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1、第六章显示卡与显示器本讲稿第一页，共四十三页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v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显示系统本讲稿第二页，共四十三页v显示器又叫监视器，是微机系统中不可缺少的输出设备，作用是显示从键盘等输入设备输入的内容，同时，在微机运行过程中将运行的结果以较直观的方式输出，以便操作员及时掌握必要的信息和结果，并且它的质量的好坏直接影响到使用者的健康。6.1显示器本讲稿第三页，共四十三页6.1.1显示器的分类1.按色彩分单
2、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。本讲稿第四页，共四十三页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）、有机发光显示器（OLED）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本讲稿第五页，共四十三页CRT显示器和LCD显示器本讲稿第六页，共四十三页1、CRT显示器的工作原理 CR
3、T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显示器的工作原理本讲稿第七页，共四十三页本讲稿第八页，共四十三页2、液晶显示器的工作原理 利用液晶
4、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。本讲稿第九页，共四十三页6.1.3显示器的主要性能指标v1.CRT显示器的主要技术指标v（1）显示器的屏幕尺寸：v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。v（2）逐行扫描和隔行扫描v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。v（3）刷新率：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。v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
5、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。本讲稿第十页，共四十三页6.1.3显示器的主要性能指标v（4）点距和栅距v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。本讲稿第十一页，共四十三页荫罩的点距：如右图的两个绿点之间的距离0.28mm。荫罩的水平点距：
6、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。本讲稿第十二页，共四十三页荫栅的栅距：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）。本讲稿第十三页，共四十三页6.1.3显示器的主要性能指标v（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个数，以MHz（兆赫兹）为单位，表明显示器电路可处理的频率范围，带宽的简单表达式为：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。v（6）分辨率vCRT显示器的
7、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。通常用水平像素点垂直像素点的方式来表示一台CRT显示器的分辨率。如：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。本讲稿第十四页，共四十三页能源之星标志辐射与环保标准辐射与环保标准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v17英寸显示器在工作时的功耗为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左右，
8、也有一些产品在守候状态下的功耗只有12W。本讲稿第十五页，共四十三页6.1.3显示器的主要性能指标v（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。v（9）显像管v显像管的性能决定整个显示器的性能。主要可划分为球面型、柱面型、平面直角型、超平型和纯平型五种。v（10）显示器屏幕上的涂层v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。本讲稿第十六页，共四十三页6.1.3显示器的主要性能
9、指标v2.液晶显示器的主要技术指标v（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。v（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。v（3）接口类型v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
10、器的接口。目前大多数液晶显示器仍然使用模拟信号接口。v（4）点缺陷v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。本讲稿第十七页，共四十三页v（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。v（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.v（7）响应时间：液晶显示器的
11、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。v（8）防眩光、防反射本讲稿第十八页，共四十三页6.1.4 CRT6.1.4 CRT显示器与显示器与LCDLCD显示器的比较显示器的比较参数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
12、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本讲稿第十九页，共四十三页6.2显示卡v6.2.1显示卡的作用v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。本讲稿第二十页，共四十三页DVIVGAS-VideoAGP接口显示内存显示芯片本讲稿第二十一页，共四十
13、三页6.2显示卡v6.2.2显示卡的基本结构VGA插座本讲稿第二十二页，共四十三页6.2.2显卡的基本结构v1.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。本讲
