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1、第6章 显卡与显示器,-计算机的显示系统,显卡,显卡概述显卡分类显卡结构显卡的工作原理显卡的性能指标,6.1 显卡概述,显卡又称为视频卡、视频适配器、图形卡、图形适配器和显示适配器等等。它是主机与显示器之间连接的“桥梁”，作用是控制电脑的图形输出，负责将CPU送来的的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。在微型计算机发展的前期，并没有显卡概念，而所要显示的信息是经过CPU计算后，输出到主板上由若干个集成电路块组成的显示单元，再经过转换后成为显示器所能辨认的信号，进行输出显示，而这种显示设备只能完成一些最基本的显示功能。,6.1 显卡概述,1981年的8位ISA插口显卡是第一块独
2、立显卡。从ISA插口显卡开始，显卡有了长足的发展，大致经历了四个阶段：ISA总线、PCI总线、AGP总线和PCI Express总线。,PCI（peripheral component interconnect）外设部件互连总线,AGP（Accelerate Graphical Port），加速图形接口,PCI Express总线属于串行总线,6.2显卡分类,按接口类型分为：ISA显卡、PCI显卡、AGP显卡、PCI-E显卡等类型，ISA显卡、PCI显卡已淘汰，AGP显卡也面临淘汰，PCI-E显卡是最新型的显卡。按结构形式分为：独立显卡和集成显卡。,6.2.1 独立显卡,独立显卡有它自己的显示
3、芯片和显存颗粒，不占用CPU和内存，独立显卡的好处是数据处理不需要CPU来帮助完成，释放CPU的占用率，本身自带GPU可以处理数据，3D性能突出。,缺点是独立显卡的性能虽强，但发热量和功耗比较高，需要格外投资购买显卡，而且好显卡的价格很高。独立显卡又分为内置独立显卡和外置显卡。内置独立显卡又有纯粹的独立显卡和混合显存显卡两种。混合显存显卡就是显卡上面有自己的显存又同时可以通过系统总线调用系统内存以增加显存容量。,6.2.2 集成显卡,集成显卡是指芯片组内集成显示芯片，使用这种芯片组的主板可以在不需要独立显卡的情况下实现普通的显示功能，以满足一般的家庭娱乐和商业应用，节省用户购买显卡的开支。,集
4、成的显卡不带有显存，使用系统的一部分主内存作为显存，具体的数量一般是系统根据需要自动动态调整的。显然，如果使用集成显卡运行需要大量占用显存的程序，对整个系统的影响会比较明显，此外系统内存的频率通常比独立显卡的显存低很多，因此集成显卡的性能比独立显卡差很多。,6.3 显卡结构,显示芯片,显存,金手指,DVI接口,VGA接口,显卡BIOS,数字模拟转换器,6.3 显卡结构,显示芯片：显示芯片又称图形处理芯片（GPU），它是显卡中最重要的部分，它直接决定了显卡的性能好坏。显示芯片的主要作用是处理软件指令，让显卡能完成某些特定的绘图功能。由于显示芯片发热量巨大，因此往往在其上都会覆盖散热片并通过散热风
5、扇进行散热。目前设计、制造显示芯片的厂家有NVIDIA、ATI、SIS、VIA等公司,显存：是显卡中用来临时存储显示数据的地方，其位宽与存取速度对显卡的整体性能有着非常大的影响，而且还将直接影响显示的分辨率及色彩位数，其容量越大，所能显示的分辨率及色彩位数就越高。显存容量现在常见的有128MB、256MB、512MB等几种。,6.3 显卡结构,金手指：是显卡用来连接到主板的通道。显卡BIOS：在显卡的BIOS芯片内存储了显卡的一些相关信息，如显卡采用的显示芯片参数、显存的默认工作频率等。显卡BIOS和主板BIOS具有类似的作用。,6.3 显卡结构,VGA接口：大部分显卡都采用这种信号的输出接口
