显示卡与显示器

显示卡与显示器信息工程系刘建友第1页，共52页，2023年，2月20日，星期六教学重点和难点：显示器的工作原理和主要性能指标显卡的基本结构和主要性能指标主流显示芯片及厂商第六章显卡与显示器信息工程系刘建友第2页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器显示器显示器又称为监视器，是计算机中的一种输出设备。其作用是显示从计算机中输出的内容，以便于使用者及时掌握必要的信息和结果。信息工程系刘建友第3页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器一、显示器的分类1、按色彩分单色显示器、彩色显示器2、按显示方式分CGA、EGA、XGA（SXGA）、VGA（包括SVGA、TVGA）3、按像素点距分0.39mm、0.31mm、0.28mm、0.26mm、0.24mm、0.21mm4、按屏幕大小分14英寸、15英寸、17英寸、19英寸、21英寸等5、按扫描方式分隔行扫描、逐行扫描6、按显示原理分阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示器（LED）、等离子显示器（PDP）、有机发光显示器（OLED）信息工程系刘建友第4页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器二、CRT显示器CRT显示器是一种使用阴极射线管(CathodeRayTube)的显示器，阴极射线管主要有五部分组成：电子枪(ElectronGun)，偏转线圈(Defiectioncoils)，荫罩(Shadowmask)，荧光粉层(Phosphor)及玻璃外壳。它是目前应用最广泛的显示器之一。CRT纯平显示器具有可视角度大、无坏点、色彩还原度高、色度均匀、可调节的多分辨率模式、响应时间极短、价格便宜等优点。信息工程系刘建友第5页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器1、CRT显示器发展过程1998年以前12英寸黑白、14英寸彩色显示器为主流；1999年15英寸平面直角为主流；2000年以后17英寸纯平为主流，到现在19英寸、21英寸大屏彩显，CRT经历了由小到大的过程。信息工程系刘建友第6页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器2、CRT显示器工作原理CRT显示器(阴极射线显像管)主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉层、和玻璃外壳五部分组成。①电子枪工作原理在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(R、G、B)三原色。电子枪工作时是由灯丝加热阴极，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（25000V）作用下，获得巨大的能量，以极高的速度去轰击荧光粉层。这些电子束轰击的目标就是荧光屏上的三原色。为此，电子枪发射的电子束不是一束，而是三束，它们分别受电脑显卡R、G、B三个基色视频信号电压的控制，去轰击各自的荧光粉单元。受到高速电子束的激发，这些荧光粉单元分别发出强弱不同的红、绿、蓝三种光。根据空间混色法(将三个基色光同时照射同一表面相邻很近的三个点上进行混色的方法)产生丰富的色彩，这种方法利用人们眼睛在超过一定距离后分辨力不高的特性，产生与直接混色法相同的效果。用这种方法可以产生不同色彩的像素，而大量的不同色彩的像素可以组成一张漂亮的画面，而不断变换的画面就成为可动的图像。信息工程系刘建友第7页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器2、CRT显示器工作原理①电子枪工作原理

电子枪工作原理示意图信息工程系刘建友第8页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器2、CRT显示器工作原理②画面的形成其原理是利用人们眼睛的视觉残留特性和荧光粉的余辉作用，也就是说使只有一支电子枪，只要我们的三支电子束可以足够快地向所有排列整齐的像素进行激发，我们就可以看到一幅完整的图像。要形成非常高速的扫描动作，我们还需要偏转线圈(Deflectioncoils)的帮助，通过它，我们可以使显像管内的电子束以一定的顺序，周期性地轰击每个像素，使每个像素都发光，而且只要这个周期足够短，也就是说对某个像素而言电子束的轰击频率足够高，我们就会看到一幅完整的图像。我们把这种电子束有规律的周期性运动叫扫描运动。显示器着色分析图信息工程系刘建友第9页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器2、CRT显示器工作原理③显示器的扫描方式

