第6章,顯卡和顯示器,計算機

1、1第第6章章 顯卡顯卡和和顯示器顯示器 6.1 顯卡概述 6.2主流顯卡芯片介紹及顯示卡的選購 6.3 顯示器 26.1 顯卡概述二、顯卡的基本工作原理二、顯卡的基本工作原理 按功能分類按功能分類：分為分為2D加速卡、加速卡、3D加速卡、加速卡、2D3D加速卡等三類。加速卡等三類。 按接口方式分類：分為按接口方式分類：分為AGPAGP、PCIPCI、EISAEISA、ISAISA顯卡。顯卡。一、一、顯卡的分類顯卡的分類 上圖為顯卡的基本原理上圖為顯卡的基本原理 顯卡的主要組成部分包括：顯卡的主要組成部分包括：總線接口總線接口(BUS Interface)(BUS Interface)；圖形芯片

2、；圖形芯片(Video Chip)(Video Chip)；顯；顯示緩存示緩存(Video RAM)(Video RAM)；顯存數(shù)模轉(zhuǎn)換；顯存數(shù)模轉(zhuǎn)換( (RAM DAC)RAM DAC)。 3三、三、顯示卡的基本組成顯示卡的基本組成 1. 總線接口總線接口(BUS Interface) F總線接口是顯示卡和計算機總線連接的橋梁，總線接口類型分為總線接口是顯示卡和計算機總線連接的橋梁，總線接口類型分為PCIPCI、ISAISA、EISAEISA、VL busVL bus、NuBusNuBus。這此總線接口的顯卡都很少見這此總線接口的顯卡都很少見，目前主流的顯卡是，目前主流的顯卡是AGP4XAG

3、P4X或或AGP8XAGP8X。 FAGP(Accelerated Graphics Port，加速圖形接口)不是一種總線，它只是一種圖形接口，分為AGP1X、AGP2X、AGP4X和AGP8X等幾種。FAGP1X工作頻率是66MHz，傳輸頻寬理論上為266MB/s；AGP2X的工作頻率是66MHz，傳輸頻寬加倍成為532MB/s；AGP 4X最高傳輸頻寬的理論值可達到1.066GB/s；AGP 8X的工作頻率是533MHz，總帶寬大約在2.1GB/s；F另外，現(xiàn)正在開發(fā)的新的圖形接口是PCI Express，這種接口比AGP接口具有更高速度的帶寬。 PCI X4 AGP4X PCI X8 A

4、GP8X 帶寬（全雙工） 2G/s 1 G/s 4 G/s 2 G/s 帶寬（單工） 1G/s 1 G/s 2G/s 2 G/s 42. 2. 圖形芯片圖形芯片( (Video Chip)Video Chip) 3 3顯示緩存顯示緩存( (Video RAM) Video RAM) 顯示緩存也稱為顯存，是用來存儲顯示緩存也稱為顯存，是用來存儲CPUCPU發(fā)送過來的圖形指令和數(shù)據(jù)發(fā)送過來的圖形指令和數(shù)據(jù)DDR SDRAMDDR SDRAM現(xiàn)在是主流內(nèi)存，用在顯存的位數(shù)有現(xiàn)在是主流內(nèi)存，用在顯存的位數(shù)有64bit64bit、128bit128bit和和256bit256bit的，速度達到的，速度達

5、到2.8ns2.8ns，這在大型的，這在大型的3D3D運算時，很有優(yōu)勢的。運算時，很有優(yōu)勢的。 圖形芯片就是用來處理圖形信號的芯片，因圖形芯片就是用來處理圖形信號的芯片，因圖形加速芯片支持對圖形加速芯片支持對一些圖形函數(shù)的運算，因此可以大大減少一些圖形函數(shù)的運算，因此可以大大減少CPUCPU的處理任務。的處理任務。 圖形加速芯片的廠商有：圖形加速芯片的廠商有：NvidiaNvidia、MatroxMatrox、ATIATI、3Dlab3Dlab、S3/VIAS3/VIA、IntelIntel、SISSIS、TridentTrident等，等，值得注意的是有些圖形芯片被集成值得注意的是有些圖形芯