6、，其外形为15针D型结构，输出模拟信号的接口，它与CRT显示器直接相连。DVI接口：DVI（Digital Visual Interface）接口的名字为数字视频接口。通过DVI接口，显卡中的数字信号直接到达LCD，不会出现失真的现象，从而使显示出来的画面更加真实、自然。,6.3 显卡结构,6.4 显卡的工作原理,1.CPU显卡CPU将有关作图的指令和数据通过总线传送到显卡芯片（GPU）进行处理。2.显卡内部图像处理GPU根据CPU的要求，完成图像处理过程，并将最终图像数据保存在显存中。3.最终图像输出对于普通显卡，数字模拟转换器从显存中读取图像数据，转换成模拟信号传送给显示器。对于具有数字输
7、出接口的显卡，则直接将数据传递给数字显示器。,6.5 显卡的性能指标,刷新频率：图像在屏幕上更新的速度，即屏幕上每秒钟显示全画面的次数，以赫兹为单位。一般人眼察觉不到75HZ以上的刷新频率。显示分辨率：组成一幅图像的水平象素和垂直象素的总和。显示分辨率越高，屏幕上显示的象素就越多，图像就越清晰；通常用水平行点数垂直行点数来表示显卡的分辨率。常见的有800600，1024668，12801024等。色彩深度：又叫色彩位数。图形中每一个象素的颜色用一组二进制数来描述，这组颜色信息的二进制数长度（位数）成为色彩位数。色彩位数越高，图像的色彩越丰富。现在计算机显示色彩深度大多是32位。,6.5 显卡的
8、性能指标,显存：相同芯片的显卡，显存大的比显存小的速度快，DDRIII显存的比DDRII显存的速度快。不同显卡芯片显存没有可比性。显存位宽：就是单位周期内处理数据的长度。显存带宽：显存带宽工作频率显存位宽/8。它是显卡性能表现的重要指标，GPU芯片与显存之间的数据传输速率越大越好。,（显存工作频率与显存类型有关，DDR3显存是目前高端显卡采用最为广泛的显存类型。其工作频率较高）,显示器,显示器概述显示器工作原理显示器的技术指标显卡与显示器选购显卡与显示器故障维护,6.6 显示器概述,显示器随着个人计算机诞生而诞生，随着个人计算机的发展而发展，到现在已经走过了近三十年历史。回首显示器走过的道路，
9、大体经历了球面显示器、平面直角显示器、纯平显示器和液晶显示器（LCD）的发展历程。从单调的绿色显示器到灰度的单显，从简单的CGA到精美的VGASVGA，再到如今的超平面、大屏幕及高清晰度等智能彩显，显示器技术发展迅速。,6.6 显示器概述,目前市场上的显示器主要有两类：一为CRT（Cathode Ray Tube Display，阴极射线管）显示器；二是LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）。LCD显示器与传统的CRT显示器相比，平面液晶显示器体积小而薄、重量轻且辐射也很低，有利于减轻视觉疲劳。,1CRT显示器,CRT显示器，即阴极射线管(cathode-ray t
10、ube)显示器按照不同的显像管又分为球面显示器、平面直角显示器和纯平显示器。,1）球面显示器,球面显示器的屏幕呈凸出的球形，在显像管的荧光屏上涂有一层薄薄的发光涂层，电子枪发射的电子束轰击发光涂层就能产生光信号，通过控制电子束就可在屏幕上显示出不同的图像。因此球面CRT显示器的显示效果主要取决于显像管的质量。,2）平面直角显示器,平面直角显示器实质上是球面显示器的改进，其显像管的曲率比球面显像管小，其屏幕表面接近平面，而且屏幕4个角都是直角。因此除了能够比传统球面CRT显示器获得更平坦的画面外，还可降低眩光和反射，再配合屏幕涂层等新技术的采用，显示器的显示质量比球面CRT有了明显的提高。,3）
