计算机安装与维护课件：安装与维修7显卡.ppt

第二章：PC机基本结构原理,显卡： 作用：主要用于电脑系统与显示器的连接，将电脑系统所需要的显示信息进行转换并驱动显示器，同时向显示器提供行、场扫描信号，控制显示器的正确显示等。,第二章：PC机基本结构原理,显卡按电路结构分独立显卡和集成显卡两类 集成显卡 将显示芯片、显存及其相关电路都做在主板上，与主板融为一体 .大部分的集成显卡均不具备单独的显存，需使用系统内存来充当显存，集成显卡的优点是功耗低、发热量小、部分集成显卡的性能已经可以媲美入门级的独立显卡,所以不用花费额外的资金购买显卡。 独立显卡 是指将显示芯片、显存及其相关电路单独做在一块电路板上，自成一体而作为一块独立的板卡存在，它需占用主板的扩展插槽（ISA、PCI、AGP或PCI-E）。独立显卡单独安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，比集成显卡能够得到更好的显示效果和性能，容易进行显卡的硬件升级；其缺点是系统功耗有所加大，发热量也较大，需额外花费购买显卡的资金。,第二章：PC机基本结构原理,第二章：PC机基本结构原理,第二章：PC机基本结构原理,一、显卡结构 1、GPU（类似于主板的CPU）全称是Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”，NVIDIA公司首先提出的概念 ，GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并进行部分原本CPU的工作，尤其是在3D图形处理时。 生产显示芯片的厂商：Intel、ATI、nVidia、VIA（S3）、SIS、Matrox、3D Labs。 Intel、VIA（S3）、SIS 主要生产集成芯片； ATI、nVidia 以独立芯片为主，是目前市场上的主流。 Matrox、3D Labs 则主要面向专业图形市场。,影驰 9800GTX 骨灰上将版,第二章：PC机基本结构原理,A卡 SE (Simplify Edition 简化版) 通常只有64bit内存界面,或者是像素流水线数量减少。 Pro (Professional Edition 专业版) 高频版，一般比标版在管线数量/顶点数量还有频率这些方面都要稍微高一点。 XT (eXTreme 高端版) 是ATi系列中高端的，而nVIDIA用作低端型号。 XT PE (eXTreme Premium Edition XT白金版) 高端的型号。 XL (eXtreme Limited 高端系列中的较低端型号)ATI最新推出的R430中的高频版 XTX (XT eXtreme 高端版) X1000系列发布之后的新的命名规则。 CE (Crossfire Edition 交叉火力版) 交叉火力。 VIVO (VIDEO IN and VIDEO OUT) 指显卡同时具备视频输入与视频捕捉两大功能。 HM (Hyper Memory)可以占用内存的显卡,N卡 LE (Lower Edition 低端版) 和XT基本一样，ATi也用过。 MX 平价版，大众类。 GTS/GS 低频版。 GT 高频版。比GS高一个档次 因为GT没有缩减管线和顶点单元。 GTX (GT eXtreme)加强版，降频或者缩减流水管道后成为GT，再继续缩水成为GS版本。 GT eXtreme 双GPU显卡。 TI (Titanium 钛) 一般就是代表了nVidia的高端版本。 GX2（GT eXtreme ）指一块显卡内拥有两块显示核心 如 自Geforce 9系列之后，NVIDIA重新命名显卡后缀版本，使产品线更加整齐 GTX 高端/性能级显卡 GT 代表主流产品线 G 低端入门产品,第二章：PC机基本结构原理,制造工艺 ：制造工艺指得是在生产GPU过程中，要进行加工各种电路和电子元件，制造导线连接各个元器件。通常其生产的精度以um(微米)来表示，未来有向nm(纳 米)发展的趋势（1mm=1000um 1um=1000nm），精度越高，生产工艺越先进。在同样的材料中可以制造更多的电子元件，连接线也越细，提高芯片的集成度，芯片的功耗也越小。 