第6章显卡和显示器.pptx

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1、了解显示卡的分类了解显示卡的分类 、结构、原理、结构、原理熟悉显示卡的主要相关术语熟悉显示卡的主要相关术语 理解理解CRT显示器的工作原理显示器的工作原理熟悉熟悉CRT显示器的性能指标显示器的性能指标熟悉熟悉LCD显示器的性能指标显示器的性能指标能够选购合适的显卡能够选购合适的显卡 能够选购合适的显示器能够选购合适的显示器 6.1 显卡显卡6.2 CRT显示器显示器 6.3 LCD显示器显示器 6.1.1 显卡的分类显卡的分类6.1.2 显卡的结构和工作原理显卡的结构和工作原理 6.1.3 显卡的主要参数显卡的主要参数6.1.4 显卡的选购原则和技巧显卡的选购原则和技巧显示卡简称显卡，如图显示

2、卡简称显卡，如图6.1所示。是显示器与主机通信的控制电路和接口所示。是显示器与主机通信的控制电路和接口电路，其主要作用是根据电路，其主要作用是根据CPU提供的指令和数据，将程序运行过程中的提供的指令和数据，将程序运行过程中的结果进行相应的处理，并转换成显示器能接受的图形显示信号后送给显结果进行相应的处理，并转换成显示器能接受的图形显示信号后送给显示器，最后再由显示器形成人眼所能识别的图像在屏幕上显示出来。因示器，最后再由显示器形成人眼所能识别的图像在屏幕上显示出来。因此，显卡的性能好坏直接决定着计算机的显示效果。此，显卡的性能好坏直接决定着计算机的显示效果。 图6.1显示卡（1）按显卡独立性分

3、类）按显卡独立性分类分为主板集成显示芯片的集成显卡和独立显卡。分为主板集成显示芯片的集成显卡和独立显卡。（2）按显卡的接口分类）按显卡的接口分类MDA（单色显卡）、（单色显卡）、CGA、EGA、VGASVGA（显示绘图阵列）。（显示绘图阵列）。（3）按图形功能分类）按图形功能分类根据图形分为纯二维（根据图形分为纯二维（2D）显卡、纯三维（）显卡、纯三维（3D）显卡、二维三维）显卡、二维三维（2D3D）显卡。）显卡。（4）按显卡与主板的接口分类）按显卡与主板的接口分类与主板连接的接口经历了与主板连接的接口经历了ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等，以及等，以及PCI-Express。（5

4、）按显示芯片分类）按显示芯片分类主流芯片厂家有主流芯片厂家有3家：家：nVIDIA、ATI和和Matrox。1. 显卡的结构显卡的结构 显示芯片显示芯片 显示芯片是显卡的核心部件，决定了显示卡的档次和大部分性能。显示芯片是显卡的核心部件，决定了显示卡的档次和大部分性能。目前，主流芯片厂家有目前，主流芯片厂家有3家：家：nVIDIA、ATI和和Matrox。其中。其中nVIDIA（如（如图图6.2所示）、所示）、ATI（如图（如图6.3所示）最具实力。所示）最具实力。图6.2 nVIDIA显示芯片 图6.3 ATI显示芯片 RAMDAC RAMDAC（RAM Digital to Analog

5、Converter，随机存取存储器，随机存取存储器数模转换器）的作用是将显示内存中的数字信息转换为能够用于显示器数模转换器）的作用是将显示内存中的数字信息转换为能够用于显示器识别的模拟信号，其数模转换速率影响显卡的刷新频率和最大分辨率。识别的模拟信号，其数模转换速率影响显卡的刷新频率和最大分辨率。刷新频率越高，图像越稳定；分辨率越高，图像越细腻刷新频率越高，图像越稳定；分辨率越高，图像越细腻。 显存显存 显存用来存放显示芯片正在处理以及处理后的数据，然后有数模转显存用来存放显示芯片正在处理以及处理后的数据，然后有数模转换器读取并逐帧转换为模拟视频信号提供给显示器使用，所以，显存也换器读取并逐帧

6、转换为模拟视频信号提供给显示器使用，所以，显存也称为称为“帧缓存帧缓存”。显卡性能的发挥则很大程度上取决于显存。显卡性能的发挥则很大程度上取决于显存。 显卡显卡BIOS 是显卡上的一块是显卡上的一块Flash BIOS芯片。主要用于存放显示芯片与驱动程芯片。主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，存放显卡的型号、规格、生产厂商、出厂时期、显序之间的控制程序，存放显卡的型号、规格、生产厂商、出厂时期、显存的容量等信息。存的容量等信息。 总线接口总线接口 目前在市场上销售的显示卡几乎都是目前在市场上销售的显示卡几乎都是PCI-Express。 输出接口输出接口 VGA接口：接口：15孔孔D型