11、纯平显示器,与平面直角显示器相比，纯平显示器的技术水平和显示效果更上一层楼。纯平显示技术一般又分为物理纯平和视觉纯平两种。,物理纯平,使用物理纯平技术的显示器以LG的“未来窗”和三星的IFT丹娜显示器为代表。采用物理纯平技术的显像管的屏幕在水平和垂直方向都是垂直的，因此显示器的失真和反光被减小到了最低限度。这是因为显像管平整的表面使光发生定向反射，反射光很难射入人眼中，从而降低了眩目感，长时间工作眼睛也不会感到疲劳，而且视觉效果非常好，从任何角度看画面均无扭曲现象发生，显示效果极佳。,视觉纯平,使用视觉纯平技术的显示器以索尼和三菱为代表。这种技术采用的柱面显像管的屏幕在垂直方向上是完全的笔直，
12、在水平方向仍然有一点点弧度，但是实际肉眼看起来却是纯平的，因此采用柱面显像管的显示器实现的是“视觉纯平”，而不是真正的“物理纯平”。由于采用了栅状设计等多种革新技术，使得显示器的显示质量很好，其画面更细腻、颜色更鲜艳，失真也很小，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、动画设计等专业领域。,6.7 CRT显示器的工作原理,CRT显示器工作时，显像管内部的电子枪阴极发出的电子束经强度控制、聚焦和加速后变成细小的电子流，再经过偏转线圈的作用，向正确方向偏离，当穿越荫罩的小孔或栅栏而轰击到荧光屏上的荧光粉时，荧光粉被激活，即可发出光来。R、G、B三种荧光点被不同强度的电子流点亮
13、，就会发出各种色彩。,6.8 LCD显示器工作原理,LCD（Liquid Crystal Display）显示器与CRT显示器的原理完全不同，在LCD显示器内没有电子枪，它是利用液晶在通电时能够发光的原理来显示图像的。在LCD显示器内部设有控制电路，将显卡传递过来的信号进行还原，再由控制电路控制液晶的亮暗，这样就可以看到显示的图像了。LCD显示器有很大的缺点，如画面质量没有CRT显示器好，显示的色彩不如CRT显示器丰富，而且受液晶的反应速度影响，LCD显示器普遍都有延时现象，即在LCD显示器上观看快速闪动的图像时会有拖尾的感觉。,6.9 显示器的技术指标,CRT显示器和LCD显示器由于成像原理
14、不同，因此这两种显示器的技术指标也不一样，下面将分别进行讲解。,6.9.1 CRT显示器的技术指标,CRT显示器的技术指标有显示器的尺寸、点距、带宽、分辨率、刷新频率、可视面积和环保认证等。,1显示器的尺寸,显示器的尺寸是指显像管的尺寸，具体表现是显像管的对角线长度，单位为英寸，如21英寸、17英寸、15英寸等。显示器的尺寸越大，屏幕可容纳的内容就越多。市场的主流是17英寸的显示器，但是对显示器有更高需求的用户可以选择21英寸的显示器。,2点距,点距是指显像管水平方向上相邻同色荧光粉像素间的距离。点距越小，显示屏上的图像就越细腻。这就要求显像管的会聚性能良好，才可以达到最佳的效果。现在主流的显
15、示器的点距都在0.24mm以下，也有的专业显示器可以达到更小的点距。,3带宽,带宽是指1秒钟内显示器的电子枪扫描过的总像素数，这决定了显示器所能达到的最高工作频率。理论上，带宽=水平像素垂直像素刷新频率，但在实际应用中，为了避免图像边缘的信号衰减，保持图像与四周清晰，电子枪的扫描范围略大，水平方向大于25%，垂直方向大于8%，过程扫描系数为8%，所以，真正的带宽应该再乘以1.5。,4分辨率,分辨率是屏幕上可以容纳像素点的总和。分辨率越高，屏幕上的像素点就越多，图像就越精细，单位面积所能显示的内容也越多。分辨率分为最高分辨率和最佳分辨率，最高分辨率是显示器支持的最高显示分辨率，当显示器设为最高分
