第七章 显卡与显示器

第七讲显卡与显示器本讲主要内容:显卡的分类与构成显卡的工作原理与性能指标显示器的分类与工作原理显示器的性能指标显示器适配器显示器适配器简称为显示卡，是显示器与计算机主机通信的主要控制电路和接口。显示卡的作用主要是，在程序运行中，根据CPU所提供的数据和指令，对程序运行的过程和结果进行相应的处理并转换成显示器能接收的文字和图象信号后，通过显示器显示出来，从而使计算机使用者可以直接对计算机进行操作和控制。显卡概述显卡一般是一块独立的电路板，插在主机的主板上。显卡接收由主机发出的控制显示系统工作的指令和显示内容，然后通过输出信号控制显示器显示各种字符和图形。一、显卡的分类与构成1、显卡根据插槽不同可以分为：ISA显卡PCI显卡AGP显卡（AGP1X、AGP2X、AGP4X、AGP8X）PCIExpress显卡2、按显示的方式分类：MDA（单色字符号显示卡）CGA（彩色图形显示卡）EGA（增强图形显示卡）VGA（视频图形阵列显示卡）SVGA（超级视频图形阵列）显卡总线结构显卡总线大致有ISA、EISA、VESA、PCI和AGP等几种结构，现在的显卡多为图形加速卡（AGP），拥有专门用来执行图形加速任务的图形函数加速器和显存，其技术已经从AGP1X发展到了AGP8X。显卡总线接口显示卡必须与主板交换数据才能工作，因此必须把它插在主板上才行，因而就必须有与之对应的总线接口(BusInterface)。显卡的总线接口类型主要有ISA总线接口、PCI总线接口、AGP总线接口和AGPPro总线接口等。显卡总线接口ISA总线接口最大稳定传输率为16MB/s；PCI总线接口最大数据传输率达133MB/s，目前这两种接口的显卡已经淘汰。

AGP总线接口主要目的是提高3D图形方面的处理能力，最大传输率可以提高到266MB/s(AGP1X)或532MB/s(AGP2X)。AGPPro总线接口是在原有AGP的基础上进行扩展。PCIExpress显卡2.5GB/S(起始)1X250MB/S2、显卡的构成GPU（GraphicProcessingUnit）图形处理芯片是显示卡的“心脏”，也就相当于CPU在电脑中的作用，它决定了该显卡的档次和大部分性能现在市场上的显卡大多采用nVIDIA和ATI两家公司的图形处理芯片。显示芯片在显卡上最大的芯片就是显示芯片(VGAChipset)。一般的显卡都采用单芯片设计的显示芯片，高档专业的显卡则通常采用多个显示芯片组合的方式。GPU

（GraphicProcessingUnit）图形处理芯片，显示芯片就像专门用来处理图像的CPU，它可以完成某些特定的绘图功能，采用何种主显示芯片决定了一款显卡性能的高低。目前常见的显卡芯片上都有散热芯片或散热风扇，可使显卡稳定工作。显示芯片目前常见的显卡主芯片主要有NVIDIA系列的GeForce2、GeForce3、GeForce4和GeForceFX等；ATi系列的ATiRADEON7500、ATiRADEON8500和ATiRADEON9700等。NVIDIA系列显示芯片NVIDIA系列NVIDIA系列显示芯片NVIDIA系列ATi系列显示芯片ATi系列ATi系列显示芯片ATi系列显存与主板上的内存功能一样，显存也是用于存放数据的，只不过它存放的是显示芯片处理后的数据。显存越大，显示卡支持的最大分辨率越大，3D应用时的贴图精度就越高。（4.8.16.32.64.128MB）