7、插座，与显示器的型插座，与显示器的15针针Mini-D-Sub（又称（又称HD15）插头相连，如图）插头相连，如图6.4所示。所示。 DVI接口：接口：DVI-D接口（如图接口（如图6.5所示）和所示）和DVI-I接口（如图接口（如图6.6所示）。所示）。DVI-D仅支持数字信号，仅支持数字信号，DVI-I同时支持数字与模拟信号。同时支持数字与模拟信号。DVI接口支持接口支持即插即用即插即用(plug and play)。图6.4 VGA接口和HD15插头图6.5 DVI-D接口 图6.6 DVI-I接口 TV out接口：视频输出接口，如图接口：视频输出接口，如图6.7所示，通过此接口为电视

8、机提所示，通过此接口为电视机提供视频输入信号。供视频输入信号。 S-Video接口：接口：-Video接口使用接口使用 4 接脚的接脚的 mini-DIN 接头在两条讯号接头在两条讯号线之间传送视讯信息，也称为线之间传送视讯信息，也称为 Y/C，如图，如图6.7所示所示 HDMI（High Definition Multimedia，高清晰度多媒体接口）。新，高清晰度多媒体接口）。新型的主板和显示卡上开始配备型的主板和显示卡上开始配备HDMI接口插座，如图接口插座，如图6.8所示。所示。HDMI接接口可以提供高达口可以提供高达5Gbps的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及的数据传输带宽，

9、可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。高分辨率视频信号。图6.7 TV Out 接口图6.8 HDMI接口2.显卡的工作原理显卡的工作原理显卡的工作过程大致如下：显卡的工作过程大致如下： 首先由首先由CPU向图形处理器发出指令。向图形处理器发出指令。 显卡将图形处理完成后，将数据传输到显示缓存。显卡将图形处理完成后，将数据传输到显示缓存。 显示缓存进行数据读取，而后将其送到显示缓存进行数据读取，而后将其送到RAMDAC。 RAMDAC将数字信号转化为模拟信号。将数字信号转化为模拟信号。 最后通过显卡上的最后通过显卡上的VGA插座输出至显示器。如果采用插座输出至显示器。如果采用DVI接口的

10、接口的显卡，将显卡，将GPU处理的图形数据按照处理的图形数据按照TMDS协议编码后从显存中通协议编码后从显存中通过过DVI接口直接送至显示器。接口直接送至显示器。1.显卡芯片显卡芯片（1）芯片厂商：主要有）芯片厂商：主要有nVIDIA、ATI、Intel、Sis、Matrox和和3D Labs。（2）核心代号）核心代号（3）芯片型号）芯片型号（4）核心频率）核心频率（5）制造工艺）制造工艺（6）显示芯片位宽）显示芯片位宽（7）管线）管线（8）像素填充率）像素填充率（9）刷新频率）刷新频率（10）最大分辨率）最大分辨率（11）色深）色深（12）3D API2.显存颗粒显存颗粒（1）显存位宽）显存

11、位宽 一般，显存的位宽分为一般，显存的位宽分为64bit、128bit和和256bit。目前。目前256bit是市是市场的主流显存位宽。场的主流显存位宽。（2）显存速度）显存速度 工作频率工作频率=1/时钟周期时钟周期X1000（3）显存频率）显存频率 显存频率（显存频率（MHz） = 1000/显存时钟周期显存时钟周期(ns)X每时钟数据段数量每时钟数据段数量（4）显存带宽）显存带宽 显存带宽显存带宽=工作频率工作频率X显存位宽显存位宽/8（5）显存类型）显存类型 SDRAM、DDR SDRAM、DDR SGRAM三种三种（6）显存容量）显存容量 128MB、256MB、512MB、1GB

12、（7）显存封装）显存封装QFP、TSOP-II、MBGA等等3.接口等部件接口等部件（1）PCB层数：一般分为信号层、电源层或地线层层数：一般分为信号层、电源层或地线层（2）显卡供电）显卡供电（3）显卡接口类型）显卡接口类型（4）显卡散热装置：被动式和主动式）显卡散热装置：被动式和主动式（5）输出结构）输出结构1. 显卡的选购原则显卡的选购原则（1）根据自己的需求进行选择）根据自己的需求进行选择（2）根据显卡的芯片类型来判断显卡档次）根据显卡的芯片类型来判断显卡档次（3）搭配原则）搭配原则（4）估算显存容量）估算显存容量2. 显卡的选购技巧显卡的选购技巧（1）明确自己的需求）明确自己的需求（2

