第6章__顯卡和顯示器

1、主要知識點(diǎn)：3課時一、顯示器的分類（了解）二、CRT顯示器的工作原理及組成（掌握）三、CRT顯示器的技術(shù)指標(biāo)（掌握）四、LCD顯示器的參數(shù) （掌握）五、顯卡的構(gòu)成（掌握）六、顯卡的種類（掌握）七、顯卡的性能參數(shù)（掌握）,第7章 顯卡和顯示器,顯示器可按下列方式分類：,一 顯示器的分類,各類顯示器的簡介：平板顯示器（FPD）分為發(fā)光型和受光型兩大

2、類。 發(fā)光型FPD按工作原理的不同可以分為：等離子體顯示器 （PDP）、電致發(fā)光顯示器（包括ELD和LED）、場發(fā)射顯示 器（FED）、真空熒光顯示器（VFD）等。其中，PDP是近年 來人們最為看好的一種FPD產(chǎn)品。PDP是利用稀有氣體（惰性 氣體）放電產(chǎn)生的真空紫外線激勵熒光粉而發(fā)光的顯示技術(shù)。 目前，各大公司基本上是采用表面放電式的AC-PDP。等離子 體顯示技術(shù)具有易于制作

3、大屏幕顯示設(shè)備和便于數(shù)字化驅(qū)動兩 個顯著特點(diǎn)，另外還具有真彩顯示、視角大、對比度較高，以 及器件結(jié)構(gòu)及制作工藝易于批量生產(chǎn)等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使得人 們預(yù)計PDP在大屏幕的顯示器市場將占有比較重要的地位。 受光型FPD按工作原理的不同可分為：液晶顯示器（LCD）、電致變色顯示器（ECD）電泳顯示器（EPID）、鐵電陶瓷顯示器（PLZT）等。目前在受光型FDP中，LCD已成為主流產(chǎn)品。,CRT顯示器實

4、物圖,1、CRT顯示器的工作原理 CRT顯像管的工作原理是由燈絲、陰極、控制柵組成 電子槍，通電后燈絲發(fā)熱，陰極被激發(fā)，發(fā)射出電子流， 電子流受到帶有高電壓的內(nèi)部金屬層的加速，經(jīng)過透鏡聚 焦形成極細(xì)的電子束，打在熒光屏上，使熒光粉發(fā)光。電 子束在偏轉(zhuǎn)線圈產(chǎn)生的磁場作用下，可以控制其射向熒光 屏的指定位置，電子束打在熒光屏上后會形成一個發(fā)光 點(diǎn)，若干個發(fā)光點(diǎn)就可以組成圖象。RGB三色熒光

5、點(diǎn)被 不同強(qiáng)度的電子束擊中，就會產(chǎn)生各種色彩，通過控制電 子束的強(qiáng)弱和通斷，則可以形成各種絢麗多彩的畫面。一 般蔭罩式顯像管的內(nèi)部有一層類似篩子的網(wǎng)罩，電子束通 過網(wǎng)眼打在呈三角形排列的熒光點(diǎn)上，三把電子槍分別對 應(yīng)RGB三色，所以叫做“三槍三束”顯像管。蔭柵式顯像 管（例如特麗瓏與鉆石瓏）的原理也是一樣，只不過此類 顯像管的網(wǎng)罩是將許多光柵縱向固定在框里形成的。,二 CRT顯示器的工作原理及組成,CRT顯

6、示器顯示示意圖,2、圖形顯示方式的顯示器 其直接將要顯示的圖形或字符的點(diǎn)陣送到顯 示緩沖區(qū)，再由顯示控制電路發(fā)送到屏幕顯示。 常見的刷新率為640*480、800*600、1024*768、 最高1600*1200。3、字符顯示的顯示器 其把要顯示的內(nèi)容送到主存儲器中的顯示緩 沖區(qū)中，再由該緩沖區(qū)送往字符發(fā)生器，將要顯 示的字符轉(zhuǎn)換為字符的點(diǎn)陣形勢，最后通過

7、視頻 控制電路送到屏幕顯示。最大分辨率為80*25。,4、球面屏幕 技術(shù)比較成熟，隨著視角的改變圖像會發(fā)生 歪斜，容易引起外部光線的反射，降低了對比 度。價格低。目前，只有14英寸顯示器使用。5、平面直角屏幕 其采用了擴(kuò)張技術(shù)，使傳統(tǒng)的球面管在水平 和垂直方向向外擴(kuò)張。曲率比球面小，接近于平 面，而且四個角是直角。6、柱面屏幕 顯像管是典型

