第5章 顯示卡

1、第X章 顯示卡,顯示設(shè)備是微機(jī)系統(tǒng)中重要的圖形圖像輸出設(shè)備，包括顯示卡和顯示器。,顯示設(shè)備作用是接收由主機(jī)發(fā)出的控制顯示系統(tǒng)工作的指令和顯示內(nèi)容，經(jīng)過CPU進(jìn)行相應(yīng)的處理運(yùn)行后，把運(yùn)行過程和結(jié)果通過顯示屏呈現(xiàn)給用戶，使用戶直觀了解計(jì)算機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和處理結(jié)果。,X.1 顯示設(shè)備簡介,X.2 顯示卡,顯示卡簡稱顯卡，又稱視頻卡、視頻適配器、圖形卡、圖形適配器或顯示適配器等。,顯卡工作在主板與顯示器之間，作用是控制圖像輸出，負(fù)責(zé)把CPU送來的

2、圖像數(shù)據(jù)處理成顯示器接收的格式，再送到顯示器形成圖像。,顯卡是繼CPU之后發(fā)展最快的一個(gè)部件，已經(jīng)成為決定微機(jī)整體性能的一個(gè)重要因素。,1）顯卡簡介,第X章 顯示卡,2）顯卡的分類、結(jié)構(gòu)、工作原理和主要參數(shù),微機(jī)里有各種各樣的擴(kuò)展卡，其中必不可少的是顯卡，顯卡是顯示器和主機(jī)通信的控制電路和接口。,顯示器必須依靠顯卡提供的顯示信號(hào)才能顯示各種字符和圖像。,（1）顯卡的分類,（I）按顯卡的應(yīng)用領(lǐng)域分類,一類是普通用戶、游戲發(fā)燒友、商業(yè)用戶；

3、另一類是專業(yè)圖形工作者。,因此顯卡也分成普通顯卡和專業(yè)顯卡。,普通顯卡注重于民用級(jí)應(yīng)用，在用戶能接受的價(jià)格范圍內(nèi)提供更強(qiáng)大的娛樂、辦公、游戲、多媒體等方面的性能。,專業(yè)顯卡指應(yīng)用于圖形工作站上的顯卡，在圖形工作站中，它的重要性甚至超過CPU。,第X章 顯示卡,（II）按顯卡的總線接口類型分類,總線接口類型指顯卡與主板連接所采用的總線接口種類，接口的變化，會(huì)給顯卡性能帶來革命性的改變。,顯卡發(fā)展至今主要經(jīng)歷了ISA、EISA、VESA、P

4、CI、AGP、PCI Express等幾種接口。如今最常見的如下：,PCI接口顯卡,AGP接口顯卡,PCI-E X16接口顯卡,第X章 顯示卡,（III）按顯卡的標(biāo)準(zhǔn)分類,顯卡的標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)歷4代：MDA、CGA、EGA、VGA/SVGA。目前所有顯卡均滿足SVGA接口標(biāo)準(zhǔn)。,MDA是IBM PC時(shí)代的單色顯示器。,MDA、CGA、EGA,VGA/SVGA,CGA是IBM PC時(shí)代的彩色顯示器。,EGA是IBM PC時(shí)代的增強(qiáng)型彩色顯示器的接

5、口標(biāo)準(zhǔn)。,VGA是在EGA的基礎(chǔ)上的標(biāo)準(zhǔn)彩色顯示器接口的標(biāo)準(zhǔn)。,SVGA是VGA的代替品。,每一代的改變，都會(huì)伴隨著最大分辨率和色彩數(shù)的改變。,第X章 顯示卡,圖形分2D圖形、3D圖形、2D+3D圖形，對(duì)應(yīng)顯卡就是2D顯卡、3D顯卡、2D+3D顯卡。,（V）按顯示芯片分類,如同主板芯片組一樣，顯示芯片決定顯卡的性能和檔次。目前主要的生產(chǎn)廠家是NVIDIA和ATI，習(xí)慣上稱“N卡”和“A卡”。,（VI）按是否是整合芯片分類,根據(jù)顯卡的獨(dú)立

6、性，分集成顯卡和獨(dú)立顯卡。前者是把顯示芯片整合在主板芯片組中，后者是完全獨(dú)立的一塊板卡。,（IV）按顯卡的2D/3D加速功能分類,（2）顯卡的結(jié)構(gòu),顯卡的主要部件有顯示芯片、RAMDAC、顯示內(nèi)存、顯卡BIOS、VGA插座等。,第X章 顯示卡,（I）顯示芯片,又稱GPU（圖形處理器），是顯卡的核心芯片，直接決定顯卡的性能，負(fù)責(zé)把各種從總線（AGP、PCI-E等）傳輸過來的數(shù)據(jù)在GPU內(nèi)進(jìn)行構(gòu)建、渲染等工作，最后通過顯卡傳輸接口顯示在屏幕