显示内存显示内存(VideoRAM)又称显存，显存与系统内存的功能是类似的，显存用来暂存显示芯片处理的数据，系统内存则用来存储CPU处理的数据。显存的大小与好坏直接关系到显卡的性能高低。我们在屏幕上看到的图像数据都是存放在显存里的，显卡达到的分辨率越高，在屏幕上显示的像素点就越多，要求显存的容量就越大。显示内存显示内存显示内存主要分为MDRAM、SDRAM、SGRAM、WRAM和RDRAM等几种类型。BIOS（VGABIOS）：主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS内的一段控制程序，将这些信息反馈到屏幕上VGABIOSVGABIOS里包含了显示芯片和驱动程序间的控制程序、产品标识等信息，这些信息一般由显卡厂商固化在ROM芯片里，这颗芯片就被称为VGABIOS芯片。ROM有几种不同的类型，其中FlashEPROM(闪存)或EEPROM(电擦写可编程只读存储器)可以用软件自由刷新。现在大多数的显卡都是使用这两种存储器。VGABIOSVGA插座电脑所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的VGA插座就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号，也就是显卡与显示器相连的输出接口，通常是15针CRT显示器接口。不过有些显示卡加上了用于接液晶显示器LCD的输出接口，用于接电视的视频输出金手指显示卡需要与主板进行数据交换才能正常工作，所以就必须有与之对应的总线接口。常见的有AGP接口和PCI接口两种RAMDAC（数模转换器）

它的作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号。

RAMDAC的转换速率以MHz表示，它决定了刷新频率的高低（与显示器的“带宽”意义近似）。其工作速度越高，频带越宽，高分辨率时的画面质量越好.该数值决定了在足够的显存下，显卡最高支持的分辨率和刷新率。如果要在1024×768的分辨率下达到85Hz的刷新率，RAMDAC的速率至少是1024×768×85×1.344（折算系数）现在的显示卡的RAMDAC至少是170MHZ，一般为300MHZ。二、显卡的工作原理与性能指标显卡的工作原理CPU显卡芯片显存RAMDAC显示器显卡的性能指标1、最大分辨率最大分辨率是指显示卡能在显示器上描绘点数的最大数量，它由水平行点数和垂直列点数组成，通常以“横向点数×纵向点数”表示2、色深色深是指在某一分辨率下，每一个像素可以有多少种色彩来描述，它的单位是“bit”(位）3、刷新率是指图像在屏幕上更新的速度，也即屏幕上图像每秒钟出现的次数，它的单位是赫兹（Hz）常见显卡介绍双敏（UNIKA）耕昇（GAINWARD）ATI七彩虹艾尔莎（ELSA）华硕（ASUS）丽台（LEADTEK）双敏（UNIKA）双敏（UNIKA）显卡双敏（UNIKA）双敏（UNIKA）显卡双敏（UNIKA）双敏（UNIKA）显卡双敏（UNIKA）双敏（UNIKA）显卡双敏（UNIKA）双敏（UNIKA）显卡双敏（UNIKA）双敏（UNIKA）显卡耕昇（GAINWARD）耕昇（GAINWARD）显卡耕昇（GAINWARD）耕昇（GAINWARD）显卡耕昇（GAINWARD）耕昇（GAINWARD）显卡耕昇（GAINWARD）耕昇（GAINWARD）显卡耕昇（GAINWARD）耕昇（GAINWARD）显卡ATIATI显卡ATIATI显卡七彩虹七彩虹显卡七彩虹七彩虹显卡七彩虹七彩虹显卡艾尔莎（ELSA）艾尔莎（ELSA）显卡艾尔莎（ELSA）艾尔莎（ELSA）显卡艾尔莎（ELSA）艾尔莎（ELSA）显卡艾尔莎（ELSA）艾尔莎（ELSA）显卡艾尔莎（ELSA）艾尔莎（ELSA）显卡华硕（ASUS）华硕（ASUS）显卡华硕（ASUS）华硕（ASUS）显卡华硕（ASUS）华硕（ASUS）显卡华硕（ASUS）华硕（ASUS）显卡丽台（LEADTEK）丽台（LEADTEK）显卡丽台（LEADTEK）丽台（LEADTEK）显卡丽台（LEADTEK）丽台（LEADTEK）显卡丽台（LEADTEK）丽台（LEADTEK）显卡三、显示器什么是显示器？