发展道路上的一环而已,200MB的光纤技术也远未达到止境,未来的接口技术必将令今天的用户瞠目结舌。
光纤通道技术具有数据传输速率高、数据传输距离远以及可简化大型存储系统设计的优点。目前,光纤通道支持每秒200MB的数据传输速率,可以在一个环路上容纳多达127个驱动器,局域电缆可在25米范围内运行,远程电缆可在10公里范围内运行。某些专门的存储应用领域,例如小型存储区域网络(SAN)以及数码视像应用,往往需要高达每秒200MB的数据传输速率和强劲的联网能力,光纤通道技术的推出正适应了这一需求。同时,其超长的数据传输距离,大大方便了远程通信的技术实施。由于光纤通道技术的优越性,支持光纤界面的硬盘产品开始在市场上出现。这些产品一般是大容量硬盘,平均寻道时间短,适应于高速、高数据量的应用需求,将为中高端存储应用提供良好保证。
IEEE1394:IEEE1394又称为Firewire(火线)或P1394,它是一种高速串行总线,现有的IEEE1394标准支持100Mbps、200Mbps和400Mbps的传输速率,将来会达到800Mbps、1600Mbps、3200Mbps甚至更高,如此高的速率使得它可以作为硬盘、DVD、CD-ROM等大容量存储设备的接口。IEEE1394将来有望取代现有的SCSI总线和IDE接口,但是由于成本较高和技术上还不够成熟等原因,目前仍然只有少量使用IEEE1394接口的产品,硬盘就更少了。
硬盘:英文“hard-disk”简称HD 。是一种储存量巨大的设备,作用是储存计算机运行时需要的数据。计算机的硬盘主要由碟片、磁头、磁头臂、磁头臂服务定位系统和底层电路板、数据保护系统以及接口等组成。 计算机硬盘的技术指标主要围绕在盘片大小、盘片多少、单碟容量、磁盘转速、磁头技术、服务定位系统、接口、二级缓存、噪音和S.M.A.R.T. 等参数上。
碟片:硬盘的所有数据都存储在碟片上,碟片是由硬质合金组成的盘片,现在还出现了玻璃盘片。目前的硬盘产品内部盘片大小有:5.25,3.5,2.5和1.8英寸(后两种常用于笔记本及部分袖珍精密仪器中,现在台式机中常用3.5英寸的盘片)。
磁头:硬盘的磁头是用线圈缠绕在磁芯上制成的,最初的磁头是读写合一的,通过电流变化去感应信号的幅度。对于大多数计算机来说,在与硬盘交换数据的过程中,读*作远远快于写*作,而且读/写是两种不同特性的*作,这样就促使硬盘厂商开发一种读/写分离磁头。在1991年,IBM提出了它基于磁阻(MR)技术的读磁头技术――各项异性磁 ,磁头在和旋转的碟片相接触过程中,通过感应碟片上磁场的变化来读取数据。在硬盘中,碟片的单碟容量和磁头技术是相互制约、相互促进的。
AMR(Anisotropic Magneto Resistive,AMR):一种磁头技术,AMR技术可以支持3.3GB/平方英寸的记录密度,在1997年AMR是当时市场的主流技术。
GMR(Giant Magneto Resistive,巨磁阻):比AMR技术磁头灵敏度高2倍以上,GMR磁头是由4层导电材料和磁性材料薄膜构成的:一个传感层、一个非导电中介层、一个磁性的栓层和一个交换层。前3个层控制着磁头的电阻。在栓层中,磁场强度是固定的,并且磁场方向被相临的交换层所保持。而且自由层的磁场强度和方向则是随着转到磁头下面的磁盘表面的微小磁化区所改变的,这种磁场强度和方向的变化导致明显的磁头电阻变化,在一个固定的信号电压下面,就可以拾取供硬盘电路处理的信号。
OAW(光学辅助温式技术):希捷正在开发的OAW是未来磁头技术发展的方向,OAW技术可以在1英寸宽内写入105000以上的磁道,单碟容量有望突破36GB。单碟容量的提高不仅可以提高硬盘总容量、降低平均寻道时间,还可以降低成本、提高性能。
