第6章 显卡与显示器.ppt

第6章显卡与显示器 本章的主要内容 6 1显卡介绍显卡的概念 功能 结构 工作原理 性能指标及技术参数 选购与安装 维护 6 2显示器介绍显示器的分类 工作原理 性能指标 显示器的选购 安装及常见故障 课后作业 6 1显卡显卡 是计算机的主要配件之一 显卡也就是通常我们所说的图形加速卡 它的基本作用就是控制计算机的图形输出 它是联系CPU和显示器之间的纽带 显卡作用 就是在程序运行时根据CPU提供的指令和有关数据 将程序运行过程和结果进行相应的处理并转换成显示器能够接受的文字和图形显示信号后通过屏幕显示出来 6 1 1 1显卡的结构一般显卡的构造是有一个15针的VGA输出端口 卡上有显卡芯片 显示内存 RAMDAC及BIOS芯片等 有些显卡由于运算速度快 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 在显卡上有一个2芯或3芯插座为其供给电源 图6 1显卡的正面示意图显卡接口正面示意图 图6 2Chinatech的GeForce6800标准版正面示意图 图6 3GeForce6800显卡芯片示意图图大部分的核心上都有代码 不少芯片上直接能够看出显卡芯片的型号 从VIDIA的GeForce256开始 显示芯片就有了新的名称 GPU 意思是图形处理器 和计算机系统的CPU遥相呼应 GPU的参数很多 我们一般要了解的是核心频率 以MHz为单位 如FX5200的核心频率为250MHz 核心频率越快 GPU的运算速度也就越快 但在性能上还要取决于很多方面 如渲染管道的数量 这个渲染管道就像是生产线一样 生产线越多 相同时间内生产出来的产品就越多 性能就越好 1 显卡芯片显卡芯片是显示卡的核心部件 负责图形数据的处理 显卡的等级直接由显卡芯片来划分 图6 3就是GeForce6800核心 一般来说芯片都位于整个显卡的中央 根据封装不同 如TPBGA FC BGA等 在外观上也有不小的差异 2显存 图6 4显存结构示意图当主芯片一定的情况下 显卡的性能高低就由显存来决定了 显存从封装上来说通常有三种 TQFP ThinQuadFlatPackage 小型方块平面封装 TSOP ThinSmallOut LinePackage 薄型小尺寸封装 和mBGA MicroBallGridArray 微型球栅阵列封装 TQFP封装的显存四面都有引脚 图6 4 而且表面积较大 所以很好辨认 显存即显示缓存 主要作用是将显示芯片处理的数据临时储存起来 这些数据包括已经处理和将要处理的数据 所以显示芯片和显存之间的通道就十分的重要 畅通与否直接关系到显卡的性能 从图6 2中 可以看到有8颗黑色的芯片 它们就是显卡的显存 3 显卡的BIOS芯片通常是一颗闪存 它存储了显卡的一些基本的配置信息及驱动程序 如我们经常说的核心频率和显存频率 默认值就存放在BIOS芯片中 如果不改变BIOS内容 即使在操作系统中超频使用显卡 重启之后还会恢复到原来的默认值 4 RAMDAC RAMDigital to AnalogConverter随机存取存储器 数摸转换 它是负责将显卡上的数字 Digital 信号 转成为能够用于显示的模拟 Analog 信号的芯片 图6 5显卡接口示意图 6 显卡接口显示卡是连接计算机主机与显示器的纽带 因此它有输入和输出两种接口 靠近机箱的一边 可以看到显卡有不少的外部接口 从左往右分别是S Video DVI和VGA接口 S Video是用来连接电视机的 目前大部分的电视机都有AV口和S Video口 利用连接线就能够使电脑显示的画面从电视机来输出 DVI接口又称为数字接口 是用来连接一些高端的液晶显示器的 数字接口和传统的模拟信号相比 