大学计算机应用基础第五章课件

第五章显示器与显卡5-1显示器的分类5-2显示器的性能指标5-3显示卡5-4显示卡的基本结构、工作原理和性能指标5-5PCI-E显卡5-6SLI技术5-7双显卡技术及应用5-8显示卡的选购及安装5-1显示器的分类显示系统的构成：一个完整的显示系统由显示卡和显示器组成。显示器是显示系统的一个重要部件，根据显示原理的不同，分三种：阴极射线管显示器CRT

、液晶显示器LCD、等离子显示器。不管使用那一种显示器，其工作过程都是负责把从显示卡传来的代表颜色、亮度及同步控制等信号的模拟电压转换成文字或图形在屏幕上稳定地显示出来。显示卡和显示器是通过一个D型15针的插座连接在一起。5-2显示器的性能指标5-2-1CRT显示器

A屏幕尺寸与显示区域按国际有关标准，显示器屏幕尺寸是指显示器对角线的距离。B点距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。点距越小越好。C分辨率通常用水平像素数*垂直像素数来表示，能显示的像素数越多，分辨率越高。5-2-2LCD显示器

1．点缺陷液晶显示器的点缺陷分为：亮点、暗点和坏点。亮点：是指在黑屏的情况下呈现的R、G、B的点叫做亮点。暗点：是指在白屏的情况下出现非单纯R、G、B的色点叫做暗点。坏点：在白屏情况下为纯黑色的点或者在黑屏下为纯白色的点。在切换至红、绿、蓝三色显示模式下此点始终在同一位置上并且始终为纯黑色或纯白色的点。这种情况说明该像素的R、G、B三个子像素点均已损坏，此类点称为坏点。通常只需要关注一下LCD有无坏点即够了。坏点数目的多少是衡量液晶显示器品质高低的重要指标之一。在国际上一个LCD屏在5个坏点以内就算合格，但最好挑选没有坏点的显示屏。在挑选时把显示屏调成全黑或者全白，如果有坏点那么将会出现亮点或者暗点。

2．响应时间指的是液晶体从暗到亮,再从亮到暗的整个变化周期的时间总和，测量反应速度的时间单位是毫秒（ms）。数值越小，说明反应速度越快。由于LCD的反应时间比CRT显示器的反应时间（CRT显示器的反应时间为1ms）要长很多，所以反应时间小于40ms才可以比较好地播放影碟。现在市面上的LCD显示器的反应时间大都在10ms左右。因此最好购买反应时间短的LCD显示器。一般在5ms左右为佳。3．亮度液晶显示器的显示功能主要是通过一个背光的光源完成，这个光源的亮度主宰整台LCD的画面亮度及色彩的饱和度。理论上来说，液晶显示器的亮度是越高越好，在术语中LCD的亮度被称为流明。目前市场上的15、17、19寸LCD的亮度大多标称在250-500流明。通常情况下300以上流明才能表现出比较好的画面。

5．可视角度液晶显示器的可视角度包括水平可视角度和垂直可视角度两个指标，水平可视角度表示以显示器的垂直法线为准，在垂直于法线左方或右方一定角度的位置上仍然能够正常的看见显示图像，这个角度范围就是液晶显示器的水平可视角度；同样如果以水平法线为准，上下的可视角度就称为垂直可视角度。一般而言，可视角度是以对比度变化为参照标准的。当观察角度加大时，该位置看到的显示图像的对比度会下降，而当角度加大到一定程度，对比度下降到100∶1时，这个角度就是该液晶显示器的最大可视角。一般主流LCD的可视角度为120~180度。目前160度较多。7．点距、分辨率

液晶显示器的原理决定了其最佳分辨率就是其固定分辨率，同级别的液晶显示器的点距也是一定的。液晶显示器在全屏幕任何一处点距是完全相同的。LCD的点距和CRT一样越小显示效果越细腻，现在的LCD显示器的点距一般在0.290-0.32毫米之间。分辨率1024*768或1280*1024。刷新率为75HZ。9．刷新率