PRML(局部响应最大拟然,Partial Response Maximum Likelihood):除了磁头技术的日新月异之外,磁记录技术也是影响硬盘性能非常关键的一个因素。当磁记录密度达到某一程度后,两个信号之间相互干扰的现象就会非常严重。为了解决这一问题,人们在硬盘的设计中加入了PRML技术。PRML读取通道方式可以简单地分成两个部分。首先是将磁头从盘片上所读取的信号加以数字化,并将未达到标准的信号加以舍弃,而没有将信号输出。这个部分便称为局部响应。最大拟然部分则是拿数字化后的信号模型与PRML芯片本身的信号模型库加以对比,找出最接近、失真度最小的信号模型,再将这些信号重新组合而直接输出数据。使用PRML方式,不需要像脉冲检测方式那样高的信号强度,也可以避开因为信号记录太密集而产生的相互干扰的现象。 磁头技术的进步,再加上目前记录材料技术和处理技术的发展,将使硬盘的存储密度提升到每平方英寸10GB以上,这将意味着可以实现40GB或者更大的硬盘容量。
间隔因子:硬盘磁道上相邻的两个逻辑扇区之间的物理扇区的数量。因为硬盘上的信息是以扇区的形式来组织的,每个扇区都有一个号码,存取*作要通过这个扇区号,所以使用一个特定的间隔因子来给扇区编号而有助于获取最佳的数据传输率。
着陆区(LZ):为使硬盘有一个起始位置,一般指定一个内层柱面作为着陆区,它使硬盘磁头在电源关闭之前停回原来的位置。着陆区不用来存储数据,因些可避免磁头在开、关电源期间紧急降落时所造成数据的损失。目前,一般的硬盘在电源关闭时会自动将磁头停在着陆区,而老式的硬盘需执行PARK命令才能将磁头归位。
反应时间:指的是硬盘中的转*的工作情况。反应时间是硬盘转速的一个最直接的反应指标。5400RPM的硬盘拥有的是5.55 MS的反应时间,而7200RPM的可以达到4.17 MS。反应时间是硬盘将利用多长的时间完成第一次的转*旋转。如果我们确定一个硬盘达到120周旋转每秒的速度,那么旋转一周的时间将是1/120即0.008333秒的时间。如果我们的硬盘是0.0041665秒每周的速度,我们也可以称这块硬盘的反应时间是4.17 ms(1ms=1/1000每秒)。
平均潜伏期(average latency):指当磁头移动到数据所在的磁道后,然后等待所要的数据块继续转动(半圈或多些、少些)到磁头下的时间,单位为毫秒(ms)。平均潜伏期是越小越好,潜伏期小代表硬盘的读取数据的等待时间短,这就等于具有更高的硬盘数据传输率。
道至道时间(single track seek):指磁头从一磁道转移至另一磁道的时间,单位为毫秒(ms)。
全程访问时间(max full seek):指磁头开始移动直到最后找到所需要的数据块所用的全部时间,单位为毫秒(ms)。
外部数据传输率:通称突发数据传输率(burst data transfer rate):指从硬盘缓冲区读取数据的速率,常以数据接口速率代替,单位为MB/S。目前主流硬盘普通采用的是Ultra ATA/66,它的最大外部数据率即为66.7MB/s,2000年推出的Ultra ATA/100,理论上最大外部数据率为100MB/s,但由于内部数据传输率的制约往往达不到这么高。
主轴转速:是指硬盘内电机主轴的转动速度,目前ATA(IDE)硬盘的主轴转速一般为5400-7200rpm,主流硬盘的转速为7200RPM,至于SCSI硬盘的主轴转速可达一般为7200-10,000RPM,而最高转速的SCSI硬盘转速高达15,000RPM。
数据缓存:指在硬盘内部的高速存储器,在电脑中就象一块缓冲器一样将一些数据暂时性的保存起来以供读取和再读取。目前硬盘的高速缓存一般为512KB-2MB,目前主流ATA硬盘的数据缓存为2MB,而在SCSI硬盘中最高的数据缓存现在已经达到了16MB。对于大数据缓存的硬盘在存取零散文件时具有很大的优势。
硬盘表面温度:它是指硬盘工作时产生的温度使硬盘密封壳温度上升情况。硬盘工作时产生的温度过高将影响磁头的数据读取灵敏度,因此硬盘工作表面温度较低的硬盘有更好的数据读、写稳定性。
MTBF(连续无故障时间):它指硬盘从开始运行到出现故障的最长时间,单位是小时。一般硬盘的MTBF至少在30000或40000小时。