显示器（又称为监视器）是计算机的主要输出设备，是人机交流的重要桥梁。显示器的分类按照显示器的显示管分类，可分为：传统的显示器，也就采用电子枪产生图像的CRT（Cathode-Ray-Tube，阴极射线管显示管）显示器。液晶显示器LCD（LiquidCrystalDisplay）。显示器的分类CRT显示器LCD显示器显示器的分类按显示色彩分类，可分为：单色显示器（单显），只有黑白两种颜色显示。彩色显示器（彩显），有多种色彩显示。显示器的分类按照显示屏幕大小分类，以英寸为单位(1英寸=2.54cm)，可分为：14英寸15英寸17英寸19英寸20英寸21英寸及以上显示器的分类按照显示器屏幕分类，可分为：球面屏幕，在水平和垂直方向都是弯曲的，图像也随着屏幕的形态弯曲。平面直角屏幕，普遍使用的显示器。柱面屏幕，屏幕在垂直方向实现了完全的笔直，而在水平方向还有一点弧度。索尼的称为丽特珑，三菱的称为钻石珑。完全（真正）平面屏幕，纯平显示器。显示器的分类按照输入信号的方式分类，可分为：数字信号输入显示器，该显示器的输入信号是数字信号。模拟信号输入显示器，该显示器只有R、G、B三路模拟信号可以输入。显示器的分类按照扫描方式分类，可分为：隔行扫描显示器，是传统的电视扫描方式，一幅完整的画面分成两场显示。逐行扫描显示器，一幅画面一次显示完成的一种扫描方式，图像更为细腻、稳定。CRT显示器主要部件显示器主要部件由显象管、电子枪、控制电路和外壳等。CRT显示器主要部件显象管电子枪CRT显示器原理原理就是利用显像管内的电子枪，将光束射出穿过荫罩上的小孔，打在一个内层玻璃涂满了无数三原色（RGB，红绿蓝）的荧光粉层上，电子束就会使得这些荧光粉发光彩，最终就形成了你所看到的显示画面了。CRT显示器原理四、显示器的性能参数CRT显示器是目前使用广泛、最为人熟知的一种显示器，其性能的好坏，可以从以下几点进行考虑。点距(DotPitch)点距是指屏幕上两个相邻同色荧光点的距离，点距越小，显示器显示图形越清晰，点距是衡量显示器性能的重要指标。常见点距规格有0.31mm、0.28mm、0.25mm等，目前高清晰大屏幕显示器通常采用0.24mm、0.25mm的点距，某些产品甚至达到0.21mm。点距(DotPitch)象素和分辨率(Resolution)象素是指组成图像的最小单位，也即发光“点”；分辨率指屏幕上象素的数目，数目越大，分辨率也就越高。分辨率越高，显示器的性能越好。分辨率与点距有和密切的关系，点距越小，最高分辨率越高。比如，640×480的分辨率是说在水平方向上有640个象素，在垂直方向上有480个象素。象素和分辨率(Resolution)扫描频率扫描频率又称为刷新频率，分为水平刷新频率和垂直刷新频率。水平刷新频率又称为行频，指电子枪每秒在荧光屏上扫描过的水平线数量，单位：KHz。垂直刷新频率又称为场频，指每秒钟屏幕刷新的次数，单位：Hz。通常所说的刷新频率一般指垂直刷新频率；判断显示器性能的指标是垂直刷新频率。视频带宽(BandWidth)视频带宽是指每秒钟电子枪扫描过的总象素，等于“水平分辨率×垂直分辨率×场频”，单位：MHz。如在1024×768的分辨率下，若刷新频率为70Hz，则理论上需要的带宽为1024×768×70＝55.1MHz，但实际所需的带宽要高一些。视频带宽的值越大，显示器性能越好。显示面积显示面积又称可视面积或者可视尺寸，指显像管的可见部分的面积，通常以显示器对角线的长度来衡量。显示面积都会小于显示管的大小，即可视尺寸比标称尺寸要小。