LCD显示器的刷新率与CRT相比有着原理上的区别。首先，LCD是对整幅的画面进行刷新，而在CRT上则是将画面分成若干“扫描线”来进行刷新的，这导致后者会出现画面闪烁的问题，而LCD即使在较低的刷新率(如60Hz)下，也不会出现闪烁的现象。因此，这就决定了刷新率对于LCD来说并不是一个重要的指标。而更大的刷新频率指标只能说明LCD可以接受并处理具有更高频率的视频信号，而对画面效果而言，并不会有所提高。目前分辨率1024*768或1280*1024。刷新率为75HZ。10．色彩数量液晶显示器的色彩数量比CRT显示器少，目前多数的液晶显示器的色彩数量为18位色(即262144色)，但可以通过技术手段来模拟色彩显示，达到增加色彩显示数量的目的。应该说，LCD确实具有很多CDT显示器无法比拟的优点，例如：工作电压低、功耗小、没有丝毫辐射、对人体健康无损害、完全平面、无闪烁、无失真、可视面积大、款式新颖多样、能大量节省空间等等，而且能够适应更多的应用领域，抗干扰能力也比CRT显示器强得多。显示器信号线上凸出的圆柱体是什么？显示器信号线上有一个凸出的圆柱体，里面实际是EMI铁氧体吸收磁环。顾名思义，它的作用就是抑制电磁干扰（EMI）。铁氧体是一种磁性材料，它的制造工艺和机械性能与陶瓷相似，但颜色为黑灰色，故又称黑磁或磁性瓷，用它来抑制电磁干扰是一种经济简便而有效的方法。我们常见的铁氧体吸收磁环是与信号电缆成为一体的。

显示器的使用与维护注意事项A注意环境卫生B注意接线的可靠接触C注意与显示卡的匹配D设置合适的亮度及对比度E屏幕保护F不宜频繁开关彩显电源G注意防磁5-3显示卡5-3-1显卡概述一个完整的显示系统由显示卡和显示器组成。显卡又叫显示适配器，它是显示器与主机通信的控制电路和接口，它的基本作用就是控制电脑的图形输出，工作在CPU和显示器之间。现在的显卡大多为图形加速卡，加速卡是指其芯片集能够提供图形函数计算能力，这个芯片集也被称为图形处理器。5-3-2显示卡的分类1.按显示卡的接口标准PC机的显卡一共经历了四代：MDA是单色字符显示卡，不能显示图形和色彩。CGA是PC机最早使用的彩色图形显示卡，应用在286的微机上，只能在320*200分辨率下同时显示4种颜色和640*200的单色显示。EGA（增强图形卡），最高分辨率为640*350，同时显示16种颜色。VGA（视频图形阵列卡）兼容以上所有显示卡的显示方式，标准显示模式为640*480，能同时显示16种颜色。2.按显示芯片分类显示芯片与CPU一样，其技术含量相当高，因此有能力设计开发显示芯片的厂商非常少。譬如现在的NVIDIA、ATi、Intel、SiS等几家公司，和已经消失的早期著名公司3DFX、S3。其中最知名的又主要是NVIDIA、ATi和Intel这三家。NVIDIA也将它生产的显示芯片称之为“GPU”（GraphicsProcessingUnit，图形处理器）ATi将它最新推出的显示芯片称为“VPU”（VisualProcessorUnites，视觉处理器）。nVIDIA公司的主要品牌