7、上。,（II）RAMDAC,RAM DAC（隨機(jī)存儲(chǔ)器-數(shù)模轉(zhuǎn)換器），作用是將顯存中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成能用于顯示的模擬信號(hào)，轉(zhuǎn)換越快，圖像越穩(wěn)定，刷新頻率越高（只針對(duì)VGA接口）。,第X章 顯示卡,（III）顯示內(nèi)存,與主板內(nèi)存功能一樣，用于顯卡的內(nèi)存，存放顯示芯片或CPU處理后的顯示數(shù)據(jù)。,（IV）顯卡BIOS,主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動(dòng)程序之間的控制程序，以及顯卡的基本信息（型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家、出場時(shí)間等信息），開機(jī)首先看到的就是顯

8、卡BIOS內(nèi)容。,早期的顯卡BIOS,現(xiàn)在的顯卡BIOS,第X章 顯示卡,（V）總線接口,目前顯卡總線接口主要有PCI、AGP和PCI-E X16接口。,（VI）輸出接口,顯卡把處理好的圖像數(shù)據(jù)通過輸出接口與顯示設(shè)備連接。,最常見的輸出接口是VGA和DVI,（a）VGA（視頻圖形陣列）接口，是一個(gè)有15個(gè)插孔的D形插座（稱為D-SUB模擬接口），分3排，每排5個(gè)孔，與顯示器的D形插頭相連。,第X章 顯示卡,（b）DVI（數(shù)字視頻）接口，

9、分3行8列共24個(gè)引腳，用于連接LCD等數(shù)字顯示器。,目前常見的DVI接口有兩種，分別是DVI-D與DVI-I，前者支持?jǐn)?shù)字信號(hào)，后者數(shù)字、模擬信號(hào)均可支持。,第X章 顯示卡,目前市場上的DVI線有18+1和24+1以及18+5和24+5這4種規(guī)格。,24+1,24+5,18+5,18+1,18針屬于單通道DVI，傳輸速率只有24針的一半，為165MHz。,在畫質(zhì)上區(qū)別：分辨率一樣，但刷新率卻只有雙通道的一半左右，會(huì)造成顯示質(zhì)量的下降。

10、,第X章 顯示卡,情況一：VGA顯卡對(duì)VGA顯示器,疑問一：顯卡和顯示器接口配對(duì)是否會(huì)有信號(hào)失真？,顯卡處理數(shù)據(jù)均為數(shù)字信號(hào)，傳給VGA（失真），信號(hào)質(zhì)量下降；,情況二：VGA顯卡對(duì)DVI顯示器,顯卡處理數(shù)據(jù)均為數(shù)字信號(hào)，傳給VGA（失真），再轉(zhuǎn)到DVI（失真），信號(hào)有下降；,DVI顯卡對(duì)VGA顯示器原理同上（同上）,情況三：DVI顯卡對(duì)DVI顯示器,全程數(shù)字傳輸，無失真，畫質(zhì)最好。,第X章 顯示卡,（VII）S-Video端子，簡稱S

11、端子，用于向電視機(jī)輸出顯示信號(hào)，也叫TV-OUT。,（VIII）HDMI（高清晰多媒體）接口，屬于DVI的強(qiáng)化接口，DVI接口和音頻的整合體。傳送無壓縮的音頻信號(hào)和高分辨率的視頻信號(hào)。,S端子,HDMI,第X章 顯示卡,（3）顯卡的工作原理,（I）CPU送來的數(shù)據(jù)信息通過總線由顯卡的接口進(jìn)入顯示芯片（GPU），進(jìn)行處理。,（II）GPU將過程數(shù)據(jù)或處理結(jié)果數(shù)據(jù)，放于顯存。,（III）最后再通過GPU或RAMDAC數(shù)模轉(zhuǎn)換處理后，輸出到顯

12、示器。,第X章 顯示卡,（4）顯卡的性能指標(biāo),（I）顯示芯片,又稱GPU，主要負(fù)責(zé)處理視頻信號(hào)和3D渲染。決定顯卡的性能。,（a）芯片廠商,目前生產(chǎn)顯卡芯片廠商主要有NVIDIA和ATI,（b）核心代號(hào),核心代號(hào)是芯片廠商在設(shè)計(jì)顯示芯片時(shí)，為方便生產(chǎn)、銷售、管理及驅(qū)動(dòng)的統(tǒng)一，對(duì)一個(gè)系列的顯示芯片給出的代號(hào)。,（c）芯片型號(hào),相同核心代號(hào)的GPU也會(huì)不同的芯片型號(hào)。,例如：NVIDIA的GeForce 7300GT和7600GT，采用相同

