计算机组成原理第七章第5讲显示设备.

显示设备7.6显示设备一、显示设备的分类和有关概念1、分类：•器件：CRT、LCD、等离子体•显示内容：字符、图象•CRT中又可以分类扫描方式：光栅扫描和随机扫描分辨率：高分辨率和低分辨率显示颜色：单色和彩色显示屏幕大小：14、15、17、19等7.6显示设备2、有关概念•分辨率：显示器所能显示的像素个数。像素越密，分辨率越高，图象越清晰。它取决于显像管荧光粉的粒度，荧光屏的尺寸以及CRT电子束的聚焦能力。•灰度级：像素点的亮暗差别（黑白）颜色的不同（彩色）。灰度级越多，图象层次越清楚越逼真。它取决于每个像素对应的刷新存储器的位数以及CRT本身的性能。7.6显示设备刷新：电子束打在荧光粉上引起的发光只能维持几十毫秒的时间。因此必须让电子束反复不断地扫描整个屏幕，该过程称为刷新。刷新频率越高，显示越没有闪烁。50Hz（至少）刷新存储器（视频存储器、显存）：为刷新提供信号的存储器。容量取决于分辨率和灰度级。如1024*768，32位真彩色，需要1024*768*32/8B=3MB，其存取周期必须满足刷新频率的要求。设上例中要求刷新频率为75Hz，则刷新存储器的总带宽为75*3MBPS=225BPS7.6显示设备随机扫描：电子束在需要显示字符和图形的地方扫描。速度快，图象清晰。驱动系统复杂，价格昂贵。光栅扫描：电子束扫描整个屏幕（从上到下，从左到右）•逐行扫描•隔行扫描（电视采用）图形：没有亮暗层次变换的线条图，一般用计算机表示和生成图像：最初就具有亮暗层次的图，多来自客观世界。7.6显示设备二、字符/图形显示器字符显示器原理•显示系统由显示卡和和显示器组成•显示字符的方法以点阵为基础•字符点阵存放于字符发生器（ROM）中见下图•字符窗口：字符点阵和字符间隔80列*25行=2000个字符窗口每个字符窗口为9*14，字符点阵为7*9•屏幕上所有字符窗口的ASCII均存放于VRAM中字符发生器的高位地址来自于ASCII码，低位地址来自于光栅地址计数器的输出RA3~RA0，04H00H10HD4H3DH20H1FH00H7FHD4HFFH11H44H18H11H44H5AH11H44H5AH11H44H5AH11H64H38H77H04H00H10HD4H3DH20H1FH00H7FHD4HFFH11H44H18H11H44H5AH11H44H5AH11H44H5AH11H64H38H77H7.6显示设备04H---00H---10HD4H---3DH---20H1FH---00H---7FH点计数器循环一周以后，显示出第一个字的第一行；水平地址计数器循环一周以后，显示出所有字个字的第一行，开始第二行的显示。光栅地址计数器循环一周以后，显示出第一行字；开始第二行字的显示。垂直地址计数器循环一周后，显示一整屏。7.6显示设备水平消隐（点阵显示一行结束，回到下一行）行间消隐（点阵显示某行字符结束，行间不显示内容）垂直消隐（点阵显示一屏结束，回到第一行、第一列）VRAM的地址由水平地址计数器和垂直地址计数器决定VRAM输出的ASCII码作为ROM的高位地址，低位地址来自于光栅地址计数器7.6显示设备二、图形显示•随机图形显示器工作原理：将所显示图形的一组坐标点和绘图命令组成显示文件存放在缓冲存储器，缓存中的显示文件送矢量(线段)产生器，产生相应的模拟电压，直接控制电子束在屏幕上的移动。优点：分辨率高(可达4096×4096个像素)，显示的曲线平滑。缺点：当显示复杂图形时，会有闪烁感。7.6显示设备光栅图形显示器•工作原理:相邻像素串接法•刷新存储器与分辨率及灰度的关系VRAM中存放一帧图形的形状信息，它的地址和屏幕上的地址一一对应。VRAM＝分辨率×灰度级如：1024×1024，24位色，VRAM的容量1024×1024×24/8＝3M•DDA(DigitalDifferentialAnalysis)数据插补，将显示文件变成象素信息•优点：通用性强，灰度层次多，色调丰富，显示复杂图形时无闪烁现象；所产生的图形有阴影效应、隐藏面消除、涂色等功能。