計算機組裝與維護教程2013第5章課件

第5章顯卡和顯示器5.1顯卡5.2顯示器顯卡（見圖5.1.1）是計算機處理和傳輸圖像信號的設備，提供了計算機同顯示設備之間交換數(shù)據(jù)的接口，它是一塊電路板，主要功能是將CPU處理后的數(shù)字信號轉換成顯示器所能顯示的模擬信號。如今的顯卡除了上述功能外還具備了3D圖形處理能力，使計算機對圖形圖像的處理能力大大加強，尤其是一些游戲軟件。要想充分地展示其功能，一塊性能良好的顯卡是必需的。5.1顯卡5.1.1顯卡的基本組成部分

顯卡又稱為顯示適配器，主要由顯示芯片、顯示內存、顯卡BIOS、總線接口以及顯卡插座等組成。

1．顯示芯片

顯示芯片是決定顯卡性能最重要的部分之一，一般顯卡命名都是以此為標準的。目前的顯示芯片多為64位或128位，可分為2D顯示芯片和3D顯示芯片。2D顯示芯片在處理3D圖像和特效時主要依賴CPU的處理能力，稱為“軟加速”；3D顯示芯片將三維圖像和特效處理功能集中在顯示芯片內，即所謂的“硬件加速”功能。如圖5.1.2所示為nVIDIA公司的GeForce6600芯片。

2．顯示內存

顯示內存又叫顯存（VideoRAM），是用來暫時存儲經過顯示芯片處理后的圖形數(shù)據(jù)，顯存越大，顯卡支持的最大分辨率越大，3D應用時的貼圖精度就越高。顯示內存的種類主要有SDRAM，SGRAM，DDRSDRAM等幾種。顯存的處理速度通常用納秒數(shù)來表示，這個數(shù)字越小，說明顯存的速度越快。3．顯卡BIOS

顯卡BIOS主要用于存放顯示芯片與驅動程序之間的控制程序，另外還有顯卡的型號、規(guī)格、生產廠家及出廠時間等信息。開機時，通過顯示BIOS內的一段控制程序，將這些信息反饋到屏幕上。

早期的顯卡BIOS都用掩膜ROM，用戶無法修改升級，現(xiàn)在顯卡BIOS都采用EEPROM芯片，可通過專用程序進行升級。

4．總線接口

顯卡總線接口是顯卡與計算機總線連接的橋梁，可分為PCI，VGA及PCI-E等幾種。其中PCI-E是如今最為熱門的顯卡總線接口，以其高速的傳輸速率贏得了廣大用戶的青睞。5．顯卡輸出端口

顯卡所處理的信息最終都要輸出到顯示器上，顯卡插座的作用是連接顯卡與顯示器。CRT顯示器因為設計制造上的原因，只能接收模擬信號輸入，這就需要顯卡能輸入模擬信號。VGA（VideoGraphicsArray）接口就是顯卡上輸出模擬信號的接口，又叫D-Sub接口，是一種D型接口，上面共有15個針孔，分成3排，每排5個，如圖5.1.3所示。圖5.1.3VGA接口5.1.2衡量顯卡的指標

顯卡的性能指標作為衡量一款顯卡好壞的標準，主要有以下幾點：

1．顯存容量

顯存在CPU和圖形芯片的數(shù)據(jù)交換過程中有著重要的作用，同時顯存可以作為圖形顯示芯片3D運算的數(shù)據(jù)緩存。顯存容量決定了顯示芯片能處理的數(shù)據(jù)量，其單位為MB，如128MB，256MB。理論上講，顯存越大，顯卡性能越好，實際顯卡的性能要受到很多因素的制約。2．顯存位寬

顯存位寬是指單位時鐘周期內所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位為bit，位數(shù)越大則瞬間所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大，目前市場上的顯存位寬有64bit，128bit和256bit。