14、稿第二十三页，共四十三页GPU本讲稿第二十四页，共四十三页v2.显示内存v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。本讲稿第二十五页，共四十三页v3.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
15、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。本讲稿第二十六页，共四十三页v4.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。本讲稿第二十七页，共四十三页v5.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
16、最常见的输出接口主要有VGA接口、DVI接口、S端子。VGA输出口输出口S端子输出口端子输出口DVI输出口输出口本讲稿第二十八页，共四十三页v6.显卡总线接口v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。v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，
17、总线带宽达到2 133MB/s。AGPAGP接口接口本讲稿第二十九页，共四十三页显卡的工作流程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 CPU处理完的数据通过处理完的数据通过AGPAGP总线输入到显卡图形处理芯片总线输入到显卡图形处理芯片（GPUGPU），），GPUGPU对数据进行处理之后，将数据输出到显存，对数据进行处理之后，将数据输出到显存，在在GPUGPU的控制下将显存中的数据输出到的控制下将显存中的数据输出到RAMDACRAMDAC，由它将，由它将数字信号转变为模拟信号，然后输出到数字信号转变为模拟信号，然后输出到VGAVGA
18、接口，最后显接口，最后显示器将信号放大、整形、转换并显示到屏幕上。示器将信号放大、整形、转换并显示到屏幕上。显卡的工作流程显卡的工作流程本讲稿第三十页，共四十三页1.1.显存：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1024768分辨率下达到16位色深，显存必须存储102476816=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、D
19、DR2、DDR3显存的容量：32M、64M、128M、256M、512M本讲稿第三十一页，共四十三页3.3.颜色数颜色数：指显卡在一定的分辨率下能够显示的最多颜色数。：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：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。本讲稿第三十二页，共四十三页v4.刷新频率：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
20、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。v5.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。v6.3D处理能力本讲稿第三十三页，共四十三页v现在主流的显示芯片主要有nVIDIA、ATi、MATROX和SAVAGE系列。v1.nVIDIA显示芯片v 1）NVI
21、DIA GeForce 2v 主控芯片为主控芯片为NVIDIA GeForce 2(MX、GTS)，第五代，总线，第五代，总线256位，位，0.18m，2500万个，万个，RAMDAC 350MHz，716亿个像素亿个像素/s的填充率，最的填充率，最大大128MB DDR SDRAM/SGRAM。v 2）NVIDIA GeForce 3v 主控芯片为主控芯片为NVIDIA GeForce 3(Ti200、Ti500)，第五代，总线，第五代，总线256位，位，0.15m，5700万个，最大万个，最大128MB DDR SDRAM/SGRAM。v 3）NVIDIA GeForce 4v 主控芯片为
22、主控芯片为NVIDIA GeForce 4(MX、MX PRO、Ti500、Ti100)，第五代，总线，第五代，总线256位，位，0.15m，6300万个，最大万个，最大128MB DDR SDRAM/SGRAM，AGP 8X。NVIDIA的的GeForce FX芯片芯片(NV30)，0.13m，1.25亿个。亿个。6.3主流显示芯片本讲稿第三十四页，共四十三页v2.ATI显示芯片v1）Radeon 7500和和8500v 主控芯片为主控芯片为ATI的的Radeon 7500和和8500，第五代，总线，第五代，总线256位，位，0.15m，3000和和6000万个，万个，64MB DDR SD
23、RAM/SGRAM，工，工作频率作频率460和和500MHz，AGP 4X。v 2）Radeon 9000系列系列主控芯片为主控芯片为ATI的的Radeon 9000、9200、9500、9600、9700、9800几种，几种，第五代，总线第五代，总线256位，位，0.15m，9700有有9800各各10700和和11500万个，核万个，核心频率心频率300和和380MHz，128MB DDR SDRAM/SGRAM，工作频率，工作频率600和和700MHz，AGP 8X。本讲稿第三十五页，共四十三页6.4显示器和显示卡的选购v6.4.1显示卡的选购v1办公和家庭应用v 选择性能稳定的集成了显
24、卡的主板即可v2专业人士v应关注显卡的2D性能和3D画质v3.游戏玩家v选择高档显卡本讲稿第三十六页，共四十三页4.选购时注意的事项v（1）显卡的PCB基板v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。v（2）电容vPCB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。v（3）显存v显存的容量和速度v（4）做工本讲稿第三十七页，共四十三页6.4.2显示器的选购v1.CRT显示器的选购v（1）显像管v（2）分辨率v（3）带宽v（4）防
25、辐射标准v（5）失真、变形、死点本讲稿第三十八页，共四十三页6.4.2显示器的选购v2.LCD显示器的选购v（1）响应时间v（2）分辨率v（3）对比度和亮度v（4）可视角度v（5）点缺陷本讲稿第三十九页，共四十三页显示器的保养v（1）防尘除尘v（2）保持室内的湿度v（3）不可使室内的温度过高v（4）把握光照强度v（5）排除磁场对显示器的干扰本讲稿第四十页，共四十三页安装显卡v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。本讲稿第四十一页，共四十三页v（1）AGP显卡v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。本讲稿第四十二页，共四十三页v（2）PCI-E显卡vPCI-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显卡本讲稿第四十三页，共四十三页