第6章,显卡和显示器,计算机

1、1第第6章章 显卡显卡和和显示器显示器 6.1 显卡概述 6.2主流显卡芯片介绍及显示卡的选购 6.3 显示器 26.1 显卡概述二、显卡的基本工作原理二、显卡的基本工作原理 按功能分类按功能分类：分为分为2D加速卡、加速卡、3D加速卡、加速卡、2D3D加速卡等三类。加速卡等三类。 按接口方式分类：分为按接口方式分类：分为AGPAGP、PCIPCI、EISAEISA、ISAISA显卡。显卡。一、一、显卡的分类显卡的分类 上图为显卡的基本原理上图为显卡的基本原理 显卡的主要组成部分包括：显卡的主要组成部分包括：总线接口总线接口(BUS Interface)(BUS Interface)；图形芯片

2、；图形芯片(Video Chip)(Video Chip)；显；显示缓存示缓存(Video RAM)(Video RAM)；显存数模转换；显存数模转换( (RAM DAC)RAM DAC)。 3三、三、显示卡的基本组成显示卡的基本组成 1. 总线接口总线接口(BUS Interface) F总线接口是显示卡和计算机总线连接的桥梁，总线接口类型分为总线接口是显示卡和计算机总线连接的桥梁，总线接口类型分为PCIPCI、ISAISA、EISAEISA、VL busVL bus、NuBusNuBus。这此总线接口的显卡都很少见这此总线接口的显卡都很少见，目前主流的显卡是，目前主流的显卡是AGP4XAG

3、P4X或或AGP8XAGP8X。 FAGP(Accelerated Graphics Port，加速图形接口)不是一种总线，它只是一种图形接口，分为AGP1X、AGP2X、AGP4X和AGP8X等几种。FAGP1X工作频率是66MHz，传输频宽理论上为266MB/s；AGP2X的工作频率是66MHz，传输频宽加倍成为532MB/s；AGP 4X最高传输频宽的理论值可达到1.066GB/s；AGP 8X的工作频率是533MHz，总带宽大约在2.1GB/s；F另外，现正在开发的新的图形接口是PCI Express，这种接口比AGP接口具有更高速度的带宽。 PCI X4 AGP4X PCI X8 A

4、GP8X 带宽（全双工） 2G/s 1 G/s 4 G/s 2 G/s 带宽（单工） 1G/s 1 G/s 2G/s 2 G/s 42. 2. 图形芯片图形芯片( (Video Chip)Video Chip) 3 3显示缓存显示缓存( (Video RAM) Video RAM) 显示缓存也称为显存，是用来存储显示缓存也称为显存，是用来存储CPUCPU发送过来的图形指令和数据发送过来的图形指令和数据DDR SDRAMDDR SDRAM现在是主流内存，用在显存的位数有现在是主流内存，用在显存的位数有64bit64bit、128bit128bit和和256bit256bit的，速度达到的，速度达

5、到2.8ns2.8ns，这在大型的，这在大型的3D3D运算时，很有优势的。运算时，很有优势的。 图形芯片就是用来处理图形信号的芯片，因图形芯片就是用来处理图形信号的芯片，因图形加速芯片支持对图形加速芯片支持对一些图形函数的运算，因此可以大大减少一些图形函数的运算，因此可以大大减少CPUCPU的处理任务。的处理任务。 图形加速芯片的厂商有：图形加速芯片的厂商有：NvidiaNvidia、MatroxMatrox、ATIATI、3Dlab3Dlab、S3/VIAS3/VIA、IntelIntel、SISSIS、TridentTrident等，等，值得注意的是有些图形芯片被集成值得注意的是有些图形芯

6、片被集成到北桥芯片里到北桥芯片里，如，如IntelIntel、VIAVIA和和SISSIS都推出了一系列的一体化芯都推出了一系列的一体化芯片组，用户都不需另外购置显卡。片组，用户都不需另外购置显卡。 4. 4. 显存数模转换显存数模转换( (RAM DAC) RAM DAC) 随机存取数模转换存储器（随机存取数模转换存储器（RAMDACRAMDAC），它的作用就是将数字信号），它的作用就是将数字信号转换为使显示器能够接受的模拟信号。转换为使显示器能够接受的模拟信号。 RAMDACRAMDAC的另一个重要作用是提供显卡能够达到的刷新率。的另一个重要作用是提供显卡能够达到的刷新率。 5四、四、显卡