13、）显卡的做工）显卡的做工（3）显存的选择）显存的选择（4）注重显卡的品牌）注重显卡的品牌6.2.1 显示器的分类显示器的分类6.2.2 CRT显示器的分类显示器的分类 6.2.3 CRT显示器的特点显示器的特点6.2.4 CRT显示器的显示器的结构结构6.2.5 CRT显示器的显示器的基本基本工作原理工作原理6.2.6 CRT显示器的显示器的主要参数主要参数6.2.7 CRT显示器的显示器的选购选购显示器的分类方法较多，主要包括如下几种：显示器的分类方法较多，主要包括如下几种：（1）按显示的颜色分类：可分为单色显示器和彩色显示器，但目前均）按显示的颜色分类：可分为单色显示器和彩色显示器，但目前

14、均为彩色显示器。为彩色显示器。（2）按显示器件分类：可分为阴极射线管显示器（）按显示器件分类：可分为阴极射线管显示器（CRT）、液晶显示）、液晶显示器（器（LCD）、发光二极管显示器（）、发光二极管显示器（LED）、等离子体显示器（）、等离子体显示器（PDP）、）、荧光（荧光（VF）平板显示器等。）平板显示器等。CRT显示器和显示器和LCD显示器是主流显示器。显示器是主流显示器。（3）按显示方式分类：可分为图形显示方式的显示器和字符显示方式）按显示方式分类：可分为图形显示方式的显示器和字符显示方式的显示器。的显示器。（4）按屏幕尺寸分类：一般以）按屏幕尺寸分类：一般以in（英寸，（英寸，1in

15、=2.54cm）为单位。）为单位。 1.按显像管的表面平坦度分类按显像管的表面平坦度分类 可分为球面管、平面直角管、柱面管、真正平面管和视觉平面管可分为球面管、平面直角管、柱面管、真正平面管和视觉平面管2.按显像管的生产厂家分类按显像管的生产厂家分类 主要有主要有Sony的特丽珑、三菱的钻石珑、三星的丹娜、的特丽珑、三菱的钻石珑、三星的丹娜、LG的未来窗的未来窗等等CRT（Cathode Ray Tube，阴极射线管）显示器通过电子枪束产，阴极射线管）显示器通过电子枪束产生图像，按照不同的显像管又可以分为球面显示器、平面直角显生图像，按照不同的显像管又可以分为球面显示器、平面直角显示器和纯平显

16、示器三种。目前主流的示器和纯平显示器三种。目前主流的CRT显示器为纯平显示器显示器为纯平显示器 。（1）出色的色彩还原度）出色的色彩还原度 （2）高带宽带来的高分辨率）高带宽带来的高分辨率 （3）反应速度快）反应速度快 （4）辐射和体积较大）辐射和体积较大 主要由外壳、显像管、控制开关、电源开关、信号电缆和电源插主要由外壳、显像管、控制开关、电源开关、信号电缆和电源插座组成。座组成。 CRT（阴极射线管）显示器的核心部件是（阴极射线管）显示器的核心部件是CRT显像管，其工作原显像管，其工作原理和电视机的显像管基本一样，可以把它看做是一个图像更加精理和电视机的显像管基本一样，可以把它看做是一个图

17、像更加精细的电视机。细的电视机。CRT显示器的工作原理如图显示器的工作原理如图6.15所示。经典的所示。经典的CRT显像管使用电显像管使用电子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的子枪发射高速电子，经过垂直和水平的偏转线圈控制高速电子的偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的荧光物质使其发光，通过偏转角度，最后高速电子击打屏幕上的荧光物质使其发光，通过电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点，电压来调节电子束的功率，就会在屏幕上形成明暗不同的光点，从而形成各种图案和文字。从而形成各种图案和文字。图6.15 CRT显示器的工作原理1.显像管显像管 按屏幕表面曲度可分为：球

18、面、平面直角、柱面和纯平按屏幕表面曲度可分为：球面、平面直角、柱面和纯平4种种2.尺寸尺寸 尺寸大小是指显象管的对角尺寸，不是可视对角尺寸，尺寸大小是指显象管的对角尺寸，不是可视对角尺寸，15英英寸显示器的可视对角尺寸实际为寸显示器的可视对角尺寸实际为13.8英寸。英寸。3.点距点距 点距是指屏幕上两个相邻荧光点之间的距离，点距越小意味点距是指屏幕上两个相邻荧光点之间的距离，点距越小意味着单位显示区内可以显示更多的像点，显示的图像就越清晰，点着单位显示区内可以显示更多的像点，显示的图像就越清晰，点距的单位为距的单位为mm。4.最大分辨率最大分辨率 分辨率是指屏幕上可以容纳的像素的个数，分辨率越