16、辨率时，显示器的刷新频率会降为75Hz甚至更低，这样易造成眼睛的疲惫，而最佳分辨率多是指该显示器在工作时最合适的分辨率，同时显示器的刷新频率应在75Hz及以上。,5.刷新频率,CRT显示器的荧光屏中的电子打到屏幕上以自左到右、自上而下的顺序进行扫描，在扫描完整个屏幕后为一次刷新。而一秒钟内所能达到的刷新次数则称为显示器的刷新频率。刷新频率的高低对人的眼睛有很大影响，显示器的刷新频率越高，图像闪烁和抖动就越不明显，这样有助于保护眼睛。CRT显示器要求刷新频率应该在85Hz及以上，如果显示器的刷新频率低于75Hz，人就会觉得屏幕在闪烁，时间一长眼睛就会感觉很不舒服。,6.场频和行频,场频（Vert
17、ical Scan Rate）也称垂直刷新率，它表示屏幕的图像每秒重绘的次数，也就是指每秒屏幕刷新的次数，以 Hz 为单位。行频（Horizontal Scan Frequency）又称水平刷新率，它表示显示器从左到右绘制一条水平线所用的时间，以 kHz 为单位。一般我们所提到的刷新率通常指垂直刷新率，这个数值的大小对人的眼睛很重要。,7可视面积,显示器的屏幕有一部分被显示器的边框所遮挡，因此显示器的可视面积要比标称的小，如17英寸的纯平显示器的可视面积一般为1516英寸。,7环保认证,由于CRT显示器在工作时会产生辐射，长期的辐射会对人体产生危害。国际上有一些低辐射标准，由早期的EMI到现在
18、的MPR II以及TCO，如今的显示器大都通过了严格的TCO03标准。在环保方面要求显示器都符合能源之星的标准，能源之星标准要求在待机状态下功率不超过30W，在屏幕长时间没有图像变化时，显示器会自动关闭等。,冠科JD-PPR-1701,产品描述:1.屏幕尺寸:17 2.可视尺寸:16 3.显像管类型:普平CRT,SAMSUNG显像管,A+4.点距:0.25mm 6.最大分辨率:1280X1024（60Hz）6.最佳分辨率:1024X768（75Hz）7.水平扫描频率:30-75KHz8.垂直扫描频率:45-150Hz 9.带宽:125MHz 10.输入信号连接/接口:15针D型接口 11.控制
19、方式:OSD 12.电源性能:AC90-264VAC,50/60Hz,显示器的带宽水平分辨率垂直分辨率场频,行频垂直分辨率场频,6.9.2 LCD显示器的技术指标,LCD显示器的技术指标有分辨率、亮度、对比度、响应时间、可视角度和坏点数。,1分辨率,LCD显示器的分辨率是指最佳分辨率，是能达到最好显示效果的一个分辨率。LCD显示器的面板是由液晶做成的，液晶的特性决定了LCD显示器在其他分辨率下的显示效果会变得很差。LCD显示器在出厂时，它的分辨率就已经固定了，只有在这个分辨率状态下才能达到最佳显示效果。,2亮度,亮度是指画面的明亮程度，是LCD显示器重要的性能指标之一。亮度越高决定画面显示的层
20、次也就越丰富，从而提高画面的显示质量。理论上显示器的亮度是越高越好，不过太高的亮度对眼睛的刺激也比较强，因此没有特殊需求的用户最好不要过于追求高亮度。普通LCD显示器的亮度为250cd/m2，这个亮度已经能满足普通用户的需求了。,3对比度,LCD显示器的对比度越高，图像的锐利程度就越高，显示的效果也越好。人眼可以接受的对比度一般在250：1左右，低于这个对比度就会感觉模糊或有灰蒙蒙的感觉。通常液晶显示器的对比度为300：1，做文档处理和办公应用已经足够了，但玩游戏和看影片时为了得到更好的效果就需要更高的对比度。,4响应时间,响应时间是LCD显示器的一个重要性能指标，它以ms（毫秒）为单位，是指