比如15英寸显示器的显示面积一般是13.8英寸，17英寸显示器的显示面积一般是16英寸，19英寸显示器的显示面积一般是18英寸。显象管的CRT涂层电子束撞击荧光屏和外界光源照射均会使显示器屏幕产生静电、反光、闪烁等现象，不仅干扰图像清晰度，还可能直接危害使用者的视力健康。因此通常的CRT均附着表面涂层，以降低不良影响。目前主要的CRT涂层有以下4种：表面蚀刻涂层表面蚀刻涂层(DirectEtchingCoating)，直接蚀刻CRT表层，使表面产生微小凹凸，对外界光源照射进行漫反射，降低特定区域的反射强度，减少干扰。AGAS涂层AGAS(Anti-GlareCoating)涂层，防眩光、防静电涂层。涂层材料为一种矽涂料，含有那里电微粒，可以扩散反射光，降低强光干扰。ARAS涂层ARAS(Anti-Reflection\Anti-Static)涂层，防反射、防静电涂层。涂层材料为多次结构的透明电介质涂料，可有效抑制外界光源的反射现象。超清晰涂层超清晰(UltraClearCoating)涂层，三星显示器特有的专利技术，由多层透明膜复合而成，可以有效吸必反射光，减少图像投射光线的变形，且机戒强度较佳。控制方式显示器上都会提供控制功能，可以对显示器的各种物理量，如亮度、对比度、色彩、枕形失真和鼓形失真等。显示器的控制方式可以分为模拟式与数字式两种。模拟控制模拟控制一般是通过旋钮来进行各种设置，控制功能单一，故障率较高。而且模拟控制不具备记忆功能，每次改变显示模式（分辨率、颜色数等）后，都要重新设置。数字控制数字控制大都采用按钮或飞梭式设计，操作简单方便，故障率也较低。数控方式可以记忆各种显示模式下的屏幕参数，在切换显示模式时无需重新进行设置。根据操作界面的不同，数控又分为普通数字调节和OSD(OnScreenDisplay，画中画)两种。其中OSD可以直接在屏幕中显示功能选项和调节状态，因此操作更为直观，调节精度也高。OSD方式已为越来越多显示器所采用。动态聚焦(DynamicFocus)动态聚焦指电子枪扫描屏幕时，对电子束在屏幕中心和四角聚焦上的差异进行自动修补的功能。普通的电子枪聚焦时会发生散光现象，即在边角时象素点垂直方向和水平方向的焦距长度不统一，散光现象在屏幕边缘最为明显。为了减少这种情况的发生，需要对电枪作动态补偿，使屏幕上任何扫描点数均能清晰一致。动态聚焦(DynamicFocus)动态聚焦技术是采用一个调节器，周期性产生特殊波形的聚焦电压，使电子束在中心点时电压最低，在边角扫描时电压随焦距增大而逐渐增高，随时修正聚焦变化。目前的动态聚焦技术主要有以下两种：动态聚焦(DynamicFocus)单倍动态聚焦(SingleDynamicFocus)，电子枪在水平或垂直方向上进行电压补偿，但两个方向不能同时操作。双倍动态聚焦(DoubleDynamicFocus)，同时在水平和垂直两个方向上对电子束进行动态补偿，可以更好地提高屏幕四角的图像清晰度。显示器的国际标准、规范EPA能源之星MPR-II电磁辐射标准TCO92TCO95TCO99节能标准EPA节能标准EPA(EnvironmentalProtectionAgency)是美国环保部制定的一项标准。能源之星是符合该机构环保标准的认证标志。标有能源之星标志的电子设备符合EPA环保节能标准。电磁辐射标准电磁辐射标准(ElectromagneticRadiationStandards)中的MPR-II标准是由瑞典国家测量测试局(SwedishNationalBoardforMeasurementandTesting)所制定的，主要是对电子设备的电磁辐射程度等实行标准限制，包括电场、磁场和静电场强度三个参数。现已被采纳为世界性显示器质量标准。TCO规范TCO规范是由TCO组织（以瑞典UTIA为主以及全国其它各学科专家和教授所组成）所制定的。