在清晰度上会有更惊人的表现 所以目前这个接口很流行 VGA就是传统的显示器接口 现在很多的CRT显示器还在使用这个接口 在显卡的一侧 有一排金色的接触点就是显卡与主机板连接的桥梁 目前比较流行的是AGP接口规范 为了保证显卡具备良好的电气连接特性 所有规范都将此接口进行了镀金处理 俗称金手指 金手指除了要提供显卡芯片和主板之间的数据交换外 还要提供整个显卡的电能 6 1 1 2显卡的工作原理 显卡的工作原理比较复杂 工作的过程大致如下 首先由CPU向显示芯片发布指令 当显示芯片处理完成后 将数据传输至显示缓存 显示缓存进行数据读取后最后送人 再转换为模拟信号后输出到显示器 6 1 1 3显卡的主要技术指标显卡最基本的性能指标有分辨率 色深 刷新频率 显存大小等 分辨率 Resolution 显示画面的细腻程度 一般以画面的最大 水平点数 乘上 垂直点数 为代表 例如 分辨率为800X600像素 表示这整个画面是由水平800个画点 乘上垂直600个画点所组成的 6 1 1 3显卡的主要技术指标色深 Colordepth 显示画面的颜色数量 在普通文字16色模式下 颜色由文字属性来决定 在图形模式下 以每画点的位数 bitperpixel bpp 决定颜色总数 目前常见的色彩数有2bpp 16色 8bpp 256色 高彩 HighColor 为15bpp 32 768色 或16bpp 65 536色 全彩 TrueColor 则为24bpp 16 777 216 16M色 及32bpp 颜色数相同 但可利于Windows95 98加速 一般以多少色或多少bit色表示 如SuperVGA标准显卡的最大分辨率为1600X1200像素 色深可达32bit 6 1 1 3显卡的主要技术指标刷新频率 VerticalRefreshRate 指显示器每秒能对整个画面重复更新的次数 即影像每秒钟在屏幕上出现的帧数 若此数值为72Hz 表示显卡每秒将送出72张画面讯号给显示器 一般而言 此数值越高 画面就越柔和 眼睛越不会觉得屏幕在闪烁 刷新频率最好要在72甚至75以上 才能避免在日光灯下出现闪烁现象 不会造成眼睛的疲劳与伤害 显存 显示内存与系统内存的功能相似 用来暂时存储显示芯片处理的数据 在屏幕上显示的图像数据被预先传输存放到显示内存中 然后在显示器上显示 显卡的分辨率越高 屏幕上显示的像素点越多 所需要的显存也越多 如果显示芯片的性能高 但显示内存不够 则显示芯片的效果就不能发挥出来 显存与分辨率 色深的关系是 在1024X768分辨率下要达到16位色深 显存应具备存储每帧1024X768X16 12582912bit的信息量 6 1 2显卡的选购及安装方法6 1 2 1显卡的选购显示卡的品牌非常多 用户在选购时要根据自己的需要来选购显示卡 一方面要注意显示芯片 另一方面品牌也是选购显卡时需要考虑的因素 多数家庭和商业用户的用途都是做一些简单的文字处理 办公 上网 学习与编程等简单的工作 这些工作对显卡的要求都比较低 而主频更高 价格更便宜的CPU才是这类机型的选购重点 而且 现在显卡的2D性能都不错 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使用者来说 可以采用SIS630等集成了显示芯片的整合型主板 像这类主板所集成的显示芯片完全可以应付以上这些日常的工作与一些简单的3D游戏 双手水平按下显卡 6 1 2显卡的选购及安装方法6 1 2 2显卡的安装显卡的硬件安装很简单 对于AGP显示卡 先去掉主板上对应AGP插槽位置的挡板 将显卡垂直插入AGP的插槽里 然后拧紧螺钉 接着还要安装显示卡驱动程序 6 1 2 3显卡的故障处理显卡是计算机系统里的重要配件之一 