6.第7章 显卡.ppt

1、计算机组装与维护教程,主讲：刘晶,第6章 显卡,任务一 显卡的简介（了解） 6.1.1 显卡简介 任务二 显卡的结构及工作 过程（熟悉） 6.2.1 显卡的结构 6.2.2 显卡的工作原理 任务三 显卡的分类（了解） 6.3.1 按显示卡类型 6.3.2 按显示卡与PC的接口 6.3.3 按图形功能 6.3.4 按显示芯片,任务四 显卡的主要性能指标 （熟悉） 任务五 主流显卡介绍（了解） 任务六 显卡的安装方法（掌握）,任务一 显卡的简介（了解）,显卡的简介 显卡：又叫视频卡、视频适配器等等，其作为电脑主机里的一个重要组成部分，对于喜欢玩游戏和从事专业图形设计的人来说显得非常重要。基本作用就

2、是控制计算机的图形输出，负责将CPU送来的的图形或影象数据处理成显示器认识的格式，再送到显示器形成图象。,任务二 显示卡的基本结构及工作过程（熟悉）,6.2.1 显卡的基本结构,显卡,显示BIOS,输出端口,AGP金手指,显示内存,显示芯片和散热风扇,1、显示芯片： 又叫 图形运算处理器，图形处理芯片，即：GPU ，是显卡的核心。它是显卡的“大脑”，负责了绝大部分的计算工作。 显卡上最大的一块芯片，上面有散热片或是散热风扇。它是显卡的心脏，决定了显卡的性能和档次。也是区分2D和3D显卡的依据。 这些芯片有图形处理功能，芯片上有商标、生产日期、编号和长商名称。 在整个显卡中，GPU负责处理由电脑

3、发来的数据，最终将产生的结果显示在显示器上。显卡所支持的各种3D特效由GPU的性能决定，一块显卡采用何种显示芯片便大致决定了该显卡的档次和基本性能，诸如：NVIDIA FX5200、FX5700、RADEON 9800等等就是显卡图形处理芯片的名称 。,显卡各结构介绍：,2、显示内存： 也称显存，与主板上的内存功能基本一样，通常它是用来临时存储显示芯片所处理的数据信息，显存的速度以及带宽直接影响着一块显卡的速度，即使你的显卡图形芯片很强劲，但是如果板载显存位宽达不到要求，无法将芯片处理过的数据即时传送给显示内存。芯片再快也无任何效果。显存越大，显卡速度越快，像素就越多，图像就越清晰。 类型频率

4、 1、SDRAM： 100200MHZ （SGRAM） 2、DDRAM： 225650MHZ 3、DDRII： 400MHZ以上 （DDRIII） 位宽：64bit128bit256bit 容量（MB） ：326496128256,3、RAMDAC ： （随机存储器数模转换器） 它负责将显存的数字信号转换成显示器能够接收的模拟信号。RAMDAC的速度对在显示器上面看到的的图象有很大的影响。这主要因为图象的刷新率依懒于显示器所接收到的模拟信息，而这些模拟信息正是由RAMDAC提供的。 它决定显卡到显示器的最大带宽。 单位：MHZ。 RAMDAC频率就是数字信号转化为显示器能识别的模拟信号的频率

5、2D显卡能达到170MHZ 3D显卡能达到230MHZ,4、VGA BIOS：主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的程序，还存放显卡型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息 5、输出接口：与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕 上。目前主 要有三种接口技术。分别是VGA，DIV，S-Video 6、总线接口：显卡必须插在主板上面才能与主板交换数据，因而就必须有与之相对应的总线接口。现在最主流的总线接口是AGP和 PCI-E16接口,6.2.2 显示卡的工作过程 显卡工作过程通常包括以下四个步骤： Step 1：CPU将数据通过总线和接口传送到显示芯片；Step 2：显示芯片对数据进行处理，并将处理结

6、果存放在显示内存中； Step 3：显示内存将数据传送到RAMDAC并进行数/模转换； Step 4：RAMDAC将模拟信号通过VGA接口输送到显示器,显示芯片处理完数据显存RAMDAC数字信号转换为模拟信号显示屏,任务二 显卡的分类（了解）,6.3.1 按显示卡类型： 1、独立显卡（需要单独购买的部件） 2、集成显卡（主板自带的显卡）,6.3.2 按显卡接口,有两个显卡缺口,现在市场上销售的显示卡大多是AGP8及PCI Express ，但随着技术发展PCI Express 16将会代替AGP从而一统显卡接口领域。,AGP总线参数表,6.3.3 按图形功能 2D显示卡：显示卡的显示芯片只能处