6、片被集成到北橋芯片里到北橋芯片里，如，如IntelIntel、VIAVIA和和SISSIS都推出了一系列的一體化芯都推出了一系列的一體化芯片組，用戶都不需另外購置顯卡。片組，用戶都不需另外購置顯卡。 4. 4. 顯存數(shù)模轉(zhuǎn)換顯存數(shù)模轉(zhuǎn)換( (RAM DAC) RAM DAC) 隨機存取數(shù)模轉(zhuǎn)換存儲器（隨機存取數(shù)模轉(zhuǎn)換存儲器（RAMDACRAMDAC），它的作用就是將數(shù)字信號），它的作用就是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為使顯示器能夠接受的模擬信號。轉(zhuǎn)換為使顯示器能夠接受的模擬信號。 RAMDACRAMDAC的另一個重要作用是提供顯卡能夠達到的刷新率。的另一個重要作用是提供顯卡能夠達到的刷新率。 5四、四、顯卡

7、的散熱顯卡的散熱 1. 加散熱片加散熱片 F加入散熱片是首選，加入散熱片是首選，目前散熱片的制造工藝主要有以下幾種：目前散熱片的制造工藝主要有以下幾種：v壓鑄型壓鑄型 v折疊鰭折疊鰭v沖壓薄鰭沖壓薄鰭 v鑄造法鑄造法 v冷鍛冷鍛v軋齒邊軋齒邊 顯卡功能越來越強大顯卡功能越來越強大, ,功耗也越來越大，導致其主芯片溫度不功耗也越來越大，導致其主芯片溫度不斷升高，必要的散熱，顯卡上常用的散熱方法主要有下面幾種。斷升高，必要的散熱，顯卡上常用的散熱方法主要有下面幾種。 62. 2. 散熱風扇散熱風扇 3. 3. 雙散熱冷卻系統(tǒng)雙散熱冷卻系統(tǒng) 問題提出：風扇會帶來噪音的問題，散熱片稍顯不足，為找到兩問

8、題提出：風扇會帶來噪音的問題，散熱片稍顯不足，為找到兩者之間的一個平衡點，技嘉科技的專利技術(shù)者之間的一個平衡點，技嘉科技的專利技術(shù)雙散熱冷卻系統(tǒng)雙散熱冷卻系統(tǒng)解決了這個問題。解決了這個問題。 雙散熱冷卻系統(tǒng)是在顯示芯片的兩側(cè)均附加散熱片，提高其散熱雙散熱冷卻系統(tǒng)是在顯示芯片的兩側(cè)均附加散熱片，提高其散熱 效果。效果。 散熱風扇的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)可分為：散熱風扇的轉(zhuǎn)動系統(tǒng)可分為：v軸承系統(tǒng)軸承系統(tǒng)v滾軸系統(tǒng)滾軸系統(tǒng)v磁浮系統(tǒng)磁浮系統(tǒng) 76.26.2主流顯卡芯片介紹及顯示卡的選購主流顯卡芯片介紹及顯示卡的選購 NvidiaNvidia公司在收購公司在收購3DFX3DFX公司后一舉成為了顯示芯片的霸主，公司

9、后一舉成為了顯示芯片的霸主，其代表產(chǎn)品是其代表產(chǎn)品是GforceGforce系列。系列。 NvidiaNvidia的產(chǎn)品在命名上是以的產(chǎn)品在命名上是以TiTi（鈦）來為其高端產(chǎn)品命名，比（鈦）來為其高端產(chǎn)品命名，比如如Gforce2/3/4 TiGforce2/3/4 Ti等。等。 一、一、Nvidia家族家族 Gforce FX 5200 Gforce FX 5900 Nvidia的商標 8二、二、ATIATI家族家族 ATIATI是僅次于是僅次于NvidiaNvidia的第二大顯示芯片供應商，一直都是的第二大顯示芯片供應商，一直都是OEMOEM的的第一大供貨商第一大供貨商 。最新的產(chǎn)品線包

10、括：低端的最新的產(chǎn)品線包括：低端的92009200，中端的，中端的96009600，高端的，高端的98009800。他們以他們以SESE、PROPRO、XTXT的后綴。的后綴。 ATI 9200 SE ATI 9800 PRO ATI公司的商標 9三、三、Matrox Matrox 家族家族 MatroxMatrox是一家老牌的顯卡制造商，總部位于加拿大。是一家老牌的顯卡制造商，總部位于加拿大。這家公司的顯卡只采用自己設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)的顯示芯片，產(chǎn)品這家公司的顯卡只采用自己設(shè)計開發(fā)及生產(chǎn)的顯示芯片，產(chǎn)品代號以代號以G G開頭，比如開頭，比如G200G200、G400G400、G450G450等。

