第6章 顯卡和顯示器

1、第6章 顯卡和顯示器,了解顯示卡的分類 、結(jié)構(gòu)、原理,知識目標(biāo),熟悉顯示卡的主要相關(guān)術(shù)語,理解CRT顯示器的工作原理,熟悉CRT顯示器的性能指標(biāo),熟悉LCD顯示器的性能指標(biāo),能夠選購合適的顯卡,技能目標(biāo),能夠選購合適的顯示器,第6章 顯卡和顯示器,6.1 顯卡,6.2 CRT顯示器,6.3 LCD顯示器,6.1 顯卡,6.1.1 顯卡的分類,6.1.2 顯卡的結(jié)構(gòu)和工作原理,6.1.3 顯卡的主要參數(shù),6.1.4 顯卡的選購原則和技巧,

2、6.1 顯卡,顯示卡簡稱顯卡，如圖6.1所示。是顯示器與主機(jī)通信的控制電路和接口電路，其主要作用是根據(jù)CPU提供的指令和數(shù)據(jù)，將程序運(yùn)行過程中的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理，并轉(zhuǎn)換成顯示器能接受的圖形顯示信號后送給顯示器，最后再由顯示器形成人眼所能識別的圖像在屏幕上顯示出來。因此，顯卡的性能好壞直接決定著計(jì)算機(jī)的顯示效果。,圖6.1顯示卡,6.1.1 顯卡的分類,（1）按顯卡獨(dú)立性分類分為主板集成顯示芯片的集成顯卡和獨(dú)立顯卡。（2）按顯卡的接

3、口分類MDA（單色顯卡）、CGA、EGA、VGA／SVGA（顯示繪圖陣列）。（3）按圖形功能分類根據(jù)圖形分為純二維（2D）顯卡、純?nèi)S（3D）顯卡、二維＋三維（2D＋3D）顯卡。（4）按顯卡與主板的接口分類與主板連接的接口經(jīng)歷了ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等，以及PCI-Express。（5）按顯示芯片分類主流芯片廠家有3家：nVIDIA、ATI和Matrox。,6.1.2 顯卡的結(jié)構(gòu)和工作原理,1. 顯卡的

4、結(jié)構(gòu) ① 顯示芯片 顯示芯片又叫GPU(圖形處理器)，顯示芯片是顯卡的核心部件，決定了顯示卡的檔次和大部分性能。目前，主流芯片廠家有3家：nVIDIA、ATI和Matrox。其中nVIDIA（如圖6.2所示）、ATI（如圖6.3所示）最具實(shí)力。,圖6.2 nVIDIA顯示芯片 圖6.3 ATI顯示芯片,6.1.2 顯卡的結(jié)構(gòu)和工作原理,② RAMDAC

5、 RAMDAC（RAM Digital to Analog Converter，隨機(jī)存取存儲器數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的作用是將顯示內(nèi)存中的數(shù)字信息轉(zhuǎn)換為能夠用于顯示器識別的模擬信號，其數(shù)／模轉(zhuǎn)換速率影響顯卡的刷新頻率和最大分辨率。刷新頻率越高，圖像越穩(wěn)定；分辨率越高，圖像越細(xì)膩。③ 顯存 顯存用來存放顯示芯片正在處理以及處理后的數(shù)據(jù)，然后有數(shù)模轉(zhuǎn)換器讀取并逐幀轉(zhuǎn)換為模擬視頻信號提供給顯示器使用，所以，顯存也稱為“幀緩

6、存”。顯卡性能的發(fā)揮則很大程度上取決于顯存。,6.1.2 顯卡的結(jié)構(gòu)和工作原理,④ 顯卡BIOS 是顯卡上的一塊Flash BIOS芯片。主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動程序之間的控制程序，存放顯卡的型號、規(guī)格、生產(chǎn)廠商、出廠時期、顯存的容量等信息。⑤ 總線接口 顯卡發(fā)展至今主要出現(xiàn)過ISA、PCI、AGP、PCI-Express等幾種借口，但是， 目前在市場上銷售的顯示卡幾乎都是PCI-Express。,6.

