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1、第5章 显示系统,第5章 显示系统,5.1 显示卡 显卡一般是一块独立的板卡，通过系统总线的扩展插槽连接在主板上，而有些显卡（中低档产品）则集成在主板上，通过主板提供的VGA接口连接显示器。显卡分为专业和普通用途两类，专业显卡主要应用在CAD、3D制图以及视频合成等专业领域，其价格昂贵；普通显卡价格低廉，在性能上不及专业显卡，只能满足一般需要。,5.2 显示器 目前，微机使用的显示器有两种，即CRT(阴极射线管)显示器和LCD(液晶)显示器。其中CRT显示器正在逐渐被LCD显示器取代。,5.1.1 显示卡的发展 早期的显示卡只承担简单的数模转换任务，功能十分简单。随着多媒体技术的发展，要求显示
2、卡承担相当规模的图形处理能力，具备这种图形处理能力的显示卡称为图形加速卡，使用AGP总线。图形加速卡上有专门处理图形的显示芯片和显存，它把常用的绘图计算功能内置其中，大大加快了显示速度，有效地提高了微机系统的整体性能。,微机发展到PentiumIII、Pentium 4以后，一般配置的显示卡都是具有3D图形计算能力的3D图形加速卡，我们统称为显示卡，也有部分中低档微机使用主板上集成的显卡。从915芯片组以后的主板，普遍支持使用性能较高的PCI-E16总线的显示卡。,1.MDA显示卡 MDA(Monochrome Display Adapter) 显示卡由IBM公司在1981年推出，用于IBM
3、PC/XT、286、386微机的单色显示卡，支持单色显示器的8025字符显示，分辨率为720350。这种显示卡不支持图形显示方式，也没有彩色功能。,2.CGA显示卡 CGA(Color Graphics Adapter)显示卡是IBM公司在1981年推出的彩色图形显示卡，具有两种显示方式，即字符显示方式和图形显示方式。在字符显示方式下可显示8025个字符或4025个字符；在图形显示方式下可显示640200点阵黑白图形或320200点阵4色彩色图形。,3.EGA显示卡 EGA(Enhanced Graphics Adapter)显示卡是1984年随IBM PC/AT机面世的，是在CGA显示卡的基
4、础上发展起来的增强型图形适配器。在字符显示方式下采用814点阵字符，提供更清晰的字符显示；在图形显示方式下可显示640350点阵16色彩色图形。,4.VGA显示卡 VGA(Video Graphics Array)显示卡是一种新型的视频图形阵列显示卡，它将分辨率提高到640480，将色彩数提高到256色，至此真正提供彩色显示功能的显示卡才算面世。VGA显示卡主要用在286、386、486微机上。,5.1.2 显示卡的组成 显示卡上的主要部件有：显示芯片、RAMDAC、显示内存、显示卡BIOS、D-SUB（VGA）插座等。有些多功能显示卡上还有可以连接彩电的TV端子或S端子，以及数字视频接口DV
5、I。如图5-1所示。,图5-1 显示卡,1.显示芯片 显示芯片主要负责处理由系统总线送来的图形数据，是显卡的核心部件，它决定了该显卡的档次和大部分性能，同时也是区分2D和3D显卡的依据。2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力，称为“软加速”。如果将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，即所谓的“硬件加速”功能，就构成了3D显示芯片。,显示芯片是显卡上最大的芯片，如图5-2所示。由于运算速度快，发热量大，一般都装有散热片和散热风扇。显示芯片上印有商标、生产日期、编号和厂商名称等，每个厂商都生产不同档次的芯片，不能只看商标来判定芯片的档次，还要查看其型号。常见的显示芯片生产厂