它能将CPU处理后的数据信号 翻译 成显示器能显示的模拟信号 与显示器组成了电脑的显示子系统 正常情况下 显卡故障率并不高 但随着应用增多和性能的提升 显卡故障率也在呈增长趋势 而显示器作为计算机主要的输出设备 其质量的好坏直接关系着使用效果 下面就它们常见故障的原因和正确的处理办法进行说明 1 显卡驱动未能正常安装在安装显卡驱动程序时 经常会遇到提示安装失败的麻烦 应该怎样正确地安装显卡驱动程序呢 可按以下步骤完成 在机器启动时 按 Del 键进入BIOS设置 找到 ChipsetFeaturesSetup 选项 将里面的 AssignIRQToVGA 设置为 Enable 然后保存退出 在安装好操作系统以后 一定要安装主板芯片组补丁程序 特别是对于采用VIA芯片组的主板而言 一定要记住安装主板最新的4IN1补丁程序 安装驱动程序 进入 设备管理器 后 右键单击 显示卡 下的显卡名称 然后点击右键菜单中的 属性 进入显卡属性后点击 驱动程序 标签 选择 更新驱动程序 然后选择 显示已知设备驱动程序的列表 从中选择特定的驱动程序 当弹出驱动列表后 选择 从磁盘安装 接着点击 浏览 按钮 在弹出的查找窗口中找到驱动程序所在的文件夹 按 打开 按钮 最后确定 此时驱动程序列表中出现了许多显示芯片的名称 根据你的显卡类型 选中一款后按 确定 完成安装 如果程序是非WHQL版 则系统会弹出一个警告窗口 不要理睬它 点击 是 继续安装 最后根据系统提示重新启动电脑即可 另外 显卡安装不到位 往往也会引起驱动安装的错误 因此在安装显卡时 一定要注意显卡金手指要完全插入AGP插槽 2 电脑启动时黑屏故障启动电脑时 如果显示器出现黑屏现象 且机箱喇叭发出一长两短的报警声 则说明很可能是显卡引发的故障 首先要确定一下是否由于显卡接触不良引发的故障 关闭电源 打开机箱 将显卡拔出来 然后用毛笔刷将显卡板卡上的灰尘清理掉 特别是要注意将显卡风扇及散热片上的灰尘处理掉 接着用橡皮擦来回擦拭板卡的 金手指 完成这一步之后 将显卡重新安装好 一定要将挡板螺丝拧紧 看故障是否已经解决 另外 针对接触不良的显示卡 比如一些劣质的机箱背后挡板的空档不能和主板AGP插槽对齐 在强行上紧显示卡螺丝以后 过一段时间可能导致显示卡的PCB变形的故障 只要尝试着松开显示卡的螺丝即可 如果使用的主板AGP插槽用料不是很好 AGP槽和显示卡PCB不能紧密接触 可以使用宽胶带将显示卡挡板固定 如果还觉得不把握就把显示卡两边的机箱都装上 把显示卡的挡板夹在中间 如果显示卡金手指遇到了氧化问题 而且使用橡皮清除锈渍显示卡后仍不能正常工作的话 可以使用除锈剂清洗金手指 然后在金手指上轻轻的敷上一层焊锡 以增加金手指的厚度 但一定注意不要让相邻的金手指之间短路 如果通过上面的方法不能解决问题的话 则可能是显卡与主板有兼容问题 此时可以另外拿一块显卡插在主板上 如果故障解除 则说明兼容问题存在 当然 用户还可以将该显卡插在另一块主板上 如果也没有故障 则说明这块显卡与原来的主板确实存在兼容问题 对于这种故障 最好的解决办法就是换一块显卡或者主板 还有一种情况值得注意 那就是显卡硬件上出问题了 一般是显示芯片或显存烧毁 建议将显卡拿到别的机器上试一试 若确认是显卡问题就只能更换了 6 2显示器显示器是计算机的主要输出设备之一 显示器的外形如图6 6所示 6 2 1显示器的分类和工作原理 6 2 1 1显示器的分类按照显示器的显示管分类 分为传统的显示器 也就采用电子枪产生图像的CRT cathode ray tube阴极显示管 显示器和液晶显示器LCD LiquidCrystalDisplay 按显示色彩分类 分为单色显示器和彩色显示器 