11、等。最新的產(chǎn)品是最新的產(chǎn)品是ParheliaParhelia（幻日）系列，它采用（幻日）系列，它采用512512位的位的GPUGPU，256256位的位的DDRDDR顯存。顯存。 Matrox Parhelia HR256 Matrox Parhelia Precision SGT Matrox的商標 10四、顯示卡的選購四、顯示卡的選購 在選購顯卡時，首先考慮的應該是用戶的應用。根據(jù)不同的應用，在選購顯卡時，首先考慮的應該是用戶的應用。根據(jù)不同的應用，選擇高端的顯示芯片或低端的顯示芯片，以免造成浪費選擇高端的顯示芯片或低端的顯示芯片，以免造成浪費 。選擇主流的顯卡芯片，如前面所提的芯片三家族

12、。選擇主流的顯卡芯片，如前面所提的芯片三家族。vNvidiaNvidia公司的公司的Gforce4 tiGforce4 ti系列和系列和Gforce4 MXGforce4 MX系列系列vATIATI公司公司9600/9700/98009600/9700/9800系列系列v創(chuàng)新（創(chuàng)新（CreativeCreative）公司的野貓（）公司的野貓（wild catwild cat）系列）系列 另外也應該注意品質(zhì)方面，要選購有一定品牌的產(chǎn)品，因為品牌不另外也應該注意品質(zhì)方面，要選購有一定品牌的產(chǎn)品，因為品牌不僅是質(zhì)量的保證，而且在售后服務方面也做得較好。僅是質(zhì)量的保證，而且在售后服務方面也做得較好。v

13、一線的大廠有華碩、技嘉、微星、升技、耕晟等一線的大廠有華碩、技嘉、微星、升技、耕晟等v二線的有太陽花、昂達、迪蘭恒進、祥升等二線的有太陽花、昂達、迪蘭恒進、祥升等 116.3 顯示器 顯示器的發(fā)展經(jīng)過了如下幾個階段：顯示器的發(fā)展經(jīng)過了如下幾個階段：MDAMDA單色單色顯示器（顯示器（分辨率為分辨率為720720350350）CGACGA彩顯（彩顯（分辨率為分辨率為320320200200、輸入方式為輸入方式為RGBRGB數(shù)字方式數(shù)字方式）EGAEGA彩色顯示器彩色顯示器（分辨率為分辨率為640350 ）VGAVGA顯示系統(tǒng)顯示系統(tǒng)（兼容多種顯示方式兼容多種顯示方式、可達可達256K256K種種

14、( (即即262144262144種種) )顏色顏色SVGASVGA和和TVGATVGA顯示器顯示器（分辨率可達分辨率可達10241024768768） 顯示器可分為顯示器可分為：CRTCRT顯示器顯示器液晶顯示器液晶顯示器 等離子顯示器等離子顯示器 一、一、顯示器的簡介顯示器的簡介 12二、二、CRTCRT顯示器的技術(shù)性能顯示器的技術(shù)性能 1 1CRTCRT的工作原理的工作原理CRTCRT的意思就是陰極射線顯像管，它主要由電子槍的意思就是陰極射線顯像管，它主要由電子槍(Electron (Electron gun)gun)、偏轉(zhuǎn)線圈、偏轉(zhuǎn)線圈(Deflection coils)(Deflec

15、tion coils)、蔭罩、蔭罩(Shadow mask)(Shadow mask)、熒、熒光粉層光粉層(phosphor)(phosphor)和玻璃外殼五部分組成。和玻璃外殼五部分組成。熒光屏上涂滿了按一定方式緊密排列的紅、綠、藍三種顏色的熒熒光屏上涂滿了按一定方式緊密排列的紅、綠、藍三種顏色的熒光粉點或熒光粉條，稱為熒光粉單元，相鄰的紅、綠、藍熒光粉光粉點或熒光粉條，稱為熒光粉單元，相鄰的紅、綠、藍熒光粉單元各一個為一組，學名稱之為像素。單元各一個為一組，學名稱之為像素。每個像素中都擁有紅、綠、藍每個像素中都擁有紅、綠、藍(R(R、G G、B)B)三原色，根據(jù)三原色理論三原色，根據(jù)三原色