GeForce系列，其型号有GeForce256、GeForce2（100/200/400）、GeForce3（200/500）、GeForce4（420/440/460/4000/4200/4400/4600/4800）到GeForceFX5200/5500/5600/5700/5800/5900/5950）、GeForce（6100/6150/6200/6400/6500/6600/6800/）、GeForce（8400/8500/8600/8700/8800）再到近期的GeForce（9400GT/9500GT/9600GSO/9600GT/9800GT/9800GTX+/9800GX2/GTX260/GTX260+/GTX280/GTX275/GTX285/GTX295/GTX470/GTX480）自G100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GTX295GTX285GTX280GTX275GTX260GTX250GT代表主流产品线GT120GT130GT140GT200GT220GT240GTS250(9500GT9600GT9800GT9800GTX+)G低端入门产品G100G110G210G310(9300GS9400GT)5-4显示卡的基本结构、工作原理和性能指标5.4.1显示卡的基本结构每一个显示卡上都有：显示芯片、显示内存、显示器接口、RAMDAC（DigitaltoAnalogConverter数/模转换器）、BIOS等部件。近期出现的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一个散热风扇或散热片，在上面有一个2芯或3芯插座为其供给电源。显示芯片和风扇内置RAMDAC显示内存总线接口显示器接口BIOS1、显示芯片负责图形数据的处理，是显示卡的核心部件，决定显示卡的档次和大部分性能，也是区分2D和3D显示卡的依据。板载显示芯片可以分为两种类型：整合到北桥芯片内部的显示芯片以及板载的独立显示芯片，市场中大多数板载显示芯片的主板都是前者，如常见的865G/845GE主板等，而后者则比较少见。显示芯片实物图2、显示内存显存也是用于存放数据的，只不过它存放的是显示芯片处理后的数据，在屏幕上看到的图象数据都存放在显示内存中。显示内存，有DRAM、EDORAM、SDROM、DDR、DDRII等。当显示内存速度不够时，有的卡会出现花屏现象。3、RAMDAC（RandomAccessDigitaltoAnalogConverter随机存取数/模转换器）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。它能达到的转换速度影响着显示卡的刷新率和最大分辨率，转换速率以MHz表示，数值越高，影象在显示器上的刷新率越高，图象越快，也越稳定。4、显示器接口是一个D形15孔插座，分三排排列，每排5个。（显示器有时会发生缺少某种颜色，检查显示器和显示卡接触是否牢固）5、VIDEO(VGA)BIOS它存储了显示芯片的驱动和控制程序、产品标识（如开机或启动时，显示在屏幕上的内容）等信息，固化在这块芯片里。上图为VGA接口6、显示卡与主板的连接显示卡与主板的接口有多种类型，ISA、PCI、AGP、PCI-E。显卡插槽7、AGP图形加速接口标准是上一代显示卡接口技术，可大幅提高3D图形的显示能力。AGP接口分1X、2X、4X三个标准，X前面的数字代表最大理论数据传输率是标准频率66MHz的倍数。8、PCI-EPCIExpress是第三代高速I/O

总线接口，是目前主流的总线接口。

5-4-2显示卡的工作原理显示卡通过总线接口从主板得到控制显示系统工作的指令显示内存、显示芯片接收到这些内容后输出控制信号，控制显示器显示各种字符或图形显示芯片把处理好的显示内容保存在显示内存中，每一组内存单元对应着一个屏幕上的一个像素点。有RAMDAC负责将显存中的数字信号转换成显示器能接收的模拟信号。5-4-3显示卡的主要技术指标衡量显示卡质量好坏的技术指标有：最大分辨率色彩深度扫描频率刷新频率核心频率位宽显存频率流处理单元最大分辨率代表显示卡能在屏幕上描绘点的数量（像素数），通常用水平像素数*垂直像素数来表示，能显示的像素数越多，显示器的分辨率越高。说显示卡质量时一般指的分辨率是显示卡能支持的最大分辨率。标准的VGA显示卡的最大分辨率为640*480现在显示卡的最大分辨率为1024*768以上色彩深度用来描述图形卡一次能够显示多少种颜色或说一个像素点可以有多少种颜色变化。一般以多少色或多少位色来表示如标准的VGA显示卡的最大分辨率为640*480下的颜色数为16色或4b（位）色。通常色深设定为16b、24b、32b等当色深为24位，称为真彩，可以显示224=16777216种颜色扫描频率分水平和垂直扫描频率水平扫描频率又称行频，指每秒电子束在屏幕上水平扫描的次数，单位kHz行频范围越宽，显示器可支持的分辨率越高刷新率（垂直扫描频率）指显示器在某一显示模式下，所能完成的每秒从上到下的扫描的次数，单位Hz。影响刷新频率的因素有两个，一是显卡每秒可以产生的图象数目，二是显示器每秒能够接收并显示的图象数目。垂直扫描频率越高，图象越稳定，越没有闪烁感。新型显示卡的刷新率一般都可以做到在最大分辨率下，每秒刷新75次以上。核心频率：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、流处理器单元、显存频率、显存位宽等等多方面的情况所决定的。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2009年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。