单色显示器已经成为历史 按显示屏幕大小分类 以英寸单位 1英寸 2 54cm 通常有14寸 15寸 17寸和20寸 或者更大 图6 6显示器 6 2 1 2CRT显示的工作原理显示器的显示系统和电视机类似 主要部件是显像管 电子枪 在彩色显示器中 通常是3个电子枪 索尼Trinitron的三个电子枪在一起 也称为单枪 图6 7显示管结构示意图 显示管的屏幕上涂有一层荧光粉 电子枪发射出的电子击打在屏幕上 使被击打位置的荧光粉发光 从而产生了图像 每一个发光点又由 红 绿 蓝 三个小的发光点组成 这个发光点也就是一个象素 由于电子束是分为三条的 它们分别射向屏幕上的这三种不同的发光小点 从而在屏幕上出现绚丽多彩的画面 显示器显示画面是由显示卡来控制的 6 2 1 3液晶显示器的工作原理液晶显示器又叫做LCD显示器 俗称为平板显示器 在现在的应用中 LCD基本上分为无源阵列彩显DSTN LCD 俗称伪彩显 和薄膜晶体管有源阵列彩显TFT LCD 俗称真彩显 DSTN Dual LayerSuperTwistNematic 显示屏不能算是真正的彩色显示器 因为屏幕上的内每个像素的亮度和对比度不能独立的控制 它只能显示颜色的深度 与传统的CRT显示器的颜色相比相距甚远 因而也被叫做伪彩显 TFT ThinFilmTransistor 显示屏的每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来控制 使每个像素都能保持一定电压 从而可以做到高速度 高亮度 高对比度的显示 TFT显示屏是目前最好的LCD彩色显示设备之一 是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备 6 2 2显示器的性能指标1 点距屏幕上相邻两个同色点 比如两个红色点 的距离称为点距 常见点距规格有0 31mm 0 28mm 0 25mm等 显示器点距越小 在高分辨率下越容易取得清晰的显示效果 一部分显示管采用了孔状荫罩的技术 显示图像精细准确 适合CAD CAM 另一些采用条状荫罩的技术 色彩明亮适合艺术创作 显示器上的文本或图像也是由点组成的 屏幕上点越多越密 则分辨率越高 2 像素和分辨率分辨率指屏幕上像素的数目 像素是指组成图像的最小单位 也即上面提到的发光 点 比如 1280 1024的分辨率是在水平方向上有1280个像素 在垂直方向上有1024个像素 分辨率数值越大 图形越清晰 理解概念 3 扫描频率显示器的扫描方式有逐行扫描和隔行扫描 逐行扫描 逐行扫描针对隔行扫描方式的缺陷 后来又推出了逐行扫描方式 这种方式是按顺序 不跳行 地扫描输出 一次扫描完毕就组成一幅图象 显示画面没有闪烁的感觉 因此更适合高分辨率下使用 但是对显示器的扫描频率和视频率带宽也提出了较高的要求 很明显 扫描率越高 刷新速度越快 显示就越稳定 现在所有的大屏幕彩显都采用的是逐行扫描方式 隔行扫描 该技术最先由IBM在其8514A显示器上推出 其原理是在对显示屏进行扫描时 先扫描奇数行 再扫描偶数行 扫描两遍的结果才组成一幅完整的图象 这种扫描方式容易实现 成本较低 但是在分辨率达到800 600或更高时 这种扫描方式下的图象会有很大的闪烁感 容易使操作者眼睛疲劳 一般大屏幕彩色显示器都不采用这种扫描方式 完成一帧所花时间的倒数叫垂直扫描频率 也叫刷新频率 比如60Hz 75Hz等等 4 显示面积显示面积指显像管的可见部分的面积 显像管的大小通常以对角线的长度来衡量 以英寸单位 1英寸 2 54cm 常见的有14英寸 15英寸 17英寸 20英寸几种 显示面积都会小于显示管的大小 6 2 3显示器的选购6 2 3 1显示器的选购显示器是电脑的重要组成部件之一 