19、高，屏分辨率是指屏幕上可以容纳的像素的个数，分辨率越高，屏幕上能显示的像素个数也就越多，图像也就越细腻，能够显示的幕上能显示的像素个数也就越多，图像也就越细腻，能够显示的内容就越多。内容就越多。5.最佳分辨率最佳分辨率 一般指在一般指在85Hz下达到的最高工作效率下达到的最高工作效率6.刷新频率刷新频率 刷新频率分为垂直刷新频率和水平刷新频率，垂直刷新频率刷新频率分为垂直刷新频率和水平刷新频率，垂直刷新频率也叫场频，表示屏幕图像每秒钟重绘的次数，也就是指每秒钟屏也叫场频，表示屏幕图像每秒钟重绘的次数，也就是指每秒钟屏幕刷新的次数，以幕刷新的次数，以Hz为单位。为单位。VESA组织于组织于199

20、7年规定年规定85Hz逐行逐行扫描为无闪烁的垂直刷新频率。水平刷新频率又称行频，它表示扫描为无闪烁的垂直刷新频率。水平刷新频率又称行频，它表示显示器从左到右绘制一条水平线所用的时间，以显示器从左到右绘制一条水平线所用的时间，以kHz为单位。为单位。7.视频带宽视频带宽 带宽决定着一台显示器可以处理的信息范围，是指特定电子带宽决定着一台显示器可以处理的信息范围，是指特定电子装置能处理的频率范围。装置能处理的频率范围。带宽的一般公式：可接受带宽水平像素带宽的一般公式：可接受带宽水平像素垂直像素垂直像素刷新频率刷新频率额外开销（一般为额外开销（一般为1.5）。）。8.扫描方式扫描方式 水平扫描有两种

21、方式，即隔行扫描（水平扫描有两种方式，即隔行扫描（Interlaced）和逐行扫描）和逐行扫描（Non-Interlaced）。隔行扫描是指每隔一行显示一行，一直到）。隔行扫描是指每隔一行显示一行，一直到底，最后再返回来重新显示，而逐行扫描是指每行都显示。底，最后再返回来重新显示，而逐行扫描是指每行都显示。9.调节方式调节方式 普通数码式、屏幕菜单式和飞梭单键式。普通数码式、屏幕菜单式和飞梭单键式。10.辐射与环保辐射与环保 目前主流显示器均获得了目前主流显示器均获得了TCO03标准的认证。标准的认证。 选购选购CRT显示器时要从显像管、尺寸、分辨率、刷新频率、显示器时要从显像管、尺寸、分辨率

22、、刷新频率、点距、品牌（常见的品牌有优派、美格、宏基、明基、飞利浦、点距、品牌（常见的品牌有优派、美格、宏基、明基、飞利浦、三星、三星、LG、长城等）等几方面综合考虑，但现在、长城等）等几方面综合考虑，但现在CRT显示器正在显示器正在逐渐退出市场逐渐退出市场6.3.1 LCD的特点的特点6.3.2 LCD的分类的分类 6.3.3 LCD的结构的结构6.3.4 LCD的基本工作原理的基本工作原理6.3.5 应用于液晶显示器的新技术应用于液晶显示器的新技术6.3.6 LCD的主要参数的主要参数6.3.7 LCD显示器的选购及保养显示器的选购及保养 LCD显示器又叫液晶显示器，它是利用液晶在通电时能

23、够显示器又叫液晶显示器，它是利用液晶在通电时能够发光的原理显示图像的。以前一直被用在笔记本电脑中，现在发光的原理显示图像的。以前一直被用在笔记本电脑中，现在越来越多的台式机也开始采用液晶显示器。越来越多的台式机也开始采用液晶显示器。 LCD显示器的特点显示器的特点（1）低辐射）低辐射 （2）体积小、轻便）体积小、轻便 （3）失真小、无闪烁）失真小、无闪烁 （4）色彩还原度不足）色彩还原度不足 （5）响应速度慢）响应速度慢 （6）分辨率不可限）分辨率不可限 1.按液晶的类型分类按液晶的类型分类（1）DSTN 俗称俗称“伪彩伪彩”（2）TFT 俗称俗称“真彩真彩”2.按液晶面板的制造技术分类按液晶