显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同；DDRSDRAM显存则能提供较高的显存频率，因此是采用最为广泛的显存类型，无论中、低端显卡，还是高端显卡大部分都采用DDRSDRAM，其所能提供的显存频率也差异很大，目前有800MHz乃至更高。此外，用于显卡的显存，虽然和主板用的内存同样叫DDR2甚至DDR3，但是由于规范参数差异较大，不能通用，因此也可以称显存为GDDR、GDDR2、GDDR3。流处理器单元：在DX10显卡出来以前，并没有“流处理器”这个说法。GPU内部由“管线”构成，分为像素管线和顶点管线，它们的数目是固定的。顶点管线主要负责3D建模，像素管线负责3D渲染。由于它们的数量是固定的，这就出现了一个问题，当某个游戏场景需要大量的3D建模而不需要太多的像素处理，就会造成顶点管线资源紧张而像素管线大量闲置。在DX10时代首次提出了“统一渲染架构”，显卡取消了传统的“像素管线”和“顶点管线”，统一改为流处理器单元，它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算这样在不同的场景中，显卡就可以动态地分配进行定点运算和像素运算的流处理器数量，达到资源的充分利用。现在，流处理器的数量的多少已经成为了决定显卡性能高低的一个很重要的指标，Nvidia和AMD-ATI也在不断地增加显卡的流处理器数量使显卡的性能达到跳跃式增长。DirectX，（DirecteXtension，简称DX）是由微软公司创建的多媒体编程接口。由C++编程语言实现，遵循COM的一类技术。它们旨在使基于Windows的计算机成为运行和显示具有丰富多媒体元素（例如全色图形、视频、3D动画和丰富音频）的应用程序的理想平台。其最新版本为DirectX11.2DirectX简介5-5PCI-E显卡PCIExpress是第三代高速I/O

总线接口，作为目前主流的总线接口，采用了点对点串行连接，每个设备都具有自己专用的连接接口。比起PCI采用的共享并行架构来说，PCI-E并不需要向整个总线系统请求带宽可以把总线利用率充分发挥，将数据传输率提高到一个很高的频率.而且PCI-E总线能够在一个单位周期内实现双向连接和传输，这样使数据的传输质量更高更具有效率。在图形接口方面，PCIExpress图形接口只是普通总线位宽为16X的PCIExprss16X接口。和AGP8X图形并不一样，PCI-Express是一个通用的协议，其目的就是解决现在在系统内部传输瓶颈现象而出现的性能真空，并且取代目前各种内部传输接口，如AGP还有PCI等等。PCIExpress规格从1条通道连接到32条通道连接，有非常强的伸缩性。每一条通道的传输速度为256MB/s，所以依次换算显卡采用PCI-Express16X的传输速度是4GB/s。双向数据传输带宽有8GB/s之多。而AGP8X数据传输只提供2.1GB/s的数据。

PCI-E标准中含有

x1

、

x2

、

x4

、

x8

、

x16

、

x32等多种规格，每种规格的插槽长短都有不同，数值越大的插槽长度越长。当今的PCI-E显卡基本都采用PCI-E

X16规格，其传输带宽接近AGP-8X的两倍。

下图主板中黄色长条是16X接口，上面两个黄色短条为PCE1X，下面是为PCI桥接的AGP接口。5-6什么是SLI技术SLI技术就是通过串接两张PCIExpress显卡然后通过两张显卡的协同工作来提升整个系统的显示效能。SLI技术的工作原理SLI技术就是将两张搭载nVIDIA绘图芯片的显卡同时插入主板PCI-EX16的两个插槽，然后用一张SLI连接卡连接起来，这种连接卡在两张显卡之间传输数字信号，显卡处理完的帧数据被集合起来处理，然后作为一个整体信号被输出。两块显卡并不是同等工作，其中一块显卡做为主卡，另一款做为副卡。副卡只是接收来自主卡的任务进行相关处理，然后将结果传回主卡。两块显卡都是通过PCI-E接口与主板相连接，而这两块显卡之间还要有一个通讯的PCB卡（即SLi桥接卡）。也就是说，被处理的数据来源是通过PCI-E插槽从主板获得，而处理过的数据是通过连接卡来进行传输的。SLI技术不支持AGP架构，是专门针对PCI

