第6章 显卡与显示器

6.1 显卡概述
1981年的8位ISA插口显卡是第一块独立显卡。 从ISA插口显卡开始，显卡有了长足的发展，大致 经历了四个阶段：ISA总线、PCI总线、AGP总线和 PCI Express总线。
PCI Express总线属于串行总线
AGP（Accelerate Graphical Port），加速图形接口
6.3 显卡结构
显存：是显卡中用来临时存储显示数据的地方， 其位宽与存取速度对显卡的整体性能有着非常 大的影响，而且还将直接影响显示的分辨率及 色彩位数，其容量越大，所能显示的分辨率及 色彩位数就越高。显存容量现在常见的有 128MB、256MB、512MB等几种。
6.3 显卡结构
金手指：是显卡用来连接到主板的通道。 显卡BIOS：在显卡的BIOS芯片内存储了显 卡的一些相关信息，如显卡采用的显示芯片 参数、显存的默认工作频率等。显卡BIOS和 主板BIOS具有类似的作用。
2．点距
点距是指显像管水平方向上相邻同色荧 光粉像素间的距离。点距越小，显示屏 上的图像就越细腻。这就要求显像管的 会聚性能良好，才可以达到最佳的效果。 现在主流的显示器的点距都在0.24mm以 0.24mm 下，也有的专业显示器可以达到更小的 点距。
3．带宽
带宽是指1秒钟内显示器的电子枪扫描过 的总像素数，这决定了显示器所能达到 的最高工作频率。理论上，带宽=水平像 素×垂直像素×刷新频率，但在实际应 用中，为了避免图像边缘的信号衰减， 保持图像与四周清晰，电子枪的扫描范 围略大，水平方向大于25%，垂直方向 大于8%，过程扫描系数为8%，所以， 真正的带宽应该再乘以1.5。
6.3 显卡结构
VGA接口：大部分显卡都采用这种信号的输 出接口，其外形为15针D型结构，输出模拟 信号的接口，它与CRT显示器直接相连。 DVI接口：DVI（Digital Visual Interface） 接口的名字为数字视频接口。通过DVI接口， 显卡中的数字信号直接到达LCD，不会出现 失真的现象，从而使显示出来的画面更加真 实、自然。
6.5 显卡的性能指标
显存：相同芯片的显卡，显存大的比显存小的速度快， DDRIII显存的比DDRII显存的速度快。不同显卡芯片显存 没有可比性。 显存位宽 ：就是单位周期内处理数据的长度。 显存带宽 ：显存带宽＝工作频率×显存位宽/8。它是显 /8 卡核心，GPU芯片与显存之间的数据传输速率越大越好。
6.4 显卡的工作原理
1. CPU→显卡 CPU将有关作图的指令和数据通过总线传送到显 卡芯片（GPU）进行处理。 2. 显卡内部图像处理 GPU根据CPU的要求，完成图像处理过程，并将 最终图像数据保存在显存中。 3. 最终图像输出 对于普通显卡 ，数字模拟转换器从显存中读取图 像数据，转换成模拟信号传送给显示器。 对于具有数字输出接口的显卡，则直接将数据传 递给数字显示器。
6.2.2 集成显卡
集成显卡是指芯片组内集成显示芯片，使用 这种芯片组的主板可以在不需要独立显卡的情况 下实现普通的显示功能，以满足一般的家庭娱乐 和商业应用，节省用户购买显卡的开支。 集成的显卡不带有显存，使用系统的一部分 主内存作为显存，具体的数量一般是系统根据 需要自动动态调整的。显然，如果使用集成显 卡运行需要大量占用显存的程序，对整个系统 的影响会比较明显，此外系统内存的频率通常 比独立显卡的显存低很多，因此集成显卡的性 能比独立显卡差很多。
第6章 显卡与显示器
-----计算机的显示系统
显卡
显卡概述 显卡分类 显卡结构 显卡的工作原理 显卡的性能指标
6.1 显卡概述
显卡又称为视频卡、视频适配器、图形卡、图形 适配器和显示适配器等等。它是主机与显示器之间连 接的“桥梁”，作用是控制电脑的图形输出，负责将 CPU送来的的影象数据处理成显示器认识的格式，再 送到显示器形成图象。 在微型计算机发展的前期，并没有显卡概念，而 所要显示的信息是经过CPU计算后，输出到主板上由 若干个集成电路块组成的显示单元，再经过转换后成 为显示器所能辨认的信号，进行输出显示，而这种显 示设备只能完成一些最基本的显示功能。
PCI（peripheral component interconnect）外设部件互连总线
（ISA, Industry Standard Architecture）总线 “工业标准结构”
6.2显卡分类
按接口类型分为：ISA显卡、PCI显卡、 AGP显卡、PCI-E显卡等类型，ISA显卡、PCI显 卡已淘汰，AGP显卡也面临淘汰，PCI-E显卡是 最新型的显卡。 按结构形式分为：独立显卡和集成显卡。
6.2.1 独立显卡
独立显卡有它自己的显示芯片和显存颗粒， 不占用CPU和内存，独立显卡的好处是数据处 理不需要CPU来帮助完成，释放CPU的占用率， 本身自带GPU可以处理数据，3D性能突出。 缺点是独立显卡的性能虽强，但发热量和功 耗比较高，需要格外投资购买显卡，而且好显 卡的价格很高。独立显卡又分为内置独立显卡 和外置显卡。内置独立显卡又有纯粹的独立显 卡和混合显存显卡两种。混合显存显卡就是显 卡上面有自己的显存又同时可以通过系统总线 调用系统内存以增加显存容量。