7、的散热显卡的散热 1. 加散热片加散热片 F加入散热片是首选，加入散热片是首选，目前散热片的制造工艺主要有以下几种：目前散热片的制造工艺主要有以下几种：v压铸型压铸型 v折叠鳍折叠鳍v冲压薄鳍冲压薄鳍 v铸造法铸造法 v冷锻冷锻v轧齿边轧齿边 显卡功能越来越强大显卡功能越来越强大, ,功耗也越来越大，导致其主芯片温度不功耗也越来越大，导致其主芯片温度不断升高，必要的散热，显卡上常用的散热方法主要有下面几种。断升高，必要的散热，显卡上常用的散热方法主要有下面几种。 62. 2. 散热风扇散热风扇 3. 3. 双散热冷却系统双散热冷却系统 问题提出：风扇会带来噪音的问题，散热片稍显不足，为找到两问

8、题提出：风扇会带来噪音的问题，散热片稍显不足，为找到两者之间的一个平衡点，技嘉科技的专利技术者之间的一个平衡点，技嘉科技的专利技术双散热冷却系统双散热冷却系统解决了这个问题。解决了这个问题。 双散热冷却系统是在显示芯片的两侧均附加散热片，提高其散热双散热冷却系统是在显示芯片的两侧均附加散热片，提高其散热 效果。效果。 散热风扇的转动系统可分为：散热风扇的转动系统可分为：v轴承系统轴承系统v滚轴系统滚轴系统v磁浮系统磁浮系统 76.26.2主流显卡芯片介绍及显示卡的选购主流显卡芯片介绍及显示卡的选购 NvidiaNvidia公司在收购公司在收购3DFX3DFX公司后一举成为了显示芯片的霸主，公司

9、后一举成为了显示芯片的霸主，其代表产品是其代表产品是GforceGforce系列。系列。 NvidiaNvidia的产品在命名上是以的产品在命名上是以TiTi（钛）来为其高端产品命名，比（钛）来为其高端产品命名，比如如Gforce2/3/4 TiGforce2/3/4 Ti等。等。 一、一、Nvidia家族家族 Gforce FX 5200 Gforce FX 5900 Nvidia的商标 8二、二、ATIATI家族家族 ATIATI是仅次于是仅次于NvidiaNvidia的第二大显示芯片供应商，一直都是的第二大显示芯片供应商，一直都是OEMOEM的的第一大供货商第一大供货商 。最新的产品线包

10、括：低端的最新的产品线包括：低端的92009200，中端的，中端的96009600，高端的，高端的98009800。他们以他们以SESE、PROPRO、XTXT的后缀。的后缀。 ATI 9200 SE ATI 9800 PRO ATI公司的商标 9三、三、Matrox Matrox 家族家族 MatroxMatrox是一家老牌的显卡制造商，总部位于加拿大。是一家老牌的显卡制造商，总部位于加拿大。这家公司的显卡只采用自己设计开发及生产的显示芯片，产品这家公司的显卡只采用自己设计开发及生产的显示芯片，产品代号以代号以G G开头，比如开头，比如G200G200、G400G400、G450G450等。

11、等。最新的产品是最新的产品是ParheliaParhelia（幻日）系列，它采用（幻日）系列，它采用512512位的位的GPUGPU，256256位的位的DDRDDR显存。显存。 Matrox Parhelia HR256 Matrox Parhelia Precision SGT Matrox的商标 10四、显示卡的选购四、显示卡的选购 在选购显卡时，首先考虑的应该是用户的应用。根据不同的应用，在选购显卡时，首先考虑的应该是用户的应用。根据不同的应用，选择高端的显示芯片或低端的显示芯片，以免造成浪费选择高端的显示芯片或低端的显示芯片，以免造成浪费 。选择主流的显卡芯片，如前面所提的芯片三家族

12、。选择主流的显卡芯片，如前面所提的芯片三家族。vNvidiaNvidia公司的公司的Gforce4 tiGforce4 ti系列和系列和Gforce4 MXGforce4 MX系列系列vATIATI公司公司9600/9700/98009600/9700/9800系列系列v创新（创新（CreativeCreative）公司的野猫（）公司的野猫（wild catwild cat）系列）系列 另外也应该注意品质方面，要选购有一定品牌的产品，因为品牌不另外也应该注意品质方面，要选购有一定品牌的产品，因为品牌不仅是质量的保证，而且在售后服务方面也做得较好。仅是质量的保证，而且在售后服务方面也做得较好。v

13、一线的大厂有华硕、技嘉、微星、升技、耕晟等一线的大厂有华硕、技嘉、微星、升技、耕晟等v二线的有太阳花、昂达、迪兰恒进、祥升等二线的有太阳花、昂达、迪兰恒进、祥升等 116.3 显示器 显示器的发展经过了如下几个阶段：显示器的发展经过了如下几个阶段：MDAMDA单色单色显示器（显示器（分辨率为分辨率为720720350350）CGACGA彩显（彩显（分辨率为分辨率为320320200200、输入方式为输入方式为RGBRGB数字方式数字方式）EGAEGA彩色显示器彩色显示器（分辨率为分辨率为640350 ）VGAVGA显示系统显示系统（兼容多种显示方式兼容多种显示方式、可达可达256K256K种种