3．顯存帶寬

顯存帶寬也是顯卡的一個重要參數(shù)，是指顯示芯片與顯存之間的數(shù)據(jù)交換速度，單位為GB/s。顯存帶寬的計算公式是：顯存帶寬=工作頻率×位寬÷8。要得到高分辨率、高色深、高刷新率的3D畫面，就必須要求顯卡具有較大的顯存帶寬。4．核心頻率

核心頻率是指圖形顯示芯片的工作頻率。工作頻率的高低在一定程度上可以反映出圖形芯片的性能。不過顯卡的性能是由核心頻率、顯存、像素管線、像素填充率等多方面共同決定的，因此核心頻率并不一定真正代表顯卡性能的強弱。

5．像素填充率

像素填充率是指每秒鐘圖形芯片能在顯示器上畫出的點的數(shù)量。如屏幕分辨率為800×600dpi，刷新率為60，則所需的最小像素率為60×800×600=2880萬像素/秒。像素填充率越高，顯卡的性能就越好。5.1.3顯卡的分類

顯卡按工作原理分為二維顯卡和三維顯卡；按總線類型分為PCI總線顯卡、AGP總線顯卡和最新的PCIExpress總線顯卡。

1．PCI總線的顯卡

PCI總線屬于并行總線，總線頻率為33MHz，總線帶寬達到133MB/s，連接在PCI總線上所有設備共享該總線的133MB/s帶寬。這種總線狀態(tài)應付原先的聲卡、網(wǎng)卡以及USB1.1還不成問題，但是隨著人們對傳輸速率要求的提高，PCI總線已經成為系統(tǒng)的性能“瓶頸”。2．AGP總線的顯卡

AGP即“加速圖形端口”，實際上也是由PCI總線發(fā)展而來，使用比PCI總線更高的總線頻率66MHz，133MHz甚至更高。雖然目前已經達到8×接口，總線帶寬也提升至較高的2.1GB/s，但實際它依然無法滿足頂級3D核心的帶寬需求，不可避免地成為下一代高性能3D核心的性能“瓶頸”。

3．PCIExpress總線的顯卡

PCIExpress總線屬于串行總線，點對點傳輸，每個傳輸通道獨享帶寬。特別值得一提的是，PCIExpress總線還支持雙向傳輸模式和數(shù)據(jù)分路傳輸模式。其中數(shù)據(jù)分路傳輸模式即PCIExpress總線的×1，×2，×4，×8，×12，×16和×32多通道連接，×1單向傳輸帶寬即可達到250MB/s，雙向傳輸帶寬更可實現(xiàn)夸張的500MB/s，絕非PCI總線可比。2．合理選擇品牌

顯卡是目前計算機中最為復雜的部件，市場上的顯卡廠家、產品型號令用戶目不暇接，往往不同品牌的產品，即使產品規(guī)格、型號、圖形顯示芯片以及功能完全相同，它們的價格也都各不相同。用戶選購時應盡量選擇一些知名品牌的產品，如麗臺、華碩等，也可以考慮一些中小品牌產品，如太陽花、七彩虹等，至于雜牌甚至無品牌產品，盡管便宜，但從用料、做工及產品穩(wěn)定性等多種因素考慮，不建議用戶購買。3．認清顯卡的顯存

顯存是顯卡上的關鍵部件，它的品質會直接關系顯卡的最終性能表現(xiàn)。顯示芯片決定了顯卡所能夠具備的基本功能，但是顯卡最終的性能還是由顯存來決定。顯存位寬越大，顯存的帶寬也就越大。目前市場上的顯存位寬一般為64位和128位，也有高檔次的256位，如Radeon9700Pro，但是主流的顯卡一般都是64位和128位。用戶選購時一定要認真查詢顯卡的公版標準，配置確定的顯存基本規(guī)格和鑒定顯存的位寬。顯示器又叫監(jiān)視器（Monitor），是計算機的主要輸出設備，也是用戶與計算機溝通的主要橋梁。在計算機顯示系統(tǒng)中，顯卡的質量固然重要，但是沒有同樣好質量的顯示器與之匹配，也不可能實現(xiàn)高質量的圖像顯示畫面。通常，顯卡的分辨率指標高于顯示器所能達到的分辨率指標，所以，只有高技術指標的顯示器與顯卡指標匹配，才能有高性能的顯示系統(tǒng)。5.2顯示器5.2.1CRT顯示器