通过实验研究发现，人们的眼睛对红、绿、蓝三种颜色反应最灵敏，而且它们的配色范围比较广，用这三种颜色可以随意配出自然界中的大部分颜色，因此在CRT显示器中，选用红、绿、蓝三种颜色作为三原色。怎样可以把这三原色的光表现出来呢？我们需要一个机电装置来完成这一表现过程。因为有大量排列整齐的像素需要激发，必然要求有规律的电子枪扫描运动才显得高效。通常实现扫描的方式很多，如直线式扫描，圆形扫描，螺旋扫描等等。其中，直线式扫描又可分为逐行扫描和隔行扫描两种，在CRT显示系统中两种都有采用。逐行扫描是电子束在屏幕上一行紧接一行从左到右的扫描方式，是比较先进的一种方式。而隔行扫描中，一张图像的扫描不是在一个场周期中完成的，而是由两个场周期完成的。在前一个场周期扫描所有奇数行，称为奇数场扫描，在后一个场周期扫描所有偶数行，称为偶数场扫描。无论是逐行扫描还是隔行扫描，为了完成对整个屏幕的扫描，扫描线并不是完全水平的，而是稍微倾斜的，为此电子束既要作水平方向的运动，又要作垂直方向的运动。前者形成一行的扫描，称为行扫描，后者形成一幅画面的扫描，称为场扫描。信息工程系刘建友第10页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器2、CRT显示器工作原理③显示器的扫描方式有了扫描，就可以形成画面，然而在扫描的过程中，怎样可以保证三支电子束准确击中每一个像素呢？这就要借助于荫罩(Shadowmask)，它的位置大概在荧光屏后面(从荧光屏正面看)约10mm处，厚度约为0.15mm的薄金属障板，它上面有很多小孔或细槽，它们和同一组的荧光粉单元即像素相对应。三支电子束经过小孔或细槽后只能击中同一像素中的对应荧光粉单元，因此能够保证彩色的纯正和正确的会聚，所以我们才可以看到清晰的图像。至于画面的连续感，则是由场扫描的速度来决定的，场扫描越快，形成的单一图像越多，画面就越流畅。而每秒钟可以进行多少次场扫描通常是衡量画面质量的标准，我们通常用帧频或场频(单位为Hz，赫兹)来表示，帧频越大，图像越有连续感。我们知道，24Hz场频是保证对图像活动内容的连续感觉，48Hz场频是保证图像显示没有闪烁的感觉，这两个条件同时满足，才能显示效果良好的图像。其实，这就跟动画片的形成原理是相似的，一张张的图片快速闪过人的眼睛，就形成连续的画面，就变成动画。信息工程系刘建友第11页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器3、CRT显示器主要性能指标①显示器的屏幕尺寸显示器的的屏幕尺寸一般指的是显像管的对角线长度，是指显像管的大小，不是它的显示面积。但对于用户来说，关心的还是他的可视面积，就是我们所能够看到的显像管的实际大小尺寸，单位都是指英寸。一般来说，15英寸显示器，其可视面积一般为13.8英寸，17英寸的显示器，其可视面积一般为16英寸，19英寸的显示器，其可视面积一般为18英寸。信息工程系刘建友第12页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器②逐行扫描和隔行扫描逐行扫描是电子束在屏幕上一行紧接一行从左到右的扫描方式，是比较先进的一种方式。隔行扫描由两个场周期完成的。在前一个场周期扫描所有奇数行，称为奇数场扫描，在后一个场周期扫描所有偶数行，称为偶数场扫描。（现已淘汰）信息工程系刘建友第13页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器③刷新频率刷新率分为垂直刷新率和水平刷新率，一般提到的刷新率通常指垂直刷新率。垂直刷新率表示屏幕的图象每秒钟重绘多少次，也就是每秒钟屏幕刷新的次数，以Hz（赫兹）为单位。信息工程系刘建友第14页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器④点距和栅距

点距：指屏幕上相邻两个同色像素单元之间的距离，即两个红色（或绿、蓝）像素单元之间的距离。从原理上讲，普通显像管的荧光屏里有一个网罩，上面有许多细密的小孔，所以被称为“荫罩式显像管”。电子枪发出的射线穿过这些小孔，照射到指定的位置并激发荧光粉，然后就显示出了一个点。

