TWI421666B - 可超頻之顯示卡及超頻方法 - Google Patents

Description

可超頻之顯示卡及超頻方法

本發明係關於一種可超頻之顯示卡及其超頻方法，特別是一種透過顯示卡上的電路與元件，偵測顯示卡之工作狀態並自動進行超頻之設計。

對於早期的電腦來說，由於其大多應用單色螢幕，並且主要的使用功能僅僅是文字、數字或資料的處理，因此對顯示卡的要求並不很高。然而，隨著電腦科技持續的發展與進步，強大的處理效能使得電腦在執行上不但能夠繪圖，也能夠顯示複雜的影像或圖形等資料。並且，隨著電腦所處理的影像與圖形資料愈趨逼真且複雜，也導致顯示卡在電腦中的應用越趨重要。特別是，對於現今流行的線上遊戲或多媒體資訊，為了講究畫面逼真，除了色彩炫麗繁複外，普遍都會以3D的畫面來呈現。因此，為了使畫面更加的流暢，現今的電腦玩家往往需要挑選功能較多或效能較佳的顯示卡，以提昇電腦播放高畫質影音資料之能力。

此外，為了進一步的提昇顯示卡的操作效能，許多市面上販售的顯示卡並具備了超頻的功能，讓使用者可以根據其電腦操作的需求，調整顯示卡的工作狀態。然而，以目前各種顯示卡進行超頻工作的方式，仍具有相當的缺點。

以目前最常見的顯示卡超頻方式為例，主要是在顯示卡的圖形處理單元(GPU)內部，製作了倍頻電路，再透過電腦軟體來控制倍頻電路進行超頻工作。然而，由於一般顯示卡的驅動程式都沒有超頻的功能，因此要透過此種方式來實現超頻，使用者尚需要對電腦進行其他超頻軟體的安裝，再透過執行該超頻軟體，來達到所需的超頻效果。除了需要額外安裝軟體，在執行相關的程式時，超頻軟體顯然也會佔用掉電腦系統的資源，而降低了整體電腦的操作效率。

除了透過軟體進行超頻的方式外，另外一種超頻的方式，則是修改顯示卡的BIOS設定，而達到使顯示卡超頻的效果。由於顯示卡的BIOS設定中，規範了顯示卡的基本輸入輸出程序，因此透過修改設定，可以控制和管理顯示卡上的各個設備，例如圖形處理晶片、顯示記憶體等等。然而，使用BIOS超頻的方式，在每一次要修改或調整工作頻率時，都需要對電腦進行重新開機，進入BIOS的設定畫面，才能修改相關的設定。對使用者來說，此種超頻方式顯然也不方便。

因此，如何透過顯示卡本身的電路設計，來達到純粹硬體自動超頻的效果，以消除軟體超頻佔用電腦系統資源的缺點，並消除需重新開機才能修改BIOS設定的困擾，已成為當前各家廠商研發的重點。

有鑑於此，本發明之主要目的係提供一種可超頻之顯示卡。此顯示卡的主要元件包括了一圖形處理單元、一電流電壓轉換電路、一邏輯判斷電路、以及一時脈產生電路。其中，圖形處理單元可提供一驅動信號，電流電壓轉換電路則會偵測圖形處理單元之操作電流，並轉換操作電流為一電壓信號。邏輯判斷電路則根據驅動信號與電壓信號，判斷圖形處理單元之負載狀態，並產生一控制信號。時脈產生電路會根據控制信號，輸出一時脈信號至圖形處理單元。

此外，本發明並提供了一種顯示卡超頻方法，其中顯示卡具有一圖形處理單元。所述顯示卡超頻方法至少包括下列步驟。首先，判斷圖形處理單元所處理之資料為2D圖形資料或3D圖形資料。接著，偵測圖形處理單元之電壓信號。當圖形處理單元處理3D圖形資料時，根據電壓信號判斷圖形處理單元之操作狀態為重負載或輕負載。並且，當操作狀態為重負載時，對圖形處理單元輸入一超頻之時脈信號。

請參照圖一，此圖顯示了本發明所提供可超頻之顯示卡1。此顯示卡的主要元件包括了一圖形處理單元(Graphic Processing Unit；GPU)10、一電流電壓轉換電路11、一邏輯判斷電路12、以及一時脈產生電路13。