16、理論，這就有了形成千變?nèi)f化色彩的基礎(chǔ)，這就有了形成千變?nèi)f化色彩的基礎(chǔ) CRTCRT的工作原理：由燈絲加熱陰極，陰極發(fā)射電子，然后在加速的工作原理：由燈絲加熱陰極，陰極發(fā)射電子，然后在加速極電場的作用下，經(jīng)聚焦極聚成很細的電子束，在陽極高壓作用極電場的作用下，經(jīng)聚焦極聚成很細的電子束，在陽極高壓作用下，獲得巨大的能量，以極高的速度去轟擊熒光粉層。使熒光粉下，獲得巨大的能量，以極高的速度去轟擊熒光粉層。使熒光粉發(fā)亮發(fā)亮132. 技術(shù)參數(shù)和性能技術(shù)參數(shù)和性能 （1 1）尺寸）尺寸 市面上的顯示器尺寸一般有市面上的顯示器尺寸一般有1515寸、寸、1717寸、寸、1919寸和寸和2121寸寸, ,寸指的

17、是英寸。寸指的是英寸。 （2 2）顯象管）顯象管 早期的顯像管多為球面，屏幕中間呈球形，圖像在邊早期的顯像管多為球面，屏幕中間呈球形，圖像在邊角上有些變形，已經(jīng)被淘汰。現(xiàn)在大部分顯示器采用的是角上有些變形，已經(jīng)被淘汰。現(xiàn)在大部分顯示器采用的是平面直角顯像管，屏幕沒有一點彎曲，使得圖像更加逼真平面直角顯像管，屏幕沒有一點彎曲，使得圖像更加逼真。（3 3）點距）點距 點距越小顯示器畫面就越清晰自然。現(xiàn)在大多數(shù)主流點距越小顯示器畫面就越清晰自然?，F(xiàn)在大多數(shù)主流顯示器是顯示器是0.28mm0.28mm、0.26mm0.26mm、0.25mm0.25mm甚至更小，點距越小的甚至更小，點距越小的顯示器，顯

18、示清晰度越好。顯示器，顯示清晰度越好。14（4）分辨率、垂直刷新頻率分辨率指的是顯示器所能顯示的象素的多少，比如800X600的分辨率就是有行800、列600的矩陣點陣。 （5）帶寬 它是造成顯示器性能差異的一個比較重要的因素。帶寬決定著一臺顯示器可以處理的信息范圍，就是指特定電子裝置能處理的頻率范圍。 可接受帶寬水平像素垂直像素刷新頻率額外開銷(一般為1.5 ) （6）輻射和環(huán)保標準 CRT電子槍發(fā)射出來的電子束是有輻射的，為了確保輻射對人體產(chǎn)生最小的影響，國際組織制定了一些規(guī)范，如：MPR II、TCO、EPA。 15二、液晶顯示器二、液晶顯示器 （LCD）1 1、液晶顯示器的工作原理、液

19、晶顯示器的工作原理 液晶顯示器液晶顯示器(Liquid Crystal Display)(Liquid Crystal Display)就是使用了就是使用了“液液晶晶” ” 作為材料的顯示器，作為材料的顯示器，液晶是一種具有規(guī)則性分子排列液晶是一種具有規(guī)則性分子排列的有機化合物，它介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，把它加熱的有機化合物，它介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質(zhì)，把它加熱時它會呈現(xiàn)透明的液體狀態(tài)，把它冷卻時它則會出現(xiàn)結(jié)晶時它會呈現(xiàn)透明的液體狀態(tài)，把它冷卻時它則會出現(xiàn)結(jié)晶顆粒的混濁固體狀態(tài)。顆粒的混濁固體狀態(tài)。液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯液晶材料本身并不發(fā)光，所以在顯示屏兩邊都設(shè)有作為光源的燈管示屏兩

20、邊都設(shè)有作為光源的燈管。在彩色在彩色LCD面板中，每面板中，每一個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成的，其中每一個單元一個像素都是由三個液晶單元格構(gòu)成的，其中每一個單元格前面都分別有紅色、綠色或藍色的過濾片，光線經(jīng)過過格前面都分別有紅色、綠色或藍色的過濾片，光線經(jīng)過過濾片的處理照射到每個像素中不同色彩的液晶單元格之上濾片的處理照射到每個像素中不同色彩的液晶單元格之上，利用三原色的原理組合出不同的色彩。，利用三原色的原理組合出不同的色彩。 162. 2. 液晶顯示器的技術(shù)性能液晶顯示器的技術(shù)性能 （1 1）分辨率）分辨率液晶顯示器和液晶顯示器和CRTCRT工作原理不同，因為工作原理不同，因為LCDLC

