好的，在沉潛了兩三個禮拜之後，我最後還是選擇很作死的選擇了顯示卡作為電腦達人養成計畫第五章的主題，雖然站長我本身修過一點電腦圖學，但學得不好也忘得差不多了所以這章可能會講得比較輕描淡寫一些，深入的東西就麻煩大家自己上網尋找各大學電腦圖學課程的資料囉。
這一節的內容屬於顯示卡通論，因此會談一些比較廣泛的內容，至於比較深入探討的部分則要留待之後的章節囉。
顯示卡基本構成
為了能夠完整介紹當今顯示卡可能具備的構成元件，所以我選擇用目前能買到且身為 NVIDIA 當家第二旗艦的 GeForce GTX 1080 作介紹，首先在正面的部分呢，唯一可以看到的就是看起來相當壯觀的散熱器 (大概從五六年前開始高階顯示卡的散熱器就開始走這種風格了)。
至於將散熱器拆下來之後看起來則是如下圖這樣，其實仔細看的話會發現一張顯示卡上的配備其實跟一台電腦的基本元件組成還蠻相似的，有點像是「子系統」那樣的感覺。
一張顯示卡大致上會由下列部分組成：
- 圖形處理器 (Graphics Processing Unit, GPU) (上圖紅框處)
相當於 CPU 的地位，整張顯示卡中實際上具備運算能力的晶片就是它了。 - 顯示記憶體 (Graphics Memory) (上圖黃框處)
由於把 GPU 算出來的東西透過 PCI Express 等介面傳回主機板再扔到記憶體中實在太遠也太慢了，無法滿足 GPU 快速運算的需求，因此 GPU 有自己專屬的記憶體。 - 供電單元 (上圖綠框處)
以目前的高階顯示卡來說，其實 GPU 的耗電需求並不會輸給 CPU，可以看到這張 GTX 1080 的供電單元可說是相當豐富。 - 額外供電插座 (上圖藍框處)
如同前面所說，目前的 GPU 耗電量已經遠遠超過當年發展 PCI Express 介面時的預期 (動輒超過 100W 甚至 200W)，因此需要由電源供應器直接向顯示卡提供額外的供電，所以設計了這樣的供電插座 (可分為 6-pin 與 8-pin 兩種，根據需求的耗電量而可能有 1 ~ 3 組不等的數量)。 - 顯示輸出介面 (上圖紫框處、下圖)
系統運算完畢的畫面將直接從這裡輸出到螢幕，不同的顯示卡提供的輸出介面之種類或數量都有可能不同。
當然我們一般人在使用的顯示卡不會像這張 GTX 1080 這種頂級顯示卡這麼複雜，不過該有的部分也是不會少的。
為什麼需要顯示卡？
看了顯示卡的結構之後可以發現，其實顯示卡的組成與電腦其他元件的組成很像，有著地位類似 CPU 的 GPU、類似記憶體的顯示記憶體、類似主機板背板的顯示輸出介面、類似 ATX 電源輸入的額外供電插座等，於是很自然而然地就會產生這個疑問了：為什麼我們還需要額外裝一張顯示卡？
在回答這個問題之前，站長想先提一個概念：聽說過「鼯鼠五技而窮」嗎？雖然鼯鼠的技能很多，但卻不能專一，進而導致「能飛不能上屋，能緣不能窮木，能遊不能渡谷，能穴不能掩身，能走不能先人」的情況，其實在半導體晶片上也有類似的現象出現。
以中央處理器 CPU 來說，只要是運算的事情，幾乎不論是甚麼它都能做，實際上顯示卡負責的圖形演算它也能做，但是相對於專精圖形運算的 GPU 來說，CPU 用來進行圖形演算的速度之慢，現今最強的 Xeon E5-2699 v4 大概甚至不及於十年前的低階顯示卡。
至於為什麼會有這樣的現象？其實並不難理解，為了達成通用的運算能力，所以實際上 CPU 的電路與指令架構是非常複雜的，但對於專精於特定用途的 GPU 來說，電路結構上其實相對簡單需多，在這樣的狀況下廠商可以較低的成本與技術能力就能在單一 GPU 晶片上建置大量的運算單元，也能夠比較容易針對特定用途來對電路進行優化，這兩大因素疊加起來之後，自然顯示卡在處理圖形演算等特定演算項目時的運算速度就比通用用途的中央處理器來得快很多了。