Express架构而设计的。这种新的总线拥有更高带宽.是AGP8X的两倍至四倍，支持同步数据传输，并可驱动多台高速图形处理装置。而AGP

8X则仅可驱动一台高速图形处理装置，因此不适用于SLI。所有基于PCI

Express技术的GeForce

7800

系列、GeForce

6800

系列、GeForce

6600

系列以上显卡都支持SLI

技术。SLI技术可支持32位和64位Windows

XP以及32位和64位Linux操作系统。下图是捷波K8F8G+Stand主板，采用了NVIDIANForce4芯片组，能够支持Socket939接口的Athlon64/FX处理器，支持1000MHzHT总线提供了四条内存插槽，可以支持双通道DDR400内存，最高达4GB的内存容量。提供了1条PCIExpressx16插槽、2条PCIExpressx16绿色插槽用来组建SLI，1条PCIExpressx1插槽。3条PCI插槽。4个SATA接口和2组PATA接口支持SLI技术的主板5-7双显卡技术及应用1、双显卡技术双显卡是采用两块显卡（集成—独立、独立—独立）通过桥接器桥接，协同处理图像数据的工作方式。市面上nVidia与AMD公司生产的显卡分别将这种工作方式叫做SLI和CrossFire。要实现双显卡必须有主板的支持。这种工作方式理论上能能比原来提升两倍图像处理能力，但功耗与成本也很高。NVIDIA将原来3DFX公司的Voodoo2SLI技术再次引入，并在此基础上加以改进正式发布了以融合NVIDIA自身特点的SLI技术。SLI全称ScalableLinkInterface，是nVIDIA公司于2007年6月28日推出的一种革命性技术。能让多块NVIDIAGeForce系列或者NVIDIAQuadro显卡工作在一台个人计算机或工作站上，从而极大地提升图形性能。

CrossFire又名ATiMultiVPU，中文名：交叉火力；是指在SuperTiling模式下两块或以上数目的显卡协同工作的能力。其中，一块显卡会设为主卡而另一块则会为从卡并两卡都将通过接口最终与显示器相连。接口或是互连设备则需同时与两块显卡的DVI接口相接。这一方式十分有利于负载均衡，至少从理论上看一帧画面的渲染速度会达到以往的两倍之多。不过这只是理论值，实现表现或许会有些差别。5-8显示卡的选购及安装显示卡的品牌很多，像ATI、华硕、丽台、小影霸、七彩虹等。价格从几十元到几千元，面对众多的品牌，用户在选购时要根据自己的需要来选购。现在显卡的2D性能都不错，主要差别在于3D方面，因此对在3D方面没有什么特殊要求的使用者来说，完全可以采用集成显卡，性能(大致说来）：NVDIA芯片组>ATI芯片组>INTEL芯片组>VIA芯片组>SIS芯片组。选择使用AMD的CPU，nforce2，3，4代表着AND阵营的最强性能，nfoce2，3是AGP时代。nforce4是PCI-E时代。可以按照自己的要求买带集成显卡或者不带的。选择使用INTEL的CPU，最好买INTEL自己的芯片组。845PE，865PE是个经典，已经逐渐远去。915P，945P，到现在的P45芯片组，915以上是PCI-E时代。一般来说，INTEL芯片组带集成显卡的型号很好分辨，比如：P开头的一般不带显卡，如：915PL，945PL；带集成显卡的一般是G开头，如：865GV，915GL，945G945GL，G35，G45。

显示卡的选购在购买显卡之前，要先搞清楚自己购买显卡的主要目的，是用来做什么的。一般分3类：1、办公应用和家庭应用这类用户主要使用办公软件或看VCD、听音乐和上网聊天、查询资料等。可以选择整合主板，因为它集成了显卡且兼容性较好，价格便宜。2、专业人士主要用于平面设计、三维动画等，这类用户特别关注是显卡的2D性能和3D画质、3D速度。可选择NVIDIA系列和Matrox系列。3、游戏爱好者游戏爱好者追求高档的显卡，可选择技嘉GV-N770OC-2GD和华硕圣骑士GTX770-DC2OC-2GD5

。显示卡的选购(小结)接口标准PCI-E(AGP已淘汰)

显存类型DD