圖形處理單元10主要是用來處理圖形資料的相關運算，可根據所採用的驅動程式對2D或3D的圖形資料進 行處理。此圖形處理單元10並可對外提供一驅動信號，用來顯示其所處理的圖形資料為2D或3D的資料。至於，電流電壓轉換電路11則用以偵測圖形處理單元10之操作電流，並可將該操作電流轉換為一電壓信號。

邏輯判斷電路12則分別回應於電流電壓轉換電路11與圖形處理單元10，並根據所接收之驅動信號與電壓信號，來判斷圖形處理單元10的負載狀態。當負載狀態為一重負載狀態時，邏輯判斷電路12並會產生並輸出一超頻控制信號。

時脈產生電路13則回應於邏輯判斷電路12，並根據控制信號，輸出一時脈信號至圖形處理單元10。其中，藉由所輸出的時脈信號是否為超頻的時脈信號，可控制圖形處理單元10是否進入超頻狀態。

在一實施例中，所述顯示卡1更包括一類比/數位轉換電路14，連接於電流電壓轉換電路11與邏輯判斷電路12之間，用以接收由電流電壓轉換電路11所傳送之電壓信號，並且可將該電壓信號轉換為一數位信號。在此種安排下，前述邏輯判斷電路12，由於分別連結類比/數位轉換電路14與圖形處理單元10，因此可接收所述的數位信號與驅動信號，並根據接收到的驅動信號與數位信號，綜合判斷圖形處理單元10的負載狀態。

在一較佳實施例中，邏輯判斷電路12可根據圖形處理單元10所輸出的驅動信號，判定圖形處理單元10所處理之資料為2D圖形資料或是3D圖形資料。一般來說，當所處理之資料為2D圖形資料時，由於圖形處理單元10的負載相對較輕，因此可將其視為輕負載的狀態。亦即，在 處理2D圖形資料時，對圖形處理單元10而言，並無超頻的需求。

至於，當圖形處理單元10所處理之資料為3D圖形資料時，則需視所處理圖形的細膩或複雜程度，來判定圖形處理單元10的實際負載狀態。因此，當圖形處理單元10所處理為3D圖形資料時，邏輯判斷電路12則會根據電流電壓轉換電路11所輸出的電壓信號，來判定圖形處理單元10之操作狀態，到底為重負載或輕負載。

亦即，透過電流電壓轉換電路11來偵測圖形處理單元10實際上的操作電流，當操作電流較大時，則轉換後的電壓信號會較大，反應出圖形處理單元10的工作較繁重，而應該視為重負載的狀態。相對的，若圖形處理單元10的操作電流較小，則轉換後的電壓信號亦會較小，可反應出圖形處理單元10的負載尚未過重，而可視為輕負載的狀態。

此外，由於電流電壓轉換電路11所輸出的電壓信號，係為一類比信號，因此為了增加負載狀態判斷上的精確性，會透過所述類比/數位轉換電路14，先將電壓信號轉換成數位信號，再傳送至後續的邏輯判斷電路12，進行負載狀態的邏輯分析與判斷。

為了方便瞭解相關的邏輯分析與判斷，請參照圖二，其顯示了在一實施例中，本發明所採用的邏輯判斷方式。其中，邏輯因子x代表了圖形處理單元10所處理的圖形資料為2D或是3D的圖形資料。亦即，透過輸入邏輯判斷電路12的驅動信號來判定圖形處理單元10正在處理的資料類型。當所處理為2D的圖形資料時，則可得出邏輯 因子x＝0，至於當處理3D圖形資料時，則邏輯因子x＝1。

至於，邏輯因子(y,z)則用來代表由類比/數位轉換電路14所輸入的數位信號。亦即，用來反應圖形處理單元10之操作電流大小。其中，當數位信號超過一預設閥值時，則可得到邏輯因子(y,z)＝(1,1)的數值，代表圖形處理單元10的操作電流較大。相反的，當數位信號低於所述預設閥值時，則可得到邏輯因子(y,z)＝(1,0)或(0,1)的數值，代表圖形處理單元10的操作電流較小。

