計算機組裝與維護-第6節(jié)顯卡

計算機組裝與維修第6節(jié)顯卡第6節(jié)顯卡

任務一顯卡的簡介（了解）6.1.1顯卡簡介任務二顯卡的結(jié)構(gòu)及工作過程（掌握）6.2.1顯卡的結(jié)構(gòu)6.2.2顯卡的工作原理任務三顯卡的安裝方法（掌握）任務四顯卡的分類（了解）6.3.1按顯示卡類型

6.3.2按顯示卡與PC的接口6.3.3按圖形功能6.3.4按顯示芯片

任務五顯卡的主要性能指標（掌握）任務六主流顯卡介紹（了解）任務一顯卡的簡介（了解）

顯卡的簡介顯卡：又叫顯示器適配卡，是連接主機與顯示器的接口卡。作用就是將主機的輸出信息轉(zhuǎn)換成字符、圖形、顏色等信息，傳送到顯示器上顯示。任務二顯示卡的基本結(jié)構(gòu)及工作過程（掌握）6.2.1顯卡的基本結(jié)構(gòu)顯卡結(jié)構(gòu)顯示BIOS輸出端口AGP金手指顯示內(nèi)存顯示芯片和散熱風扇顯卡構(gòu)成圖解供電模塊I/O接口PCIE總線接口GPU顯存1、顯示芯片（GPU）：又叫圖形運算處理器，圖形處理芯片，即：GPU，是顯卡的核心。它是顯卡的“大腦”，負責處理由電腦發(fā)來的數(shù)據(jù)，最終將產(chǎn)生的結(jié)果顯示在顯示器上。顯卡上最大的一塊芯片，上面有散熱片或是散熱風扇。它是顯卡的心臟，決定了顯卡的性能和檔次。也是區(qū)分2D和3D顯卡的依據(jù)。在整個顯卡中，GPU一塊顯卡采用何種顯示芯片大致決定了該顯卡的檔次和基本性能。顯卡結(jié)構(gòu)介紹：2、顯示內(nèi)存：也稱顯存，通常它是用來臨時存儲顯示芯片所處理的圖像或視屏數(shù)據(jù)信息，顯存的速度以及帶寬直接影響著顯卡的速度，顯存越大，顯卡速度越快，像素就越多，圖像就越清晰。3、RAMDAC：

（隨機存儲器數(shù)模轉(zhuǎn)換器）

它負責將顯存的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接收的模擬信號。它的工作頻率高低決定著顯卡的刷新頻率。通常RAMDAC被集成在顯示芯片中。它決定顯卡到顯示器的最大帶寬。單位：MHZ。

RAMDAC頻率就是數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為顯示器能識別的模擬信號的頻率

2D顯卡能達到170MHZ；3D顯卡能達到230MHZ。4、VGABIOS：主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動程序之間的程序，還存放顯卡型號、規(guī)格、生產(chǎn)廠家及出廠時間等信息5、I/O接口：與顯示器相連，以便將顯示結(jié)果輸出到屏幕上。目前主要有三種接口技術。分別是VGA，DIV，S-Video。I/O接口VGA接口HDMI接口TV接口DVI接口TV接口Displayport接口HDMI接口1）VGA：模擬接口

VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號的接口，VGA（VideoGraphicsArray）接口，也叫D-Sub接口。

VGA接口是一種D型接口，上面共有15針空，分成三排，每排五個。VGA接口是顯卡上應用最為廣泛的接口類型，我們平時常見的顯示器都接在此接口上。目前的DVI接口分兩種，一個是DVI-D接口，另外一種則是DVI-I接口。

DVI-D接口只能傳送數(shù)字信號，接口上只有3排8列共24個針腳，其中右上角的一個針腳為空。不兼容模擬信號。2）DVI：數(shù)字接口DVI-I接口，可同時兼容模擬和數(shù)字信號。兼容模擬信號并不意味著模擬信號的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上，而是必須通過一個轉(zhuǎn)換接頭才能使用，一般采用這種接口的顯卡都會帶有相關的轉(zhuǎn)換接頭。

3）S—VIDEO(S端子)接口VIVO接口是一種擴展的S端子接口，針數(shù)要多于擴展型S端子7針。VIVO接口必須要用顯卡附帶的VIVO連接線，才能能夠?qū)崿F(xiàn)S端子輸入與S端子輸出功能。