栅距：由于SONY推出的特丽珑显像管采用了栅状荫罩，因此引入了栅距的概念。栅距是指荫栅式像管平行的光栅之间的距离（单位：mm）。它的代表就是“特丽珑”和“钻石珑”等高档次显示器，采用荫栅式显像管的它的好处在于其栅距在长时间里使用也不会变形，显示器使用多年也不会出现画质的下降，而荫罩式正好相反，其网点会产生变形，所以长时间使用就会造成亮度小降，颜色转变的问题。另一方面由于荫栅式可以透过更多的光线，从而可以达到更高的亮度和对比度，令图像色彩更加鲜艳逼真自然。凭肉眼看同档次的孔状荫罩和荫栅式荫罩两种类型的显示器，显示效果的区别不算大。但从理论和应用上讲，孔状荫罩显示器显示的图像更精细准确，适合CAD/CAM的应用；荫栅式荫罩显示器的色彩要明亮一些（屏幕受到电子束激发的面积略大），更适合于艺术专业的应用。信息工程系刘建友第15页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑤视频信号的带宽是指电子枪在一秒钟内扫描过的像素点总个数，即单位时间内所有水平扫描线上显示出的像素个数之总和，单位是MHz。带宽频率越高图像清晰度更好。如果显示器实际带宽不足以支持用户设定的分辨率和场频，则会使显示的清晰度受到影响，从而影响显示效果。显示器对带宽的要求可以用分辨率与场频来计算：带宽要求等于“水平像素（分辨率）×垂直分辨率×场频（刷新频率）”。信息工程系刘建友第16页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑥分辨率是指显示器所能显示的像素的多少。由于屏幕上的点、线和面都是由像素组成的，显示器可显示的像素越多，画面就越精细，同样的屏幕区域内能显示的信息也越多，所以分辨率是个非常重要的性能指标之一。以分辨率为1024×768的屏幕来说，即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条线，即扫描列数为1024列，行数为768行。信息工程系刘建友第17页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑦显像管球面管：它的缺陷非常明显，在水平和垂直方向上都是弯曲的。边角失真现象严重，随着观察角度的改变，图像会发生倾斜，此外这种屏幕非常容易引起光线的反射，这样会降低对比度，对人眼的刺激较大。平面直角显像管：这种显像管诞生于1994年，由于采用了扩张技术，因此曲率相对于球面显像管较小，从而减小了球面屏幕上特别是四角的失真和反光现象，配合屏幕涂层等新技术的采用，显示器的质量有较大提高。柱面管：柱面显像管采用栅式荫罩板，在垂直方向上已不存在任何弯曲，在水平方向上还略有一点弧度。以索尼公司的Trinitron(特丽珑)和三菱公司的(Diamondtron)钻石珑为代表。纯平面显像管：自1998年三星、Sony、LG等公司就先后推出真正平面的显像管。但直到1999年才成为显示器发展的重头戏。这种显像管在水平和垂直方向上均实现了真正的平面，使人眼在观看时的聚焦范围增大，失真反光都被减少到了最低限度，因此看起来更加逼真舒服。信息工程系刘建友第18页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑧电磁辐射和功率

电磁辐射是一种复合的电磁波，以相互垂直的电场和磁场随时间的变化而传递能量。人体生命活动包含一系列的生物电活动，这些生物电对环境的电磁波非常敏感，因此，电磁辐射可以对人体造成影响和损害。电磁辐射对人体的危害，表现为热效应和非热效应两大方面。热效应：当人体接受电磁辐射时，体内分子会随着电磁场的转换快速运动，使人体升温，热效应会引起中枢神经和植物精神系统的功能障碍，主要表现为头晕、失眠、健忘等亚健康表现。非热效应：即吸收辐射不足以引起体温增高，但也引起生理变化和反应。生活和工作在这种环境中过久，会出现头晕、疲乏无力、记忆力衰退、食欲减退等临床症状。

功率：一般17寸CRT显示器的功率为100W左右。信息工程系刘建友第19页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器三、LCD显示器LCD液晶显示器是LiquidCrystalDisplay的简称。液晶显示器以其体积小、厚度薄、重量轻、耗能少、无电磁辐射、画面无闪烁、避免几何失真、抗干扰等诸多优点得到业界和用户一致好评。信息工程系刘建友第20页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器1、LCD显示器工作原理物质有固态、液态、气态三种型态。