第8章 显示系统

1、8.1显示系统的组成及工作过程计算机的显示系统是由显示适配器（又叫显示卡）和显示器再加上显示卡与显示器的驱动程序组成。它们的连接如图所示显示系统的工作过程：主机通过I/O总线将图形数字信号发送到显示卡，显示卡将这些数据加以组织、加工和处理，再转换成模拟视频信号，并同时形成行、场同步信号，通过标准VGA接口输出到显示器，而DVI接口是直接输出数字视频信号给显示器，最终由显示器形成屏幕画面，将系统信息展示给用户。8.2 显示卡显卡全称为显示接口卡（Video card，Graphics card），又称为显示适配器（Video adapter）。显卡的主要作用就是在程序运行时根据CPU提供的指令和

2、有关数据，将程序运行过程和结果进行相应的处理并转换成显示器能够接受的文字和图形显示信号后通过屏幕显示出来。 8.2.1显示卡的分类（1）按显示卡在主机中存在的形式，可分为独立显示卡（安装的主板的扩展槽中）和集成显示卡（集成在主板上）。（2）按显示卡的接口形式，可分为PCI显示卡（已被淘汰）、AGP显示卡（已被淘汰）和PCI-E显示卡（主流）。（3）按显示卡上的显存来分，可分为DDR显示卡（已被淘汰）、DDR2显示卡（已被淘汰）、DDR3显示卡（快要被淘汰）、DDR4显示卡（主流）和DDR5显示卡（正在成为主流）。（4）按显示卡控制芯片（GPU）来分，目前主流芯片主要有四家，nVIDIA、ATI

3、(已被AMD收购)、Matrox和Intel(主要用于板载和CPU内置显示卡)，其中nVIDIA、AMD最具实力。8.2.2显示卡的结构、组成及工作原理1、显卡的结构及组成显示卡不管是哪一类，其结构都是由以下几都分组成；与主板连接的插口（俗称金手指）、与显示器及外部设备连接的接口（VGA、DVI、HDMI和Display Port等）、PCB印刷线路板、显示控制图形处理芯片GPU、RAMDAC芯片、视频存储器（显存）、BIOS芯片及专用供电电路（中高档显卡才有）等构成。结构功能图如下图所示 （1）显示控制图形处理芯片（Graphics Processing Unit）显示控制图形处理芯片是显卡

4、的心脏和大脑，是显卡的控制、运算、处理中心，是显卡最重要的部件。它担负着对显示数据的接收、处理、同步信号的产生和与系统之间通信等复杂任务。 GPU性能的高低决定显卡的档次，目前市场上流行的显卡GPU主要是由NVIDIA公司及AMD公司生产，它们的型号及档次如下图所示。 （2）显存显存，也被叫做帧缓存，它的作用是用来存储显卡芯片处理过或者即将提取的渲染数据。目前市场上常见的显存主要有GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5几种类型的产品，其中GDDR4、GDDR5为主流。 （3）RAMDAC RAMDAC是Random Access Memory DAC(随机存取存储器数模转换器)的缩写，

5、其作用是将显存中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号。 （4）显示卡BIOS显卡BIOS又称VGA BIOS，主要用于存放GPU与显卡驱动程序之间的控制程序，另外还存放有显卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。（5）总线接口显卡的总线接口是显卡与主板的数据传输接口，早期有ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等接口，现在一般是PCI Express、 PCI Express2.0接口。 （6）显卡的输出接口 显卡的输出接口，经过多年的发展，目前主要为VGA、DVI、HDMI和Display Port四种类型。各种类型的接口及各脚的作用如下图所示。（7）显卡的供电路 早期和低档的显卡没有

6、专用的供电电路，都是能过主板总线接口的+5V电源为显卡供电，随着GPU功率的增大，如果还用主板接口供电，越来越不能满足要求，因此，中高档的显卡都设计有专用的供电电路，采用的是多相供电的模式，其原理和CPU的供电电路一样 。2、显卡的工作原理主机CPU送来的显示数据，经总线接口PCI-E，送到显卡的图形处理器GPU，GPU对显示数据进行加工和处理，处理好的数据送到显存，经显存的缓存，根据显卡上的输出接口数，再分几路输出。8.2.3显示卡的参数及主要技术指标1、显卡核心 指显卡GPU的规格，它包括芯片型号、生产厂商、制造工艺（指芯片内部元件管线宽度）和核心代号几个参数。2、显卡频率（1）核心频率显

