第六章显示卡与显示器

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第六章显示卡与显示器,计算机显示系统的构成,1.,显示卡,2.,显示器,3.,显示驱动程序,工作过程：,主机通过系统,I/O,总线将图形数据发送给显卡，显卡将这些数据暂存在显存中并加以处理，转换成视频信号，通过显示接口输出到显示器形成画面。,CPU,显卡,显示器,显示系统,教学目的, 1,、使学生掌握计算机显卡与显示器的结构、原理和性能指标；,2,、了解当前市场上流行的代表性产品及选购方法；,教学重点,性能指标及选购,教学难点,性能指标及选购,课 型,理论,教学方法,讲解、演示、观察、记忆,教 具,多媒体计算机，多媒体幻灯片演示,教学基本要求,显示器又叫监视器，是微机系统中不可缺少的输出设备，主要用来将电信号转换成可视信息。通过显示器的屏幕可以看到操作微机时的各种状态、工作结果、编辑的文件、程序和图形等各种信息，并且它的质量的好坏直接影响到使用者的健康。,6.1,显示器,6.1.1,显示器的分类,1.,按色彩分,单色显示器和彩色显示器。,2.,按显示方式分,CGA,、,EGA,、,VGA,、,XGA,等,3.,按像素点距分,0.39,、,0.31,、,0.28,、,0.26,、,0.24,、,0.21mm,等,4.,按屏幕大小分,14,英寸、,15,英寸、,17,英寸、,19,英寸、,21,英寸或更大等。,6.1.1,显示器的分类,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（,LCD,）、等离子显示器（,PDP,）,7.,按显像管的形状分,球面显示器、柱面显示器、直角平面显示器和纯平显示器,CRT,显示器和,LCD,显示器,1,、,CRT,显示器的工作原理,CRT,显示器即阴极射线管显示器。,CRT,显示器的显示系统和电视机类似，主要部件是显像管（电子枪），在彩色显示器中，通常是,3,个电子枪。显像管的屏幕上涂有一层荧光粉。当显像管内部的电子枪阴极发出的电子束，经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用向正确目标偏离，穿越荫罩的小孔或栅栏，轰击到荧光屏上的荧光粉时，荧光粉被激活，即可发出光来。彩色显示器由三支电子枪分别发射不同强度的电子束，并打在荧光层上对应的红（,R,）、绿（,G,）、兰（,B,）色点上，三点发出的光线叠加后，就会产生各种色彩。,6.1.2,显示器的工作原理,2,、液晶显示器的工作原理,利用液晶的物理特性，通电时导通，排列变得有秩序，使光线容易通过；不通电时排列混乱，阻止光线通过。,6.1.3,显示器的主要性能指标,1.CRT,显示器的主要技术指标,（,1,）显示器的屏幕尺寸：,通常是指,CRT,显示器显像管对角线的长度，以英寸（,in,）作为单位。常见的尺寸有,15,英寸、,17,英寸、,19,英寸、,21,英寸等几种。,（,2,）逐行扫描和隔行扫描,隔行扫描是先扫描单数行，再扫描双数行。而逐行扫描是顺序扫描每一行。,（,3,）刷新率：刷新频率又叫场频或垂直扫描频率,.,它是指单位时间内电子枪对整个屏幕进行扫描的次数。,显示器的刷新频率越高，图像闪烁和抖动就越不明显，这样可以有效保护眼睛。,另外还有一个行频参数，所谓行频即水平扫描频率，就是指电子枪每秒在荧光屏上扫过的水平线的数量，以,KHz,（千赫兹）为单位，它的值越大越好，比较高档的显示器的行频高达,100KHz,或以上。 场频和行频越高，则刷新速度越快，屏幕画面越稳定。,6.1.3,显示器的主要性能指标,（,4,）点距和栅距,点距是指屏幕上相邻两个同色点之间的中心距离。即两个红色（或蓝色、绿色）点之间的距离。以毫米（,mm,）为单位。点距越小，显示的图像越清晰，画面也就越细腻。,荫罩的点距：,如右图的两个绿点之间的距离,0.28mm,。,荫罩的水平点距：,如右图的三个相邻绿点组成的,正三角形的高,0.24mm,。,这个概念主要目的是和荫栅的栅距相比较。,荫栅的栅距：,是测量两条同色色带间的水平距离。,如右图的两个相邻红条的间距,0.25mm,。,其约相当于,0.28,的点距,(,见上页）。,6.1.3,显示器的主要性能指标,（,5,）视频信号的带宽：每秒钟显示器的电子枪扫描过的像素点的多少，以,MHz,（兆赫兹）为单位，表明显示器电路可处理的频率范围，带宽的表达式为：,水平分辨率*垂直分辨率*刷新频率,决定了显示器能达到的最高工作频率，也是衡量显示器性能的重要指标，该值越大表明显示器的性能越好，价格越贵。