如此一來，當邏輯判斷電路12得到邏輯因子(x,y,z)＝(1,1,1)時，則顯示圖形處理單元10正在處理3D的圖形資料，並且其操作電流相對較大，而屬於重負載的狀態。

一旦邏輯判斷電路12判定圖形處理單元10的操作狀態為重負載，則會產生並輸出一超頻控制信號，並且將超頻控制信號傳送至時脈產生電路13。隨後，時脈產生電路13便會根據所接收的超頻控制信號，產生一超頻之時脈信號，並將其輸出至圖形處理單元10，使圖形處理單元10進入超頻工作狀態。

至於，當邏輯判斷電路12判定圖形處理單元10之操作狀態為輕負載時，就不會輸出超頻控制信號。此時，如圖一所示，時脈產生電路13會根據所輸入的預設控制信號，輸出一預設的時脈信號，使該圖形處理單元維持預設的工作狀態。

在一較佳實施例中，顯示卡1更包括一開關15，連接於邏輯判斷電路12與時脈產生電路13之間，用以控制該控制信號之輸出與否。此開關15係設置於顯示卡1上，並且當顯示卡1裝設於電腦主機板上時，此開關15正好 會外露於電腦機殼上，可提供使用者在需要超頻的情形下，按壓開關15而開啟自動超頻的功能。一旦使用者按下開關15，由邏輯判斷電路12所產生的超頻控制信號，即可傳送至時脈產生電路13，進而調整並輸出超頻的時脈信號。

請參照圖三至圖七，此部份圖示顯示了在本發明一實施例中，顯示卡1的相關電路設計。圖三所顯示的是電流電壓轉換電路11與類比/數位轉換電路14之相關電路。其中，元件EU511及週邊電路，係用來進行電流/電壓的轉換，將圖形處理單元10的操作電流轉換為電壓信號。至於，元件EU514及週邊電路，則是用以將類比的電壓信號轉換為數位信號。圖四則顯示了邏輯判斷電路12之相關電路，透過元件EMU1252及週邊電路，可對圖形處理單元10傳送過來的驅動信號、以及從類比/數位轉換電路14傳送過來的數位信號，進行邏輯分析與判斷，以決定是否輸出超頻控制信號。圖五顯示了構成開關15的元件U1202及週邊電路。圖六則顯示了用來連接於開關15之按鍵，包括了元件EJ503及週邊電路。圖七則顯示了時脈產生電路13的電路，包括了元件EU515及週邊電路。

請參照圖八，此圖即顯示了本發明所提供顯示卡1之實體結構圖。在一實施例中，如同前述，顯示卡1的側板16上，會設置一按鍵17，連結於前述開關15之電路，提供使用者按壓，以選擇開啟或關閉顯示卡1之超頻功能。當顯示卡1安裝於電腦中時，其側板16會曝露於電腦機殼的後側板面，而露出按鍵17。此時，若使用者覺得顯示卡1可能有超頻的需求，只要按壓按鍵17以開啟開關15， 即可讓顯示卡1進入自動超頻的狀態。此時，顯示卡1會根據前述諸項電路的功能，自動的判斷顯示卡1的工作狀態，並決定是否超頻。

另外，請參照圖九，本發明並提供了一種顯示卡的超頻方法。如同前述，顯示卡1具有一圖形處理單元10，用以處理圖形資料的相關運算，並對外提供驅動信號，顯示其所處理的圖形資料為2D或是3D的圖形資料。所述顯示卡之超頻方法，主要包括下列步驟。首先，進行步驟S20，判斷圖形處理單元所處理之資料為2D圖形資料或是3D圖形資料。隨後，進行步驟S22，偵測圖形處理單元10之電壓信號。接著，進行步驟S24，當圖形處理單元10處理3D圖形資料時，根據電壓信號判斷圖形處理單元之操作狀態為重負載或輕負載。並且，進行步驟S26，當操作狀態為重負載時，對圖形處理單元10輸入一超頻之時脈信號。