7、1.2 顯卡的結(jié)構(gòu)和工作原理,⑥ 輸出接口 VGA接口：15孔D型插座，與顯示器的15針Mini-D-Sub（又稱HD15）插頭相連，如圖6.4所示。 DVI接口：DVI-D接口（如圖6.5所示）和DVI-I接口（如圖6.6所示）。DVI-D僅支持?jǐn)?shù)字信號，DVI-I同時支持?jǐn)?shù)字與模擬信號。DVI接口支持即插即用(plug and play)。,圖6.4 VGA接口和HD15插頭,圖6.5 DVI-D接口

8、 圖6.6 DVI-I接口,6.1.2 顯卡的結(jié)構(gòu)和工作原理,TV out接口：視頻輸出接口，如圖6.7所示，通過此接口為電視機(jī)提供視頻輸入信號。 S-Video接口：-Video接口使用 4 接腳的 mini-DIN 接頭在兩條訊號線之間傳送視訊信息，也稱為 Y/C，如圖6.7所示 HDMI（High Definition Multimedia，高清晰度多

9、媒體接口）。新型的主板和顯示卡上開始配備HDMI接口插座，如圖6.8所示。HDMI接口可以提供高達(dá)5Gbps的數(shù)據(jù)傳輸帶寬，可以傳送無壓縮的音頻信號及高分辨率視頻信號。,圖6.7 TV Out 接口,圖6.8 HDMI接口,6.1.2 顯卡的結(jié)構(gòu)和工作原理,2.顯卡的工作原理顯卡的工作過程大致如下：首先由CPU向圖形處理器發(fā)出指令。顯卡將圖形處理完成后，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示緩存。顯示緩存進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，而后將其送到RAMDAC。RA

10、MDAC將數(shù)字信號轉(zhuǎn)化為模擬信號。最后通過顯卡上的VGA插座輸出至顯示器。如果采用DVI接口的顯卡，將GPU處理的圖形數(shù)據(jù)按照TMDS協(xié)議編碼后從顯存中通過DVI接口直接送至顯示器。,6.1.3 顯卡的主要參數(shù),1.顯卡芯片（1）芯片廠商：主要有nVIDIA、ATI、Intel、Sis、Matrox和3D Labs。（2）核心代號（3）芯片型號（4）核心頻率（5）制造工藝（6）顯示芯片位寬（7）管線（8）像素填充率（

11、9）刷新頻率（10）最大分辨率（11）色深（12）3D API,6.1.3 顯卡的主要參數(shù),2.顯存顆粒（1）顯存位寬 一般，顯存的位寬分為64bit、128bit和256bit。目前256bit是市場的主流顯存位寬。（2）顯存速度 工作頻率=1/時鐘周期X1000（3）顯存頻率 顯存頻率（MHz） = 1000/顯存時鐘周期(ns)X每時鐘數(shù)據(jù)段數(shù)量（4）顯存帶寬 顯存帶寬=工作

12、頻率X顯存位寬/8（5）顯存類型 SDRAM、DDR SDRAM、DDR SGRAM三種（6）顯存容量 128MB、256MB、512MB、1GB （7）顯存封裝QFP、TSOP-II、MBGA等,6.1.3 顯卡的主要參數(shù),3.接口等部件（1）PCB層數(shù)：一般分為信號層、電源層或地線層（2）顯卡供電（3）顯卡接口類型（4）顯卡散熱裝置：被動式和主動式（5）輸出結(jié)構(gòu),6.1.4 顯

13、卡選購原則和技巧,1. 顯卡的選購原則（1）根據(jù)自己的需求進(jìn)行選擇（2）根據(jù)顯卡的芯片類型來判斷顯卡檔次（3）搭配原則（4）估算顯存容量2. 顯卡的選購技巧（1）明確自己的需求（2）顯卡的做工（3）顯存的選擇（4）注重顯卡的品牌,6.2 CRT顯示器,6.2.1 顯示器的分類,6.2.2 CRT顯示器的分類,6.2.3 CRT顯示器的特點(diǎn),6.2.4 CRT顯示器的結(jié)構(gòu),6.2.5 CRT顯示器的基本工作原理,6.

14、2.6 CRT顯示器的主要參數(shù),6.2.7 CRT顯示器的選購,6.2.1 顯示器的分類,顯示器的分類方法較多，主要包括如下幾種：（1）按顯示的顏色分類：可分為單色顯示器和彩色顯示器，但目前均為彩色顯示器。（2）按顯示器件分類：可分為陰極射線管顯示器（CRT）、液晶顯示器（LCD）、發(fā)光二極管顯示器（LED）、等離子體顯示器（PDP）、熒光（VF）平板顯示器等。CRT顯示器和LCD顯示器是主流顯示器。（3）按顯示方式分類：可分