6、商及产品系列有：,（1）S3 S3公司是最早的显示芯片生产厂商，从最初的Vision805/Trio32普通图形芯片，到具有2D加速功能的Vision968/Trio64V+/Trio64V2等，3D显示芯片有VIRGE/DX/VX/GX/GX2系列以及Savage 3D/Savage 4/Savage 2000系列等。该系列显示芯片有高、中、低档产品，早期普及率很高，目前S3公司已退出显示芯片生产领域。,（2）nVIDIA nVIDIA公司是目前显示芯片最大的生产厂商，早期的产品有TNT系列，其后推出的产品是Geforce系列，包括：Geforce2 MX200/MX/MX400/GTS/P
7、ro/Ti/TiVX系列、Geforce3 Ti200/Ti500系列、Geforce4 MX420/MX440/MX460/Ti200/Ti4400/Ti6400系列。,主流产品有Geforce 7800GTX/7900GS/7900GTX/7950GT/7950GX2/8800GTS/8800GTX系列等，均支持PCI-E16总线接口。该公司产品包括高、中、低档，是目前市场占有率较高的产品。,图5-2 4种不同品牌的显示芯片,（3）ATI ATI公司的显示芯片多用在品牌机中，早期的产品主要有RadeonLE、Radeon7500LE、RadeonVE、Radeon7000/7200/750
8、0/8500、Radeon SE系列等。主流产品有Radeon X1600XT/1650XT/1800XL/1900GT/1950CF/1950XT/1950XTX系列等，均支持PCI-E16总线接口。ATI公司自2006年被AMD公司收购后，其产品市场占有率出现下滑趋势。,（4）SIS SIS公司一贯生产低端图形显示芯片，主要产品有：SIS 6326/300/301/305/315 显示芯片，均属中低档产品。 （5）Matrox 该系列显示芯片属高档级别，最早期的有2064W、2164W等，目前主流产品有MGA G100、MGA G200、MGA G400、G450MAX、G550、G100
9、0等，顶级产品是Parhelia-512芯片。Matrox公司也是nVIDIA公司的有力竞争者。,(6)Intel 在图形显示芯片方面，Intel推出的产品均属于中低档产品，主要是为了整合主板而设计的。在915主板芯片组之后，Intel开发的集成显示芯片有GMA 900、GMA 950和GMA X3000、GMA 3100、GMA X3500等，均支持DirectX 10，并兼容OpenGL 2.0，图形处理功能有显著提高，可满足日常工作的绝大部分需求。,2.RAMDAC RAMDAC(Random Access Memory Digital to Analog Converter，随机存取存
10、储器数模转换器)的作用是将显存中的数字信号转换为能够用于显示的模拟信号。RAMDAC是影响显示卡性能的重要器件，它的转换速率决定了显示卡支持的最高分辨率和刷新频率。,3.显示内存 显示内存(Video RAM)简称显存，如图5-3所示。其功能类似系统内存，它是用于存储显示芯片处理的数据。显存的容量大小和速度直接影响着显示卡性能的发挥。,显存容量表明可以存储的最大显示数据，由于受显示卡生产成本和显示芯片支持能力所限，一般显示卡的显存容量从1281024MB不等，高档显示卡的显存容量在1024MB以上。显存的容量大小也决定了显示卡支持的最高分辨率和图像的色深。,它们的关系是：显存容量分辨率色深。例
11、如要在1024768的分辨率下达到16位色深，显存必须存储10247681612582912bits1.5MB的数据，因此要配置2MB的显存才能实现上述要求。,显存的速度是指显存存储数据和获取数据所用的时间，通常用纳秒(ns)表示，数值越小，存取速度越快。现在的主流显存一般采用DDR/DDR2/DDR3 SDRAM，它们的存取速度在10ns以下。一些特殊的显卡还采用了SGRAM(Synchronous Graphics RAM)、VRAM(Video RAM)、WRAM(Window RAM)、MDRAM等专业显存。,4.显示卡BIOS 显示卡BIOS又称VGA BIOS，它固化在显卡上的一个
