第六章顯卡以及顯示器裝置

本章重點(diǎn)內(nèi)容顯卡的類型、結(jié)構(gòu)組成及主要技術(shù)指標(biāo)LCD顯示器的工作原理CRT顯示器的工作原理第六章顯卡與顯示器顯示器的連接示意顯示卡通過(guò)系統(tǒng)I/O總線與主機(jī)連接，早期采用ISA、VESA，后來(lái)改用PCI目前多采用AGP、PCI-E。顯示卡的性能指標(biāo)，即輸出的視頻和同步信號(hào)的質(zhì)量高低，決定著系統(tǒng)信息顯示的最高分辨率和彩色深度，即畫面的清晰程度和色彩的豐富程度。顯示驅(qū)動(dòng)程序是與顯示卡一一對(duì)應(yīng)的配套軟件，它控制著顯示卡的工作和顯示方式的設(shè)置。顯示器則負(fù)責(zé)將顯示卡輸出的高質(zhì)量視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的屏幕畫面顯示模式CGA、VGA、TVGA、SVGA等顯示模式，主要是指顯示屏幕上圖像分辨率的高低，目前的顯示卡和顯示器可以兼容各種標(biāo)準(zhǔn)顯示模式。顯示系統(tǒng)經(jīng)歷了由CGA（16色）、EGA、VGA到SVGA的發(fā)展過(guò)程。CGA,EGA,VGA,SVGA,TVGA,XGA的含義CGA(ColorGraphicAdaptor)彩色圖形適配器。顯示16種色彩,640X200EGA(EnhancedGraphicsAdaptor)增強(qiáng)型圖形適配器,16種色彩,640X350VGA(VideoGraphicAdaptor)視頻圖形適配器

*640×480×16色

*640×350×16色

*320×200×16色

*320×200×256色SVGA：SuperVideoGraphicsArray，VGA的替代品，支持800×600分辨率，屏幕大小為12.1英寸TVGA：1024x768，256色XGA：ExtendedGraphicsArray，是一種筆記本普遍采用的LCD屏幕SXGA:SuperExtendedGraphicsArray，顯示分辨率為1280×1024VESASVGA、XGA、UXGA等都是由VESA（VideoEletronicsStandardAssociation，視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）在VGA基礎(chǔ)上推出的擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)清晰度標(biāo)準(zhǔn)英文全稱分辨率（解析度）像素?cái)?shù)縱橫比（長(zhǎng)寬比）最多顏色數(shù)CGAColorGraphicAdapter320×2006萬(wàn)（64,000）像素16:102位色（4色）MCGAMulti-ColourGraphicsArray320×2006萬(wàn)（64,000）像素16:108位色（256色）EGAEnhancedGraphicAdapter640×35022萬(wàn)（224,000）像素64:354位色（16色）VGAVideoGraphicsArray640×48031萬(wàn)（307,200）像素4:34位色（16色）SVGASuperVideoGraphicsArray800×60048萬(wàn)（480,000）像素4:38位色（256色）XGAeXtendedGraphicsArray1024×76879萬(wàn)（786,432）像素4:316位色（65,536色）SXGASupereXtendedGraphicsArray1280×1024131萬(wàn)（1,310,720）像素5:424位色/32位色（16,777,216色）SXGA+SupereXtendedGraphicsArrayPlus1400×1050147萬(wàn)（1,470,000）像素4:324位色/32位色（16,777,216色）UXGAUltraeXtendedGraphicsArray1600×1200192萬(wàn)（1,920,000）像素4:324位色/32位色（16,777,216色）QXGAQuadeXtendedGraphicsArray2048×1536315萬(wàn)（3,145,728）像素4:324位色/32位色（16,777,216色）QSXGAQuadSupereXtendedGraphicsArray2560×2048524萬(wàn)（5,242,800）像素5:424位色/32位色（16,777,216色）QUXGAQuadUltraeXtendedGraphicsArray3200×2400768萬(wàn)（7,680,000）像素4:324位色/32位色（16,777,216色）HXGAHex[adecatuple]eXtendedGraphicsArray4096×30721258萬(wàn)（12,582,912）像素4:324位色/32位色（16,777,216色）HSXGAHex[adecatuple]SupereXtendedGraphicsArray5120×40962097萬(wàn)（20,971,520）像素5:424位色/32位色（16,777,216色）HUXGAHex[adecatuple]UltraeXtendedGraphicsArray6400×48003072萬(wàn)（30,720,000）像素4:324位色/32位色（16,777,216色）字符顯示原理每一個(gè)字符對(duì)應(yīng)顯示卡內(nèi)存（VRAM）中的兩個(gè)字節(jié)。其中偶字節(jié)稱作字符代碼，用于到字符發(fā)生器（RAM）中去查找與該字符代碼相對(duì)應(yīng)的字形（也叫字模）。奇字節(jié)稱作字符屬性代碼，用于確定該字符窗口中字形的前景顏色、背景顏色和屬性修飾。EGA/VGA顯示卡的字符顯示原理圖形顯示原理屏幕上每個(gè)點(diǎn)直接同顯存（VRAM）中的二進(jìn)制數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)，按照每一個(gè)點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)，來(lái)確定一個(gè)點(diǎn)可顯示的彩色數(shù)。如，每一個(gè)點(diǎn)以8位二進(jìn)制數(shù)表示，則彩色數(shù)為256色，即屏幕上的每一個(gè)點(diǎn)的顏色都可以在256色中選1色。EGA/VGA卡的圖形顯示原理6.1顯卡概述