7、卡的核心频率是指显示核心（GPU）的工作频率 。（2）显存频率显存频率是指默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率 。（3）着色器频率 Shader频率中文意思为着色器频率，它是DirectX 10统一渲染架构（Unified Shader Architecture）诞生后出现的新产物 。3、显存规格（1）显存类型 显存类型是指显存的型号，目前主要有GDDR2、GDDR3和GDDR5三种类型。（2）显存容量 显存容量是显卡上本地显存的容量数 。（3）显存位宽显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数 。显存带宽显存频率X显存位宽/8 （4）最大分辨率 显卡的最大分辨率是指显卡在显示器上所能

8、描绘的像素点的数量。 4、散热方式（1）被动式散热被动式散热方式就是在显示芯片上安装一个散热片即可，并不需要散热风扇。（2）主动式散热主动式散热除了在显示芯片上安装散热片之外，还安装了散热风扇，工作频率较高的显卡都需要这种主动式散热。5、3D APIAPI是Application Programming Interface的缩写，是应用程序接口的意思，而3D API则是指显卡与应用程序直接的接口。 6、SP单元SP是Stream Processor的缩写，是NVIDIA对其统一架构GPU内通用标量着色器的称谓。7、刷新频率刷新频率指图像在屏幕上更新的速度，即屏幕上每秒显示全画面的次数，刷新频率

9、的单位是赫兹（Hz）。8、彩色深度（色彩位数）、图形中每一个像素的颜色是用一组二进制数来描述，这组描述颜色信息的二进制数长度（位数）称为色彩位数。有16、24、32位、36位甚至42位色彩位数。8.2.4 显卡的新技术1、显卡的交火技术所谓显卡的交火技术，就是用两块显卡，分工协作，共同完成图像显示，以提高显示效果。这种技术nVIDIA公司叫SLI技术，ATI公司叫做CrossFire，这两种技术的显卡连接如下图所示。2、NVIDIA的PhysX技术NVIDIA的PhysX是一款功能强大的物理效果引擎，它可以在最前沿的PC游戏中实现实时物理效果。 3、NVIDIA CUDA技术NVIDIA CU

10、DA（Compute Unified Device Architecture）技术可以认为是一种以C语言为基础的平台，主要是利用显卡强大的浮点运算能力来完成以往需要CPU才可以完成的任务。 4、3D VISION技术3D VISION之前名字为3D Stereo，是NVIDIA基于GeForce 8及以上系列显卡研发的3D显示技术，搭配立体眼镜，可以使玩家感受身临其境的真实体验。 8.2.5 安装显示卡需要注意的事项（1）安装显卡时一定关闭电源，不要用手接触金手指，安装时一定要打开卡扣，显示卡插到位后，一定要扣好卡扣。（2）接好外接电源。现在的新型显卡都配备了外接（加强）电源接口，安装时请不要

11、忘记插上。如果没有将其插上，启动时系统会自动停止响应，并在屏幕上显示必须插上电源接口。（3）注意显示卡、显存散热片是否适用主板及机箱。现在显示卡、显存散热片越来越大，在购买新显卡时，一定要注意显示卡、显存散热片是否适用主板及机箱。如果购买的显示卡，由于空间位置的不够，插不到主板的扩展槽或装不进机箱，就会做无用功。（4）注意更新显示卡的驱动程序。8.2.6显卡的测试 显卡的测试软件有很多，一般可以用GPU-Z测试显卡的参数，用3DMARK测试显卡的性能。1、GPU-Z介绍GPU-Z是一款显卡参数检测工具，由TechPowerUp开发 。可测试显卡的许多参数 ,如名称、显示芯片型号 、显存信息 、

12、显卡频率 等。2、3DMARK介绍3DMark是FutureMark公司出品的3D图形性能基准测试工具，具有悠久的历史，迄今已成为业界标准之一。最新出品的3DMark可以衡量PC在下一代游戏中的3D性能、比较最新的高端游戏硬件、展示惊人的实时3D画面。8.2.7 显卡的常见故障与维修 1、显示卡最常见的问题，就是没插好或接触不良，特别是AGP和PCI-E插槽，由于比较复杂金属触点多，经常出现这样的问题。 2、计算机刚开机正常，过几分到十几分钟就花屏或死机。这是由于风扇不转导致GPU温度过高所致。解决方法，更换显卡的散热风扇。3、显卡驱动没装好，导致显示不正常。 4、显卡与主板不兼容或与其它板卡

