第5章 显卡与显示器

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1、1第 5 章 显卡与显示器5.1 显示卡显示卡显卡又称为显示卡、显示适配器。作用：负责将 CPU 送来的影像数据，处理成显示器可以接受的格式，再送到显示 屏上形成影像。5.1.1 概述早期的 CGA、单色显示卡 MDA 、 EGA，以及后来的 VGA 、Super VGA（SVGA 显示卡都是将 CPU 处理过的输出数据，每帧图像以点阵信号的方式送至显存，然后发 送到显示器，在显示器上逐帧刷新，所以这类显示卡又称为帧缓冲卡。这种帧缓冲卡 在显示系统中仅起着传递信号的作用，并不涉足于运算处理，只能够显示文本信息和 一般的图形。图形加速卡在显卡上有专门处理图形的芯片和显存，它把常用的绘图计 算功能

2、内置其中，专用来处理图形显示，大大减少了显示数据通过总线传输的过程， 加快了显示速度，有效地提高了微型机系统的整体性能。目前微型机上应用的显示卡 都是具有 3D 图形计算能力的 3D 图形加速卡。 5.1.2 显卡的结构显卡的主要部件有：显示芯片、RAMDAC、显示内存、BIOS、VGA 插座、特性连 接器等。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 DVI 端口。近期出现的显示卡由于运算速度快，发热量大，在主芯片上用导热性能较 好的硅胶粘上了一个散热风扇（有的是散热片） ，在显示卡上有一个 2 芯或 3 芯插座为 其供给电源。25.1.3 显卡的工作原理微型

3、机中的数据从形成到显示出来要大致要经历三个过程：CPU 的运算、总线的传 输、图形卡的处理和输出。其中最后一步，图形卡的处理和输出也就是显卡的工作。 显卡将 CPU 送来的数据转换为显示信号输出，必须通过以下四步（图 5-8）：(1) CPU 送来的数据信息通过总线由显卡的接口金手指进入显示芯片，进行处理；(2) 将芯片处理完的资料送到显存。有一些显卡不仅将图形数据存储在显存中，而且还利用显存进行计算，特别是具有 3D 加速功能的显卡更是需要显存进行3D 函数的运算。进行数据交换时，只有当芯片完成对显存的写操作后，RAMDAC 才能从显存中得到数据； (3) 数据从显存进入 RAMDAC，由

4、RAMDAC 将数字视频信号转换为模拟视频信号；(4) 将 RAMDAC 转换完的模拟信号送到显示器。35.1.4 显卡的主要性能指标 1. 显卡的基本性能指标显卡的基本性能指标(1) 最大分辩率：当一个图像被显示在屏幕上时，它是由无数小点组成的，它们被称 为像素（Pixel） 。最大分辩率是指显示卡能在显示器上描绘点的最大数量，一般以”横 向点数纵向点数”表示。 (2) 色深：像素描绘是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三种颜色。红、蓝、绿所控制，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

5、 描述显示卡能够显示多少种颜色，一般以多少色或多少 bit 色来表示。如 8bit 色深可以 显示 256 种颜色，16bit 色深可显示 65536 种颜色，称为增强色，24bit 色深可以显示 16M 种颜色，称为真颜色。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 卡配有更大显示内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，图像越稳定， 视觉效果也越好。一般刷新频率在 75Hz 以上

6、时，人眼对影像的闪烁才不易查觉。这个 性能指标主要取决于显示卡上 RAMDAC 的转换速度。2.3D 显示卡的技术指标及其意义显示卡的技术指标及其意义对于 3D 显示卡，除了上述指标外，针对三维图像生成速度相对 2D 较慢的特点， 更突出了对速度的描述，常见 3D 显卡的技术指标有： (1)AGP 纹理纹理AGP 纹理是指在系统内存大于 64MB 以上的前提下，使用系统内存来弥补显卡在 处理大容量纹理贴图时，所需要的显存容量。然而并不是所有使用 AGP 接口的显卡都 具备这一功能。 (2) 三角形生成数量三角形生成数量3D 显示卡主要指标中，有一项是“每秒种可生成多少万个三角形”，或“每秒可处