目前流行的显示器。例3、IBMPC机汉字显示原理通过键盘输入的汉字编码，首先要经代码转换程序转换成汉字机内代码，转换时要用输入码到码表中检索机内码，得到两个字节的机内码，字形检索程序用机内码检索字模库，查出表示一个字形的32个字节字形点阵送显示输出。7.6显示设备三、图像显示设备图像显示器简单图像显示器:仅仅显示计算机送来的数字图像.显示器不作处理图形处理子系统:专用计算机,图形工作站.IBMPC系列的显示系统•显示标准MDA,CGA,EGA,VGA,VESA,SVGA,TVGA7.6显示设备•VESA显示模式•显示适配器(显示卡)刷新存储器ROMBIOS(用在DOS)显示控制器•给显示器提供GRB三色信号及同步信号•CPU将主存已经修改好的内容在扫描回程的消隐期送到刷新存储器.•图形加速能力:位和块传送;画线;颜色填充.【例4】刷存的重要性能指标是它的带宽。实际工作时显示适配器的几个功能部分要争用刷存的带宽。假定总带宽的50%用于刷新屏幕，保留50%带宽用于其他非刷新功能。(1)若显示工作方式采用分辨率为1024×768，颜色深度为3B，帧频(刷新速率)为72Hz，计算刷存总带宽应为多少?(2)为达到这样高的刷存带宽，应采取何种技术措施?【解】(1)∵刷新所需带宽=分辨率×每个像素点颜色深度×刷新速率∴1024×768×3B×72/s=165888KB/s=162MB/s刷存总带宽应为162MB/s×100/50=324MB/s(2)为达到这样高的刷存带宽，可采用如下技术措施：①使用高速的DRAM芯片组成刷存；②刷存采用多体交叉结构；③刷存至显示控制器的内部总线宽度由32位提高到64位，甚至128位；④刷存采用双端口存储器结构，将刷新端口与更新端口分开。7.7输入设备和打印设备输入设备•图形输入设备（键盘、鼠标、光笔…）•图像输入设备（摄像机）•语音输入设备打印设备•点阵式打印机•喷墨打印机•激光打印机本章小结外围设备大体分为输入设备、输出设备、外存设备、数据通信设备、过程控制设备五大类。每一种设备，都是在它自己的设备控制器控制下进行工作，而设备控制器则通过I/O接口模块和主机相连，并受主机控制。磁盘、磁带属于磁表面存储器，特点是存储容量大，位价格低，记录信息永久保存，但存取速度较慢，因此在计算硬磁盘按盘片结构分为可换盘片式、固定盘片式两种，磁头也分为可移动磁头和固定磁头两种。温彻斯特磁盘是一种采用先进技术研制的可移动磁头、固定盘片的磁盘机，组装成一个不可拆卸的机电一体化整体，防尘性能好，可靠性高，因而得到了广泛的应用，成为最有代表性的硬磁盘存储器。磁盘存储器的主要技术指标有：存储密度、存储容量、平均存取时间、数据传输速率。本章小结磁盘阵列RAID是多台磁盘存储器组成的大容量外存系统，它实现数据的并行存储、交叉存储，单独存储，改善了I/O性能，增加了存储容量，是一种先进的硬磁盘体系结构。各种可移动硬盘的诞生，是磁盘先进技术的又一个重光盘和磁光盘是近年发展起来的一种外存设备，是多媒体计算机不可缺少的设备。不同的CRT显示标准所支持的最大分辨率和颜色数目是不同的。VESA标准，是一个可扩展的标准，它除兼容传统的VGA等显示方式外，还支持1280×1024像素光栅，每像素点24位颜色深度，刷新频率可达75MHz。显示适配器作为CRT与CPU的接口，由刷新存储器、显示控制器、ROMBIOS三部分组成。先常用的计算机输入设备有图形输入设备(键盘、鼠标）、图像输入设备、语音输入设备。常用的打印设备有激光打印机、彩色喷墨打印机等，它们都属于硬拷贝输出设备。习题勘误（p233）：7.加入已知条件：已知道密度：5道/mm8.最后一句改为：求数据传输率与传输1MB数据的平均存取时间。10.“每个盘面直径18英寸”后面加上：“沿最外侧记录数据”作业：5,6,8,10