21、一个亮点转换为暗点的速度。响应时间过长，则用户会看到显示屏有拖尾的现象，从而影响整个画面的效果。在响应时间不大于17ms时，一般的多媒体娱乐就不容易感觉到拖尾现象了。,6.可视角度,所谓可视角度是指站在位于屏幕边某个角度时，仍可清晰看见屏幕影像的最大角度。可视角度分为水平可视角度和垂直可视角度。由于LCD显示器的特性，当人眼与显示屏之间的角度稍大一点儿时，就无法看清显示的内容。因此在选购LCD显示器时，要尽量选择可视角度大的产品。,7坏点数,坏点数是衡量LCD显示器液晶面板质量好坏的一个重要指标。所谓坏点是指颜色不发生任何变化的点。坏点可分为亮点和暗点两类，检测坏点时，可以让显示屏显示全白或全
22、黑的图像。当在全白的图像上出现了黑点，表明该坏点是暗点，如在全黑的图像上有白点，则表明该坏点为亮点。,三星19寸宽屏液晶显示器943NWX,6.10 显卡与显示器选购,1显卡档次的定位2显卡的做工3显存的选择（类型、容量、工作频率）4.显存位宽要重视5.与显示器的匹配、与主板的匹配6显示器类型的选择7显示器选购时的注意事项,1显卡档次的定位,不同的用户对显卡的需求不一样，需要根据自己的经济实力和使用情况来选择合适的显卡，下面将根据对显卡不同需求的用户推荐购买的显卡类型。办公应用类：这类用户不需要显卡具有强劲的图像处理能力，只需要显卡能处理简单的文本和图像即可。这样一般的显卡都能胜任，如集成显卡
23、、GeForce 4 MX440和Radeon 9200档次的显卡等。,1显卡档次的定位,普通用户类：这类用户平时娱乐多为上网、看电影、玩一些小游戏，对显卡有一定的要求，并且也不愿在显卡上面多投入资金，那么这类用户可以购买Geforce FX 5200或者与Radeon 9550相同档次的显卡就可以了，这类显卡价格在300500元，投入不多，但是完全可以满足需求。游戏玩家类：这类用户对显卡的要求较高，需要显卡具有较强的3D处理能力和游戏性能，这类用户一般都会考虑市场上性能强劲的显卡，如GeForce 6600GT和Radeon X550以上档次的显卡。,1显卡档次的定位,图形设计类：图形设计类
24、的用户对显卡的要求非常高，特别是3D动画制作人员。这类用户一般选择市场上顶级的显卡，如Geforce 6800 Ultra或X800以上档次的显卡。,七彩虹逸彩9600GT-GD3 CF,2显卡的做工,市面上各种品牌的显卡多如牛毛，质量也良莠不齐。名牌显卡做工精良，用料扎实，看上去大气；而劣质显卡做工粗糙，用料伪劣，在实际使用中也容易出现各种各样的问题。因此在选购显卡时需要看清显卡所使用的PCB板层数（最好在4层以上）以及显卡所采用的元件等。,3显存的选择,显存大小需注意。很多用户购买显卡时只注意显卡的价格和使用的显卡芯片，却没有注意对显卡性能起决定影响的显存。注意：有的厂家使用256MB的显
25、存来吸引顾客，但是显存的位宽只有64bit，这样的显卡性能非常低，性能只有128bit位宽128MB显存显卡的60左右，购买这种显存的显卡是非常不划算的。显存位宽要重视:现在有64bit,128bit和256bit之分,其他条件相同的情况下,位宽越大越好。,1显示器类型的选择,CRT纯平显示器和LCD显示器二者的特点鲜明，各有优势，下面将从体积、色彩、响应时间、接口、功耗和环保等方面进行对比。,1）体积,CRT显示器的身躯庞大占用大量桌面空间，并且由于笨重，搬动不方便。LCD显示器占用很少的桌面空间，重量也只有CRT显示器的一半不到。,2）响应时间,CRT显示器的响应时间在15ms之间。主流L