最顯而易見的差異就出現在運算單元的數量上，近代的 GPU 通常都內建數百個甚至 1000 ~ 2000 個圖形運算單元，但由於這些運算單元的電路本身比通用用途的 CPU 來得簡單許多，因此儘管數量增加上百倍最終導致的結果在功耗上其實只比 CPU 高出一些而已，也因此 GPU 在平行運算上的能力非常強大，遠遠超過 CPU 的平行演算能力。
上面這個影片就是 NVIDIA 在 nVISION 08 大會上以「漆彈」繪圖用來比喻 GPU 與單核心 CPU 的運算方式差異，不過當然 NVIDIA 只會提對其有利的那一面，也就是 GPU 在特定用途 (特別是平行運算比例高的工作) 上確實比 CPU 要快得多，但我們也不能忘記 CPU 的用途遠比 GPU 廣泛，且實際上有不少工作並無法平行運作這兩個事實。
GPU 取代 CPU，可行嗎？
這個問題的答案並不是簡單的非 A 則 B 可以回答的，實際上要看領域，以我們一般人使用的電腦來說，由於我們使用的功能非常多樣，連帶的電腦需要進行的運算種類也相當多樣，反而真正平行運算的量並不多，因此在一般電腦領域中，現階段 GPU 是無法取代 CPU 的。
但在超級電腦領域就不見得是這樣了，以大規模圖形運算或是物理、生物基因演算等資料量大到有平行運算需求可言的 High Performance Computing (HPC) 領域來說，GPU 的平行運算能力就相當獲得青睞，因此現今已有許多超級電腦其實是由極大量的 GPU 組成，並且讓 GPU 負責最主要的運算工作，也就是所謂的通用用途圖形處理器 (General Purposes Graphics Processing Unit, GPGPU)，關於這部分在之後如果有時間的話我應該會在談到 CUDA、OpenCL 等技術時進一步說明。
顯示卡界的兩大霸主
隨著電腦的發展，顯示卡與處理器一樣都從原先的百家爭鳴最終走到了只剩兩大廠商的局面，目前在消費市場上能買到的顯示卡基本上 GPU 製造商只剩下 NVIDIA 與 AMD 兩家，要認識顯示卡，這兩家公司是絕對不能不知道的。
NVIDIA
由台裔美籍 CEO 黃仁勳在 1993 年 01 月創立的 NVIDIA (官方中文譯名是輝達) 是目前世界上生產「獨立顯示卡」GPU 晶片市占率最高的廠商 (若把整合圖形晶片也算進去的話市占率最高的是 Intel，因為整合在處理器裡強迫搭購了)。
以目前電腦產業的巨頭來說，NVIDIA 的歷史算是很短的，從 1993 年初創立開始到 1997 年中推出的 RIVA 128 開始正式起飛之間只經過了不到五年的時間，之後在 1998 年推出的 RIVA TNT 更是獲得了巨大的成功。
NVIDIA 最知名的產品是以 GeForce 為名的獨立顯示晶片與 nForce 系列晶片組 (目前已停止生產與研發)，除此之外還有面向超級電腦與 HPC 運算市場的 Tesla 運算加速卡和針對繪圖工作站需求推出的 Quadro 系列。
在顯示卡發展史進入雙強爭霸時期之後，NVIDIA 的產品在絕大多數時候價位都比較偏高一些，整體來說地位有點像是顯示晶片界的 Intel，以往也因為驅動程式方面的穩定性而為人稱道 (不過近期的幾版驅動程式卻屢屢出包)。
AMD