21、D已經(jīng)是液晶單元已經(jīng)是液晶單元顆粒組成，每一個單元代表一個象素，所以基本上它的分辨率顆粒組成，每一個單元代表一個象素，所以基本上它的分辨率就定了下來，雖然分辨率可以向下兼容，但是并不是最佳工作就定了下來，雖然分辨率可以向下兼容，但是并不是最佳工作分辨率，效果不好，所以分辨率，效果不好，所以LCDLCD存在最佳分辨率的概念。存在最佳分辨率的概念。（2 2）反應時間）反應時間液晶在固態(tài)到液態(tài)之間變化需要一定的時間，這就是所謂液晶在固態(tài)到液態(tài)之間變化需要一定的時間，這就是所謂的反應時間，一般介于的反應時間，一般介于2020msms40ms40ms，反應時間快，則單位時間，反應時間快，則單位時間內(nèi)屏幕

22、上的圖像就轉(zhuǎn)換得快。在進行快速的屏幕操作時，在觀內(nèi)屏幕上的圖像就轉(zhuǎn)換得快。在進行快速的屏幕操作時，在觀看電影、玩游戲時，慢速的看電影、玩游戲時，慢速的LCDLCD會出現(xiàn)所謂的會出現(xiàn)所謂的“拖影拖影”現(xiàn)象，現(xiàn)象，那是反應時間太慢的緣故。那是反應時間太慢的緣故。17（3 3）最大顯示色彩數(shù)最大顯示色彩數(shù) 液晶顯示器的色彩表現(xiàn)能力當然是消費者最關(guān)心的一個液晶顯示器的色彩表現(xiàn)能力當然是消費者最關(guān)心的一個重要指標，低端的液晶顯示板，各個基色只能表現(xiàn)重要指標，低端的液晶顯示板，各個基色只能表現(xiàn)6 6位色，位色，即即2 2的的6 6次方次方=64=64種顏色種顏色，每個獨立像素可以表現(xiàn)的最大顏色每個獨立像素

23、可以表現(xiàn)的最大顏色數(shù)是數(shù)是6464* *6464* *64=26214464=262144種顏色高端液晶顯示板利用種顏色高端液晶顯示板利用FRCFRC技術(shù)使技術(shù)使得每個基色則可以表現(xiàn)得每個基色則可以表現(xiàn)8 8位色，即位色，即2 2的的8 8次方次方=256=256種顏色，則種顏色，則像素能表現(xiàn)的最大顏色數(shù)為像素能表現(xiàn)的最大顏色數(shù)為256256* *256256* *256=16777216256=16777216種顏色種顏色。（4 4）可視角度）可視角度 液晶顯示器在不同的角度觀看的顏色效果并不相同，這液晶顯示器在不同的角度觀看的顏色效果并不相同，這是由于液晶顯示器可視角度過低導致失真。這個個

24、數(shù)值當然是由于液晶顯示器可視角度過低導致失真。這個個數(shù)值當然是越大越好，大的可視角度方便與同事一起討論問題。目前是越大越好，大的可視角度方便與同事一起討論問題。目前市面上的市面上的1515寸液晶顯示器的水平可視角度一般在寸液晶顯示器的水平可視角度一般在120120度或以度或以上，并且是左右對稱。上，并且是左右對稱。 18（5 5）亮度和對比度）亮度和對比度 液晶顯示器亮度以平方米燭光液晶顯示器亮度以平方米燭光( (cdcd/m/m2 2) )或者或者nitsnits為為單位，平方燭光又叫單位，平方燭光又叫NITNIT流明，流明，NITNIT一般用來標注一般用來標注LCDLCD和和CRTCRT顯

25、示器的亮度。顯示器的亮度。 對比度是直接體現(xiàn)該液晶顯示器能否體現(xiàn)豐富的對比度是直接體現(xiàn)該液晶顯示器能否體現(xiàn)豐富的色階的參數(shù)，對比度越高，還原的畫面層次感就越好色階的參數(shù)，對比度越高，還原的畫面層次感就越好，即使在觀看亮度很高的照片時，黑暗部位的細節(jié)也，即使在觀看亮度很高的照片時，黑暗部位的細節(jié)也可以清晰體現(xiàn)可以清晰體現(xiàn)。 19三、顯示器的選購三、顯示器的選購 1. 顯示器的用戶類型顯示器的用戶類型 顯示器由于應用的不同，而有不同的功能要求顯示器由于應用的不同，而有不同的功能要求CAD/CAM的用戶與專門從事于影像處理的用戶，對顯示的用戶與專門從事于影像處理的用戶，對顯示器的要求不同。顯示器的用戶類型可歸納成三組。器的要求不同。顯示器的用戶類型可歸納成三組。