液体分子质心的排列虽然不具有任何规律性，但是如果这些分子是长形的(或扁形的)，它们的分子指向就可能有规律性。于是我们就可将液态又细分为许多型态。分子方向没有规律性的液体我们直接称为液体，而分子具有方向性的液体则称之为“液态晶体”，又简称“液晶”。液晶是在1888年，由奥地利植物学家理查（Reinitzer）发现的，是一种介于固体与液体之间，具有规则性分子排列的有机化合物。一般最常用的液晶型态为向列型液晶，分子形状为细长棒形，长宽约1nm～10nm，在不同电流电场作用下，液晶分子会做规则旋转90度排列，产生透光度的差别，如此在电源ON/OFF下产生明暗的区别，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。信息工程系刘建友第21页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器1、LCD显示器工作原理从液晶显示器的结构来看，无论是笔记本电脑还是桌面系统，采用的LCD显示屏都是由不同部分组成的分层结构。LCD由两块玻璃板构成，厚约1mm，其间由包含有液晶材料的5μm均匀间隔隔开。因为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，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。背光板发出的光线在穿过第一层偏振过滤层之后进入包含成千上万液晶液滴的液晶层。液晶层中的液滴都被包含在细小的单元格结构中，一个或多个单元格构成屏幕上的一个像素。在玻璃板与液晶材料之间是透明的电极，电极分为行和列，在行与列的交叉点上，通过改变电压而改变液晶的旋光状态，液晶材料的作用类似于一个个小的光阀。在液晶材料周边是控制电路部分和驱动电路部分。当LCD中的电极产生电场时，液晶分子就会产生扭曲，从而将穿越其中的光线进行有规则的折射，然后经过第二层过滤层的过滤在屏幕上显示出来。信息工程系刘建友第22页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器2、LCD显示器分类液晶显示器按照控制方式不同可分为被动矩阵式LCD及主动矩阵式LCD两种。有两种显示——段码式显示和点阵式显示。被动矩阵式LCD被动矩阵式LCD在亮度及可视角方面受到较大的限制，反应速度也较慢。由于画面质量方面的问题，使得这种显示设备不利于发展为桌面型显示器，但由于成本低廉的因素，市场上仍有部分的显示器采用被动矩阵式LCD。被动矩阵式LCD又分为TN-LCD(扭曲向列LCD)、STN-LCD(超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(双层超扭曲向列LCD)。主动矩阵式LCD目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，也称TFT-LCD(薄膜晶体管LCD)。TFT液晶显示器是在画面中的每个像素内建晶体管，可使亮度更明亮、色彩更丰富及更宽广的可视面积。与CRT显示器相比，LCD显示器的平面显示技术体现为较少的零件、占据较少的桌面及耗电量较小，但CRT技术较为稳定成熟。信息工程系刘建友第23页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器3、LCD显示器主要性能指标①屏幕尺寸液晶显示器所标示的尺寸就是实际可以使用的屏幕范围一致，因为生产厂商是按照实际可视区域的大小来测定LCD的尺寸，而非像CRT那样由显像管的大小决定，所以一般情况下，15英寸LCD的大小就相当于传统的17英寸彩显的大小。信息工程系刘建友第24页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器②可视角度液晶显示器的可视角度左右对称，而上下则不一定对称。从一个非常斜的角度观看一个全白的液晶画面，我们可能会看到黑色或是色彩失真。一般来说，上下角度要小于或等于左右角度。如果可视角度为左右80度，表示在始于屏幕法线80度的位置时可以清晰地看见屏幕图像。但是，由于人的视力范围不同，如果没有站在最佳的可视角度内，所看到的颜色和亮度将会有误差。现在有些厂商就开发出各种广视角技术，试图改善液晶显示器的视角特性，现在能把液晶显示器的可视角度增加到160度，甚至更多。信息工程系刘建友第25页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器③点距我们常问到液晶显示器的点距是多大，但是多数人并不知道这个数值是如何得到的，现在让我们来了解一下它究竟是如何得到的。