S.M.A.R.T.(自监测、分析、报告技术):这是现在硬盘普遍采用的数据安全技术,在硬盘工作的时候监测系统对电机、电路、磁盘、磁头的状态进行分析,当有异常发生的时候就会发出警告,有的还会自动降速并备份数据。
DPS(数据保护系统):昆腾在火球八代硬盘中首次内建了DPS,在硬盘的前300MB内存放*作系统等重要信息,DPS可在系统出现问题后的90秒内自动检测恢复系统数据,若不行则用DPS软盘启动后它会自动分析故障,尽量保证数据不丢失。
数据卫士:是西部数据(WD)特有的硬盘数据安全技术,此技术可在硬盘工作的空余时间里自动每8个小时自动扫描、检测、修复盘片的各扇区。
MaxSafe:是迈拓在金钻二代上应用的技术,它的核心是将附加的ECC校验位保存在硬盘上,使读写过程都经过校验以保证数据的完整性。
DST:驱动器自我检测技术,是希捷公司在自己硬盘中采用的数据安全技术,此技术可保证保存在硬盘中数据的安全性。
DFT:驱动器健康检测技术,是IBM公司在自己硬盘中采用的数据安全技术,此技术同以上几种技术一样可极大的提高数据的安全性。
噪音与防震技术:硬盘主轴高速旋转时不可避免的产生噪音,并会因金属磨擦而产生磨损和发热问题,“液态轴承马达”就可以解决这一问题。它使用的是黏膜液油轴承,以油膜代替滚珠,可有效地降低以上问题。同时液油轴承也可有效地吸收震动,使硬盘的抗震能力由一般的一二百个G提高到了一千多G,因此硬盘的寿命与可靠性也可以得到提高。昆腾在火球七代(EX)系列之后的硬盘都应用了SPS震动保护系统;迈拓在金钻二代上应用了ShockBlock防震保护系统,他们的目的都是分散冲击能量,尽量避免磁头和盘片的撞击;希捷的金牌系列硬盘中SeaShield系统是用减震材料制成的保护软罩外加磁头臂与盘片间的防震设计来实现的。
ST-506/412接口:这是希捷开发的一种硬盘接口,首先使用这种接口的硬盘为希捷的ST-506及ST-412。ST-506接口使用起来相当简便,它不需要任何特殊的电缆及接头,但是它支持的传输速度很低,因此到了1987年左右这种接口就基本上被淘汰了,采用该接口的老硬盘容量多数都低于200MB。早期IBM PC/XT和PC/AT机器使用的硬盘就是ST-506/412硬盘或称MFM硬盘-MFM(Modified Frequency Modulation)是指一种编码方案。
ESDI接口:即(Enhanced Small Drive Interface)接口,它是迈拓公司于1983年开发的。其特点是将编解码器放在硬盘本身之中,而不是在控制卡上,理论传输速度是前面所述的ST-506的2…4倍,一般可达到10Mbps。但其成本较高,与后来产生的IDE接口相比无优势可言,因此在九十年代后就被淘汰了。
IDE及EIDE接口:IDE(Integrated Drive Electronics)的本意实际上是指把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器,我们常说的IDE接口,也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口,现在PC机使用的硬盘大多数都是IDE兼容的,只需用一根电缆将它们与主板或接口卡连起来就可以了。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度,数据传输的可靠性得到了增强,硬盘制造起来变得更容易,因为厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容,对用户而言,硬盘安装起来也更为方便。
ATA-1(IDE):ATA是最早的IDE标准的正式名称,IDE实际上是指连在硬盘接口的硬盘本身。ATA在主板上有一个插口,支持一个主设备和一个从设备,每个设备的最大容量为504MB,ATA最早支持的PIO-0模式(Programmed I/O-0)只有3.3MB/s,而ATA-1一共规定了3种PIO模式和4种DMA模式(没有得到实际应用),要升级为ATA-2,需要安装一个EIDE适配卡。