13、顯示核心代號(hào)G73，但型號(hào)不同，這是因?yàn)閮?nèi)部的渲染管線、著色器等不同。,第X章 顯示卡,（d）核心頻率,指顯示核心的工作頻率，在一定程度上反映顯示核心的性能。,顯卡的性能是由核心頻率、顯存頻率、顯存位寬等因素決定。,（f）顯示核心位寬,相同顯示核心，核心頻率越大，性能越強(qiáng)；否則無可比性。,（e）制造工藝,與CPU一樣，以納米衡量其加工精度。,（g）刷新頻率,指顯示芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的寬度，即傳輸?shù)奈粩?shù)。位寬越大，瞬間所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大。

14、,是GPU向顯示器傳送信號(hào)，使其每秒刷新屏幕的次數(shù)。,刷新頻率越高，屏幕閃爍越小，圖像越穩(wěn)定。,影響刷新頻率的因素：1）顯卡每秒能產(chǎn)生圖像數(shù)目；2）顯示器每秒能接收并顯示圖像數(shù)目。,第X章 顯示卡,（h）最大分辨率,指顯卡輸給顯示器并在顯示器上所描繪像素點(diǎn)的最大數(shù)量，分為水平行點(diǎn)數(shù)和垂直行點(diǎn)數(shù)。,例如：分辨率1024 X 768，即水平由1024個(gè)點(diǎn)組成，垂直由768個(gè)點(diǎn)組成。,（i）顏色數(shù)或顏色位數(shù),指在每個(gè)像素上能夠表現(xiàn)出的顏色種類

15、，而顏色位數(shù)指圖象數(shù)據(jù)在每個(gè)像素上用于表示顏色的位數(shù)（又稱顏色深度）。,兩者關(guān)系：顏色數(shù)=2的顏色位數(shù)次方,常見顏色數(shù)或顏色位數(shù)有： 1）16色（4bit色） 2）256色（8bit色） 3）64K-65536色（16bit色，增強(qiáng)色） 4）16M色（24bit色，真彩色） 5）4G色（32bit色，擴(kuò)展真彩色）,第X章 顯示卡,不同分辨率對(duì)顯存的要求,所需顯存的位數(shù)=像素?cái)?shù)（分辨率）X顏色位數(shù)=

16、列數(shù)X行數(shù)X log2 顏色數(shù)所需顯存的大?。ㄗ止?jié)）=列數(shù)X行數(shù)X log2 顏色數(shù) /8,例如1：顯示模式 640 X 480 X 256色顯存=640 X 480 X log2 256 /8/1024=300K,例如2： 1024 X 768 X 64K色顯存=1024 X 768 X log2 65536=1536K,例如3：1600 X 1200 X 16M色log2 16M=24 顯存=1600 X 1200

17、X 24 /8 /1024=5628K,第X章 顯示卡,（II）顯存顆粒,顯卡上的顯示緩存對(duì)發(fā)揮GPU的性能起決定性的作用。,指默認(rèn)情況下該顯存在顯卡上工作時(shí)的頻率，一定程度上反映了顯存的速度。,（a）顯存位寬,是顯存在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)，位數(shù)越大則瞬間所能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量越大。顯存位寬越高、性能越好，價(jià)格越貴。,（b）顯存頻率,（c）顯存帶寬,顯存帶寬=顯存頻率*顯存位寬/8。,（d）顯存類型,顯存是顯卡上的關(guān)鍵部件之一，它

18、的優(yōu)劣和容量直接關(guān)系到顯卡的最終性能。SDRAM、DDR、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5，原理和內(nèi)存相似。,第X章 顯示卡,（e）顯存容量,是顯卡上顯存的容量，決定顯存臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的多少。,（f）顯存封裝,指顯存顆粒采用的封裝技術(shù)類型。,有TSOP、BGA等,TSOP,BGA,第X章 顯示卡,（a）PCB層數(shù),（III）接口等部件,一般分為：信號(hào)層、電源層或接地層，層數(shù)越多（4層、6層、8層等），電氣性越佳，性能越好。,（b）顯

19、卡供電,顯卡頻率越高，供電要求越高，高端顯卡需要額外電源供電。,（c）顯卡接口類型,顯卡的總線接口決定顯卡與系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖畲髱?，不同的接口能為顯卡帶來不同的性能。,發(fā)展至今有ISA、PCI、AGP、PCI Express等。,第X章 顯示卡,風(fēng)扇式,散熱片、熱管,渦輪式風(fēng)冷,（d）顯卡散熱裝置,顯卡散熱裝置的散熱性能直接影響顯卡的運(yùn)行穩(wěn)定性。,常見的散熱裝置為風(fēng)冷散熱、被動(dòng)式散熱。,風(fēng)冷是在散熱片商加裝風(fēng)扇。,被動(dòng)式是在顯卡核心