要談 AMD 顯示晶片部門的歷史得從其前身 ATI (官方中文譯名為 冶天科技) 開始看起，ATI 成立於 1985 年 (比 NVIDIA 要早得多)，名稱的由來是公司創立時的原名 Array Technology Inc. 的縮寫。
在 1997 年底時收購了主要業務同為設計顯示晶片的 Tseng Laboratories, Inc. (TLI，在 NVIDIA 之前算是 ATI 的主要競爭對手) 並在 2000 年收購為任天堂 GameCube 顯示晶片的 ArtX，這為 ATI 後來能透過替 Wii 與 Xbox 360 等遊戲機提供顯示晶片並獲得大筆營利打下重要的基礎，同時從收購 ArtX 得來的團隊也是後來以 Radeon 獨立顯示晶片為基礎創造出 FireGL 專業繪圖卡系列的幕後推手。
在 2006 年時 AMD 以 54 億美元的價碼成功收購 ATI，從此 ATI 成為 AMD 旗下的顯示晶片部門繼續維持獨立運作與 ATI 品牌，並且將 ATI 原有的晶片組設計團隊移入 AMD 總部成為後來 AMD 自家晶片組的設計團隊。
之後在 2010 年時 AMD 改變策略將整個 ATI 品牌徹底「消滅」，原屬於 ATI 品牌之獨立顯示晶片 Radeon 系列與用於專業繪圖用途的 FireGL 系列則改掛 AMD 商標，目前則改組為 AMD 旗下的 Radeon Technologies Group。
在 ATI/AMD 的絕大多數歷史中，ATI 比較擅長製作的是中低價位或偏向追求高性價比的顯示晶片產品，在 2015 年宣布將整個驅動程式重新改寫之前，經常因為奇怪的顯示設定選項與偶發性的驅動程式不穩定情形而為人詬病，不過這個問題在 2015 年推出全面重新編寫的 Radeon Software Crimson Edition 之後有了相當明顯的改進。
內容目錄
一張顯示卡由設計到產出的過程
基本上這算是談公版卡與自製卡差異之前的前言，要了解為什麼會有公版卡與自製卡之分之前，我們得先從 GPU 晶片設計商、晶片製造廠與板卡廠之間交錯的合作關係。
GPU 晶片本體的設計與製作
顯示卡最為重要的部分當然是 GPU 晶片本體，以目前來說 NVIDIA 與 AMD 兩家公司都是屬於 Fabless (無廠半導體) 公司，也就是公司本身沒有自己的半導體晶片工廠。
以 NVIDIA 來說，通常是將製造晶片的工作交給台灣的 TSMC (也就是台積電)，而 AMD 則通常是交給 GlobalFoundries (中文名稱為格羅方德，網友通常稱為 GF，曾經是 AMD 自有的晶片廠，後來被獨立分拆出來) 生產，至於 NVIDIA 與 AMD 自己在 GPU 晶片本體方面則是只負責電路設計的部分。
GPU 晶片成品的流向
在 GPU 晶片本體製作出來之後，這一顆一顆的 GPU 晶片接下來有兩種可能的後續發展，一般來說頭幾批生產出來的 GPU 晶片 (通常是晶片發表之前到發表之後兩三個月內所生產的部分) 會回流到 NVIDIA 與 AMD 手中，其他部分則會流向 AMD 的 AIB (Add-In-Board) 合作夥伴與 NVIDIA 的 AIC (Add-In-Card) 合作夥伴廠商以讓他們來製成最後上架販售的顯示卡。
公版卡與自製卡
談完 GPU 設計廠商與晶片製造廠、板卡廠錯綜複雜的關係之後，接下來我們就可以開始探討在選購顯示卡時有時候我們會聽到「公版卡」與「自製卡」之類的名詞是甚麼意思了。
公版卡 (Reference Card)