ATA-2 (EIDE Enhanced IDE/Fast ATA):这是对ATA-1的扩展,它增加了2种PIO和2种DMA模式,把最高传输率提高到了16.7MB/s,同时引进了LBA地址转换方式,突破了老BIOS固有504MB的限制,支持最高可达8.1GB的硬盘。如你的电脑支持ATA-2,则可以在CMOS设置中找到(LBA,LogicalBlock Address)或(CHS,Cylinder,Head,Sector)的设置。其两个插口分别可以连接一个主设备和一个从设置,从而可以支持四个设备,两个插口也分为主插口和从插口。通常可将最快的硬盘和CD-ROM放置在主插口上,而将次要一些的设备放在从插口上,这种放置方式对于486及早期的Pentium电脑是必要的,这样可以使主插口连在快速的PCI总线上,而从插口连在较慢的ISA总线上。
五、显卡术语解释
EDO DRAM (Extended Data Out DRAM):扩展数据输出DRAM。对DRAM的访问模式进行一些改进,缩短内存有效访问的时间。
VRAM (Video DRAM):视频RAM。这是专门为了图形应用优化的双端口存储器(可同时与RAMDAC以及CPU进行数据交换),能有效地防止在访问其他类型的内存时发生的冲突。
WRAM (WINDOWS RAM):增强型VRRAM,性能比VRAM提高20%,可加速常用的如传输和模式填充等视频功能。
SDRAM (Synchronous DRAM):同步DRAM。它与系统总线同步工作,避免了在系统总线对异步DRAM进行*作时同步所需的额外等待时间,可加快数据的传输速度。
SGRAM (Synchronous Graphics DRAM):同步图形RAM,增强型SDROM。它支持写掩码和块写。写掩码能够减少或消除对内存的读-修改-写的*作;块写有利于前景或背景的填充。SGRAM大大地加快了显存与总线之间的数据交换。(如:丽台S680、Banshee)
MDRAM (Multibank DRAM):多段DRAM。MDRAM可划分为多个独立的有效区段,减少了每个进程在进行显示刷新、视频输出或图形加速时的时间损耗。
RDRAM (Rambus DRAM):主要用于特别高速的突发*作,访问频率高达500MHz,而传统内存只能以50MHz或75MHz进行访问。RDRAM的16 Bit 带宽可达 1.6Gbps(EDO的极限带宽是533Mbps),32Bit带宽更是高达4 Gbps。
二、3D显卡的基本3D功能:
1. Alpha Blending: ALPHA混合。ALPHA是3D纹理元素颜色特性中的特殊通道,利用它可对纹理(Texture)图象进行颜色混合,产生透明效果。
2. Billinear Filternig: 双线过滤。一种纹理映射技术,能够减少在纹理缩放时由于色彩分配不均而产生的块状图。
3. Dithering:抖动。这是变化颜色像素(Pixel)的排列以得到一种新颜色的过程。
4. Flat Shading:一种基本的绘制技术,用它绘制的每个三角形内部都使用同种颜色。
5. Fogging:雾化。将某种颜色与背景混合从而隐藏背景以达到雾状效果。
6. Gouraud Shading:用三角形顶点的颜色来进行插值(Interpolation)得到三角形内部每个点颜色。
7. Mipmap:MIP映射。它可以在内存中保存不同分辨率和尺寸的纹理图形,当3D对象移动时允许纹理光滑变化。
8. Perspective Correction:透视修正。在不同的角度和距离都能更真实地反映在3D场景中进行纹理光滑变化。
9. Point Sampled:点抽样。一种简单的纹理映射技术,用最近的纹理元素来决定当前点的颜色。
10. Texture Mapping:纹理映射。在3D物体上贴上位图(Bitmap)或图象,使物体具有真实感。
11. Transparency:透明。
12. Z-BUFFER:它是用来存放场景象素深度的显存区。
13. Gamma Correction:伽玛纠正。为了补偿由于显示器偏差而导致的图形失真,伽玛纠正就对图形进行亮度纠正。