15、為圖形顯示方式的顯示器和字符顯示方式的顯示器。（4）按屏幕尺寸分類：一般以in（英寸，1in=2.54cm）為單位。,6.2.2 CRT顯示器的分類,1.按顯像管的表面平坦度分類 可分為球面管、平面直角管、柱面管、真正平面管和視覺平面管2.按顯像管的生產(chǎn)廠家分類 主要有Sony的特麗瓏、三菱的鉆石瓏、三星的丹娜、LG的未來窗等,6.2.3 CRT顯示器的特點(diǎn),CRT（Cathode Ray Tube，

16、陰極射線管）顯示器通過電子槍束產(chǎn)生圖像，按照不同的顯像管又可以分為球面顯示器、平面直角顯示器和純平顯示器三種。目前主流的CRT顯示器為純平顯示器 。（1）出色的色彩還原度 （2）高帶寬帶來的高分辨率 （3）反應(yīng)速度快 （4）輻射和體積較大,6.2.4 CRT顯示器的結(jié)構(gòu),主要由外殼、顯像管、控制開關(guān)、電源開關(guān)、信號電纜和電源插座組成。,6.2.5 CRT顯示器的基本工作原理,CRT（陰極射線管）顯示器的核心部件是CRT顯像管，其

17、工作原理和電視機(jī)的顯像管基本一樣，可以把它看做是一個圖像更加精細(xì)的電視機(jī)。CRT顯示器的工作原理如圖6.15所示。經(jīng)典的CRT顯像管使用電子槍發(fā)射高速電子，經(jīng)過垂直和水平的偏轉(zhuǎn)線圈控制高速電子的偏轉(zhuǎn)角度，最后高速電子擊打屏幕上的熒光物質(zhì)使其發(fā)光，通過電壓來調(diào)節(jié)電子束的功率，就會在屏幕上形成明暗不同的光點(diǎn)，從而形成各種圖案和文字。,,圖6.15 CRT顯示器的工作原理,6.2.6 CRT顯示器的主要參數(shù),1.顯像管 按屏幕

18、表面曲度可分為：球面、平面直角、柱面和純平4種2.尺寸 尺寸大小是指顯象管的對角尺寸，不是可視對角尺寸，15英寸顯示器的可視對角尺寸實(shí)際為13.8英寸。3.點(diǎn)距 點(diǎn)距是指屏幕上兩個相鄰熒光點(diǎn)之間的距離，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)，顯示的圖像就越清晰，點(diǎn)距的單位為mm。4.最大分辨率 分辨率是指屏幕上可以容納的像素的個數(shù)，分辨率越高，屏幕上能顯示的像素個數(shù)也就越多，

19、圖像也就越細(xì)膩，能夠顯示的內(nèi)容就越多。,,6.2.6 CRT顯示器的主要參數(shù),5.最佳分辨率 一般指在85Hz下達(dá)到的最高工作效率6.刷新頻率 刷新頻率分為垂直刷新頻率和水平刷新頻率，垂直刷新頻率也叫場頻，表示屏幕圖像每秒鐘重繪的次數(shù)，也就是指每秒鐘屏幕刷新的次數(shù)，以Hz為單位。VESA組織于1997年規(guī)定85Hz逐行掃描為無閃爍的垂直刷新頻率。水平刷新頻率又稱行頻，它表示顯示器從左到右繪制一條水平線所用

20、的時間，以kHz為單位。7.視頻帶寬 帶寬決定著一臺顯示器可以處理的信息范圍，是指特定電子裝置能處理的頻率范圍。帶寬的一般公式：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）。,,6.2.6 CRT顯示器的主要參數(shù),8.掃描方式 水平掃描有兩種方式，即隔行掃描（Interlaced）和逐行掃描（Non-Interlaced）。隔行掃描是指每隔一行顯示一

21、行，一直到底，最后再返回來重新顯示，而逐行掃描是指每行都顯示。9.調(diào)節(jié)方式 普通數(shù)碼式、屏幕菜單式和飛梭單鍵式。10.輻射與環(huán)保 目前主流顯示器均獲得了TCO’03標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)證。,,6.2.6 CRT顯示器的選購,選購CRT顯示器時要從顯像管、尺寸、分辨率、刷新頻率、點(diǎn)距、品牌（常見的品牌有優(yōu)派、美格、宏基、明基、飛利浦、三星、LG、長城等）等幾方面綜合考慮，但現(xiàn)在CRT顯示器正在逐漸退出市場,,6