前面提過 NVIDIA 與 AMD 主要負責的工作是 GPU 晶片本體的電路設計，但實際上它們在設計 GPU 晶片本體的時候也會一併進行周圍電路與供電模組、輸出介面的設計 (也就是 PCB Layout 的部分，畢竟一款新的晶片出來，周圍電路必須怎麼安排才好其實只有晶片設計者知道)。
而回流到 NVIDIA 與 AMD 手中的 GPU 晶片就會由 NVIDIA 或 AMD 自行使用前面提到的 PCB Layout 來將其製作為成品卡，這些使用 GPU 晶片設計商提出之 PCB 設計來製作的顯示卡就是在選購顯示卡時你可能會聽到的「公版卡」。
絕大多數公版卡會和其他 GPU 晶片一樣流向 AMD 的 AIB (Add-In-Board) 合作夥伴與 NVIDIA 的授權板卡合作夥伴 (AIC) 廠商，而這些廠商會自行設計、製作包裝、說明文件和配件的部分並自行將這些成品卡上架販售，由於到板卡廠手上時已經是一塊可以使用的成品顯示卡，因此從發佈到上架之間所需要的時間最短，這也就是為什麼在一款晶片剛發售時，通常在市面上能見到的都是這種公版卡的原因 (下面這張就是 EVGA 包裝的公版 GTX 1080)。
除此之外也會有一小部份公版卡會由 NVIDIA 或 AMD 直接對外銷售，例如近期發售的 GeForce GTX 1080 Founders Edition 就有一部份在美國是直接由 NVIDIA 進行銷售的。
自製卡 (Aftermarket Card)
各家板卡廠為了做出產品差異性以謀求更高的獲利，會在拿到 NVIDIA 或 AMD 設計的公版 PCB Layout 與 GPU 晶片本體之後開始自行以公版設計為基礎來改出各種特殊的版本，例如強調省電、安靜的靜音版、低溫版或是強調性能的超頻版，或是為了提升耐用度等特性而使用了不同的電容、增加或刪減了供電模組的設計等等，這類顯示卡由於 PCB 是由板卡廠自製，所以被稱之為自製卡。
一般來說公版卡的設計會比較趨於保守，所以在測試分數與溫度表現上有可能不及板卡廠自行設計的自製卡，但公版卡在供電模組設計方面與記憶體晶片、電容等零件的採用通常都至少有中上等級，比較沒有 costdown 的疑慮 (當然同級中特別高價的自製卡很有可能用料又會比公版更加豪邁些，例如上圖就是一張供電模組超級豪邁的 GTX 1080 自製卡)。
如何分辨公版卡與自製卡
絕大多數人可能會認為辨識公版卡的方式是看風扇模組的外型吧？但其實這樣的判定法得到的結果未必是正確的，有些板卡廠 (例如 EVGA) 就會為公版卡換上不同的散熱器以提供更好的散熱性能，但實際上 PCB 電路設計仍然是公版卡。
就拿上面這張 GALAXY 影馳發售的 GeForce GTX 1080 來說吧，雖然它的散熱器與 NVIDIA 官方發布的 GTX 1080 不同，但它的 PCB Layout 其實確實是不折不扣的公版，其實從 PCI Express 介面金屬觸點上方的 NVIDIA 標誌就可以看得出來。
前面出現過的這張 AMD 公版顯示卡其實也差不多，同樣是在 PCI Express 介面金屬觸點上方印有 AMD 自家的 Logo，以近幾年的狀況來說基本上這可以說是公版顯示卡的重要識別依據之一，不過公版與否的判定，其實還是要以實際的 PCB Layout 為準，如果 PCB Layout 看起來與媒體發布的公版卡不同，那就可以很容易地判定這張顯示卡必然不是公版卡。
除此之外，也有一些板卡廠商會刻意使用貼紙將 AMD 或 NVIDIA Logo 出現的位置貼起來好讓消費者不那麼容易判斷是否為公版卡，像上面這張 GIGABYTE 發售的 GTX 980 公版卡就有這個情況。