<S端子有標準的4針接口（無音效輸出）和擴展的7針接口（帶音效輸出）>VIVO接口

VIVO連接線

6、總線接口：顯卡必須插在主板上面才能與主板交換數(shù)據(jù)，因而就必須有與之相對應的接口?，F(xiàn)在最主流的總線接口是AGP和PCI-E16×接口。AGP接口PCI-E接口6.2.2顯示卡的工作過程顯卡工作過程通常包括以下四個步驟：CPU顯示器CPU→顯示芯片→顯存→RAMDAC→輸出接口→顯示器6.2.2顯示卡的工作過程顯卡工作過程通常包括以下四個步驟：Step1：CPU將數(shù)據(jù)通過總線和接口傳送到顯示芯片；

Step2：顯示芯片對數(shù)據(jù)進行處理，并將處理結(jié)果存放在顯示內(nèi)存中；

Step3：顯示內(nèi)存將數(shù)據(jù)傳送到RAMDAC并進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換；

Step4：RAMDAC將模擬信號通過VGA接口輸送到顯示器

顯示芯片處理完數(shù)據(jù)→顯存→RAMDAC→數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號→顯示器原理框圖GPU供電電路BIOS

顯存FANPCIE總線TVOUTDVIVGAHDMI/DP

任務三顯示卡的安裝方法（掌握）1、硬件安裝：

①取下機箱上對應AGP插槽的檔板→②將顯卡豎直放置在AGP插槽上插進→③用螺絲刀將顯卡固定好。

2、安裝驅(qū)動程序：

右擊桌面→屬性→設置→高級→適配器→更改→選中“顯示指定位置的所有……”→下一步→瀏覽→插入顯卡驅(qū)動光盤到光驅(qū)→找到Win9x目錄→選中“****.inf”→確定→選擇與使用硬件型號相同的產(chǎn)品→確定→開始復制文件→重啟任務四顯卡的分類（了解）6.4.1按顯示卡類型分類：1、獨立顯卡（需要單獨購買的部件）2、集成顯卡（主板自帶的顯卡）注意：有集成顯卡的計算機同樣也可以再安裝一塊獨立顯卡6.4.2按顯卡接口分類有兩個顯卡缺口種類

ISA（已經(jīng)被淘汰）

PCI總線頻率33MHZ,傳輸帶寬133MB/S（已經(jīng)被淘汰）AGP

標準AGP1XAGP2XAGP4XAGP8X266MB/S532MB/S1064MB/S2128MB/S只有一個缺口

PCI-Express1x:傳輸帶寬250MB/S集成

現(xiàn)在市場上銷售的顯示卡大多是AGP8X及PCIExpress

，但隨著技術發(fā)展PCIExpress×16將會代替AGP從而一統(tǒng)顯卡接口領域。ISAAGPPCI-E16XPCIAGP總線參數(shù)表版本參數(shù)AGP1.0AGP2.0AGP3.0AGP1XAGP2XAGP4XAGP8X總線頻率66MHZ66MHZ66MHZ66MHZ信號電壓3.3V3.3V1.5V0.8V傳輸位寬32bit32bit32bit32bit工作頻率66MHZ133MHZ266MHZ533MHZ傳輸帶寬266MB/S532MB/S1064MB/S2128MB/S6.4.3按圖形功能分類2D顯示卡：顯示卡的顯示芯片只能處理平面的圖形。這類顯卡包括ISA、PCI接口以及大多數(shù)的集成顯卡。在處理3D圖象和特效時，主要依賴CPU的處理能力，稱為“軟加速”3D顯示卡：又叫做3D圖形加速卡，其顯示芯片具有強大的3D與2D圖形處理能力。目前使用的AGP和PCI-E顯卡都屬于這類。將3D圖象和特效處理功能集中在GPU中，稱為“硬加速”。6.4.4按顯示芯片分類

這是目前最主要的劃分方式，GPU決定顯示卡的性能和檔次。雖然顯卡的生產(chǎn)廠家很多，但研制芯片的廠家只有兩家，分別為：nVIDIA（美國）：型號有GeForce系列ATI（加拿大）：型號有Radeon(鐳)系列任務五顯示卡的性能指標（掌握）1、顯存：顯示位寬：顯存最重要的性能指標，指顯存一次性讀入的數(shù)據(jù)量，表示顯存與顯示芯片之間交換速度，帶寬越大，通路越暢通，速度越快，目前大部分的顯卡是128位的，但也有部分是64位的，購買的時候要小心。種類：分為SD