举例来说一般14英寸LCD的可视面积为285.7mm×214.3mm，它的最大分辨率为1024×768，那么点距就等于：可视宽度/水平像素(或者可视高度/垂直像素)，即285.7mm/1024=0.279mm(或者是214.3mm/768=0.279mm)。信息工程系刘建友第26页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器④色彩度LCD重要的当然是的色彩表现度。LCD面板上是由1024×768个像素点组成显像的，每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝(R、G、B)三种基本色来控制。大部分厂商生产出来的液晶显示器，每个基本色(R、G、B)达到6位，即2^6=64种表现度，那么每个独立的像素就有64×64×64=262144种色彩。也有不少厂商使用了所谓的FRC(FrameRateControl)技术以仿真的方式来表现出全彩的画面，也就是每个基本色(R、G、B)能达到8位，即256种表现度，那么每个独立的像素就有高达256×256×256=16777216种色彩了。信息工程系刘建友第27页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑤对比度对比度是定义最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。CRT显示器的对比值通常高达500:1，以致在CRT显示器上呈现真正全黑的画面是很容易的。但对LCD来说就不是很容易了，由冷阴极射线管所构成的背光源是很难去做快速地开关动作，因此背光源始终处于点亮的状态。为了要得到全黑画面，液晶模块必须完全把由背光源而来的光完全阻挡，但在物理特性上，这些元件并无法完全达到这样的要求，总是会有一些漏光发生。一般来说，人眼可以接受的对比值约为250:1。信息工程系刘建友第28页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑥亮度值亮度是指画面的明亮程度，单位是堪德拉每平米(cd/m2)，液晶显示器的最大亮度，通常由冷阴极射线管(背光源)来决定，亮度值一般都在200～250cd/m2间。液晶显示器的亮度略低，会觉得屏幕发暗。虽然技术上可以达到更高亮度，但是这并不代表亮度值越高越好，因为太高亮度的显示器有可能使观看者眼睛受伤。目前提高显示屏亮度的方法有两种，一种是提高LCD面板的光通过率；另一种就是增加背景灯光的亮度，即增加灯管数量。需要注意的是，较亮的产品不见得就是较好的产品，显示器画面过亮常常会令人感觉不适，一方面容易引起视觉疲劳，同时也使纯黑与纯白的对比降低，影响色阶和灰阶的表现。因此提高显示器亮度的同时，也要提高其对比度，否则就会出现整个显示屏发白的现象。此外亮度的均匀性也非常重要，但在液晶显示器产品规格说明书里通常不做标注。亮度均匀与否，和背光源与反光镜的数量与配置方式息息相关，品质较佳的显示器，画面亮度均匀，柔和不刺目，无明显的暗区。现在在LCD亮度的技术研究方面，目前已经达到800甚至更高，已经接近CRT显示器水准。此外液晶显示器的亮度有不同标称方式，例如典型亮度为350，最大亮度可能是400，具体是那种，厂商一般不做说明。因此会出现在一定范围内不能仅通过参数区分显示器好坏的情况，购买液晶显示器时还要综合考虑对比度等因素，最好实际观看显示效果。信息工程系刘建友第29页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑦响应时间响应时间是指液晶显示器各像素点对输入信号反应的速度，此值当然是越小越好。如果响应时间太长了，就有可能使液晶显示器在显示动态图像时，有尾影拖曳的感觉。一般的液晶显示器的响应时间在20～30ms之间。随着技术的不断提升，国内一线显示器品牌，如华硕、三星、LG等陆续开始推出5ms以下响应时间的显示器，这也令液晶显示器拖影明显的弊病得到了长足的改善。信息工程系刘建友第30页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑧分辨率由于LCD和CRT显示器的成像原理不同，二者的屏幕分辨率是两个不同的概念。无论在高档还是低档LCD中，分辨率都存在一点不足。LCD面板是由很多发光点组成，只能支持它自己的真实分辨率。比如说15寸LCD真实分辨率为1024×768，而用户想要使用800×600的分辨率，可以有两种显示方式。