三、3D显卡的三大API
API(Application Progam Interface 应用程序接口):是3D应用程序和3D显卡进行通讯的软件接口。
1.Direct 3D: 它是MICROSOFT的Direct X中的中间接口界面。在某些3D功能无法由硬件实现时,Direct 3D可以用软件仿真大多数3D功能,提高3D图形显示速度,它的动画特征质量相当高,非常适用于游戏开发。
2.Heidi(也叫Quick Draw 3D):它是一个纯粹的立即模式窗口,主要适用于应用开发,Heidi灵活多变,能够处理非常复杂的几何图形,扩展能力强,支持交互式渲染,最主要的是它得到了Autodesk的大力支持(Autodesk 就是著名的AUTOCAD和3D SUTDIO、3DMAX生产厂家)
3.OpenGL(开放式三维图形库)是由SGI公司所开发的(SGI一间生产非PC图形工作站的公司,包括其软件Waterfull alias maya,其知名度相当于PC界的Intel)。OpenGL是一个独立平台,具有可移植性。它能够快速绘制2D和3D对象,在分布式环境中协同工作,是大型科学和工程进行高复杂3D图形设计的标准应用程序接口。
16-、 24-和32-位色:16位色能在显示器中显示出65,536种不同的颜色,24位色能显示出1670万种颜色,而对于32位色所不同的是,它只是技术上的一种概念,它真正的显示色彩数也只是同24位色一样,只有1670万种颜色。对于处理器来说,处理32位色的图形图像要比处理24位色的负载更高,工作量更大,而且用户也需要更大的内来存运行在32位色模式下。
2D卡:没有3D加速引擎的普通显示卡。
3D卡:有3D图形芯片的显示卡。它的硬件功能能够完成三维图像的处理工作,为CPU减轻了工作负担。通常一款3D加速卡也包含2D加速功能,但是还有个别的显示卡只具有3D图像加速能力,比如Voodoo2。
Accelerated Graphics Port (AGP)高速图形加速接口:AGP是一种PC总线体系,它的出现是为了弥补PCI的一些不足。AGP比PCI有更高的工作频率,这就意味着它有更高的传输速度。AGP可以用系统的内存来当作材质缓存,而在PCI的3D显卡中,材质只能被储存在显示卡的显存中。
Alpha Blending(透明混合处理):它是用来使物体产生透明感的技术,比如透过水、玻璃等物理看到的模糊透明的景象。以前的软件透明处理是给所有透明物体赋予一样的透明参数,这显然很不真实;如今的硬件透明混合处理又给像素在红绿蓝以外又增加了一个数值来专门储存物体的透明度。高级的3D芯片应该至少支持256级的透明度,所有的物体(无论是水还是金属)都由透明度的数值,只有高低之分。
Anisotropic Filtering (各向异性过滤):(请先参看二线性过滤和三线性过滤)各向异性过滤是最新型的过滤方法,它需要对映射点周围方形8个或更多的像素进行取样,获得平均值后映射到像素点上。对于许多3D加速卡来说,采用8个以上像素取样的各向异性过滤几乎是不可能的,因为它比三线性过滤需要更多的像素填充率。但是对于3D游戏来说,各向异性过滤则是很重要的一个功能,因为它可以使画面更加逼真,自然处理起来也比三线性过滤会更慢。
Anti-aliasing(边缘柔化或抗锯齿):由于3D图像中的物体边缘总会或多或少的呈现三角形的锯齿,而抗锯齿就是使画面平滑自然,提高画质以使之柔和的一种方法。如今最新的全屏抗锯齿(Full Scene Anti-Aliasing)可以有效的消除多边形结合处(特别是较小的多边形间组合中)的错位现象,降低了图像的失真度。全景抗锯齿在进行处理时,须对图像附近的像素进行2-4次采样,以达到不同级别的抗锯齿效果。3dfx在驱动中会加入对2x2或4x4抗锯齿效果的选择,根据串联芯片的不同,双芯片Voodoo5将能提供2x2的抗锯齿效果,而四芯片的卡则能提供更高的4x4抗锯齿级别。简而言之,就是将图像边缘及其两侧的像素颜色进行混合,然后用新生成的具有混合特性的点来替换原来位置上的点以达到柔化物体外形、消除锯齿的效果。