，DDR，DDR2，DDR3幾種顯存容量：如64M，128M，256M等顯存品牌：（主要品牌有HY，三星等）顯存速度：指顯存接到芯片指令后存取數(shù)據(jù)的速度，有5ns，3.6ns，2.2ns等，越小越好。顯存工作頻率：頻率=1000/顯存速度，此值與顯存速度和顯存種類有很大關系，這是SD顯存的公式，若是DDR則*2，DDR2則*42、顯示芯片：是整個顯卡的核心，如我們剛才所提到GeForceFX5200，7300，Radeon9200,9500等，值越大，處理速度就越快。核心頻率（MHZ）：顯卡的核心頻率是指顯示核心的工作頻率，其工作頻率在一定程度上可以反映出顯示核心的性能3、顯示帶寬：顯示帶寬=工作頻率*顯存位寬/84、RAMDAC速率：指顯卡能讓顯示器每秒能對整個畫面重復更新的次數(shù)。一般顯卡都能在350~400MHZ以上例如：若此100Hz，表示顯卡每秒將送出100張畫面的模擬訊號給顯示器。5、色深：色深是指某個確定的分辯率下，描述每一個像素點的色彩所使用的數(shù)據(jù)的長度，單位是“位”。它決定了每個像素點可以有的色彩的種類。6、品牌：nVIDIA陣營：華碩、微星、麗臺

ATI陣營：技嘉、鐳麗7、頂點著色單元

頂點著色單元是顯示芯片內(nèi)部用來處理頂點信息并完成著色工作的并行處理單元。他決定了顯卡的三角形處理和生成能力，所以也是衡量顯示芯片性能特別是3D性能的重要參數(shù)。

頂點是圖形學中的最基本元素，在三維空間中，三個頂點可以構(gòu)成成一個三角形，而顯卡所最終生成的立體畫面則是由數(shù)量繁多的三角形構(gòu)成的，而三角形數(shù)量的多少就決定了畫面質(zhì)量的高低，畫面越真實越精美，就越需要數(shù)量更多的三角形來構(gòu)成。頂點著色單元就是處理這些信息然后再送給像素渲染單元完成最后的填充工作，最后再輸出到顯示器就成為我們所看到的3D畫面。而顯卡的頂點處理能力不足，就會導致要么降低畫質(zhì)，要么降低速度。8、渲染管線

顯卡的渲染管線是顯示核心的重要組成部分，顯示核心的內(nèi)部就分為兩大區(qū)域，一個區(qū)域就是頂點著色單元，主要負責描繪圖形，也就是建立模形。一個就是像素渲染管線，主要負責把頂點繪出的圖形填色。然后再加上紋理貼圖單元貼上紋理，一個精美的圖形就出來了。比如現(xiàn)在要顯卡繪出一個茶壺。頂點著色單元就會依據(jù)這些信息繪出這個茶壺的輪廓。接下來像素渲染管線就會依據(jù)這個輪廓，把從顯存中的有關這個茶壺的顏色信息讀出來，給這個茶壺上色，如果這個茶壺是白色的，就上白色的。然后，再由紋理貼圖單元貼上精美的圖案，最后這個精美的茶壺就出來了。因此，渲染管線就是顯示核心中負責給圖形配上顏色的一組專門通道。它是顯示核心中單獨設計的一組電路，擁有單獨的晶體管。渲染管線越多，那么所繪出的圖形它的填充效率就越高，自然我們看到的畫面也就越流暢越精美。這就是為什么渲染管線越多越好的原因。如果少了，那么自然就會使顯卡的性能下降。

渲染管線的數(shù)量一般是以渲染流水線的數(shù)量×每管線的紋理單元數(shù)量來表示。例如，GeForce6800Ultra的渲染管線是16×1，就表示其具有16條像素渲染流水線，每管線具有1個紋理單元；GeForce4MX440的渲染管線是2×2，就表示其具有2條像素渲染流水線，每管線具有2個紋理單元2）DVI：數(shù)字接口速度快

DVI傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，數(shù)字圖像信息不需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換因此減少了數(shù)字→模擬→數(shù)字繁瑣的轉(zhuǎn)換過程，大大節(jié)省了時間，因此它的速度更快，有效消除拖影現(xiàn)象，而且使用DVI進行數(shù)據(jù)傳輸，信號沒有衰減，色彩更純凈，更逼真。

畫面清晰

DVI接口無需進行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，避免了信號的損失，使圖像的清晰度和細節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。