核心频率 ：显卡的核心频率是指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能，但显卡的性能是由核心频率、显存、像素管线、像素填充率等等多方面的情况所决定的，因此在显示核心不同的情况下，核心频率高并不代表此显卡性能强劲。,第二章：PC机基本结构原理,象素渲染管线：渲染管线也称为渲染流水线，是显示芯片内部处理图形信号相互独立的的并行处理单元。 顶点着色引擎数 ：也称为顶点遮蔽器，顶点着色引擎数越多速度越快。 3D API：是应用程序接口的意思，而3D API则是指显卡与应用程序直接的接口。目前个人电脑中主要应用的3D API有：DirectX和OpenGL。,第二章：PC机基本结构原理,2、显存（类似于主板的内存）显示内存的简称。顾名思义，其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能愈强，需要的显存也就越多。以前的显存主要是 SDR的，容量也不大。而现在市面上基本采用的都是DDR3规格的，在某些高端卡上更是采用了性能更为出色的DDR4或DDR5代内存。显存主要由传统的内存制造商提供，比如三星、现代、Kingston等。,第二章：PC机基本结构原理,位宽 ：显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。目前市场上的显存位宽有64位、 128位、256位和512位几种，人们习惯上叫的64位显卡、128位显卡和256位显卡就是指其相应的显存位宽。显存位宽越高，性能越好价格也就越高，因此512位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用128和256位显存。 显存带宽显存频率X显存位宽/8 频率 ：显存频率一定程度上反应着该显存的速度，以MHz（兆赫兹）为单位。 速度：显存速度一般以ns（纳秒）为单位。常见的显存速度有7ns、6ns、5.5ns、5ns、4ns，3.6ns、2.8ns、2.2ns、1.1ns等，越小表示速度越快越好。,第二章：PC机基本结构原理,RAMDAC频率： RAMDAC作用是将显存中的数字信号转换为显示器能够显示出来的模拟信号，其转换速率以MHz表示。计算机中处理数据的过程其实就是将事物数字化的过 程，所有的事物将被处理成0和1两个数，而后不断进行累加计算。图形加速卡也是靠这些0和1对每一个象素进行颜色、深度、亮度等各种处理。显卡生成的都是 信号都是以数字来表示的，但是所有的CRT显示器都是以模拟方式进行工作的，数字信号无法被识别，这就必须有相应的设备将数字信号转换为模拟信号。而 RAMDAC就是显卡中将数字信号转换为模拟信号的设备。 目前主流的显卡RAMDAC都能达到350MHz和400MHz，已足以满足和超过目前大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。,第二章：PC机基本结构原理,3、显卡bios（类似于主板的bios） 显卡BIOS 主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS 内的一段控制程序，将这些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS 是固化在ROM 中的，不可以修改，而现在的多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的Flash BIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。,第二章：PC机基本结构原理,4、显卡接口 显卡发展至今主要出现过ISA、PCI、AGP、PCI Express等几种接口，所能提供的数据带宽依次增加。其中2004年推出的 PCI Express接口已经成为主流，以解决显卡与系统数据传输的瓶颈问题，而ISA、PCI接口的显卡已经基本被淘汰。目前市场上显卡一般是AGP 和PCI-E这两种显卡接口。,第二章：PC机基本结构原理,AGP Accelerated Graphics Port(图形加速端口)的缩写，是显示卡的专用扩展插槽，它是在PCI图形接口的基础上发展而来 的。AGP规范是英特尔公司解决电脑处理(主要是显示)3D图形能力差的问题而出台的。,第二章：PC机基本结构原理,PCI-E PCI-E的接口根据总线位宽不同而有所差异，包括X1、X4、X8以及X16， X16 接口，是目前的主流。