从价格的角度考虑 它通常占据了购机总预算的三分之一 但往往在购机的过程中 人们的目光大多集中在 显卡 主板这类更新速度比较快 型号比较多的部件上 而对于显示器仅仅抱着 随便 的态度 一台好的显示器不仅能更清晰的感受到一个丰富多彩的电脑世界 还能尽可能少的受到电磁辐射的困扰 另外显示器更新周期比较慢 价格变动幅度也不像其他部件那样大 所以挑选一台好的显示器非常重要 选择CRT还是LCDCRT会发射对人有害的电磁辐射 在考虑健康因素时 应该选购LCD 另外如果节约空间或经常移动 LCD也是最佳选择 在对色彩的表现和精确度上 CRT远高于LCD 如果突出美工设计 应首选CRT显示器 2 选购原则根据用途选择 按照用途可以将市面上的 彩显分为四类 实用型 绘图型 专业型和多媒体型 实用型适合一般个人及家庭使用者 绘图型则为一般公司企业及电脑绘图者设计 专业型的超高画质的显示品质则可满足专业排版及绘图设计上精密准确的技术要求 多媒体型适合一般个人家庭的娱乐要求 家用的彩显属普及型 选购时需了解的性能指标有尺寸 最高分辨率 带宽 点距 显像管特性和价格 专业型显示器对显像管性能提出了更高的要求 如颜色明丽程度 饱和度 柔和度 高亮度 高对比度 另外还要利用各种先进技术对其进行调节 如RGB独立调节 动态聚焦技术 色温调节 各种失真调整等 有的显示器还加入微处理器对分辨率进行精确地控制 专业型彩显又可以分为两类 一种适合CADICAM制图应用 突出了对分辨率和几何失真调整的性能要求 另一种适合3DSMAX PHOTSHOP等图像处理 突出了对色彩明丽程度和均匀性 图像层次感的性能要求 视频带宽的值越大 显示器的性能就越好 一般而言 普及型彩显的成本受制于彩显尺寸 显像管等级 显示器刷新频率和带宽 因此在选择这一类彩显时要特别注意上面提及的指标 而其他的诸如点距等指标不用考虑 一般均能达到0 28nun 根据品牌选择 目前 市场上常见的彩显国外品牌有ADI 美格 MAG SONY 优派 Viewsonic NEC 飞利浦 现代 三星 LG 国内品牌有爱国者 彩虹 华胜 万普 熊猫 TCL AOC等 在市场上还可以见到一些杂牌彩显 售价较低 由于质量 分辨率 带宽 显像管等级 安全性能等 不能保证 为了眼睛的健康 最好不要购买 在挑选时一定要开箱仔细检验 就是相同制造商所生产的相同型号显示器差异也相当大 质保至少要达到三年 一年包换 三年包修 有些厂家提供五年质保 根据显像管选择 虽然显示器品牌较多 但显示器采用的关键部件 显示管的生产厂家却只有几家 因此根据显像管也可以看出显示器的性能 当今主流的显像管有下列品种 特丽城 Trinitron 是由SONY公司开发的典型柱面屏幕显像管 这类显像管的特点是从水平方向看呈曲线状 而在垂直方向则为平面 采用条形荫罩板和带状荧屏技术 透光性好 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 而索尼真二代平面特丽拢FDTrinitron显像管 拥有精确细致的显示屏栅极 最小的电子束射出罩门孔 超精确聚焦控制与最细腻的萤光点距 色彩表现度达到2 堪称是显示技术的顶级之作 但是这种显像管的缺点在于它所采用的条栅状光栅抗冲击性能较差 因此不适合在工业场合应用 了解特丽城的技术特点 钻石拢 Diamondtron 是由Mitsubishi 三菱 开发的一款显像管 其技术与Tinitron大同小异 而且从外观看也很类似 三菱原创的Diamondtron钻石屏 以高稠密间隙格栅 AG 以及新型三枪三束电子枪结构 使其获得了与SONY特丽拢别无二致的显示效果 由于显示器的屏幕表面不可能与电子枪是一个同心的曲面 