24、面板的制造技术分类（1）TN型型（2）VA型型（3）IPS型型3.按液晶面板的生产厂家分类按液晶面板的生产厂家分类 主要有三星、主要有三星、LG-Philips、友达光电、奇美光电、中华映管、友达光电、奇美光电、中华映管、翰宇彩晶翰宇彩晶4.按液晶面板的质量级别分类按液晶面板的质量级别分类 可以分为可以分为A、B、C共共3个等级。个等级。 LCD显示器的外部结构由外壳、液晶面板、控制面板、电显示器的外部结构由外壳、液晶面板、控制面板、电源开关、信号电缆和电源插座等组成。如图源开关、信号电缆和电源插座等组成。如图6.19所示。所示。 在彩色在彩色LCD面板中，每个像素均由面板中，每个像素均由3个

25、液晶单元格构成，每个液晶单元格构成，每个单元格前面部分都分别有红色、绿色或蓝色的过滤器。这样，个单元格前面部分都分别有红色、绿色或蓝色的过滤器。这样，控制红、绿、蓝控制红、绿、蓝3个色点的电压，让不同浓度的三个混合，通过个色点的电压，让不同浓度的三个混合，通过不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。不同单元格的光线就可以在屏幕上显示出不同的颜色。1.采用采用TFT型型Active素子进行驱动素子进行驱动2.利用色滤光镜制作工艺创造色彩斑斓的画面利用色滤光镜制作工艺创造色彩斑斓的画面3.低反射液晶显示技术低反射液晶显示技术4.先进的先进的“连续料界结晶矽连续料界结晶矽”液晶显示方式液晶显

26、示方式1.尺寸尺寸 是指屏幕对角线的长度，单位为英寸。是指屏幕对角线的长度，单位为英寸。2.最佳分辨率（真实分辨率、最大分辨率）最佳分辨率（真实分辨率、最大分辨率） 液晶显示器的分辨率一般是不能随便调整的，它是由制造液晶显示器的分辨率一般是不能随便调整的，它是由制造商设置和规定的。商设置和规定的。3.点矩点矩 是指组成液晶显示屏的每个像素点的大小，目前的标准点是指组成液晶显示屏的每个像素点的大小，目前的标准点距一般在距一般在0.31mm和和0.27mm之间。之间。4.亮度亮度 亮度是反映显示器屏幕发光程度的重要指标，亮度越高，亮度是反映显示器屏幕发光程度的重要指标，亮度越高，显示器对周围环境的

27、抗干扰能力就越强。显示器对周围环境的抗干扰能力就越强。5.对比度对比度 对比度是指在规定的照明条件和观察条件下，显示器亮区对比度是指在规定的照明条件和观察条件下，显示器亮区与暗区的亮度之比，对比度越大，图像也就越清晰，它与每个与暗区的亮度之比，对比度越大，图像也就越清晰，它与每个液晶像素单元后面的晶体管的控制能力有关。液晶像素单元后面的晶体管的控制能力有关。6.灯管数量灯管数量 要提高亮度和对比度，只能通过增加灯管数量来实现。液要提高亮度和对比度，只能通过增加灯管数量来实现。液晶板后面会安装晶板后面会安装26只灯管。只灯管。7.可视角度可视角度 分为水平视角和垂直视角。只要在水平视角上达到分为

28、水平视角和垂直视角。只要在水平视角上达到120就就可以满足大多数用户的应用需求了。可以满足大多数用户的应用需求了。8.响应时间响应时间 响应时间是指液晶由明转暗或者由暗转明所需的时间。响响应时间是指液晶由明转暗或者由暗转明所需的时间。响应时间越小，用户在看移动的画面时就不会出现类似残影或者应时间越小，用户在看移动的画面时就不会出现类似残影或者拖沓的痕迹。拖沓的痕迹。9.最大显示色彩数最大显示色彩数 主流都是主流都是6Bit面板，很难实现真彩色显示。面板，很难实现真彩色显示。10.坏点数坏点数 坏点是指显示屏幕上颜色不发生变化的点。坏点是指显示屏幕上颜色不发生变化的点。11.输入接口输入接口 一般都同时具备一般都同时具备VGA和和DVI接口，部分高端接口，部分高端LCD还带有还带有HDMI、S-Video等接口。等接口。12.认证认证 重要的认证有重要的认证有CCC、TCO、FCC认证等。认证等。1. LCD 显示器的选购显示器的选购（1）外观检查）外观检查（2）电性能检查）电性能检查（3）带宽的大小）带宽的大小（4）显示效果）显示效果2. LCD的保养的保养（1）避免屏幕内部烧坏）避免屏幕内部烧坏（2）注意保持湿度）注意保持湿度（3）正确地清洁显示屏表面）正确地清洁显示屏表面（4）避免冲击）避免冲击（5）请勿私自动手）请勿私自动手