,（,6,）分辨率,CRT,显示器的分辨率是指屏幕上能容纳的像素的个数，分辨率越高，屏幕上显示的像素个数也就越多，图像也就越细腻，能够显示的内容也就越多。通常用横向点,纵向点的方式来表示一台,CRT,显示器的分辨率。,1024768,，,12801024,。分辨率受到点距和屏幕尺寸的限制。分辨率不仅与显示器的尺寸有关，还与显卡性能有关。,能源之星标志,辐射与环保标准,6.1.3,显示器的主要性能指标,（,7,）电磁辐射和功率消耗,TCO,标志,17,英寸显示器在工作时的功耗为,100W,左右，在守候状态下的功耗在,70W,左右，也有一些产品在守候状态下的功耗只有,1,2W,。,6.1.3,显示器的主要性能指标,（,8,）控制调节方式：调节方式是指显示器提供的对显示器的各项工作指标，包括色彩、模式、几何形状等进行调整而使显示器达到最佳使用状态的方式。,（,9,）显像管,显像管的性能决定整个显示器的性能。主要可划分为球型和平面直角型两种，球型的屏幕中间成球面，在屏幕边缘可分辨出变形。而平面直角型屏幕的边缘较小图像也就更清晰。,（,10,）显示器屏幕上的涂层,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。,6.1.3,显示器的主要性能指标,2.,液晶显示器的主要技术指标,（,1,）分辨率：,一般情况下，最高分辨率即为其最佳分辨率。无特殊情况最好使其工作在最佳分辨率下，否则可能出现显示错误的情况，如文字显示不清楚等。现主流,17,英寸液晶显示器的分辨率可达,1280*1024,。最佳分辨率由厂家设置,。,（,2,）刷新频率,液晶显示器是对整幅画面进行扫描刷新的，所以液晶显示器即使在较低的刷新频率下,(,如,60Hz),也不会出现闪烁的现象。一般能达到,75Hz,就足够了,。,15,英寸液晶显示器一般在,1024*768,的最佳分辨率下，其刷新频率可达到,75Hz,。,（,3,）接口类型,采用数字接口,(,如目前的,DVI,接口是主流,),可以有效地减少信号的损耗和干扰，是最适合液晶显示器的接口。目前大多数液晶显示器仍然使用模拟信号接口。,（,4,）点缺陷,液晶显示器的点缺陷分为亮点、暗点和坏点三种。亮点是指在黑屏的下呈现的,R,、,G,、,B,色点。暗点是指在白屏的情况下出现的非单纯的,R,、,G,、,B,色点。坏点是指在白屏下为纯黑色的点或在黑屏下为纯白色的点。说明该像素的,R,、,G,、,B,三个子像素点均已损坏。,（,5,）可视角度：它是指用户从不同的方向清晰地观察屏幕上所有内容的角度。数值越大越好。,液晶显示器可视角度包括水平可视角度和垂直可视角度。,（,6,）尺寸标示：是指液晶显示器屏幕对角线的长度，单位为英寸。液晶显示器采用的标称尺寸就是它实际屏幕的尺寸,.,（,7,）响应时间：,液晶显示器的响应时间是指液晶体从暗到亮,(,上升时间,),再从亮到暗,(,下降时间,),的整个变化周期的时间总和。液晶显示器的响应时间应在,20ms,以下。,（,8,）防眩光、防反射,6.1.4CRT,显示器与,LCD,显示器的比较,参数,CRT,显示器,LCD,显示器,分辨率,无固定分辨率，只要在显示器允许的范围内，都可以直接显示出来,固定分辨率。在自有的分辨率下可得到最佳的显示效果，在其他分辨率下可以以扩展或压缩的方式显示画面,刷新率,不低于,85Hz,最佳刷新率在,75Hz,颜色数,无限制，取决于系统设定及显示卡,较大，达到全彩标准,体积及重量,体积较大、笨重,体积小重量轻、外观时尚,响应时间,较快,较慢，有待进一步提高,动态色彩还原,还原度较高,还原度较低,可视角度,良好的视角,视角在不断改良提升,健康状况,有幅射及电磁干扰,无幅射及电磁干扰，环保节能,价格因素,较便宜,较贵,6.2,显示卡,6.2.1,显示卡的作用,显示卡简称显卡，是一块独立的电路板，安装在主板的扩展槽上，有的显卡被直接集成在主板上。显卡是主机与显示器之间连接的,“,桥梁,”,，主要作用就是在程序运行时根据,CPU,提供的指令和有关数据，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或图形显示信号后，通过屏幕显示出来。,DVI,VGA,S-Video,AGP,接口,显示内存,显示芯片,6.2,显示卡,6.2.2,显示卡的基本结构,VGA,插座,6.2.2,显卡的基本结构,1.,显示芯片（图形处理芯片,GPU,）,在显卡电路板中最明显的核心部件，它决定了显卡的性能高低。