7、理平面的图形，3D图形交给CPU来处理。这类显卡包括ISA、PCI接口以及大多数的集成显卡。在处理3D图象和特效时，主要依赖CPU的处理能力，称为“软加速” 3D显示卡：又叫做3D图形加速卡，其显示芯片具有强大的3D与2D图形处理能力。目前使用的AGP和PCI-E显卡都属于这类。将3D图象和特效处理功能集中在图形加速芯片中，称为“硬加速”。,6.3.4 按显示芯片 这是目前最主要的划分方式，就像主板控制芯片组代表主板的档次和性能一样，显示芯片决定显示卡的性能和档次。虽然显卡的生产厂家很多，但研制芯片的厂家只有两家，分别为： nVIDIA（美国）：包括型号有GeForce2,3,4,5,6,7系

8、列 ATI（加拿大）：包括型号有Radeon(镭) 7,8,9,X系列,任务四 显示卡的性能指标（熟悉）,1、显存：,2、显示芯片： 是整个显卡的核心，如我们刚才所提到GeForceFX5200，7300，Radeon 9200,9500等，值越大，处理速度就越快。 核心频率（MHZ）： 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,3、显示带宽：显示带宽=工作频率*显存位宽/8 4、RAMDAC速率：指显卡能让显示器每秒能对整个画面重复更新的次数，若此100Hz，表示显卡每秒将送出100张画面的模拟讯号给显示器，此值一般显卡都能在350400MHZ以上

9、 5、色深：色深是指某个确定的分辩率下，描述每一个像素点的色彩所使用的数据的长度，单位是“位”。它决定了每个像素点可以有的色彩的种类。 6、品牌：nVIDIA阵营：华硕、微星、丽台 ATI阵营：技嘉、镭丽,7、顶点着色单元 顶点着色单元是显示芯片内部用来处理顶点信息并完成着色工作的并行处理单元。他决定了显卡的三角形处理和生成能力，所以也是衡量显示芯片性能特别是3D性能的重要参数。 顶点是图形学中的最基本元素，在三维空间中，三个顶点可以构成成一个三角形，而显卡所最终生成的立体画面则是由数量繁多的三角形构成的，而三角形数量的多少就决定了画面质量的高低，画面越真实越精美，就越需要数量更多的三角形来构

10、成。 顶点着色单元就是处理这些信息然后再送给像素渲染单元完成最后的填充工作，最后再输出到显示器就成为我们所看到的3D画面。而显卡的顶点处理能力不足，就会导致要么降低画质，要么降低速度。,8、渲染管线 显卡的渲染管线是显示核心的重要组成部分，显示核心的内部就分为两大区域，一个区域就是顶点着色单元，主要负责描绘图形，也就是建立模形。一个就是像素渲染管线，主要负责把顶点绘出的图形填色。然后再加上纹理贴图单元贴上纹理，一个精美的图形就出来了。 比如现在要显卡绘出一个茶壶。顶点着色单元就会依据这些信息绘出这个茶壶的轮廓。接下来像素渲染管线就会依据这个轮廓，把从显存中的有关这个茶壶的颜色信息读出来，给这个

11、茶壶上色，如果这个茶壶是白色的，就上白色的。然后，再由纹理贴图单元贴上精美的图案，最后这个精美的茶壶就出来了。因此，渲染管线就是显示核心中负责给图形配上颜色的一组专门通道。 它是显示核心中单独设计的一组电路，拥有单独的晶体管。渲染管线越多，那么所绘出的图形它的填充效率就越高，自然我们看到的画面也就越流畅越精美。这就是为什么渲染管线越多越好的原因。如果少了，那么自然就会使显卡的性能下降。 渲染管线的数量一般是以 渲染流水线的数量每管线的纹理单元数量 来表示。,例如，GeForce 6800Ultra的渲染管线是161，就表示其具有16条像素渲染流水线，每管线具有1个纹理单元；GeForce4 M

12、X440的渲染管线是22，就表示其具有2条像素渲染流水线，每管线具有2个纹理单元,7、显卡输出接口：,1）VGA：模拟接口 CRT显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA（Video Graphics Array）接口，也叫D-Sub接口。 VGA接口是一种D型接口，上面共有15针空，分成三排，每排五个。VGA接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，我们平时常见的显示器都接在此接口上。,2）DVI：数字接口 速度快 DVI传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换因此减少了数字模拟数字繁琐的转换过程，大大节省了

13、时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用DVI进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。 画面清晰 D/A、A/D转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而DVI接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。 DVI显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡PCB上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出的信号成为显示器上的图象。,目前的DVI接口分两种，一个是D