API(Application Programming Interface)应用程序接口:API是存在于3D程序和3D显示卡之间的接口,它使软件运行与硬件之上。为了使用3D加速功能,就必须使用显示卡支持的API来编写程序,比如Glide, Direct3D或是OpenGL。
Bi-linear Filtering(二线性过滤):是一个最基本的3D技术,现在几乎所有的3D加速卡和游戏都支持这种过滤效果。当一个纹理由小变大时就会不可避免的出现“马赛克”现象,而过滤能有效的解决这一问题,它是通过在原材质中对不同像素间利用差值算法的柔化处理来平滑图像的。其工作是以目标纹理的像素点为中心,对该点附近的4个像素颜色值求平均,然后再将这个平均颜色值贴至目标图像素的位置上。通过使用双线性过滤,虽然不同像素间的过渡更加圆滑,但经过双线性处理后的图像会显得有些模糊。
Environment Mapped Bump Mapping(环境映射凹凸贴图):真实世界中的物体表面都是不光滑的,所以需要通过凹凸模拟技术来体现真实物体所具有的凹凸起伏和褶皱效果。传统的3D显卡多采用浮雕(Emboss)效果来近似实现凸凹映射,这种浮雕效果的逼真度有限,难以显示细微的棱角处的反光效果和在复杂的多环境光源中的效果,更无法表现水波和气流等特殊流体的效果。而环境映射凸凹贴图是在标准表面纹理上再映射一层纹理,纹理的内容相同但位置相错,错位深度由深度信息和光源位置决定,再根据表现对象的不同,将下层纹理进一步处理为上层纹理的阴影或底面,这样就逼真地模拟出了真实物体表面的凸凹褶皱效果。
Gouraud Shading(高氏渲染):这是目前较为流行的着色方法,它为多边形上的每一个点提供连续色盘,即渲染时每个多边形可使用无限种颜色。它渲染的物体具有极为丰富的颜色和平滑的变色效果。
Mip-mapping(Mip映射):Mip-mapping的核心特征是根据物体的景深方向位置发生变化时,Mip映射根据不同的远近来贴上不同大小的材质贴图,比如近处贴512x512的大材质,而在远端物体贴上较小的贴图。这样不仅可以产生更好的视觉效果,同时也节约了系统资源。
Phong Shading(补色渲染):这是目前最好、最复杂的着色方法,效果也要优于Gouraud Shading。它的优势在于对“镜面反光”的处理,通过对模型上每一个点都赋予投射光线的总强度值,因此能实现极高的表面亮度,以达到“镜面反光”的效果。
S3TL(Transform and lighting)(“变形与光源”技术):该技术类似于nVidia最新的T&L技术,它可以大大减轻CPU的3D管道的几何运算过程。“变形与光源”引擎可用于将来的OpenGL和DirectX 7图形接口上,使游戏中的多边形生成率提高到4到10倍。这极大的减轻了软件的复杂性,也使CPU的运算负担得到极大的降低,因此对于CPU浮点速度较慢的系统来说,在此技术的支持下也能有较高速度的图形处理能力。
S3TC(S3 Texture Compression)/DXTC/FXT1:S3TC是S3公司提出的一种纹理压缩格式,其目的是通过对纹理的压缩,以达到节约系统带宽并提高效能的目的。S3TC就是通过压缩方式,利用有限的纹理缓存空间来存储更多的纹理,因为它支持6:1的压缩比例,所以6M的纹理可以被压缩为1M存放在材质缓存中,从而在节约了缓存的同时也提高了显示性能。
DXTC和FXT1都是与S3TC类似的技术,它们分别是微软和3dfx开发的纹理压缩标准,DXTC虽然在Direct 6中就提供了支持,但至今也没有得到游戏的支持,而FXT1能提供比S3TC更高的压缩比,达到8:1,同时它也将在3dfx新版本的Glide中得到支持。