14、( (即即262144262144种种) )颜色颜色SVGASVGA和和TVGATVGA显示器显示器（分辨率可达分辨率可达10241024768768） 显示器可分为显示器可分为：CRTCRT显示器显示器液晶显示器液晶显示器 等离子显示器等离子显示器 一、一、显示器的简介显示器的简介 12二、二、CRTCRT显示器的技术性能显示器的技术性能 1 1CRTCRT的工作原理的工作原理CRTCRT的意思就是阴极射线显像管，它主要由电子枪的意思就是阴极射线显像管，它主要由电子枪(Electron (Electron gun)gun)、偏转线圈、偏转线圈(Deflection coils)(Deflec

15、tion coils)、荫罩、荫罩(Shadow mask)(Shadow mask)、荧、荧光粉层光粉层(phosphor)(phosphor)和玻璃外壳五部分组成。和玻璃外壳五部分组成。荧光屏上涂满了按一定方式紧密排列的红、绿、蓝三种颜色的荧荧光屏上涂满了按一定方式紧密排列的红、绿、蓝三种颜色的荧光粉点或荧光粉条，称为荧光粉单元，相邻的红、绿、蓝荧光粉光粉点或荧光粉条，称为荧光粉单元，相邻的红、绿、蓝荧光粉单元各一个为一组，学名称之为像素。单元各一个为一组，学名称之为像素。每个像素中都拥有红、绿、蓝每个像素中都拥有红、绿、蓝(R(R、G G、B)B)三原色，根据三原色理论三原色，根据三原色

16、理论，这就有了形成千变万化色彩的基础，这就有了形成千变万化色彩的基础 CRTCRT的工作原理：由灯丝加热阴极，阴极发射电子，然后在加速的工作原理：由灯丝加热阴极，阴极发射电子，然后在加速极电场的作用下，经聚焦极聚成很细的电子束，在阳极高压作用极电场的作用下，经聚焦极聚成很细的电子束，在阳极高压作用下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。使荧光粉下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。使荧光粉发亮发亮132. 技术参数和性能技术参数和性能 （1 1）尺寸）尺寸 市面上的显示器尺寸一般有市面上的显示器尺寸一般有1515寸、寸、1717寸、寸、1919寸和寸和2121寸寸, ,寸指的

17、是英寸。寸指的是英寸。 （2 2）显象管）显象管 早期的显像管多为球面，屏幕中间呈球形，图像在边早期的显像管多为球面，屏幕中间呈球形，图像在边角上有些变形，已经被淘汰。现在大部分显示器采用的是角上有些变形，已经被淘汰。现在大部分显示器采用的是平面直角显像管，屏幕没有一点弯曲，使得图像更加逼真平面直角显像管，屏幕没有一点弯曲，使得图像更加逼真。（3 3）点距）点距 点距越小显示器画面就越清晰自然。现在大多数主流点距越小显示器画面就越清晰自然。现在大多数主流显示器是显示器是0.28mm0.28mm、0.26mm0.26mm、0.25mm0.25mm甚至更小，点距越小的甚至更小，点距越小的显示器，显

18、示清晰度越好。显示器，显示清晰度越好。14（4）分辨率、垂直刷新频率分辨率指的是显示器所能显示的象素的多少，比如800X600的分辨率就是有行800、列600的矩阵点阵。 （5）带宽 它是造成显示器性能差异的一个比较重要的因素。带宽决定着一台显示器可以处理的信息范围，就是指特定电子装置能处理的频率范围。 可接受带宽水平像素垂直像素刷新频率额外开销(一般为1.5 ) （6）辐射和环保标准 CRT电子枪发射出来的电子束是有辐射的，为了确保辐射对人体产生最小的影响，国际组织制定了一些规范，如：MPR II、TCO、EPA。 15二、液晶显示器二、液晶显示器 （LCD）1 1、液晶显示器的工作原理、液

19、晶显示器的工作原理 液晶显示器液晶显示器(Liquid Crystal Display)(Liquid Crystal Display)就是使用了就是使用了“液液晶晶” ” 作为材料的显示器，作为材料的显示器，液晶是一种具有规则性分子排列液晶是一种具有规则性分子排列的有机化合物，它介于固态和液态之间的物质，把它加热的有机化合物，它介于固态和液态之间的物质，把它加热时它会呈现透明的液体状态，把它冷却时它则会出现结晶时它会呈现透明的液体状态，把它冷却时它则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。颗粒的混浊固体状态。液晶材料本身并不发光，所以在显液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管示屏两