DVI顯示系統(tǒng)包括一個傳送器和一個接收器。傳送器是信號的來源，可以內(nèi)建在顯卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出現(xiàn)在顯卡PCB上；而接收器則是顯示器上的一塊電路，它可以接受數(shù)字信號，將其解碼并傳遞到數(shù)字顯示電路中，通過這兩者，顯卡發(fā)出的信號成為顯示器上的圖象。

8、3D圖形加速卡

3D圖形加速卡技術1、頂點著色引擎：可編程性使創(chuàng)造出來的場景更有特色，更加逼真2、T-緩沖（T-Buffer）：通過多重渲染、提高采樣率來解決邊緣鋸齒問題，使全景邊緣更加圓潤。3、全屏抗失真：使畫面中失真的像素盡量減到最低的程度，來達到平滑效果。對顯卡的檔次要求很高。

4、硬件凹凸貼圖：對物體表面凹凸不平的映射并加以實時光源來表現(xiàn)真實細膩的圖象。5、材質(zhì)貼圖：將平面圖貼到物體表面6、T&L（幾何變換和光源處理）：nVIDIA公司研發(fā)的技術。在不增加物體多邊形的前提下，進一步提高物體表面的邊緣圓滑程度，使圖象更真實、準確和生動。而且擁有強大的光源處理能力，可以產(chǎn)生帶有反射性質(zhì)的光源效果。如GeForce256顯卡。7、T-緩沖（T-Buffer）：確定3D物體間的前后位置關系

W-緩沖（W-Buffer）：可在3D效果中對更細致的物體進行處理，更均勻地在遠近剪切面之間進行分配，讓程序使用更大的距離范圍，同時保持深度緩沖與觀察位置間的精確聯(lián)系。應用程序接口（API）：用于游戲或相關應用程序三維圖形的三大接口（Direct3D、OpenGL、Heidi）

DirectX（D3D）：由微軟公司所開發(fā)，隨WINDOWS系統(tǒng)自帶，微軟操作系統(tǒng)平臺下的游戲程序開發(fā)接口。目前版本已到了9.0版。由一組驅(qū)動程序構(gòu)成。主要包括：DirectDraw（顯示）、DirectInput（輸入）、DirectPlay（網(wǎng)絡）、DirectSound（音效）。主要應用與PC游戲的3D圖形加速工作（診斷工具：Dxdiag.exe）

OpenGL（OpenGraphicsLib）：開放式圖形接口，一套三維圖形處理庫，用于高級圖形工作站描述如何將三維空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維圖像，獨立于操作系統(tǒng)

Heidi

由Autodesk公司開發(fā)，用于普通3D制作

舉個例子吧，骨灰級玩家（玩游戲比較長的）在DOS下玩游戲時，可不想我們現(xiàn)在，安裝上就可以玩了，他們往往首先要先設置顯卡的品牌和型號，然后還要設置IRQ（中斷）、I/O（輸入于輸出）、DMA（存取模式），如果哪項設置的不對，那么游戲聲音就發(fā)不出來。這部分的設置不僅讓玩家傷透腦筋，而且對游戲開發(fā)者來說就更頭痛了，因為為了讓游戲能夠在眾多電腦中正確運行，開發(fā)者必須在游戲制作之初,便需要把市面上所有聲卡硬件數(shù)據(jù)都收集過來，然后根據(jù)不同硬件的

API來寫不同的驅(qū)動程序，這對于某一個游戲制作公司來說，是很難完成的，所以說在當時多媒體游戲很少。微軟和SGI公司正是看到了這個問題，分別為眾廠家推出了一個所有顯卡共同的應用程序接口程序——DirectX和OpenGL。當有了他們之后，程序員只需要編寫符合DirectX和OpenGL的驅(qū)動程序，就可以充分發(fā)揮顯卡的最大性能而不必再去了解硬件的具體性能和參數(shù)，這樣就大大簡化了程序開發(fā)的效率。同樣，顯示芯片廠商根據(jù)此兩種標準來設計自己的硬件產(chǎn)品，以達到在API調(diào)用硬件資源時最優(yōu)化，獲得更好的性能。任務六市場主流顯卡介紹（了解）1、nVIDIA公司：Value，SE，LE，XT，ZT代表簡化版；MX普通版；Ultra，GTX，TI，TC，GO，GT2代表高級版；TC可占用內(nèi)存的顯卡主要品牌GeForce系列：GeForce256、GeForce2(100/20