T&L(Transform and Lighting)变形与光源处理:这是nVidia为提高画质而研究出来的一种新型技术,以往的显卡技术中,为了使物体图象真实,就不得不大量增加多边形设计,这样就会导致速度下降,而采用较少的多边形呢,画面又很粗糙。GeForce256中采用的这种T&L技术其特点是能在不增加物体多边形的前提下,进一步提高物体表面的边缘圆滑程度,使图像更真实准确生动。此外光源的作用也得到了重视:传统的光源处理较为单一,无生动感可言,而GeForce256拥有强大的光源处理能力,在硬件上它支持8个独立光源,加上GPU的支持,即时处理的光源将让画面变得更加生动真实,可以产生带有反射性质的光源效果。
Trilinear Filtering(三线性过滤):三线性过滤就是用来减轻或消除不同组合等级纹理过渡时出现的组合交叠现象。它必须结合双线性过滤和组合式处理映射一并使用。三线性过滤通过使用双线性过滤从两个最为相近的LOD等级纹理中取样来获得新的像素值,从而使两个不同深度等级的纹理过渡能够更为平滑。也因为如此,三线性过滤必须使用两次的双线性过滤,也就是必须计算2x4=8个像素的值。对于许多3D加速开来说,这会需要它们两个时钟周期的计算时间。
W-Buffer:W-Buffer的作用与Z-Buffer类似,但它的作用范围更小、精度更高。它可以将不同物体和同一物体部分间的位置关系进行更加细致的处理。
Z-Buffer:这是一项处理3D物体深度信息的技术,它对不同物体和同一物体不同部分的当前Z坐标进行纪录,在进行着色时,对那些在其他物体背后的结构进行消隐,使它们不被显示出来。Z Bufer所用的位数越高,则代表它能够提供的景深值就越精确。现在图形芯片大多支持24bit Z-Buffer而加上8bit的模板Buffer后合称为32bit Z-Buffer。
显示内存:与主板上的内存功能一样,显存是也是用于存放数据的,只不过它存放的是显示芯片处理后的数据。
3D显示卡的显存较一般显示卡的显存不同之处在于:3D显示卡上还有专门存放纹理数据或Z-Buffer数据的显存,例如带有6M显存的VooDoo Ⅰ显示卡,其中的2M显存就是用于上述用途。由于3D的应用越来越广泛,以及大分辨率、高色深图形处理的需要,对显存速度的要求也越来越快,从早期的DRAM,过渡到EDO-DRAM,一直到现在经常见到的SDRAM和SGRAM,速度越来越快,性能越来越高。图四的显存是SGRAM,注意它的四边都有引线的,很好区别;图五的显存是EDO-DRAM,与SDRAM一样采用了两边引线。区分EDO-DRAM和SDRAM可以看该显存上的编号,一般标有“08”、“10”、“12”等字样的多数是SDRAM,标有“80”、“70”、“60”、“-6”、“-7”等字样的多半是EDO-DRAM。除了上述3种常见的显存外,还有更专业的显存如VRAM(双端口视频内存)、WRAM(窗口内存)、RDRAM、CacheRAM等,多用在图形处理工作站上。显存的大小不固定,从单条256K、512K、1M到单条2M都有,因此不能仅看显存芯片的个数来猜测显示卡上有多大显存容量。很多老的显示卡上还有一些空插座用来扩充显存(如右图,插座上已经插上了显存),我们在扩充时要注意与显示卡上已有的显存速度配套,例如原显存是80ns,新扩充的显存也要是80ns的,这样在扩充后才能少出故障。
BIOS:又称“VGA BIOS”,主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序,另外还存放有显示卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。打开计算机时,通过显示BIOS内一段控制程序,将这些信息反馈到屏幕上。图六是3块不同显示卡上的显示BIOS,可见外形不尽相同。早期显示BIOS是固化在ROM中的,不可以修改,而现在的多数显示卡则采用了大容量的EPROM,即所谓的“Flash -BIOS”,可以通过专用的程序进行改写升级。别小看这一功能,很多显示卡就是通过不断推出升级的驱动程序来修改原程序中的错误、适应新的规范、提升显示卡的性能的。对用户而言,软件提升性能的做法深得人心。