22、.3 LCD顯示器,6.3.1 LCD的特點(diǎn),6.3.2 LCD的分類,6.3.3 LCD的結(jié)構(gòu),6.3.4 LCD的基本工作原理,6.3.5 應(yīng)用于液晶顯示器的新技術(shù),6.3.6 LCD的主要參數(shù),6.3.7 LCD顯示器的選購及保養(yǎng),6.3.1 LCD的特點(diǎn),LCD顯示器又叫液晶顯示器，它是利用液晶在通電時能夠發(fā)光的原理顯示圖像的。以前一直被用在筆記本電腦中，現(xiàn)在越來越多的臺式機(jī)也開始采用液晶顯示器。 LCD顯示器的特點(diǎn)（

23、1）低輻射 （2）體積小、輕便 （3）失真小、無閃爍 （4）色彩還原度不足 （5）響應(yīng)速度慢 （6）分辨率不可限,6.3.2 LCD的分類,1.按液晶的類型分類（1）DSTN 俗稱“偽彩”（2）TFT 俗稱“真彩”2.按液晶面板的制造技術(shù)分類（1）TN型（2）VA型（3）IPS型3.按液晶面板的生產(chǎn)廠家分類 主要有三星、LG-Philips、友達(dá)光電、奇美光電、中華映管、翰宇彩晶4.按液晶面板的

24、質(zhì)量級別分類 可以分為A、B、C共3個等級。,6.3.3 LCD的結(jié)構(gòu),LCD顯示器的外部結(jié)構(gòu)由外殼、液晶面板、控制面板、電源開關(guān)、信號電纜和電源插座等組成。如圖6.19所示。,6.3.4 LCD的基本工作原理,在彩色LCD面板中，每個像素均由3個液晶單元格構(gòu)成，每個單元格前面部分都分別有紅色、綠色或藍(lán)色的過濾器。這樣，控制紅、綠、藍(lán)3個色點(diǎn)的電壓，讓不同濃度的三個混合，通過不同單元格的光線就可以在屏幕上顯示出不同的顏色。,6.

25、3.5 應(yīng)用于液晶顯示器的新技術(shù),1.采用TFT型Active素子進(jìn)行驅(qū)動2.利用色濾光鏡制作工藝創(chuàng)造色彩斑斕的畫面3.低反射液晶顯示技術(shù)4.先進(jìn)的“連續(xù)料界結(jié)晶矽”液晶顯示方式,6.3.6 LCD的主要參數(shù),1.尺寸 是指屏幕對角線的長度，單位為英寸。2.最佳分辨率（真實(shí)分辨率、最大分辨率） 液晶顯示器的分辨率一般是不能隨便調(diào)整的，它是由制造商設(shè)置和規(guī)定的。3.點(diǎn)矩 是指組

26、成液晶顯示屏的每個像素點(diǎn)的大小，目前的標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)距一般在0.31mm和0.27mm之間。4.亮度 亮度是反映顯示器屏幕發(fā)光程度的重要指標(biāo)，亮度越高，顯示器對周圍環(huán)境的抗干擾能力就越強(qiáng)。,6.3.6 LCD的主要參數(shù),5.對比度 對比度是指在規(guī)定的照明條件和觀察條件下，顯示器亮區(qū)與暗區(qū)的亮度之比，對比度越大，圖像也就越清晰，它與每個液晶像素單元后面的晶體管的控制能力有關(guān)。6.燈管數(shù)量 要提高亮

27、度和對比度，只能通過增加燈管數(shù)量來實(shí)現(xiàn)。液晶板后面會安裝2—6只燈管。7.可視角度 分為水平視角和垂直視角。只要在水平視角上達(dá)到120°就可以滿足大多數(shù)用戶的應(yīng)用需求了。,6.3.6 LCD的主要參數(shù),8.響應(yīng)時間 響應(yīng)時間是指液晶由明轉(zhuǎn)暗或者由暗轉(zhuǎn)明所需的時間。響應(yīng)時間越小，用戶在看移動的畫面時就不會出現(xiàn)類似殘影或者拖沓的痕跡。9.最大顯示色彩數(shù) 主流都是6Bit面板，很難實(shí)

28、現(xiàn)真彩色顯示。10.壞點(diǎn)數(shù) 壞點(diǎn)是指顯示屏幕上顏色不發(fā)生變化的點(diǎn)。11.輸入接口 一般都同時具備VGA和DVI接口，部分高端LCD還帶有HDMI、S-Video等接口。12.認(rèn)證 重要的認(rèn)證有CCC、TCO、FCC認(rèn)證等。,6.3.7 LCD顯示器的選購及保養(yǎng),1. LCD 顯示器的選購（1）外觀檢查（2）電性能檢查（3）帶寬的大?。?）顯示效果2. LCD的保養(yǎng)（1）