,GPU,负责处理由计算机发来的数据，最终将产生的结果显示在显示器上。,GPU,也就相当于,CPU,在计算机中的作用，一块显卡采用何种显示芯片便大致决定了这块显卡的档次和基本性能，,目前主流显卡芯片的性能很高，其功耗也大，因而加装有散热片或散热风扇。拆下散热热风扇和散热片即可看到显卡所使用的显示芯片，通常显示芯片上会标注出商标、型号、生产日期、编号和生产厂商等信息。例如,“,ATI,”,、,“,nVIDIA,”,等显示芯片。,GPU,2.,显示内存,简称显存，显存与主板上内存的功能基本一样，其作用是用来存储显示芯片所处理的数据信息。显存的速度以及带宽直接影响到显卡的整体速度，即使显卡的显示芯片很强劲，但如果板载显存达不到要求，无法将处理过的数据即时传送，那么就无法得到满意的显示效果。显存容量与速度直接关系到显卡性能的高低，所以显存的好坏也是衡量显卡的重要指标。,3.,显示,BIOS,显示,BIOS,也就是,VGA BIOS,，存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存放有显卡的型号、规格、生产厂商、出厂日期等信息，与主板,BIOS,的功能相同。在计算机启动时，通常会显示出当前显卡的信息。采用,EEPROM,芯片，可通过专用程序进行升,级。,4.,数,/,模转换器（,RAMDAC,）,作用：将暂存于显存中要输出的数字信号转换为显示器能够识别并显示出来的模拟信号。,RAMDAC,的速度对在显示器上面看到的图像有很大的影响。这主要是因为图像的刷新率依赖于显示器所接收到的模拟信息，而这些模拟信息正是由,RAMDAC,提供的。,RAMDAC,转换速率决定了刷新率的高低。通常,RAMDAC,被集成在显示芯片中，很难看到独立的,RAMDAC,芯片,。,5.,显卡输出接口,显卡处理好的图像要显示在显示设备上面，就需要用到显卡的输出接口，现在最常见的输出接口主要有,VGA,接口、,DVI,接口、,S,端子。,VGA,输出口,S,端子输出口,DVI,输出口,6.,显卡总线接口,显卡必须插在主板上面才能与主板交换数据，显卡的接口是指显卡与主板连接时所采用的接口方式。显卡的接口决定着显卡与系统之间数据传输的最大带宽，不同接口的显卡性能差异较大。,现在最主流的显卡总线接口是,AGP,接口。,AGP(,加速图形端口,),接口在,PCI,图形接口的基础上发展而来，是一种专用的显示接口，具有独占总线的特点，只有图像数据才能通过,AGP,接口。,AGP,又分为,AGP 8X,、,AGP 4X,和,AGP 2X,等不同的标准。现在,AGP 8X,已经是主流的标准，总线带宽达到,2 133MB/s,。,AGP,接口,显卡的工作流程,CPU,处理完成的数据,显卡中的,GPU(,图形处理芯片,),显卡中的显存,显卡中的,RAMDAC,显示器,屏幕,CPU,处理完的数据通过,AGP,总线输入到显卡图形处理芯片（,GPU,），,GPU,对数据进行处理之后，将数据输出到显存，在,GPU,的控制下将显存中的数据输出到,RAMDAC,，由它将数字信号转变为模拟信号，然后输出到,VGA,接口，最后显示器将信号放大、整形、转换并显示到屏幕上。,显卡的工作流程,显存：,显存的大小和性能直接影响到显卡的性能及所能显示的颜色数和可以支持的最大分辨率。,显存与分辨率、色深的关系是：如果要在,1024,768,分辨率下达到,16,位色深，显存必须存储,1024,768,16=1.5MB,，因此，要实现上述要求显存至少为,2MB,。,6.2.3,显示卡的主要性能指标,显存的位宽：,64bit,、,128bit,、,256bit,显存的速度：,5ns,、,4ns,、,3.8ns,、,3.3ns,、,2.8ns,、,2ns,显存的类型：,SDRAM,、,DDR,、,DDR2,、,DDR3,显存的容量：,32M,、,64M,、,128M,、,256M,、,512M,3.,颜色数,：指显卡在一定的分辨率下能够显示的最多颜色数。,一般以多少色或多少位色表示，颜色数与颜色位数的关系如下：,2.,最大分辨率：,最大分辨率是指显卡能在显示器上描绘点数的最大值，通常以“横向点数,纵向点数”表示。显卡能输出的显示分辨率并不代表该计算机系统就一定能达到这个分辨率，它还必须要有相应的显示器配套才可以。,4.,刷新频率：,刷新频率是指图像在显示器上的更新速度，也就是图像每秒钟在屏幕上出现的帧数，用,Hz,作为单位。