CRT顯示器即陰極射線管顯示器，有17英寸、19英寸等，是使用最早的顯示器。它技術成熟，價格便宜，壽命較長，可靠性高，可顯示各種灰度和色彩，是計算機中最常用的顯示設備，如圖5.2.1所示。圖5.2.1CRT顯示器1．CRT顯示器的工作原理

CRT是一種真空器件，它的外形像個漏斗，其內部結構主要由熒光屏、電子槍、偏轉系統(tǒng)三部分組成。

光柵掃描式CRT主要由電子槍、偏轉線圈、蔭罩、熒光粉層和玻璃外殼五大部分組成。其工作原理是：在電子槍和熒光粉層之間有一個電勢差為10000～30000V的直流加速電場。當電子槍射出的電子束經過聚焦和加速之后，會在偏轉線圈產生的磁場作用下，向需要的方向偏轉。然后，電子束通過加速電場繼續(xù)加速，通過蔭罩上的小孔擊打在熒光層上，其所攜帶的動能一部分便轉化為光能釋放出來。而電子束在極短的時間內以一定的順序擊打熒光粉層上的光點，由于熒光粉的余輝和人眼的視覺殘留，就在屏幕上形成了一幅幅的圖案或文字。行頻是指電子束每秒鐘在屏幕上水平掃描過的次數(shù)，單位為kHz，一般的顯示器行頻為30～82kHz，較高檔的顯示器行頻可高達100kHz甚至更高，它的高低反映了屏幕圖像的穩(wěn)定程度。場頻也稱刷新頻率或幀頻率，是指顯示器每秒鐘從上到下所能完成的刷新次數(shù)，單位為Hz。場頻一般變化不大，基本為60Hz，最高可達160Hz甚至更高。（2）點距：點距是指顯像管水平方向上相鄰像素間的距離。點距越小意味著單位顯示區(qū)內顯示像素點越多，顯示的圖像就越清晰，常聽到的“點25顯示器”指的就是該顯示器采用的顯像管的點距為0.25mm。

（3）分辨率：分辨率是指屏幕上水平和垂直方向上容納像素點的總和，它描述的概念是：不管屏幕上顯示的兩個點靠近到多小的距離還能分辨出是兩個點，而不是一個點。CRT顯示器的分辨率通常由顯像管的點距所決定，點距越小，分辨率就越高。（7）顯像管的CRT涂層：電子束撞擊熒光屏和外界光源照射均會使顯示器屏幕產生靜電、反光、閃爍等現(xiàn)象，不僅干擾圖像清晰度，還會危害用戶的視力健康。因此許多CRT顯示器都附有表面涂層，以降低不良影響。目前主要的CRT涂層有表面蝕刻涂層；AGAS（防眩光/防靜電）涂層；防強光涂層；防靜電涂層；ARAS（防反射/防靜電）涂層及超清晰涂層。

（8）聚焦：聚焦（Focus）主要是指電子槍發(fā)射的RGB三原色電子束能否準確地聚焦在屏幕上。一般來說要聚焦是否精確，只要打開文檔文件，看字體是否清晰，特別是在屏幕的四個角上，看是否有模糊現(xiàn)象即可。這種現(xiàn)象是由于電子槍在掃描屏幕時，電子束在屏幕中心和四角上聚焦存在著一定的差異。有些顯示器為了能夠達到很高的聚焦效果，采用動態(tài)聚焦（DynamicFocus）的新技術。這種技術是指電子槍掃描屏幕時，對電子束在屏幕中心和四角聚焦上的差異進行自動補償，使得在屏幕上的任何掃描點清晰一致。動態(tài)聚焦的原理是采用一個能夠控制電壓的調節(jié)器，使之能夠產生一種聚焦電壓，這種電壓具有周期性的特殊波形，使到達屏幕中心的電子束的電壓最低，而到達邊角電子束的電壓會因為焦距的增大而逐漸提高，從而實現(xiàn)動態(tài)補償聚焦的變化，以獲得較完美的圖像。