12、专用的存储器里。BIOS中含有显示芯片和显卡驱动程序之间的控制程序以及显卡的型号、规格、生产厂家、出厂时间等相关信息，其作用和主板BIOS相同。,图5-3 显卡的VGA BIOS芯片,5.总线接口 Pentium 4微机的显卡普遍使用AGP总线接口，目前显卡均使用PCI-Express16总线接口。区分这两种显卡很容易，AGP的接口引线宽度上下错开，而PCI-Express接口引线宽度要比PCI略宽一些，如图5-5所示。,图5-4 上图为AGP4接口，下图为PCI-E16接口,6.输出接口 VGA插座是一个15孔的D形插座（D-SUB），插孔分3排设置，每排5个孔。VGA插座是显示卡的输出接口
13、，与显示器的D型插头相连，用于模拟信号的输出。DVI接口是用于连接平板数字显示器的输出接口，如图5-6所示。,有的显示卡还具有视频输入/输出接口和S端子接口。具备视频输出接口的显示卡可将显示信号输出至电视机等设备，而具备视频输入接口的显示卡可接收来自录像机、VCD/DVD机或机外增补器等的视频信号，在显示器上观看录像或电视节目。,S端子是一种5芯接口，由两路视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成。它将亮度和色度分离输出，克服了视频信号复合输出时的亮度和色度的互相干扰。采用S端子可以提高画面质量，因此将其称为“高清晰度输出”。,图5-5 从左向右依次是DVI接口、S端子、
14、VGA接口,5.1.4 显示卡的主要技术指标 显示卡在设计时，虽然所选择的显示芯片决定了显卡的主要性能，但显卡生产厂商在具体生产时还要考虑到成本和价格等因素，在技术上进行某些取舍。,1.最高分辨率 显示卡支持的最高分辨率主要取决于显示卡的数模转换频率和显存容量的大小，它与显示器的分辨率是两个不同的概念。目前的分辨率都可以达到16001200以上。,2.色深 像素描绘的是屏幕上极小的一个点，每一个像素可以被设置为不同的颜色和亮度。像素的每一种状态都是由红、蓝、绿三种颜色所控制，当它们都处于最大亮度时，像素就呈现为白色，反之，像素为黑色。,像素的颜色数称为色深，该指标用来描述显示卡能够显示多少种颜
15、色，一般以多少位色来表示。如8位色深可以显示256种颜色；16位色深可显示65536种颜色，称为增强色；24位色深可以显示16M种颜色，称为真彩色。所以色深的位数越高，所能看见的颜色就越多，屏幕上画面的质量就越好。但色深增加时，也增大了显示卡所要处理的数据量，这就要求显示卡配有更大的显存并具有更高的转换速率。,3.刷新频率 刷新频率是指图像在显示器上更新的速度，也就是图像每秒在屏幕上出现的帧数，单位为Hz。刷新频率越高，屏幕上图像的闪烁感就越小，图像就越稳定，视觉效果也越好。一般刷新频率在75Hz以上时，人眼对影像的闪烁才不易察觉。这个性能指标主要取决于RAMDAC的转换速率。,4.兼容性 兼
16、容性是指显卡与主板芯片组的配合程度。要注意，有些品牌的显卡对主板十分挑剔，在选择时要特别关注。,5.显卡与显示器的匹配 理想情况下，显示器支持的最高分辨率应高于或等于显示卡支持的最高分辨率。当显示卡设定的分辨率高于显示器的分辨率时，由于行频过高显示器将无法正常工作，有时会出现花屏或黑屏现象，但一般会显示错误信息“Out Of Rang”告知，并在几秒钟后自动恢复到原来能够正常显示所设置的分辨率。,显卡举例 七彩虹GT240-GD5 CF白金版 512M M50 显卡核心 显卡芯片GeForce GT240 芯片厂商NVIDIA 制造工艺40纳米 核心代号GT215 显卡频率 核心频率550MHz 显存频率3600MHz 着色器频率1340MHz,显存规格 显存类型GDDR5 显存容量512MB 显存位宽128bit 显存描述采用0.5ns GDDR5显存 显存速度0.5ns 最高分辨率25601600,显卡散热 散热方式散热风扇 显卡接口 总线接口PCI Express 2.0 16X 输出/输入接口HDMI显示器接口 24针DVI