顯卡又稱為視頻卡、視頻適配器、圖形加速卡、圖形適配器和顯示適配器等。是連接主機(jī)與顯示器的接口卡，其作用是將主機(jī)的輸出信息轉(zhuǎn)換成字符、圖形和顏色等信息，傳送到顯示器上顯示。

第六章顯卡與顯示器顯卡的組成顯存顯卡BIOS輸出接口顯示芯片總線接口顯示芯片GPU（GraphicProcessingUnit）是顯卡上最大的芯片，是顯卡的核心部件，GPU在顯卡中的地位，相當(dāng)于電腦中CPU的地位，GPU的主要任務(wù)就是處理系統(tǒng)輸入的視頻信息并將其進(jìn)行構(gòu)建、渲染等工作。NVIDIA公司在發(fā)布GeForce256圖形處理芯片時(shí)首先提出的概念1．顯示芯片：GPU（類似于主板的CPU）

第六章顯卡與顯示器TSOPPQFP

MBGAFBGA2．顯存顯存是用來(lái)存儲(chǔ)要處理的圖形信息的部件。類似于主板的內(nèi)存

RAMDAC的作用是將顯存中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成顯示器能夠識(shí)別的模擬信號(hào)。RAMDAC的數(shù)/模轉(zhuǎn)換速率影響顯卡的刷新頻率和最大分辨率。刷新頻率越高，圖像越穩(wěn)定。分辨率越高，圖像越細(xì)膩。3．隨機(jī)存取存儲(chǔ)器數(shù)/模轉(zhuǎn)換器RAMDAC第六章顯卡與顯示器4．顯卡BIOS（類似于主板的bios）顯卡BIOS芯片中儲(chǔ)存了顯卡的硬件控制程序和相關(guān)信息，還用于顯卡上各器件之間正常運(yùn)行時(shí)的控制和管理，所以BIOS程序的技術(shù)質(zhì)量（合理性和功能）必將影響顯卡最終的產(chǎn)品技術(shù)特性。

1）VGA接口5．輸出接口第六章顯卡與顯示器2）DVI接口

DVI-D接口

DVI-I接口3）TVOut接口第六章顯卡與顯示器4）S-Video接口顯卡接到CPU送來(lái)的顯示指令后，GPU開(kāi)始按照指令對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理完后的圖形數(shù)據(jù)保存在顯存中，隨后RAMDAC從顯存中讀取數(shù)據(jù)并將這些數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過(guò)顯卡上的輸出接口將信號(hào)輸出至顯示器。6.1.2顯卡工作原理第六章顯卡與顯示器6.1.3集成顯卡與獨(dú)立顯卡的區(qū)別獨(dú)立顯卡單獨(dú)安裝有顯存，一般不占用系統(tǒng)內(nèi)存，在技術(shù)上也較集成顯卡先進(jìn)得多，比集成顯卡能夠得到更好的顯示效果和性能，容易進(jìn)行顯卡的硬件升級(jí)；其缺點(diǎn)是系統(tǒng)功耗有所加大，發(fā)熱量也較大，需額外花費(fèi)購(gòu)買顯卡的資金。