7、 理多少三角形”。微型机显示 3D 图形时，首先是用多边形建立 3 维模型，然后再进行 着色等其它处理，物体模型组成的三角形数量多少，将直接影响重现后物体外观的真 实性。显卡每秒生成三角形的数量越多，也就能在保障图形显示帧速率的前提下，为 物体模型建立更多的三角形，以提高 3D 模型的分辨率。 (3) 象素填充率和纹理贴图量象素填充率和纹理贴图量象素填充率也是衡量 3D 显示卡性能的的主要指标之一。象素填充率决定了 3D 图 形显示时可能达到的最高帧速率，直接影响 3D 显卡运行时的显示速度。有些显卡没有 提供象素填充率，但提供了纹理贴图量，比如说每秒能处理多少 MB 的纹理贴图等， 其意义和

8、数据都与象素填充率相近。4(4)支持的各种图形处理技术支持的各种图形处理技术在不少 3D 显示卡产品介绍中，可能会强调使用了诸如“单周期多重纹理”、 “三线性 滤波”，或“异向性滤波”等技术。采用这些技术的目的都是为了使显卡在处理 3D 图形 时，对象素的贴图和渲染的数据更精确，从而得到更精美的 3D 显示效果。 (5)32 位彩色渲染位彩色渲染表示显卡可以对所显示的图形中的景物，采用 32 位真彩进行光线和纹理贴图 处理，位数越大表明渲染时所使用的颜色数量越多。 (6)32 位位 Z 缓冲缓冲在 3D 图形处理中，Z 参数用于表示景物在空间的纵深位置，Z 缓冲位数越大， 表明处理时景物定位越

9、精细、准确。 (7)支持的支持的 APIAPI 是应用程序接口，显卡支持 API 由显卡所有使用的图形处理芯片而定， 但通常都能支持 DirectX 和 OpenGL 等，使用 Voodoo 系列芯片的还支持专用的 Glide。显卡能支持的图形 API 越多，表明该显卡的功能越强，应用范围也越广。 5.1.5 显卡的安装、设置与测试显卡的安装、设置与测试1. 显卡的安装、设置显卡的安装、设置现在显卡的接口都是 AGP 接口，安装显卡时，应确认主机电源处于关闭状态，然 后打开机箱，将显卡垂直标入 AGP 插槽中，并用螺丝将显卡的档板固定在机箱上，以 免松动。 显卡大多为即插即用型的，在 Wind

10、ows 下，一般都能自动检测到显卡， 并自动匹配，安装相应的驱动程序。目前，各品牌显卡都附带有自己的驱动程序光盘， 一些厂家的网站上还提供了驱动程序的下载，当系统自动检测不到相应的驱动程序时， 或者需要更新驱动程序时，可按下列步骤来安装相应的驱动程序： （1）在控制面 板窗口中，双击“显示”图标，在“显示属性”窗口中选择“设置”选项，或在桌面空白处单 击鼠标右键，然后在出现的快捷菜单中选择”属性”，进入“显示属性”设置窗口。 （2）在“显示属性”窗口中选择“高级”，进入后选择“适配器”，然后选择“属性”，弹出 适配器属性对话框。选择“驱动程序”选项，再选择“安装驱动程序”选项，将装有驱动程 序

11、的软盘或光盘放入对应的驱动器中，并确定驱动程序的安装路径，则系统即自动进 行安装。安装结束后，可进入“显示属性”窗口，在那里可以看到显示卡的具体型号。 2. 显卡的性能测试：显卡的性能测试：目前，对显卡的测试通常是采用专用测试软件和游戏软件进行。其中，对显 卡的标准测试一般采用美国 ZD 试验室开发的 ZD Winbench 99 和 3Dmark 99 进行， 但更多的情况下，是选择几个典型的游戏软件进行测试，如采用“CS、QUAKE”等对显 卡支持 Driect 3D 情况进行测试，目的主要是看运行程序时，所能达到的显示效果。 55.1.6 显卡的选用显卡的选用1对于多数家庭和单位，微型机