20、边都设有作为光源的灯管。在彩色在彩色LCD面板中，每面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成的，其中每一个单元一个像素都是由三个液晶单元格构成的，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤片，光线经过过格前面都分别有红色、绿色或蓝色的过滤片，光线经过过滤片的处理照射到每个像素中不同色彩的液晶单元格之上滤片的处理照射到每个像素中不同色彩的液晶单元格之上，利用三原色的原理组合出不同的色彩。，利用三原色的原理组合出不同的色彩。 162. 2. 液晶显示器的技术性能液晶显示器的技术性能 （1 1）分辨率）分辨率液晶显示器和液晶显示器和CRTCRT工作原理不同，因为工作原理不同，因为LCDLC

21、D已经是液晶单元已经是液晶单元颗粒组成，每一个单元代表一个象素，所以基本上它的分辨率颗粒组成，每一个单元代表一个象素，所以基本上它的分辨率就定了下来，虽然分辨率可以向下兼容，但是并不是最佳工作就定了下来，虽然分辨率可以向下兼容，但是并不是最佳工作分辨率，效果不好，所以分辨率，效果不好，所以LCDLCD存在最佳分辨率的概念。存在最佳分辨率的概念。（2 2）反应时间）反应时间液晶在固态到液态之间变化需要一定的时间，这就是所谓液晶在固态到液态之间变化需要一定的时间，这就是所谓的反应时间，一般介于的反应时间，一般介于2020msms40ms40ms，反应时间快，则单位时间，反应时间快，则单位时间内屏幕

22、上的图像就转换得快。在进行快速的屏幕操作时，在观内屏幕上的图像就转换得快。在进行快速的屏幕操作时，在观看电影、玩游戏时，慢速的看电影、玩游戏时，慢速的LCDLCD会出现所谓的会出现所谓的“拖影拖影”现象，现象，那是反应时间太慢的缘故。那是反应时间太慢的缘故。17（3 3）最大显示色彩数最大显示色彩数 液晶显示器的色彩表现能力当然是消费者最关心的一个液晶显示器的色彩表现能力当然是消费者最关心的一个重要指标，低端的液晶显示板，各个基色只能表现重要指标，低端的液晶显示板，各个基色只能表现6 6位色，位色，即即2 2的的6 6次方次方=64=64种颜色种颜色，每个独立像素可以表现的最大颜色每个独立像素

23、可以表现的最大颜色数是数是6464* *6464* *64=26214464=262144种颜色高端液晶显示板利用种颜色高端液晶显示板利用FRCFRC技术使技术使得每个基色则可以表现得每个基色则可以表现8 8位色，即位色，即2 2的的8 8次方次方=256=256种颜色，则种颜色，则像素能表现的最大颜色数为像素能表现的最大颜色数为256256* *256256* *256=16777216256=16777216种颜色种颜色。（4 4）可视角度）可视角度 液晶显示器在不同的角度观看的颜色效果并不相同，这液晶显示器在不同的角度观看的颜色效果并不相同，这是由于液晶显示器可视角度过低导致失真。这个个

24、数值当然是由于液晶显示器可视角度过低导致失真。这个个数值当然是越大越好，大的可视角度方便与同事一起讨论问题。目前是越大越好，大的可视角度方便与同事一起讨论问题。目前市面上的市面上的1515寸液晶显示器的水平可视角度一般在寸液晶显示器的水平可视角度一般在120120度或以度或以上，并且是左右对称。上，并且是左右对称。 18（5 5）亮度和对比度）亮度和对比度 液晶显示器亮度以平方米烛光液晶显示器亮度以平方米烛光( (cdcd/m/m2 2) )或者或者nitsnits为为单位，平方烛光又叫单位，平方烛光又叫NITNIT流明，流明，NITNIT一般用来标注一般用来标注LCDLCD和和CRTCRT显

25、示器的亮度。显示器的亮度。 对比度是直接体现该液晶显示器能否体现丰富的对比度是直接体现该液晶显示器能否体现丰富的色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好色阶的参数，对比度越高，还原的画面层次感就越好，即使在观看亮度很高的照片时，黑暗部位的细节也，即使在观看亮度很高的照片时，黑暗部位的细节也可以清晰体现可以清晰体现。 19三、显示器的选购三、显示器的选购 1. 显示器的用户类型显示器的用户类型 显示器由于应用的不同，而有不同的功能要求显示器由于应用的不同，而有不同的功能要求CAD/CAM的用户与专门从事于影像处理的用户，对显示的用户与专门从事于影像处理的用户，对显示器的要求不同。显示器的用户类型可归纳成三组。器的要求不同。显示器的用户类型可归纳成三组。