总线接口:显示卡要插在主板上才能与主板互相交换数据。与主板连接的接口主要ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等几种。ISA和EISA总线带宽窄、速度慢,VESA总线扩展能力差,这三种总线已经被市场淘汰。现在常见的是PCI和AGP接口。PCI接口是一种总线接口,以1/2或1/3的系统总线频率工作(通常为33MHz),如果要在处理图像数据的同时处理其它数据,那么流经PCI总线的全部数据就必须分别地进行处理,这样势必存在数据滞留现象,在数据量大时,PCI总线就显得很紧张。AGP接口是为了解决这个问题而设计的,它是一种专用的显示接口(就是说,可以在主板的PCI插槽中插上声卡、显示卡、视频捕捉卡等板卡,却不能在主板的AGP插槽中插上除了AGP显示卡以外的任何板卡),具有独占总线的特点,只有图像数据才能通过AGP端口。另外AGP使用了更高的总线频率(66MHz),这样极大地提高了数据传输率。
目前的显示卡接口的发展趋势是AGP接口。要留意的是,AGP技术分AGP1×和AGP2×,后者的最大理论数据传输率是前者的2倍,今年将会出现支持AGP4×的显示卡(例如Savage4),它的最大理论数据传输率将达到1056MB/s。区分AGP接口和PCI接口很容易,前者的引线上下宽度错开,俗称“金手指”,后者的引线上下一般齐。
VGA插座:它是一个有15个插孔的插座,外型有点像大写的“D”(防止插反了)。与声卡上的MIDI连接器不同的是,VGA插座的插孔分3排设置,每排5个孔,MIDI连接器有9个孔,2排设置,比前者长一点,扁一点。VGA插座是显示卡的输出接口,与显示器的D形插头相连,用于模拟信号的输出。
特性连接器:是显示卡与视频设备交换数据的通道,通常是34针,也有26针的。它的作用不大,早期用于连接MPEG硬解压卡作为信息传送的通道。
其它部件:晶体振荡器:不锈钢外壳,比较显眼。其作用是产生固定的振荡频率使显示卡各部件 的运作有个参考的基准。
S端子:部分显示卡通过它完成向电视机(或监视器)输出的功能,5个插孔呈半圆分布,与电视机上的S端子完全相同。
贴片电阻:中、高档显示卡由于工作频率很高,采用了无引线的贴片电阻以减少干扰。它们是构成显示卡电气线路的一部分。
六、显示器术语解释
扫描方式:显示器的扫描方式分为“逐行扫描”和“隔行扫描”两种。如果扫描系统采用在水平回扫时只扫描奇(偶)数行,垂直回扫时只扫描偶(奇)数行的扫描方式,采用这种方式的显示器被称为隔行扫描显示器,这种显示器虽然价格低,但人眼会明显地感到闪烁,用户长时间使用眼睛容易疲劳,目前已被淘汰。逐行显示器则克服了上述缺点,逐行扫描即每次水平扫描,垂直扫描都逐行进行,没有奇偶之分。逐行扫描使视觉闪烁感降到最小,长时间观察屏幕也不会感到疲劳。另外需要说明的一点是,隔行显示器在低分辨率下其实也是逐行显示的,只有在分辨率增高到一定程度才改为隔行显示。
刷新频率:从显示器原理上讲,你在屏幕上看到的任何字符、图像等全都是由垂直方向和水平方向排列的点阵组成。由于显像管荧光粉受电子束的击打而发光的延时很短,所以此扫描显示点阵必须得到不断的刷新。刷新频率就是屏幕刷新的速度。刷新频率越低,图像闪烁和抖动的就越厉害,眼睛疲劳得就越快。有时会引起眼睛酸痛,头晕目眩等症状。过低的刷新频率,会产生令人难受的频闪效应。而当采用75Hz以上的刷新频率时可基本消除闪烁。因此,75Hz的刷新频率应是显示器稳定工作的最低要求。
此外还有一个常见的显示器性能参数是行频,即水平扫描频率,是指电子枪每秒在屏幕上扫描过的水平点数,以KHz为单位。它的值也是越大越好,至少要达到50KHz。
分辩率:分辨率的概念简单说就是指屏幕上水平和方向垂直方向所显示的点数。比如1024*768,其中“1024”表示屏幕上水平方向显示的点数,“768”表示垂直方向显示的点数。分辨率越高,图象也就越清晰,且能增加屏幕上的信息容量。
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