一是居中显示，只有LCD中间的800×600个点会显示图象，其它面积的发光点则保持不发光的状态，整个画面居中缩小。另一种是仿真显示，这种方式能使图像使用到屏幕上每一个像素，但此时图像难免会出现模糊、失真现象，会对显示效果造成不小的影响。信息工程系刘建友第31页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器⑨刷新频率对于CRT来讲，屏幕图像是在高电压作用下，游离的电子轰击荧光粉而来，由于显像管内荧光粉受到电子束击打后发光的时间很短，所以电子束必须不断击打荧光粉使其持续发光，这样就会出现散焦现象。而且电子枪从屏幕的第一行开始，从左至右逐行扫描，扫描完整个屏幕后再从第一行开始，这样就不可避免地会产生闪烁感。所以CRT显示器屏幕的刷新率要达到一定的速度人眼才不易感觉出屏幕的闪烁。LCD则是利用背光源，即荧光灯管作光源，由液晶分子控制光线的偏转或通过，由于液晶分子只有两种状态--关或开，因此对LCD来说不存在刷新率的问题，当显示器打开的时候，LCD面板中每个像素都在持续不断地发光，所以LCD不会有高频闪烁现象。当然，LCD显示器同样也有刷新率的概念，只不过与CRT的屏幕刷新率完全是两码事，对性能没有什么明显影响罢了。信息工程系刘建友第32页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器四、等离子显示器PDP（PlasmaDisplayPanel，等离子显示器）是采用了近几年来高速发展的等离子平面屏幕技术的新一代显示设备。

成像原理：等离子显示技术的成像原理是在显示屏上排列上千个密封的小低压气体室，通过电流激发使其发出肉眼看不见的紫外光，然后紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝3色荧光体发出肉眼能看到的可见光，以此成像。

等离子显示器的优越性：厚度薄、分辨率高、占用空间少且可作为家中的壁挂电视使用，代表了未来电脑显示器的发展趋势。

等离子显示器的特点：高亮度、高对比度；纯平面图像无扭曲；超薄设计、超宽视角；具有齐全的输入接口；环保无辐射。信息工程系刘建友第33页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器五、LED显示器LED显示器（lightemittingdiode，发光二极管）它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。LED的技术进步是扩大市场需求及应用的最大推动力。最初，LED只是作为微型指示灯，在计算机、音响和录像机等高档设备中应用，随着大规模集成电路和计算机技术的不断进步，LED显示器正在迅速崛起，近年来逐渐扩展到证券行情股票机、数码相机、PDA以及手机领域。LED显示器集微电子技术、计算机技术、信息处理于一体，以其色彩鲜艳、动态范围广、亮度高、寿命长、工作稳定可靠等优点，成为最具优势的新一代显示媒体，目前，LED显示器已广泛应用于大型广场、商业广告、体育场馆、信息传播、新闻发布、证券交易等，可以满足不同环境的需要。信息工程系刘建友第34页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器六、CRT显示器和LED显示器比较CRT优点：清晰逼真的色彩还原、高画质大视角、快速显示无抖动、长寿命结实耐用。缺点：体积大，重量大，功耗大，辐射大LED优点：体积小、厚度薄、重量轻、耗能少、无电磁辐射、画面无闪烁、避免几何失真、抗干扰。缺点：无法避免坏点，可视角度小，对比度低，响应时间长，亮度不够。信息工程系刘建友第35页，共52页，2023年，2月20日，星期六第一节显示器六、CRT显示器和LED显示器比较视角：大多数纯平显示器的视角都能达到180度，而LCD则在120－160度左右，一旦视角超出其实际可视范围，画面的颜色就会减退。亮度值：CRT亮度值达1000cd/m2，LED亮度值在200-500cd/m2左右。响应时间：LCD的反应速度在16-40ms，而CRT只有1ms。对比度：CRT在500：1；LED在250：1左右，且很难全黑。色彩：色彩理论上CRT可显示的色彩无限，而LCD只能显示大约26万种颜色，LCD灰度方面也不如CRT。分辨率：一台CRT分辨率都能够调整为多种，但它的最大分辨率未必是最合适的分辨率。但对LCD最大分辨率就是最佳分辨率。若所设定的分辨率小于真实分辨率会对显示效果造成一定影响。刷新率：CRT的刷新率要达到75HZ以上，才不闪烁；LCD的每个像素都在持续发光，所以LCD不会有闪烁现象。