8、柱面屏幕顯像管，這類顯像管 的特點(diǎn)是從水平方向看呈曲線狀，而在垂直方向 則為平面，它采用條形蔭罩板和帶狀熒屏技術(shù)， 透光性好，因此亮度 高，色彩鮮明，適合對色彩 表現(xiàn)要求高的場合。,7、純平 純平顯示器是指顯像管的外表面無論在水平 方向上，還是垂直方向上都沒有任何弧度存在， 屏幕的外表面從邊緣到中央都水平如鏡。使用這 種顯像管的顯示器就叫做純平顯示器。由于不存 在邊緣的彎曲，所以

9、它可以有效地避免因光線折 射所產(chǎn)生的畫面扭曲和變形。此外，平整的表面 可以使光線定向反射，再加上顯示器采用的各種 防眩光、防反射、防輻射涂層，從而大大降低了 用戶長時間凝視屏幕的眩目感和疲勞感。純平顯 像管還具有更寬的視角，普通的顯示器視角約 160度左右，而純平顯管理論上可以達(dá)到180度。,三 CRT顯示器的技術(shù)指標(biāo),1、屏幕尺寸 尺寸是衡量顯示器屏幕大小的技術(shù)指標(biāo)，尺 寸是用

10、顯像管的對角線的距離來表示，單位是英寸（1Inch=2.54cm）。目前常見的有：14英寸、15英寸、17英寸、21英寸等。2、點(diǎn)距 是指屏幕上相鄰兩個同色點(diǎn)對角線的距離， 點(diǎn)距越小，顯示器顯示圖形越清晰，點(diǎn)距越小意 味著單位顯示區(qū)內(nèi)可以顯示更多的像點(diǎn)。點(diǎn)距的 單位是mm。用顯示區(qū)域的長和高分別除以點(diǎn)距 即可得到其極限顯示像點(diǎn)數(shù)。,3、分辨率 分辨率是指屏幕上能容

11、納的像素的個數(shù)，分 辨率越高，屏幕上顯示的像素個數(shù)也就越多，圖 像也就越細(xì)膩，能夠顯示的內(nèi)容也就越多。分辨 率受到點(diǎn)距和屏幕尺寸的限制。分辨率不僅與顯 示器的尺寸有關(guān)，還與顯卡性能有關(guān)。4、刷新頻率 刷新頻率是指每秒鐘刷新屏幕的次數(shù)，刷新 頻率分為垂直刷新率和水平刷新率。,5、帶寬 指顯示器一秒鐘能顯示的像素點(diǎn)的多少，以 MHZ為單位，表明顯示器電路可處理的

12、頻率范 圍，帶寬的表達(dá)式為：水平分辨率*垂直分辨率*刷新頻率*1.5（額外開銷）6、像素 像素是指顯示器上所能顯示的最小單元。在 彩色顯示器中，每個像素都是由三個色彩構(gòu)成 的，由于每個色彩的亮度可在0-255變化，從而構(gòu) 成了1600萬種顏色，即真彩色。,7、灰度和色彩深度 灰度是指顯示器能改變的亮度的級別數(shù)。 色彩深度是指計算機(jī)中

13、表示色彩的二進(jìn)制位 數(shù)。一般有1位、4位、8位、16位和32位，1位只 能表示2種色彩；8位只能表示256種；16位能表 示65536種色彩（高彩色）32位可達(dá)1600萬種色 彩（真彩色）。8 、 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(chǎn)生靜電、反光、閃爍等現(xiàn)象，不 僅干擾圖像清晰度，還可能直接危害使用者的 視力健康。因此通常的CRT均附著表面

14、涂層以 降低不良影響。,四 液晶顯示器的分類,1、DSTN-LCD DSTN-LCD顯示屏上每個像素的亮度與對比 度是不能單獨(dú)控制的。因此DSTN-LCD又被稱為 偽彩顯。DSTN-LCD主要用于早期的筆記本電 腦，目前在計算機(jī)領(lǐng)域多采用TFT-LCD。2、TFT-LCD TFT-LCD屏幕上的每一個像素由集成在像素 點(diǎn)后面的薄膜晶體管控制。使每個像素可以

15、被單 獨(dú)控制，從而顯示出更真實的效果。目前筆記本 電腦使用的顯示屏和個人計算機(jī)使用的液晶顯示 器都采用的是TFT-LCD。,五 液晶顯示器的參數(shù),1、點(diǎn)距 受技術(shù)方面的限制，液晶顯示器的點(diǎn)距比 CRT顯示器略大，普遍為0.927mm，高端的液晶 顯示器點(diǎn)距可達(dá)0.264mm。2、分辨率 一般情況下，最高分辨率即為其最佳分辨 率。無特殊情況最好使其工作在最