5.刷新频率
CRT显示器的荧光屏中的电子打到屏幕上以自 左到右、自上而下的顺序进行扫描，在扫描完 整个屏幕后为一次刷新。而一秒钟内所能达到 的刷新次数则称为显示器的刷新频率。刷新频 率的高低对人的眼睛有很大影响，显示器的刷 新频率越高，图像闪烁和抖动就越不明显，这 样有助于保护眼睛。 CRT显示器要求刷新频率应该在85Hz及以上， 如果显示器的刷新频率低于75Hz，人就会觉得 屏幕在闪烁，时间一长眼睛就会感觉很不舒服。
（显存工作频率与显存类型有关， DDR3显存是目前高端显卡采用最为 广泛的显存类型。其工作频率较高 ）
显示器
显示器概述 显示器工作原理 显示器的技术指标 显卡与显示器选购 显卡与显示器故障维护
6.6 显示器概述
显示器随着个人计到现在已经走过了近三十 年历史。 回首显示器走过的道路，大体经历了球面显示 器、平面直角显示器、纯平显示器和液晶显示器 （LCD）的发展历程。从单调的绿色显示器到灰 度的单显，从简单的CGA到精美的VGA／SVGA， 再到如今的超平面、大屏幕及高清晰度等智能彩 显，显示器技术发展迅速。
6.6 显示器概述
目前市场上的显示器主要有两类：一为CRT （Cathode Ray Tube Display，阴极射线管）显示 器 ；二是LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示 器）。LCD显示器与传统的CRT显示器相比，平面 液晶显示器体积小而薄、重量轻且辐射也很低， 有利于减轻视觉疲劳。
6.3 显卡结构
显存
显示芯片
金手指 数字模拟转换器 DVI接口
显卡BIOS VGA接口
6.3 显卡结构
显示芯片：显示芯片又称图形处理芯片 （GPU），它是显卡中最重要的部分，它直 接决定了显卡的性能好坏。显示芯片的主要 作用是处理软件指令，让显卡能完成某些特 定的绘图功能。由于显示芯片发热量巨大， 因此往往在其上都会覆盖散热片并通过散热 风扇进行散热。目前设计、制造显示芯片的 厂家有NVIDIA、ATI、SIS、VIA等公司
6.7 CRT显示器的工作原理
CRT显示器工作时，显像管内部的电子枪阴极发出 的电子束经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流， 再经过偏转线圈的作用，向正确方向偏离，当穿越荫罩的 小孔或栅栏而轰击到荧光屏上的荧光粉时，荧光粉被激活， 即可发出光来。R、G、B三种荧光点被不同强度的电子流 点亮，就会发出各种色彩。
1．CRT显示器
CRT显示器，即阴极射线管(cathode-ray tube)显示器按照不同的显像管又分为球 面显示器、平面直角显示器和纯平显示 器。
1）球面显示器
球面显示器的屏幕呈凸出的球形，在显 像管的荧光屏上涂有一层薄薄的发光涂 层，电子枪发射的电子束轰击发光涂层 就能产生光信号，通过控制电子束就可 在屏幕上显示出不同的图像。因此球面 CRT显示器的显示效果主要取决于显像管 的质量。
☆视觉纯平
使用视觉纯平技术的显示器以索尼和三菱为代 表。这种技术采用的柱面显像管的屏幕在垂直 方向上是完全的笔直，在水平方向仍然有一点 点弧度，但是实际肉眼看起来却是纯平的，因 此采用柱面显像管的显示器实现的是“视觉纯 平”，而不是真正的“物理纯平”。 由于采用了栅状设计等多种革新技术，使得显 示器的显示质量很好，其画面更细腻、颜色更 鲜艳，失真也很小，因此亮度高，色彩鲜明， 适合对色彩表现要求高的场合，如平面设计、 动画设计等专业领域。
与平面直角显示器相比，纯平显示器的 技术水平和显示效果更上一层楼。纯平 显示技术一般又分为物理纯平和视觉纯 平两种。
☆物理纯平
使用物理纯平技术的显示器以LG的“未来窗” 和三星的IFT丹娜显示器为代表。 采用物理纯平技术的显像管的屏幕在水平和垂 直方向都是垂直的，因此显示器的失真和反光 被减小到了最低限度。这是因为显像管平整的 表面使光发生定向反射，反射光很难射入人眼 中，从而降低了眩目感，长时间工作眼睛也不 会感到疲劳，而且视觉效果非常好，从任何角 度看画面均无扭曲现象发生，显示效果极佳。
2）平面直角显示器
平面直角显示器实质上是球面显示器的 改进，其显像管的曲率比球面显像管小， 其屏幕表面接近平面，而且屏幕4个角都 是直角。因此除了能够比传统球面CRT显 示器获得更平坦的画面外，还可降低眩 光和反射，再配合屏幕涂层等新技术的 采用，显示器的显示质量比球面CRT有了 明显的提高。
3）纯平显示器
6.8 LCD显示器工作原理
LCD（ Liquid Crystal Display）显示器与 CRT显示器的原理完全不同，在LCD显示器内 没有电子枪，它是利用液晶在通电时能够发光 的原理来显示图像的。在LCD显示器内部设有 控制电路，将显卡传递过来的信号进行还原， 再由控制电路控制液晶的亮暗，这样就可以看 到显示的图像了。 LCD显示器有很大的缺点，如画面质量没有 CRT显示器好，显示的色彩不如CRT显示器丰 富，而且受液晶的反应速度影响，LCD显示器 普遍都有延时现象，即在LCD显示器上观看快 速闪动的图像时会有拖尾的感觉。