点距：CRT显示器的点距多为0.22-0.28毫米，而LCD点距多为0.297-0.32毫米。可视面积：CRT显示器的尺寸是其显像管的尺寸，可以用来显示图像的部分根本达不到这个尺寸，但对于LCD来说，标称的尺寸大小基本上就是可视面积的大小。显示效果：CRT不同程度地存在着聚焦、汇聚、呼吸效应等方面的问题，而LCD则没有，CRT显示效果不如LCD。其它问题：CRT有辐射，而LCD几乎没有；CRT体积大，重量大，功耗大，LCD体积小，重量轻，功耗低；价格上LCD比CRT贵。信息工程系刘建友第36页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡一、显卡的作用显卡全称显示接口卡（Videocard，Graphicscard），又称为显示适配器（Videoadapter），简称为显卡，是个人电脑最基本组成部分之一。显卡的用途是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。1、信号转换：数字信号转为模拟信号；2、显示信息的控制；3、对图形函数进行加速。信息工程系刘建友第37页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡二、显卡的工作原理需要显示的数据离开CPU，必须通过4个步骤，最后才会到达显示屏，如下图所示。（1）数字数据从总线(Bus)进入显卡芯片（2）数字数据从显卡芯片进入显存（3）数字数据从显存进入数字/模拟信号转换器(RAMDAC)（4）模拟信号从RAMDAC进入显示器信息工程系刘建友第38页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡三、显卡的基本结构

1、GPU（GraphicProcessingUnit，图形处理器）NVIDIA公司在发布GeForce256图形处理芯片时首先提出的概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并进行部分原本CPU的工作，尤其是在3D图形处理时。GPU的生产主要由nVidia与ATI两家厂商生产。信息工程系刘建友第39页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡2、显存显存是显示内存的简称。顾名思义，其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能愈强，需要的显存也就越多。以前的显存主要是SDR的，容量也不大。现今市面上的显卡大部分采用的是GDDR3显存，现在最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR4或GDDR5显存。显存主要由传统的内存制造商提供，比如三星、现代、Kingston等。信息工程系刘建友第40页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡3、显卡BIOS显卡BIOS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。早期显示BIOS是固化在ROM中的，不可以修改，而多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的FlashBIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。信息工程系刘建友第41页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡4、显卡PCB板就是显卡的电路板，它把显卡上的其它部件连接起来。功能类似主板。信息工程系刘建友第42页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡四、显卡的主要性能指标1、显示芯片（芯片厂商、芯片型号、制造工艺、核心代号、核心频率、SP单元、渲染管线、版本级别）2、显卡内存（显存类型、显存容量、显存位宽、显存速度、显存颗粒、最高分辨率、显存频率、显存时钟周期、封装类型）3、技术支持（像素填充率、顶点着色引擎、3DAPI、RAMDAC频率）4、显卡PCB板（PCB层数、显卡接口、输出接口、散热装置）信息工程系刘建友第43页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡五、显卡的接口标准1、PCI接口PCI(PeripheralComponentInterconnect)接口由英特尔公司1991年推出的用于定义局部总线的标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。