所以必然会导致屏幕边角的失聚 屏幕四周的聚焦不如中心位置清晰 针对这种情况 三菱公司采用了四倍动态聚焦电子枪 通过四组透镜对电子束进行矫正 动态光束控制电路使屏幕四周的聚焦准确清晰 三菱还对地磁场采用了高技术的措施 彻底抑制了画面色彩不均匀和失真 例如 在表现全部为白色画面的时候 可以防止角落中的色彩不均匀 而显示出纯白色 同样的 对于其他颜色也能极好地显示 由于其栅栏直径降至0 35nun 线条更细致 文字更犀利 因此作文字显示绝对是不错选择 至于究竟要选何种管 得根据自己需求量身定作 还有一点就是纯平显示器分视觉纯平和物理纯平两种 目前除了 外其他厂商差不多都是视觉纯平产品 物理纯平产品的最大特点就是屏幕内凹 但失真稍少 视觉纯平则屏幕为平的 但四角出现颜色失真 需要补偿 根据性能选择 根据性能考虑的最重要因素是最佳分辨率 即显示器能否匹配一般操作时的屏幕分辨率 大多数 显示器的频率和分辨率可以做各种调整 但是只在特定分辨率下表现较佳 称为最佳分辨率或推荐分辨率 一般来说 大多数显示器都是设计在 下达到最高工作效率 如果显示器提供的资料中列出了在不同频率下的多个可用分辨率 只需看看 时的值就可大概了解其最佳设置值 还要注意 显示器要与显示卡合理匹配 否则二者的性能都表现不出来 6 2 3 2显示器的安装显示器尾部有两根电缆线 一根是信号电缆 为 形 针插头 用于连接显示器 另一根是三芯显示器电源线 为显示器提供电源 显示器的连接分两步 1 连接显示器信号电缆 将显示器尾部的 形 针插头拿正端平 对准显示卡尾部的 形 孔显示信号输出插座 平稳插入 然后拧紧插头两端的压紧螺钉 2 连接显示器电源线 机箱电源风扇旁边有两个插座 上面的三孔插座是显示器电源插座 下面的三针插座是电源输入插座 将显示器的三芯电源线插入三孔主机电源上插座 有些显示器有独立的电源输入线 可将其插入电源插座 6 2 3 3显示器常见故障1 CRT显示器常见故障目前大家最常用的还是CRT显示器 但随着使用时间增加 CRT显示器的内部元件部分参数也会发生变化 导致显示器出现故障 而这些故障很多是可以通过调整显示器内部某些可调元件解决的 不过由于显示器内有高压电源 出现比较严重的异常问题后应及时送专业维修点维修 而不要自己随意处理 以免出现火灾 人身伤害等危险 显示器出现偏色问题 显示器出现偏色的现象也是我们常遇到的问题 其产生的原因主要有 显示器靠近磁性物品被磁化 搬动显示器后 使机内偏转线圈发生移位 产生色纯不良 消磁电路损坏等 当然应首先排除显卡及显示信号线的问题 很多时候信号线接触不良将导致显示器出现偏色的问题 可能是显示器被磁化导致 CRT显示器会被有强磁场的东西所磁化而出现偏色的问题 比如未经磁屏蔽的低音喇叭等 这时你需要用专门设备进行消磁 消磁器可购买 也可自制 但无论哪种消磁法 朋友们都要注意安全 通电后手握消磁器不断晃动 逐渐靠近荧光屏 对带磁部位可反复进行 然后一边晃动消磁器一边后退到离荧光屏2米左右再关掉电源 每次通电时间不宜过长 如果一次消磁效果不好可反复进行几次 如果是由于搬动显示器后造成的偏色问题 我们可打开显示器后盖将偏转线圈恢复到原来的位置 并将偏转线圈螺钉拧紧即可 对于因机内消磁电路损坏引起的色纯不良 可先检查一下热敏消磁电阻是否损坏 将其取下 用手摇如发出 哗哗 的声音 则为热敏电阻已坏 用万用表查其引脚电阻值 如阻值小于8欧或大于50欧则说明消磁电阻内RTC元件已坏 没有办法只能换新了 如消磁电阻阻值正常的话 则应重点检查消磁线圈的引线 插头 插座之间有无松动和接触不良的问题 还有一个容易忽视的故障原因 屏幕灰尘过多也会导致屏幕显示白色时偏红 此类故障多发生在色温偏暖的显示器中 很多显示器能自行设置色