1.ISA接口:工作頻率8MHz左右，16位插槽，最大傳輸率16MB/sec6.1.4顯卡的分類第六章顯卡與顯示器2．PCI接口

Intel1991年,傳輸帶寬133MB/s(33MHz*32bit/s)

1993年又提出64bit的PCI總線，后來(lái)又把PCI總線頻率提升到66MHz。PCI接口的速率最高266MB/S3．AGP接口:工作頻率為66MHz

英特爾1996年7月AGP1.0:1X266MB/s和2X533MB/s。

98.5AGP2.04X:1066MB/sec

第六章顯卡與顯示器4．PCIExpress接口類型PCIExpress傳輸帶寬類型AGP傳輸帶寬X1250MB/S(單工)；500MB/S(全雙工)AGP1X266MB/S

X2500MB/S(單工)；1G/S(全雙工)AGP2X533MB/S

X41G/S(單工)；2G/S(全雙工)

AGP4X1.06G/S

X8

2G/S(單工)；4G/S(全雙工)

AGP8X

2.1G/S

X164G/S(單工)；8G/S(全雙工)

顯卡技術(shù)指標(biāo)6.2顯卡的選購(gòu)第六章顯卡與顯示器1．分辨率：指顯卡在顯示器屏幕上所能描繪的像素?cái)?shù)目。2．色深：也稱顏色數(shù)，是指在一定分辨率下每一個(gè)像素能夠表現(xiàn)出的色彩數(shù)量。3．刷新頻率：指圖像在屏幕上的更新速率，即每秒鐘圖像在屏幕上出現(xiàn)的次數(shù)。4．顯存容量：叫顯示內(nèi)存容量，是指顯示卡上的顯示內(nèi)存的大小。5．顯存位寬：指顯存在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)。6.顯存頻率：一般以ns(納秒)為單位。7.核心頻率：指顯示核心的工作頻率。

影馳7900GS高清版512M顯卡（09年）影馳7900GS高清版512M顯卡顯卡芯片：RadeonX1950GT芯片廠商：ATI芯片位寬：256bit制造工藝：0.08微米核心代號(hào)：RV570LE核心頻率：500MHz顯存頻率：1200MHz顯存類型：DDRIII顯存容量：256顯存位寬：256bit顯存描述；采用1.4nsGDDR3顯存顯存速度；1.4ns最高分辨率；2048*1536散熱方式：散熱風(fēng)扇總線接口：PCI-E16X輸出/輸入接口：S-video接口(TV-Out)顯示器接口：24針DVI-I接口/15針D型（VGA）接口渲染管線：12條(36個(gè)單元)頂點(diǎn)著色單元：8組3D

API：MicrosoftDirectX9.0C影馳GT240黑將X5版(10年)主要參數(shù)：芯片廠商：NVIDIA顯卡芯片：GeForceGT240核心頻率：575MHzMHz制造工藝：40納米核心代號(hào)：GT215散熱方式：散熱風(fēng)扇顯存類型：GDDR3顯存容量(MB)：1024顯存位寬:128bit顯存頻率:3600MHzMhz799元影馳GT240黑將X5版1．芯片的核心技術(shù)2．認(rèn)清顯存類型3．認(rèn)清顯存廠家4．外觀5．散熱措施顯示卡的選購(gòu)第六章顯卡與顯示器顯示卡的選購(gòu)盡量選有研發(fā)能力的公司產(chǎn)品；盡量選有自己的制造工廠的公司產(chǎn)品，在品質(zhì)上有保證；盡量選購(gòu)主板廠商生產(chǎn)的顯卡，一般都有很好的條件來(lái)測(cè)試主板和顯卡的兼容性，而且主板廠商往往能很早拿到新的甚至還未正式公布的主板芯片，所以他們生產(chǎn)的顯卡對(duì)未來(lái)的主板兼容性問(wèn)題較少，且一但發(fā)生問(wèn)題也容易解決；做工方面，能反映出設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的用心程度。如：注意顯卡的金手指部分，做工用料差別很大，從側(cè)面看，做工好的顯卡金手指鍍得厚，有明顯的突起；鍍得好反復(fù)插拔不易駁落。1.按顯示原理分類