14、VI-D接口，另外一种则是DVI-I接口。 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。,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，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。,3）TV接口、S端子 TV接口指显卡上具备用于视频输入的接口，并能把外部视频源的信号输入到系统内。这样就可以把电视机、录像机、影碟机、摄像机等视频信号源输入到电脑中。 S端子也就是Separate Video （分离 ） 通常显卡上采用的S端子有

15、标准的4针接口（不带音效输出）和扩展的7针接口（带音效输出）。,4）VIVO （TV OUT）接口 VIVO接口其实就是一种扩展的S端子接口，它在扩展型S端子接口的基础上又进行了扩展，针数要多于扩展型S端子7针。VIVO接口必须要用显卡附带的VIVO连接线，才能能够实现S端子输入与S端子输出功能。,VIVO接口,VIVO连接线,8、 3D图形加速卡 3D图形加速卡技术,1、顶点着色引擎： 可编程性 使创造出来的场景更有特色，更加逼真 2、T-缓冲（T-Buffer）：通过多重渲染、提高采样率来解决边缘锯齿问题，使全景边缘更加圆润。 3、全屏抗失真： 使画面中失真的像素尽量减到最低的程度，来达到

16、平滑效果。对显卡的档次要求很高。 4、硬件凹凸贴图：对物体表面凹凸不平的映射并加以实时光源来表现真实细腻的图象。,5、材质贴图：将平面图贴到物体表面 6、T&L（几何变换和光源处理）：nVIDIA公司研发的技术。在不增加物体多边形的前提下，进一步提高物体表面的边缘圆滑程度，使图象更真实、准确和生动。而且拥有强大的光源处理能力，可以产生带有反射性质的光源效果。如GeForce256显卡。 7、 T-缓冲（T-Buffer）：确定3D物体间的前后位置关系 W-缓冲（W-Buffer）：可在3D效果中对更细致的物体进行处理，更均匀地在远近剪切面之间进行分配，让程序使用更大的距离范围，同时保持深度缓冲

17、与观察位置间的精确联系。,应用程序接口（ API）：用于游戏或相关应用程序 程序员与3D图像之间的交互方式 三维图形的三大接口（Direct 3D、Open GL、Heidi）,Direct X（D3D）： 由微软公司所开发，随WINDOWS系统自带，微软操作系统平台下的游戏程序开发接口。目前版本已到了9.0版。由一组驱动程序构成。主要包括：Direct Draw（显示）、 Direct Input（输入）、 Direct Play（网络）、 Direct Sound（音效）。主要应用与PC游戏的3D图形加速工作（诊断工具：Dxdiag.exe） Open GL（Open Graphics L

18、ib）： 开放式图形接口，一套三维图形处理库，用于高级图形工作站 描述如何将三维空间数据转换成二维图像 独立于操作系统 Heidi 由Autodesk公司开发，用于普通3D制作,举个例子吧，骨灰级玩家（玩游戏比较长的）在DOS下玩游戏时，可不想我们现在，安装上就可以玩了，他们往往首先要先设置显卡的品牌和型号，然后还要设置IRQ（中断）、I/O （输入于输出）、DMA（存取模式），如果哪项设置的不对，那么游戏声音就发不出来。这部分的设置不仅让玩家伤透脑筋，而且对游戏开发者来说就更头痛了，因为为了让游戏能够在众多电脑中正确运行，开发者必须在游戏制作之初,便需要把市面上所有声卡硬件数据都收集过来，然

19、后根据不同硬件的API来写不同的驱动程序，这对于某一个游戏制作公司来说，是很难完成的，所以说在当时多媒体游戏很少。 微软和SGI公司正是看到了这个问题，分别为众厂家推出了一个所有显卡共同的应用程序接口程序DirectX和Open GL。当有了他们之后，程序员只需要编写符合DirectX和Open GL的驱动程序，就可以充分发挥显卡的最大性能而不必再去了解硬件的具体性能和参数，这样就大大简化了程序开发的效率。同样，显示芯片厂商根据此两种标准来设计自己的硬件产品，以达到在API调用硬件资源时最优化，获得更好的性能。,任务五 市场主流显卡介绍（了解）,1、nVIDIA公司：,Value，SE，LE，XT（与ATI相反），ZT代表简化版 MX 普通版 Ultra，GTX，TI，TC，GO，GT2代表高级版， TC 可占用内存的显卡,主要品牌 GeForce 系列： GeForce 256、 GeForce2 (100/200/400)、 GeForce3(200/500)、 GeForce4(420/440/460/4000/4200/4400/4600/4800) GeForce FX(5200/5500/5600/5700/5800/5900/5950)、 GeForce (6100/6150/6200/6400/6500/6600/6800/) GeForce (7300/76