26、CD显示器的响应时间在12ms左右。Matter CheckScreen是一款相当不错的液晶显示器测试软件,3）色彩,CRT显示器理论上可以完全还原真实世界的色彩，色彩表现力非凡。LCD显示器的色彩最多有1770万色（24位），LCD显示器在色彩上是无法与CRT显示器相比的。（刚才我们前面看到的那个LCD显示器面板最大色彩16.7M）,4）接口,CRT显示器采用模拟接口，需要通过VGA接口将显卡处理的数字信号转换为模拟信号在屏幕上输出。LCD使用的是数字式接口，通过DVI接口可以将显卡处理的数字信号直接在LCD显示器上显示，这样使色彩和定位都更加准确完美。,5）环保,尽管厂商对CRT显示器的生
27、产技术不断改进，但CRT显示器仍会产生少量辐射。LCD显示器可以说是绿色的显示器，辐射很小。,7）功耗,CRT显示器的功耗大于70W。LCD显示器的功耗一般为3540W。,2选购时的注意事项,在选购显示器时应着重观察显示器的显示效果，下面将介绍观察显示器显示效果的一般方法。,1）测试显示器的聚焦能力,要测试显示器聚焦能力的好坏，可以通过打开一个文本文件，来观察字体是否清晰，文字边缘是否锐利，特别是在屏幕的四角部分。质量差的CRT显示器会出现聚焦不实的问题，字体不够清晰，有虚影。如果长时间在聚焦不实的显示器前工作，很快就会造成双眼疲劳，甚至造成近视等不良后果。所以，在购买显示器时一定要注意显示器
28、的聚焦能力。,2）观察显示器的色彩是否均匀,检查显示色彩是否均匀的最简单方法就是将桌面背景设为纯白色，观察屏幕各个位置白色的纯度是否一致，有没有明显的色斑。色彩均匀性同样对专业用户比较重要，尽量选择色彩纯度大致一样的显示器。,3）观察显示器的会聚能力,在DOS窗口中观察闪烁白色字符的边缘是否出现红色或偏蓝色的色晕，一般的家用显示器都会有这种现象。会聚问题就现阶段技术来说，想要完全解决还比较困难，只能在选购显示器时注意挑选色晕相对较弱的产品。,4）观察显示器是否有呼吸效应,呼吸效应是指显示器开机时在屏幕四周突然多了一圈约1cm的黑边，使用一段时间后黑边消失。如果生产厂家设计的相关控制电路不够先进
29、，就很容易出现呼吸效应。一些知名大厂的产品在避免呼吸效应上做得要出色一些。,5）观察显示器的失真程度,在挑选显示器时，线形失真和非线形失真往往比较容易被忽略。简单来说，线形失真表现在线条不够笔直，而非线形失真表现在表格中每个单元格大小不一样或形状不同，这两种失真都会影响显示效果。一般通过显示器自带的调节功能就可以修正，但有些次等品经过调节仍然有明显的失真，这种显示器不要购买。,7）观察显示器是否有磁化现象,磁场无处不在，无论是地球、无线通讯设备还是家用电器都会产生磁场，如果显示器没有很好的屏蔽磁场的功能，就会很容易被磁化，时间长了就会在屏幕上产生大块色斑。显示器一般都自带了消磁功能，可以消除一些轻微的磁化现象。,6.11 显卡与显示器故障,显卡常见故障及排除显示器常见故障及排除,显卡常见故障及排除,显示器黑屏 安装显卡驱动程序失败 开机自检时出现字母混乱，如“CPU”显示成“APU”,显示器常见故障及排除,屏幕无显示，前面板指示闪烁 关机时屏幕中心有亮点 显示器花屏 图像不稳定,