最早提出的PCI总线工作在33MHz频率之下，传输带宽达到133MB/s(33MHz*32bit/s)，基本上满足了当时处理器的发展需要。随着对更高性能的要求，1993年又提出了64bit的PCI总线，后来又提出把PCI总线的频率提升到66MHz。PCI接口的速率最高只有266MB/S，1998年之后便被AGP接口代替。不过仍然有新的PCI接口的显卡推出，因为有些服务器主板并没有提供AGP或者PCI-E接口，或者需要组建多屏输出，选购PCI显卡仍然是最实惠的方式。信息工程系刘建友第44页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡2、AGP接口AGP(AccelerateGraphicalPort，加速图像处理端口)接口是Intel公司开发的一个视频接口技术标准,是为了解决PCI总线的低带宽而开发的接口技术。它通过将图形卡与系统主内存连接起来，在CPU和图形处理器之间直接开辟了更快的总线。其发展经历了AGP1.0(AGP1X/2X)、AGP2.0(AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)。最新的AGP8X其理论带宽为2.1Gbit/秒。到2009年，已经被PCI-E接口基本取代（2006年大部分厂家已经停止生产）。信息工程系刘建友第45页，共52页，2023年，2月20日，星期六第二节显示卡3、PCIExpress接口PCIExpress(简称PCI-E)是新一代的总线接口，而采用此类接口的显卡产品，已经在2004年正式面世。早在2001年的春季“英特尔开发者论坛”上，英特尔公司就提出了要用新一代的技术取代PCI总线和多种芯片的内部连接，并称之为第三代I/O总线技术。随后在2001年底，包括Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开始起草新技术的规范，并在2002年完成，对其正式命名为PCIExpress。信息工程系刘建友第46页，共52页，2023年，2月20日，星期六第三节主流显示芯片显卡芯片又称图型处理器（GPU），它在显卡中的作用，就如同CPU在电脑中的作用一样。更直接的比喻就是大脑在人身体里的作用。常见的生产显示芯片的厂商：Intel、AMD、nVidia、VIA（威盛）、SIS（矽统）、Matrox（迈创）、3DLabs。Intel、VIA（S3）、SIS主要生产集成芯片；ATI、nVidia以独立芯片为主，是市场上的主流。Matrox、3DLabs则主要面向专业图形市场。信息工程系刘建友第47页，共52页，2023年，2月20日，星期六第三节主流显示芯片一、nVIDIA显卡芯片系列1、Geforce2561999年8月，Geforce256问世，NVIDIA舍弃了帮自己打下江山的Riva品牌，新启用的Geforce强调力量并沿用至今，并衍生出驱动品牌Forceware及芯片组品牌nForce！2、Geforce2（100/200/400）3、GeForce3（200/500）4、GeForce4（420/440/460/4000/4200/4400/4600/4800）5、GeForceFX（5200/5500/5600/5700/5800/5900/5950）6、GeForce（6100/6150/6200/6400/6500/6600/6800）7、Geforce（7100/7300/7600/7800/7900/7950）8、GeForce（8400/8500/8600/8700/8800）9、GeForce（9400GT/9500GT/9600GSO/9600GT/9800GT/9800GTX+/

9800GX2/GTX260/GTX260+/GTX280/GTX275/GTX285/GTX295/

GTX470/GTX480

信息工程系刘建友第48页，共52页，2023年，2月20日，星期六第三节主流显示芯片二、ATI显卡芯片系列ATI(ArrayTechnologyIndustry)是世界著名的显示芯片生产商，和nVIDIA齐名，中文名叫“冶天”。在1985年至2006年之间是全球重要的显示芯片公司，总部设在加拿大安大略省万锦，直至被美国AMD公司收购后成为该公司的一部份。ATI公司的主要品牌Radeon（镭龙）系列早期：Radeon（7000/7200/7500/8