16、佳分辨率下， 否則可能出現(xiàn)顯示錯誤的情況，如文字顯示不清 楚等?，F(xiàn)主流17英寸液晶顯示器的分辨率可達(dá) 1280*1024。,3、刷新頻率 液晶顯示器采用背部連續(xù)光源，因此液晶顯 示器刷新頻率即使在65Hz以下，人眼也不會感覺 到顯示器的閃爍。15英寸液晶顯示器一般在 1024*768的最佳分辨率下，其刷新頻率可達(dá)到 75Hz。4、亮度與對比度 亮度與對比度

17、是液晶顯示器較重要的技術(shù)指標(biāo) 之一，現(xiàn)在的液晶顯示器亮度多達(dá)350CD/m2，有 的液晶顯示器亮度甚至達(dá)到了500CD/m2。在對比 度方面，液晶顯示器的對比度越高，顯示的效果 也越佳，如15英寸液晶顯示器的對比度可達(dá) 400:1。,5、響應(yīng)時間 液晶顯示器的響應(yīng)時間以ms（毫秒）為單 位，指的是一個亮點(diǎn)轉(zhuǎn)換為暗點(diǎn)的速度。響應(yīng)時 間較長時，用戶會看到顯示屏有拖尾的現(xiàn)象，目 前15

18、英寸液晶顯示器的響應(yīng)時間多為8ms或 2ms，已完全消除拖尾現(xiàn)象。7、壞點(diǎn) 由于液晶顯示器的顯示面板采用的是一個個 的發(fā)光點(diǎn)，因此難免會出現(xiàn)壞點(diǎn)現(xiàn)象。所謂的壞 點(diǎn)是指某一點(diǎn)的顏色不會再發(fā)生任何變化。,六 顯卡概述,1、顯卡的作用 在程序運(yùn)行中，根據(jù)CPU所提供的數(shù)據(jù)和指 令，對程序運(yùn)行的過程和結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理并 轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接收的文字和圖像信號后，通

19、 過顯示器輸出，從而使計算機(jī)使用者可以直接對 計算機(jī)進(jìn)行操作和控制，可單獨(dú)進(jìn)行圖處理和加 速圖形處理（提高計算機(jī)的整體性能和減輕CPU 的負(fù)擔(dān)） 。,ATI HD 4890對NVIDIA GTX 275,工作原理,數(shù)據(jù)（data）從總線（bus）進(jìn)入GPU （Graphics Processing Unit，圖形處理器）------將CPU送來的數(shù)據(jù)送到GPU（圖形處理器）里面進(jìn)行處理。從 video chipset（顯

20、卡芯片組）進(jìn)入video RAM（顯存）------將芯片處理完的數(shù)據(jù)送到顯存。從顯存進(jìn)入Digital Analog Converter （= RAM DAC，隨機(jī)讀寫存儲模—數(shù)轉(zhuǎn)換器），------將顯示顯存讀取出數(shù)據(jù)再送到RAM DAC進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的工作（數(shù)碼信號轉(zhuǎn)模擬信號）。從 DAC 進(jìn)入顯示器 （Monitor）------將轉(zhuǎn)換完的模擬信號送到顯示屏。顯示效能是系統(tǒng)效能的一部份，其效能的高低由以上四步所決定，它與顯示卡的效

21、能（video performance） 不太一樣，如要嚴(yán)格區(qū)分，顯示卡的效能應(yīng)該受中間兩步所決定，因為這兩步的資料傳輸都是在顯示卡的內(nèi)部。第一步是由 CPU（運(yùn)算器和控制器一起組成了計算機(jī)的核心，成為微處理器或中央處理器，即CPU）進(jìn)入到顯示卡里面，最后一步是由顯示卡直接送資料到顯示屏上。,基本結(jié)構(gòu),1）GPU（類似于主板的CPU）　　全稱是Graphic Processing Unit，中文翻譯為“圖形處理器”。NVIDIA公司在

22、發(fā)布GeForce 256圖形處理芯片時首先提出的概念。GPU使顯卡減少了對CPU的依賴，并進(jìn)行部分原本CPU的工作，尤其是在3D圖形處理時。GPU所采用的核心技術(shù)有硬件T&L（幾何轉(zhuǎn)換和光照處理）、立方環(huán)境材質(zhì)貼圖和頂點(diǎn)混合、紋理壓縮和凹凸映射貼圖、雙重紋理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技術(shù)可以說是GPU的標(biāo)志。GPU的生產(chǎn)主要由nVidia與ATI兩家廠商生產(chǎn)。,2）顯存（類似于主板的內(nèi)存）　　顯示內(nèi)存的