（9）TCO標準：由于人們對顯示器的輻射、環(huán)保等方面的要求越來越苛刻，因此產生了各種安全認證標準。顯示器的認證主要有兩個：一個是MPR–II，一個是TCO（瑞典專業(yè)雇員聯(lián)盟）。

MPR–II是由瑞典國家測量測試局所特定的標準，主要對電子設備的電磁輻射程度等指標實行標準限制，包括電場、磁場和靜電場強度3個參數(shù)。TCO標準是用于規(guī)范顯示器的電子和靜電輻射對環(huán)境的污染，常用的有TCO’95和TCO’99。TCO’99對顯示器提出了更嚴格、更全面的環(huán)保指標，其中涉及到了環(huán)境、電磁輻射等方面，并對顯示器畫質也作出了較高的要求。

3．CRT顯示器的選購要點

（1）帶寬：顯示器的視頻帶寬定義為每秒鐘電子槍掃描點數(shù)的總和。它與刷新率之間有如下關系：帶寬=水平分辨率×垂直分辨率×最大刷新率×損耗系數(shù)，一般來說損耗系數(shù)為1.5。

（2）顯示器的熱穩(wěn)定性：由于顯示器是一種大功率、高發(fā)熱量的設備，因此選購時一定要注意顯示器的熱穩(wěn)定性。如果屏幕驟然加亮時幾乎沒有任何擴張和收縮的感覺，就說明顯示器的高壓穩(wěn)定性很出色，反之則說明其穩(wěn)定性不佳。（3）防反射能力：防反射是指顯示器屏幕出現(xiàn)眩光和反光。顯示器屏幕反射現(xiàn)象不僅會破壞屏幕圖像的完整性，而且還會因反射周圍光源的光線而造成屏幕亮度不均。目前大多數(shù)顯示器廠商都通過在屏幕表面覆蓋一層特殊的防反射薄膜來解決顯示器的反光問題。

（4）消磁能力：顯示器很容易被一些磁性物體所磁化，因此目前大多數(shù)顯示器都具有消磁功能。有些顯示器將此功能設計在顯示器內部，并在每次開機時自動完成消磁功能，而更多的顯示器將消磁功能和OSD菜單結合起來，使用戶可以隨時對顯示器手動消磁。

5.2.2液晶顯示器

從1971年的第一代TN液晶顯示設備誕生到現(xiàn)在第三代TFT顯示器，液晶顯示技術一直在高速發(fā)展。由于TN液晶技術無法顯示出細膩的字符，因此它通常應用在電子和計算器上。而STN液晶技術由于其制作工藝簡單，字符顯示比TN液晶技術細膩，同時也支持彩色顯示，所以它多用于液晶電視、攝像機、掌上游戲機等。而隨后的DSTN和TFT液晶顯示器則被廣泛應用在電腦設備中，如液晶顯示設備、數(shù)碼設備顯示屏等。1．液晶顯示器的工作原理

液晶顯示器LCD（LiquidCrystalDisplay）是目前的主流顯示器，如圖5.2.2所示。液晶是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的物質，當它被加熱時，會呈現(xiàn)透明的液態(tài)，冷卻時則會結晶成混亂的固態(tài)，是具有規(guī)則性分子排列的有機化合物。當向液晶通電時，液晶分子排列得井然有序，可以使光線

容易通過；而不通電時，液晶分子排列混亂，

阻止光線通過。這種可以控制光線的兩種狀態(tài)

是液晶顯示器形成圖像的先決條件。圖5.2.2液晶顯示器液晶顯示器按工作方式來劃分可分成多種類型，其中結構最簡單的就是TN-LCD（扭曲向列LCD）技術。下面就以TN-LCD技術為例來說明液晶顯示器的工作原理。