PCI-E支持高阶电源管理，支持热插拔，支持数据同步传输，为优先传输数据进行带宽优化。,第二章：PC机基本结构原理,输出接口主要有： 在2000年以前， D-SUB一统天下 ,鉴于主流显示输出设备（CRT显示器）的工作原理，大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟信号接口连接，计算机内部以数字方式生 成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器（D/A）转变为RGB三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。 也有叫VGA接口.,第二章：PC机基本结构原理,DVI (Digital Visual Interface) 数字视频接口接口，视频信号无需转换，信号无衰减或失真，VGA接口的替代者。目前的DVI接口分为两种，一个是DVI-D接口，只能接收数字信号，接口上只有3排8列共24个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。 另外一种则是DVI-I接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口D-Sub接口可以连接在DVI-I接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用。,第二章：PC机基本结构原理,S-Video (Separate Video) S端子，也叫二分量视频接口，一般采用五线接头，它是用来将亮度和色度分离输出的设备，主要功能是为了克服视频节目复合输出时的亮度跟色度的互相干扰。 HDMI（High Definition Multimedia Interface）接口是近两年迅速进入我们生活的新一代信号输出接口，它同DVI一样是传输全数字信号的，不同的是HDMI接口不仅能传输高清数字视频信号，还可以同时传输高质量的音频信号。,第二章：PC机基本结构原理,散热装置： 散热装置的好坏也能影响到显卡的运行稳定性，常见的散热装置有： 被动散热：既只安装了铝合金或铜等金属的散热片。 风冷散热：在散热片上加装了风扇，目前多数采用这种方法。 水冷散热：通过热管液体把GPU和水泵相连，一般在高端顶级显卡中采用。,第二章：PC机基本结构原理,二、工作原理 数据 (data) 一旦离开CPU，必须通过 4 个步骤，最后才会到达显示屏： 1、从总线 (bus) 进入GPU （图形处理器）将 CPU 送来的数据送到GPU（图形处理器）里面进行处理。 2、从 video chipset（显卡芯片组） 进入 video RAM（显存）将芯片处理完的数据送到显存。 3、从显存进入 Digital Analog Converter (= RAM DAC)，由显示显存读取出数据再送到 RAM DAC 进行数据转换的工作(数码信号转模拟信号)。 4、从 DAC 进入显示器 (Monitor)将转换完的模拟信号送到显示屏。,第二章：PC机基本结构原理,三、主流厂商 一线品牌：,鸿海 （Foxconn） 无冕之王,同德 （Palit） 黑帮老大,第二章：PC机基本结构原理,二线品牌：,第二章：PC机基本结构原理,现在最热的多卡技术 SLI和CrossFire分别是Nvidia和ATI两家的双卡或多卡互连工作组模式.其本质是差不多的.只是叫法不同 SLI Scan Line Interlace（扫描线交错）技术，它通过把2块显卡用SLI线物理连接起来，工作的时候一块显卡负责渲染屏幕奇数行扫描，另一块负责渲染偶数行扫描，从而达到将两块显卡“连接”在一起获得“双倍”的性能。 SLI中文名速力。 CrossFire，中文名交叉火力，简称交火，是ATI的一款多重GPU技术，可让多张显示卡同时在一部电脑上并排使用，增加运算效能，与NVIDIA的SLI技术竞争。,第二章：PC机基本结构原理,显示器 从早期的黑白世界到现在的色彩世界，显示器走过了漫长而艰辛的历程，随着显示器技术的不断发展，显示器的分类也越来越明细。,第二章：PC机基本结构原理,一、分类 （一）CRT显示器 CRT显示器(学名为“阴极射线显像管”) ，它主要由电子枪、偏转线圈、荫罩、荧光粉层和玻璃外壳五部分组成。