刷新频率越高，屏幕上图像的闪烁感就越小，图像就越稳定，视觉效果就越好，即使长时间使用也不容易感到眼睛疲劳（建议使用,85Hz,以上的刷新频率）。显卡的刷新率要与显示器的刷新率基本适配。,5.,带宽：,显存带宽是指显示芯片与显存之间的数据传输速率，它以字节,/,秒为单位。显存带宽是决定显卡性能和速度最重要的因素之一。要得到精细（高分辨率）、色彩逼真（,32,为真彩）、流畅（高刷新速度）的,3D,画面，就必须要求显卡具有大显存带宽。,6.3D,处理能力,现在主流的显示芯片主要有,nVIDIA,、,ATi,、,MATROX,和,SAVAGE,系列。,1. nVIDIA,显示芯片,1,）,NVIDIA GeForce 2,主控芯片为,NVIDIA GeForce 2(MX,、,GTS),，第五代，总线,256,位，,0.18m,，,2500,万个，,RAMDAC 350MHz,，,7,16,亿个像素,/s,的填充率，最大,128MB DDR SDRAM/SGRAM,。,2,）,NVIDIA GeForce 3,主控芯片为,NVIDIA GeForce 3(Ti200,、,Ti500),，第五代，总线,256,位，,0.15m,，,5700,万个，最大,128MB DDR SDRAM/SGRAM,。,3,）,NVIDIA GeForce 4,主控芯片为,NVIDIA GeForce 4(MX,、,MX PRO,、,Ti500,、,Ti100),，第五代，总线,256,位，,0.15m,，,6300,万个，最大,128MB DDR SDRAM/SGRAM,，,AGP 8X,。,NVIDIA,的,GeForce FX,芯片,(NV30),，,0.13m,，,1.25,亿个。,6.3,主流显示芯片,2. ATI,显示芯片,1,）,Radeon 7500,和,8500,主控芯片为,ATI,的,Radeon 7500,和,8500,，第五代，总线,256,位，,0.15m,，,3000,和,6000,万个，,64MB DDR SDRAM/SGRAM,，工作频率,460,和,500MHz,，,AGP 4X,。,2,）,Radeon 9000,系列,主控芯片为,ATI,的,Radeon 9000,、,9200,、,9500,、,9600,、,9700,、,9800,几种，第五代，总线,256,位，,0.15m,，,9700,有,9800,各,10700,和,11500,万个，核心频率,300,和,380MHz,，,128MB DDR SDRAM/SGRAM,，工作频率,600,和,700MHz,，,AGP 8X,。,6.4,显示器和显示卡的选购,6.4.1,显示卡的选购,1,办公和家庭应用,选择性能稳定的集成了显卡的主板即可,2,专业人士,应关注显卡的,2D,性能和,3D,画质,3.,游戏玩家,选择高档显卡,4.,选购时注意的事项,（,1,）显卡的,PCB,基板,比较好的基板为墨绿色，次点的是黄颜色，最差的是那种颜色怪异的,PCB,基板。,PCB,基板的板层一般有,46,层，层数越多抗电磁干扰能力越强，而且布线也方便。,（,2,）电容,PCB,基板上布满了电容、电感和电阻，品质好的显卡通常采用多种贴片式电容，很少采用插件式电容，品质较差的产品恰恰相反。,（,3,）显存,显存的容量和速度,（,4,）做工,6.4.2,显示器的选购,1. CRT,显示器的选购,（,1,）显像管,（,2,）分辨率,（,3,）带宽,（,4,）防辐射标准,（,5,）失真、变形、死点,6.4.2,显示器的选购,2. LCD,显示器的选购,（,1,）响应时间,（,2,）分辨率,（,3,）对比度和亮度,（,4,）可视角度,（,5,）点缺陷,显示器的保养,（,1,）防尘除尘,（,2,）保持室内的湿度,（,3,）不可使室内的温度过高,（,4,）把握光照强度,（,5,）排除磁场对显示器的干扰,安装显卡,拆掉机箱后壳上对应,AGP,插槽的挡板，将显示卡对准,AGP,插槽插入，要确认显示卡上的金手指的金属触点与,AGP,插槽确实接触在一起。用螺丝刀将螺钉拧紧，使显示卡固定在机箱壳上。,（,1,）,AGP,显卡,现在主流的,AGP 8,显卡的数据宽度为,32,位，其理论频率为,66.6MHz/s8=533MHz/s,，最大传输速率可达,533MHz/s32bit=2.1GB/s,。,（,2,）,PCI-E,显卡,PCI-E,显卡如图，,PCI-E,显卡的数据传输速率可以达到,4G/s,而逐渐普及的,PCI-E 16,显卡可以以,8GB/s,的双通道传输速率与,CPU,交换数据。,PCI-E,显卡,