TN模式的晶體盒結構是在印刷有透明電極的兩片玻璃薄片之間（電極面向內）夾有一層向列性液晶，最外側為兩片偏振片。液晶分子的長軸與玻璃的平面基本平行，而方向從一個平面到另一個平面逐漸扭轉90o，也就是說，液晶層兩個表面的液晶分子相位差為90o。偏振片的光軸與入射光一側的液晶分子取向一致。當沒有外加電場時，液晶分子使入射的偏振光旋轉90o，且與下側的偏振片正交，呈現(xiàn)出不透明狀態(tài)；當在兩個透明電極上加上電場之后，液晶分子便會按照電場方向排列，偏振光經過液晶時偏振方向不變，此時液晶層就變得透明起來。對每一個像素施加不同的電場，有透明和不透明的狀態(tài)，就形成了在屏幕上看到的圖像或文字。2．液晶顯示器的性能指標

（1）顯示尺寸：顯示尺寸是指LCD顯示屏對角線的長度，以英寸為單位。目前市場上液晶顯示器尺寸主要有13英寸、15英寸和17英寸，尺寸在很大程度上決定了價格。（2）亮度與對比度：亮度是反映液晶顯示器性能的重要指標之一，單位為cd/m2（坎德拉/米2）或nits。普通LCD顯示器亮度一般在150～210cd/m2之間。有些低檔的LCD顯示器有亮度不均勻的現(xiàn)象，其中心的亮度和邊框部分區(qū)域的亮度差別較大。

對比度是屏幕上同一亮點最亮時（白色）與最暗時（黑色）亮度的比值，對比度越高，圖像越清晰，但對比度高于某一程度后，就會影響顏色的純度。（3）可視角度：所謂可視角度是指站在始于屏幕邊線的某個角度的位置時，觀察者仍可清晰看見屏幕顯示的圖像，由此構成的最大角度。常用的有CR10和CR15兩種標準，其中CR10較為嚴格，配合左右上下視角與對比度來確定LCD的性能。

（4）響應時間：響應時間是指LCD顯示器對于輸入信號的反應時間。它反應了液晶顯示器各像素點對輸入信號的反應速度，即pixel由暗轉亮或由亮轉暗的速度。組成液晶顯示板的最基本的像素單元是“液晶盒”，在接到驅動信號后從最亮到最暗的轉換需要一段時間，而且LCD顯示器從接收到顯卡輸出信號后，處理信號也需要一定的時間，所以液晶顯示器在還原動態(tài)畫面時有比較明顯的拖尾現(xiàn)象。（5）壞像素：LCD屏幕上有成千上萬的晶體管，很難保證在那么多的晶體管中沒有損壞的，雖然損壞的像素是可以修復的，但是，各廠商都有自己的標準，一般來說有3～5個壞像素都屬于正?，F(xiàn)象。3．液晶顯示器的選購要點

（1）壞點：液晶顯示器是通過物理特性來顯示圖像的。即通電時，液晶排列有序，光線容易通過；不通電時，液晶排列混亂，光線很難通過。由于組成液晶顯示器的玻璃與液晶很容易造成個別像素壞掉，形成壞點，因此用戶在購買LCD顯示器時，把系統(tǒng)的桌面調成全白就可觀察出有無壞點。如果壞點過多，說明此顯示器質量不是很好。（2）可視角度：傳統(tǒng)的CRT顯示器的可視角度可達180o，而LCD顯示器普遍存在可視角度偏小的問題。因此用戶在選購LCD顯示器時，應注意其最大可視角度是否與標準的數(shù)值一致?？煞謩e站在顯示器的左側和右側，然后確定出在不同方向可清楚看到屏幕圖像的具體位置，計算出不同位置點之間的角度即可。

（3）信號接口：一般LCD顯示器信號接口有D-Sub和DVI兩種。D-Sub就是一般CRT顯示器最常用的接口，是用模擬信號；DVI（DigitalVisualInterface）則是將顯卡的信號直接用數(shù)字的方式傳到屏幕，而不再轉成模擬信號。

目前市面上的DVI接頭有DVI-Digital（DVI-D）和DVI-Integrated（DVI-