1）CRT顯示器

2）LCD顯示器

3）LED顯示屏

4）等離子顯示器6.2顯示器分類第六章顯卡與顯示器等離子顯示器CRT顯示器球面柱面：SONY公司的Trinitron(特麗瓏)平面直角(FST)純平面(IFT)：19986.3.1CRT顯示器工作原理6.3CRT顯示器第六章顯卡與顯示器1．電子槍工作原理電子槍（Electrongun）由燈絲加熱陰極，陰極發(fā)射電子，然后在加速極電場(chǎng)的作用下，經(jīng)聚焦極聚成很細(xì)的電子束，在陽(yáng)極高壓作用下，獲得巨大的能量，以極高的速度去轟擊熒光粉層。

畫面的形成原理是利用人們眼睛的視覺(jué)殘留特性和熒光粉的余輝作用，只要三支電子束可以足夠快地向所有排列整齊的像素進(jìn)行激發(fā)，就可以看到一幅完整的圖像。2．畫面的形成第六章顯卡與顯示器3．顯示器的掃描方式有大量排列整齊的像素需要激發(fā)，必然要求有規(guī)律的電子槍掃描運(yùn)動(dòng)才顯得高效，通常實(shí)現(xiàn)掃描的方式很多，如直線式掃描，圓形掃描，螺旋掃描等等。CRT工作原理

1．點(diǎn)距6.3.2CRT顯示器性能指標(biāo)第六章顯卡與顯示器蔭罩式和光柵式顯示器點(diǎn)距測(cè)量方法點(diǎn)距是一個(gè)衡量畫面清晰度的指標(biāo)。

2．分辨率分辨率指顯示器所能顯示的像素?cái)?shù)，用“水平方向像素點(diǎn)數(shù)×垂直方向像素點(diǎn)數(shù)”表示，例如：640×480、1024×768、1280×1024等。由于圖像是由若干個(gè)像素點(diǎn)構(gòu)成，所以像素越多，圖像越細(xì)膩越精美。第六章顯卡與顯示器3．刷新頻率刷新頻率包括垂直刷新頻率和水平刷新頻率。刷新頻率一般是指垂直刷新頻率，刷新頻率是指顯示器每秒的成像次數(shù)，水平刷新頻率，又稱行頻，表示顯示器從左到右繪制一條水平線所用時(shí)間，單位kHz。4．視頻帶寬5．高亮顯示和顯亮顯示6．環(huán)保認(rèn)證1.檢查主機(jī)電源是否工作；2.檢查顯示器是否加電；3.檢查顯示卡與顯示器信號(hào)線接觸是否良好；4.檢查顯示卡是否安裝正確；5.檢查其他的板卡(包括聲卡、解壓卡、視頻捕捉卡)與主板的插槽接觸是否良好；6.檢查內(nèi)存條與主板的接觸是否良好。6.3.3CRT顯示器故障與維修

第六章顯卡與顯示器液晶顯示器（LiquidCrystalDisplay，LCD）一種是采用液晶控制透光度技術(shù)實(shí)現(xiàn)色彩的顯示器。液晶顯示器的顯示物質(zhì)是液晶。液晶是一種介于液體和固體之間的具有規(guī)則性分子排列的有機(jī)化合物，既具有液體的流態(tài)性質(zhì)又具有固體的光學(xué)性質(zhì)。如果把它加熱會(huì)呈現(xiàn)透明的液體狀態(tài)，把它冷卻則會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。當(dāng)液晶受到電壓作用時(shí)會(huì)發(fā)生形變，導(dǎo)致通過(guò)它的光的折射角度也發(fā)生變化而產(chǎn)生色彩。6.4LCD顯示器第六章顯卡與顯示器液晶顯示器具有以下特