13、冲突引发的故障。 5、显卡的供电电路坏，导致没有显示。8.3显示器8.3.1 显示器的分类按照显示器的工作原理不同分类，分为传统的CRT显示器、LCD显示器和PDP三种。按显示色彩分类，分为单色显示器和彩色显示器，单色显示器已经成为历史。按显示屏幕大小分类，以英寸为单位(1 英寸=2.54 cm)，通常有14英寸、15 英寸、17英寸、20英寸、22英寸和24英寸等。8.3.2 LCD显示器的原理液晶显示器又叫做LCD显示器，俗称为平板显示器。液晶显示器的原理是利用液晶的物理特性，在通电时导通，使液晶排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时，排列则变得混乱，阻止光线通过。液晶显示器件中的每个显

14、示像素都可以单独被电场控制，不同的显示像素按照控制信号的“指挥”便可以在显示屏上组成不同的字符、数字及图形。TFT-LCD显示器按背光源的不同，又分为CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷阴极荧光灯管）液晶显示器和LED（Light Emitting Diode，发光二极管）液晶显示器。8.3.3 LCD显示器的物理结构液晶显示器的结构并不复杂，液晶板加上相应的驱动板（也称主板，注意不是液晶面板内的行列驱动电路）、电源板、高压板（CCFL有，LED无）、按键控制板等，就构成了一台完整的液晶显示器。如图所示。1电源部分液晶显示器的电源电路分为开关电源和DC（直流

15、）DC变换器两部分。其中，开关电源是一种AC（交流）DC变换器，其作用是将市电交流220V或 110V（欧洲标准）转换成12V直流电源（有些机型为14V、18V、24V或28V），供给DCDC变换器和高压板电路；DCDC直流变换器作用是将开关电源产生的直流电压（如12V）转换成5V、3.3V、2.5V等电压，供给驱动板和液晶面板等使用。2驱动板部分3按键板部分按键电路安装在按键控制板上，另外，指示灯一般也安装在按键控制板上。按键电路的作用就是控制的电路通与断。4高压板部分高压板俗称高压条（因为电路板一般较长，为条状形式），有时也称为逆变电路或逆变器，其作用是将电源输出的低压直流电压转变为液晶板

16、所需的高频600V以上高压交流电，点亮液晶面板上的背光灯。5液晶面板（Panel）部分液晶面板是液晶显示器的核心部件，主要包含液晶屏、LVDS接收器（可选，LVDS液晶屏有该电路）、驱动IC电路（包含源极驱动IC与栅极驱动IC）、时序控制IC和背光源。8.3.4 LCD显示器的参数1屏幕尺寸屏幕尺寸是指液晶显示器屏幕对角线的长度，单位为英寸。2屏幕比例屏幕比例是指屏幕画面纵向和横向的比例，屏幕宽高比可以用两个整数的比来表示。目前有4：3（普通）和16：9或16：10（宽屏）三种。3可视角度液晶显示器的可视角度就是指能观看到可接收失真值的视线与屏幕法线的角度。4面板类型面板类型指液晶面板的型号，

17、主要有VA型、IPS型、PLS型和TN型四种。5背光类型 背光类型指液晶显示器背光灯的类型，目前有CCFL和LED两种。6亮度亮度是指画面的明亮程度，单位是堪德拉每平米(cd/m2)或称nits，也就是每平方公尺的烛光数。7动态对比度7. 动态对比度动态对比度，指的是液晶显示器在某些特定情况下测得的对比度数值，例如逐一测试屏幕的每一个区域，将对比度最大的区域的对比度值，作为该产品的对比度参数。8黑白响应时间黑白响应时间是指液晶显示器画面由全黑转换到全白画面之间所需要的时间。9显示色彩显示色彩就是屏幕上最多显示多少种颜色的总数。液晶显示器一般都支持24位（16.7M）真彩色。10最佳分辨率最佳分

18、辨率是视觉效果最好时的分辨率。每种尺寸的液晶显示器都有自己的最佳分辨率，如17寸和19寸的是12801024，20寸的宽屏是19201050，23寸以上的为19201080。8.3.5显示器的测试对显示器进行参数和性能测试的软件有很多，在本节将介绍由NOKIA公司开发的测试软件NOKIA MONITOR TEST。NOKIA MONITOR TEST是一款由NOKIA公司出品的专业显示器测试软件，功能很全面，在主界面的下方中央共有15个选项：分别是Geometry（几何）、Brightness and contrast（亮度与对比度）、High Voltage（高电压）、Colors（色彩）、To control panel/display（转到控制面板显示属性）、Help（帮助）、Convergence（收敛）、Focus（聚焦）、Resolution（分辨率）、Moire（水波纹）、Readability（文本清晰度）、Jitter（抖动）、Sound（声音）、Quit（退出）。 8.3.6显示器的选购 选购显示器前，首先要确定买显示器的目的，从而决定购买显示器的档次和价格。如果只要做些文字处理和一般的事务处理，