12、的用途都是作一些简单的文字处理、办公、上网、学 习与编程等工作，这些工作对显卡的要求不太高。如今显示卡的 2D 性能都还不错，主 要差别在于 3D 方面，因此对这些在 3D 方面几乎没有什么要求的应用来说，完全可以 采用像 Via MVP4、Intel i810、Intel i815、845G/GL、SiS630、Via PM133、Via KM133 等整合了显示芯片的整合型主板。而且它们所集成的显示芯片，除了可以应付以上这 些日常的工作，也可以玩一些简单的 3D 游戏。如果需要单独采购显示卡，那么像 nVidia Riva 128 ZX、nVidia TNT2、Ati Rage128GL、

13、SiS315 等这类低端显示卡，都比 较适合这种用途。 2如果要求显卡具有一定的 3D 性能，而且价格不能太高，选取整体性能强的显卡比 较适合。目前市场这类显卡有：Geforce 2 MX200、Geforce 2 MX400、Ati Radeon 7000 等。3如果主要用于玩游戏或做视频设计，由于游戏对于显卡的要求只有最低限，因此高 档显示卡总是游戏玩家无止境的追求。就目前来讲，要想应付多数游戏，显卡的显存 至少应在 64M 以上。目前市场上，这类高端显卡的显示芯片主要有 nVidia 的 GeForce4 MX440-8X、ATI 的 RADEON 9700、SiS 的 Xaber 60

14、0 等。4对于专业的绘图需求来说，游戏玩家所关注的性能并不是他们惟一考虑的重点，对 于应用软件的支持程度和稳定可靠的表现也同样的重要。目前，主要的专业图形卡厂 商有 3Dlabs 和 Elsa 等。 65.2 显示器显示器 5.2.1 概述概述目前，最常见的显示器就是阴极射线（CRT）显示器，CRT 显示器从原来的球面 显示器，到柱面显示器，再到今天的平面显示器，在提高显示器性能的同时，显示器 的价格却在逐步降低。目前 17 寸的纯平显示器已经成为市场的主流。尽管 CRT 显示 器的技术处于非常成熟的阶段，大屏幕、高亮度彩显正成为主流，但难以避免显示器 的体积不断增加，功耗不断提升。由于 CR

15、T 显示器物理结构的限制和电磁辐射的弱点， 人们开始寻找更新的显示媒体平板显示器。 平板显示器中以液晶显示器的发展 最为迅速，它无辐射、全平面、无闪烁、无失真、可视面积大、体积重量小、抗干扰 能力强，而视角太小、亮度和对比度不够大等缺陷也随着技术的提高有了相当的改善。 在液晶显示器不断发展的同时，其它平面显示器也在进步中，如等离子显示器、场致 显示器、发光聚合体显示器等。 5.2.2 CRT 显示器 1. CRT 显示器的发展显示器的发展CRT 显示器的发展已有几十年的历史了，最早的显示器都是球面显像管，这种显 像管会随着观看角度的不同而产生不同程度的失真。由于屏幕中间为球面形状（即水 平和垂

16、直两个方向都为曲面） ，这导致了画面不同程度的变形失真，特别是在四周边角 部分尤为的明显，这也是它渐淡市场的重要原因之所在。为了减小球面屏幕四角的失真和显示器的反光现象，于是生产出了平面直角显示 器。平面直角显象管，其实也不是真正意义上的平面，只不过其显象管的曲率相对球 面 显象管比较小而已，其屏幕表面接近平面，曲率半径大于 2000 毫米，四个角都是直角。 由于显示器采用了平面直角显像管，使得反光现象，及屏幕四角的失真现象减小了不 少，使显示质量有了较大提高。在此之后，日本索尼公司开发出了柱面显象管，采用 了条栅荫罩技术，即特丽珑（Trinitron）技术的出现，三菱公司也紧随其后，开发出钻 石珑（Diamondtron）技术，这两种显像管的屏幕在垂直方向是完全的水平，只在水平 方向仍略有弧度，另外加上栅状荫罩的设计，使显示质量大幅度上升。但是这些显像 管，依旧没有达到完完全全的平面。因此，所显示的画面或多或少都会有一点变形和 扭曲，依然不够令人满意。完全平面显示器使 CRT 显示器达到了一个新的高度。这种 显示器的屏幕