在一實施例中，上述步驟S20更包括下列步驟。其中，步驟S200：偵測圖形處理單元10之一驅動信號，步驟S202：根據驅動信號判斷圖形處理單元10所處理資料為2D圖形資料或3D圖形資料。至於，上述步驟S22則更包括步驟S220：偵測圖形處理單元10之操作電流，以及步驟S222：轉換操作電流為電壓信號。

另外，所述顯示卡之超頻方法，在進行上述步驟S22後，可進一步進行下列的步驟。首先，進行步驟S224，轉換電壓信號為一數位信號。接著，進行步驟S226，當圖形處理單元10處理為3D圖形資料時，根據數位信號判斷圖形處理單元10的操作狀態為重負載或輕負載。再進 行步驟S228，當操作狀態為輕負載時，對圖形處理單元10輸入一預設之時脈信號。

請參照圖十，此圖顯示了本發明中顯示卡1的操作流程。如同前述，當顯示卡1安裝於電腦主機板上時，顯示卡1上的按鍵17，會露於電腦機殼外，而允許使用者進行按壓，以打開或關閉顯示卡1的超頻功能。因此，在本發明中，顯示卡1其自動超頻流程的第一個動作，即由使用者決定是否將自動超頻的開關打開(S30)。若使用者未開啟自動超頻的開關，或是透過按鍵將開關關閉，便會以預設的時脈信號輸入圖形處理單元10(S31)，使圖形處理單元10依據預設的時脈信號處理圖像(S32)。

若使用者選擇開啟自動超頻的開關，則圖形處理單元10在處理圖像時(S32)，顯示卡1會進一步判定其所處理的資料是否為3D圖形資料(S33)。若確定為3D圖形資料，則偵測圖形處理單元10之操作電流，並將其轉為電壓信號，以進一步判定電壓信號是否高於一預定值(S34)。相反的，若確定圖形處理單元10所處理者並非是3D的圖形資料，則以預設的時脈信號輸入圖形處理單元10(S31)。

另一方面，若在流程S34中，判定電壓信號是高於一預定值，則可根據電壓信號提升輸入圖形處理單元10的時脈信號頻率，以實現超頻的功能(S35)。

本發明具有相當的優點。首先，由於本發明所提供之顯示卡，係完全以顯示卡上的電路來達成硬體超頻的效果，因此使用者不需要對電腦進行任何超頻軟體的安裝，就可達到所需的超頻效果。也因為不需要安裝任何的超 頻軟體，因此不會佔用掉電腦系統的資源，進而降低了整體電腦的操作效率。

其次，採用本發明之顯示卡進行超頻，也不需要修改顯示卡的BIOS設定。因此，使用者在決定是否啟動超頻功能時，不需要對電腦進行重新開機，以修改BIOS的設定。

更者，由於本發明中之顯示卡，係以其外露於電腦機殼的按鍵，來開啟/關閉自動超頻的功能，因此使用者在使用上相當的便利。任何時候，只要使用者覺得顯示卡可能有超頻的需求，透過按壓按鍵就可輕易的開啟顯示卡其自動超頻的功能。

此外，本發明所提供的顯示卡，藉由其相關的電路設計，可以藉由即時偵測操作電流與驅動信號，自動的判斷顯示卡的工作狀態，並決定是否超頻。因此，只要顯示卡的工作狀態在輕負載時，便回復預設的時脈信號，不進入超頻狀態。一旦工作狀態為重負載，則可立即且自動的輸入超頻的時脈信號，進入超頻狀態。如此一來，除了可確保顯示卡有最好的操作效能外，並且能達到節能的效果。

本發明雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定本發明之精神與發明實體僅止於上述實施例爾。是以，在不脫離本發明之精神與範圍內所作之修改，均應包括在下述申請專利範圍內。

顯示卡‧‧‧1

圖形處理單元‧‧‧10

電流電壓轉換電路‧‧‧11

邏輯判斷電路‧‧‧12

時脈產生電路‧‧‧13

類比/數位轉換電路‧‧‧14

類比/數位轉換電路‧‧‧14

開關‧‧‧15

側板‧‧‧16

按鍵‧‧‧17

圖一顯示了本發明所提供顯示卡之功能方塊圖；圖二顯示了本發明所採用的邏輯判斷方式圖三顯示電流電壓轉換電路與類比/數位轉換電路之電路；圖四顯示了邏輯判斷電路之電路；圖五顯示了構成開關的元件及週邊電路；圖六顯示了連接於開關之按鍵元件及週邊電路；圖七顯示了時脈產生電路的元件及週邊電路；圖八顯示了本發明所提供顯示卡之實體結構圖；圖九顯示了本發明所提供之一種顯示卡超頻方法；及圖十顯示了本發明中顯示卡的操作流程。