23、簡稱。顧名思義，其主要功能就是暫時將儲存顯示芯片要處理的數(shù)據(jù)和處理完畢的數(shù)據(jù)。圖形核心的性能愈強(qiáng)，需要的顯存也就越多。以前的顯存主要是SDR的，容量也不大。市面上的顯卡大部分采用的是GDDR3顯存，現(xiàn)在最新的顯卡則采用了性能更為出色的GDDR4或GDDR5顯存。顯存主要由傳統(tǒng)的內(nèi)存制造商提供，比如三星、現(xiàn)代、Kingston等。,3）顯卡bios（類似于主板的bios）　　顯卡BIOS 主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動程序之間的控制程序，另

24、外還存有顯示卡的型號、規(guī)格、生產(chǎn)廠家及出廠時間等信息。打開計算機(jī)時，通過顯示BIOS 內(nèi)的一段控制程序，將這些信息反饋到屏幕上。早期顯示BIOS 是固化在ROM 中的，不可以修改，而多數(shù)顯示卡則采用了大容量的EPROM，即所謂的Flash BIOS，可以通過專用的程序進(jìn)行改寫或升級。4）顯卡PCB板（類似于主板的PCB板）　　就是顯卡的電路板，它把顯卡上的其它部件連接起來。功能類似主板。,,,,,八 顯卡的接口,目前所使用的總線

25、大體上是趨于并行式的聯(lián)接界面，包括了AGP接口，并行聯(lián)接界面最大的一個問題即是，信號的傳遞需要依賴于時鐘頻率與電壓。無論發(fā)送端還是接收端，即使在已完成發(fā)送或接收信號的工作，但依然需要花費(fèi)時間在等待下一個傳輸周期的到來，而傳輸周期一般以總線頻率為主。,接口的種類：,九 顯卡的種類,3D技術(shù)：它是 3Dmax 、 OpenGL、Auto CAD、Driect 3D的接口,,可實現(xiàn)視頻會議、電視解壓、PC轉(zhuǎn)TV或DVD功能,十 3D圖型加

26、速技術(shù),1、T-Buffer T-Buffer技術(shù)解決了許多存在于計算機(jī)3D圖形中由邊 緣鋸齒引起的問題。邊緣鋸齒是由于源圖像的采樣率過低 引起屏幕上的圖像顯示錯誤。T-Buffer在空間、時間和焦 距上解決了邊緣鋸齒問題。2、全屏抗鋸齒 游戲引擎使用 Direct 3D 或 OpenGL創(chuàng)建一個3D環(huán) 境，這些3D API都使用三角形作為基本塊，每個三角

27、形 在3D空間中有一個坐標(biāo)，通過特殊的驅(qū)動程序可計算坐 標(biāo)的轉(zhuǎn)換和光線處理。,3、環(huán)境凹凸貼圖技術(shù) 環(huán)境凹凸貼圖技術(shù)通過對物體表面凹凸不平 的映射，再加以實時光源來表現(xiàn)真實細(xì)膩的圖 像，微軟Direct X6.1以上版本已包含該技術(shù)。 4、T&L 它能在不增加物體多邊形的前提下，進(jìn)一步 提高物體表面的邊緣圓滑程度，使圖像更真實、 準(zhǔn)確和生動，此外光源的

28、作用也得到了重視。5、W-Buffer技術(shù) 可在三維效果中對更細(xì)致的物體進(jìn)行處理， 從而達(dá)到非常好的效果 。,十一 顯卡的性能參數(shù),1、真彩色 為每個色素分配3個字節(jié)的DAC（24位）， 那么，每個像素可顯示的顏色數(shù)可達(dá)1680萬種， 稱為“真彩色”又稱為“32位色”，現(xiàn)在有的顯示卡 已經(jīng)達(dá)到32位色的水平。2、帶寬 顯存同時輸入/

29、輸出數(shù)據(jù)的最大能力，常以每 秒存儲數(shù)據(jù)的最大位數(shù)（Mb/s)表示，越高的刷 新率往往需要越大的帶寬。,3、顏色深度 指每個像素可顯示的顏色數(shù)目。每個像素可 顯示的顏色數(shù)目取決于顯卡上給它分配的DAC位 數(shù)，位數(shù)越高，每個像素可顯示的顏色數(shù)目就越 多，顏色數(shù)目還取決于顯存的大小。4、高彩色 給每個像素分配2個字節(jié)的DAC位數(shù)（16 位），則每個像素可顯示的