其中我们印象最深的肯定是玻璃外壳，也可以叫做荧光屏，因为它的内表面可以显示丰富的色彩图像和清晰的文字。,第二章：PC机基本结构原理,按大小分类 显像管的尺寸一般所指的是显像管的对角线的尺寸，是指显像管的大小，不是它的显示面积，从十几年前的12英寸黑白显示器到现在19英寸、21英寸大屏彩显。 调控方式不同 模拟调节是在显示器外部设置一排调节按钮，来手动调节亮度、对比度等一些技术参数。 数字调节是在显示器内部加入专用微处理器，操作更精确，能够记忆显示模式，而且其使用的多是微触式按钮，寿命长故障率低，这种调节方式曾红极一时。 OSD调节严格来说，应算是数控方式的一种。它能以量化的方式将调节方式直观地反映到屏幕上，很容易上手。,第二章：PC机基本结构原理,显像管种类的不同 显像管：它是显示器生产技术变化最大的环节之一，同时也是衡量一款显示器档次高低的重要标准，按照显像管表面平坦度的不同可分为球面管、平面直角管、柱面管、纯平管。 球面管：从最早的绿显、单显到目前的许多14英寸显示器，基本上都是球面屏幕的产品，它的缺陷非常明显，在水平和垂直方向上都是弯曲的。 平面直角显像管：这种显像管诞生于1994年，由于采用了扩张技术，因此曲率相对于球面显像管较小，从而减小了球面屏幕上特别是四角的失真和反光现象，配合屏幕涂层等新技术的采用，显示器的质量有较大提高。,第二章：PC机基本结构原理,柱面管：柱面显像管采用栅式荫罩板，在垂直方向上已不存在任何弯曲，在水平方向上还略有一点弧度，但比普通显像管平整了许多，就目前常见的柱面管而言又可分为单枪三束和三枪三束管。 纯平面显像管：显示器的纯平化无疑是CRT彩显今后发展的主题，这种显像管在水平和垂直方向上均实现了真正的平面，使人眼在观看时的聚焦范围增大，失真反光都被减少到了最低限度，因此看起来更加逼真舒服。,第二章：PC机基本结构原理,（二）LCD显示器 一、机身薄，节省空间：与比较笨重的CRT显示器相比，液晶显示器只要前者三分之一的空间。 二、省电，不产生高温：它属于低耗电产品，可以做到完全不发热(主要耗电和发热部分存在于背光灯管或LED)，而CRT显示器，因显像技术不可避免产生高温。 三、低辐射，益健康：液晶显示器低辐射，这对于整天在电脑前工作的人来说是一个福音。 四、画面柔和不伤眼：不同于CRT技术，液晶显示器画面不会闪烁，可以减少显示器对眼睛的伤害，眼睛不容易疲劳。 五、 缺点：色彩不够艳 。,第二章：PC机基本结构原理,（三）LED显示器 它是一种通过控制半导体发光二极管的显示方式，用来显示文字、图形、图像、动画、行情、视频、录像信号等各种信息的显示屏幕。,第二章：PC机基本结构原理,（四）等离子显示器 等离子显示技术的成像原理是在显示屏上排列上千个密封的小低压气体室，通过电流激发使其发出肉眼看不见的紫外光，然后紫外光碰击后面玻璃上的红、绿、蓝3色荧光体发出肉眼能看到的可见光，以此成像。 1.亮度、高对比度 2.纯平面图像无扭曲 3.超薄设计、超宽视角 4.具有齐全的输入接口 5.环保无辐射,第二章：PC机基本结构原理,二、显示器参数 点距 点距（或条纹间距）是显示器的一个非常重要的硬件指标。所谓点距，是指一种给定颜色的一个发光点与离它最近的相邻同色发光点之间的距离。 分辨率 分辨率是指象素点与点之间的距离，象素数越多，其分辨率就越高，因此，分辨率通常是以象素数来计量的，如：640480，其象素数为307200。 注：640为水平象素数，480为垂直象素数。由于在图形环境中，高分辨率能有效地收缩屏幕图像，因此，在屏幕尺寸不变的情况下，其分辨率不能越过它的最大合理限度，否则，就失去了意义。,第二章：PC机基本结构原理,扫描频率 所谓扫描频率，是指显示器每秒钟扫描的行数，单位为千赫（KHz）。它决定着最大逐行扫描清晰度和刷新速度。水平扫描频率、垂直扫描频率、分辨率这三者是 密切相关的，每种分辨率都有其对应的最基本的扫描速度，比如：用于文字处理、分辨率为1024768的水平扫描速率为64KHz。还有的显示器采用的是 隔行扫描形式，即先扫描所有的偶数行，再扫描所有的奇数行，与逐行扫描相比，隔行扫描产生的新图像的频率只有逐行扫描的一半，闪烁现象更为严重。当然，即 使显示器再好，其扫描频率也只能达到显示卡所能驱动的水平。 刷新速度 显示器的刷新率指每秒钟出现新