顯示卡‧‧‧1

圖形處理單元‧‧‧10

電流電壓轉換電路‧‧‧11

邏輯判斷電路‧‧‧12

時脈產生電路‧‧‧13

類比/數位轉換電路‧‧‧14

類比/數位轉換電路‧‧‧14

開關‧‧‧15

Claims (13)

1. 一種可超頻之顯示卡，包括：一圖形處理單元，可提供一驅動信號；一電流電壓轉換電路，偵測該圖形處理單元之操作電流，並轉換該操作電流為一電壓信號；一邏輯判斷電路，根據該驅動信號與該電壓信號，判斷該圖形處理單元之負載狀態，並產生一控制信號；及一時脈產生電路，根據該控制信號，輸出一時脈信號至該圖形處理單元。
2. 如申請專利範圍第1項之顯示卡，其中更包括一類比/數位轉換電路，連接於該電流電壓轉換電路，用以將該電壓信號轉換為一數位信號。
3. 如申請專利範圍第2項之顯示卡，其中上述邏輯判斷電路，分別連結於該類比/數位轉換電路與該圖形處理單元，根據該驅動信號與該數位信號，判斷該圖形處理單元之負載狀態。
4. 如申請專利範圍第1項之顯示卡，其中更包括一開關，分別連接該邏輯判斷電路與該時脈產生電路，用以控制該控制信號之輸出與否。
5. 如申請專利範圍第1項之顯示卡，其中上述邏輯判斷電路可根據該圖形處理單元所輸出之該驅動信號，判定該圖形處理單元所處理之資料為2D圖形資料或3D圖形資料。
6. 如申請專利範圍第5項之顯示卡，其中當該圖形 處理單元所處理之資料為3D圖形資料，該邏輯判斷電路根據該電壓信號，判定該圖形處理單元之操作狀態為重負載或輕負載。
7. 如申請專利範圍第6項之顯示卡，其中當該邏輯判斷電路判定該圖形處理單元之操作狀態為重負載，則產生之該控制信號為一超頻控制信號。
8. 如申請專利範圍第7項之顯示卡，其中上述時脈產生電路根據該超頻控制信號，輸出一超頻之該時脈信號，使該圖形處理單元進入超頻工作狀態。
9. 如申請專利範圍第6項之顯示卡，其中當該邏輯判斷電路判定該圖形處理單元之操作狀態為輕負載，則該時脈產生電路會輸出一預設之該時脈信號，使該圖形處理單元維持預設工作狀態。
10. 一種顯示卡超頻方法，其中該顯示卡具有一圖形處理單元，該方法包括下列步驟：利用一邏輯判斷電路根據該圖形處理單元提供之一驅動信號判斷該圖形處理單元所處理之資料為2D圖形資料或3D圖形資料；利用一電流電壓轉換電路偵測該圖形處理單元之操作電流，並轉換該操作電流為一電壓信號；當該圖形處理單元處理3D圖形資料時，該邏輯判斷電路根據該電壓信號判斷該圖形處理單元之操作狀態為重負載或輕負載；當該操作狀態為重負載時，一時脈產生電路對該圖形 處理單元輸入一超頻之時脈信號。
11. 如申請專利範圍第10項之顯示卡超頻方法，其中在進行上述偵測該圖形處理單元之電壓信號之步驟後，更包括下列步驟：轉換該電壓信號為一數位信號。
12. 如申請專利範圍第11項之顯示卡超頻方法，其中當該圖形處理單元處理3D圖形資料時，該邏輯判斷電路根據該數位信號判斷該圖形處理單元之操作狀態為重負載或輕負載。
13. 如申請專利範圍第10項之顯示卡超頻方法，其中當該操作狀態為輕負載時，該時脈產生電路對該圖形處理單元輸入一預設之時脈信號。