TOC标准用于规范显示器的电子和静电辐射对环境的污染。TCO规范的各种测试标准比MPR-II和EPA的能源之星更加严格。TCO规范TCO92：于1991年制定的一个比MPR-II更为严格的标准，增加了对交流电场（ATF）的限制，是目前世界上最为严格的低辐射标准。TCO95：最新的综合性环保及人体工学设计规范，包括一系列标准和功能。TCO99：提出了更严格、更全面的环境保护、用户舒适度等标准，对键盘和便携机的设计也提出了具体意见。纯平显示器纯平显示器是目前最为流行的CRT显示器,又分为物理纯平和视觉纯平ＬＧ未来窗（物理纯平）三星丹娜（视觉纯平）三菱钻石珑（视觉纯平）索尼特丽珑（视觉纯平）液晶(LC)的概念液晶(LiquidCrystal)是一种介于固态和液态之间的物质，是具有规则性分子排列的有机化合物。如果把它加热会呈现透明的液体状态，把它冷却则会出现结晶颗粒的混浊固体状态。液晶按照分子结构排列的不同分为三种：类似粘土状的Smectic液晶；类似细火柴棒的Nematic液晶；类似胆固醇状的Cholestic液晶。液晶显示器的概念液晶显示器使用的是Nematic类型的液晶，采用此类液晶制造的液晶显示器被称为LCD（LiquidCrystalDisplay）。液晶显示器的分类按应用范围分类，可分为：笔记本电脑(Notebook)液晶显示器，NotebookLCD是目前最为常见的液晶显示器产品，它与笔记本电脑的其他部分连为一体。桌面计算机(Desktop)液晶显示器，DesktopLCD是传统CRT显示器的替代产品，目前应用也比较普遍。液晶显示器的分类按物理结构分类，可分为：TN(TwistedNematic，扭曲向列)LCD；STN(SuperTN，超扭曲向列)LCD；DSTN(Double-layerSTN，双层超扭曲向列)LCD，俗称伪彩显；TFT(ThinFilmTransistor，薄膜晶体管)LCD，俗称真彩显。液晶显示器的原理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。液晶显示器的参数衡量液晶显示器性能的好坏，可以从以下几个参数来考虑。可视角度指液晶屏从侧面看的清楚程度，LCD的可视角度左右对称，而上下则不一定对称。一般情况是上下角度小于或等于左右角度。可视角愈大愈好。若可视角为左右80°，表示在始于屏幕法线80°的位置时可以清晰地看见屏幕图像。但由于人的视力范围不同，则还需要以对比度为准。亮度液晶显示器的亮度很重要，亮度的单位是砍[德拉]每平方米(cd/m2)。单位数愈高，可调整的效果愈好，画面自然更为亮丽。TFTLCD的可接受亮度为150cd/m2以上，目前国内能见到的TFTLCD亮度基本在200cd/m2左右。对比度LCD的对比度也很重要，比值愈高，对比愈强烈，色彩越鲜艳饱和，调整效果也会更细致，还会显现出立体感；对比度低，颜色显得贫瘠，影像也变得平板。现在最流行的对比度为300:1，甚至更高。响应时间响应时间反应了液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，此值愈小愈好。响应时间越小，播放动态影像时才清晰无残影，不会产生影像拖尾的现象。显示色素DSTNLCD只能显示高彩(256K种色彩)，许多厂商使用了所谓的FRC(FrameRateControl)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面。TFTLCD一般有24位16M种颜色，能显示出全彩，彩色十分鲜艳。常见显示器介绍菲利浦（PHILIPS）美格（MAG）中强（CTX）三星（SAMSUNG）优派（VIEWSONIC）梦想