第5章显卡与显示器

1第5章显卡与显示器5.1显示卡显卡又称为显示卡、显示适配器。作用：负责将CPU送来的影像数据，处理成显示器可以接受的格式，再送到显示屏上形成影像。5.1.1概述早期的CGA、单色显示卡MDA、EGA，以及后来的VGA、SuperVGA（SVGA显示卡都是将CPU处理过的输出数据，每帧图像以点阵信号的方式送至显存，然后发送到显示器，在显示器上逐帧刷新，所以这类显示卡又称为帧缓冲卡。这种帧缓冲卡在显示系统中仅起着传递信号的作用，并不涉足于运算处理，只能够显示文本信息和一般的图形。图形加速卡在显卡上有专门处理图形的芯片和显存，它把常用的绘图计算功能内置其中，专用来处理图形显示，大大减少了显示数据通过总线传输的过程，加快了显示速度，有效地提高了微型机系统的整体性能。目前微型机上应用的显示卡都是具有3D图形计算能力的3D图形加速卡。5.1.2显卡的结构显卡的主要部件有：显示芯片、RAMDAC、显示内存、BIOS、VGA插座、特性连接器等。多功能显示卡上还有可以连接彩电的TV端子或S端子，以及数字视频接口DVI端口。近期出现的显示卡由于运算速度快，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），在显示卡上有一个2芯或3芯插座为其供给电源。25.1.3显卡的工作原理微型机中的数据从形成到显示出来要大致要经历三个过程：CPU的运算、总线的传输、图形卡的处理和输出。其中最后一步，图形卡的处理和输出也就是显卡的工作。显卡将CPU送来的数据转换为显示信号输出，必须通过以下四步（图5-8）：(1)CPU送来的数据信息通过总线由显卡的接口金手指进入显示芯片，进行处理；(2)将芯片处理完的资料送到显存。有一些显卡不仅将图形数据存储在显存中，而且还利用显存进行计算，特别是具有3D加速功能的显卡更是需要显存进行3D函数的运算。进行数据交换时，只有当芯片完成对显存的写操作后，RAMDAC才能从显存中得到数据；(3)数据从显存进入RAMDAC，由RAMDAC将数字视频信号转换为模拟视频信号；(4)将RAMDAC转换完的模拟信号送到显示器。35.1.4显卡的主要性能指标1.显卡的基本性能指标(1)最大分辩率：当一个图像被显示在屏幕上时，它是由无数小点组成的，它们被称为像素（Pixel）。最大分辩率是指显示卡能在显示器上描绘点的最大数量，一般以”横向点数＊纵向点数”表示。(2)色深：像素描绘是的是屏幕上极小的一个点，每一个像素可以被设置为不同的颜色和亮度。像素的每一种状态都是三种颜色。红、蓝、绿所控制，当它们都处于最大亮度时，像素就呈现为白色，反之，像素为黑色。像素的颜色数称为色深，该指标用来描述显示卡能够显示多少种颜色，一般以多少色或多少bit色来表示。如8bit色深可以显示256种颜色，16bit色深可显示65536种颜色，称为增强色，24bit色深可以显示16M种颜色，称为真颜色。所以色深的位数越高，所能看见的颜色就越多，屏幕上画面的质量就越好。但色深增加时，也增大了显示卡所要处理的数据量，这就要求显示卡配有更大显示内存并具有更高的转换速率。(3)刷新频率：刷新频率是指图像在显示器上更新的速度，也就是图像每秒在屏幕上出现的帧数，单位为Hz。刷新频率越高，屏幕上图像的闪烁感就越小，图像越稳定，视觉效果也越好。一般刷新频率在75Hz以上时，人眼对影像的闪烁才不易查觉。这个性能指标主要取决于显示卡上RAMDAC的转换速度。2.3D显示卡的技术指标及其意义对于3D显示卡，除了上述指标外，针对三维图像生成速度相对2D较慢的特点，更突出了对速度的描述，常见3D显卡的技术指标有：(1)AGP纹理AGP纹理是指在系统内存大于64MB以上的前提下，使用系统内存来弥补显卡在处理大容量纹理贴图时，所需要的显存容量。然而并不是所有使用AGP接口的显卡都具备这一功能。(2)三角形生成数量3D显示卡主要指标中，有一项是“每秒种可生成多少万个三角形”，或“每秒可处理多少三角形”。微型机显示3D图形时，首先是用多边形建立3维模型，然后再进行着色等其它处理，物体模型组成的三角形数量多少，将直接影响重现后物体外观的真实性。显卡每秒生成三角形的数量越多，也就能在保障图形显示帧速率的前提下，为物体模型建立更多的三角形，以提高3D模型的分辨率。(3)象素填充率和纹理贴图量象素填充率也是衡量3D显示卡性能的的主要指标之一。象素填充率决定了3D图形显示时可能达到的最高帧速率，直接影响3D显卡运行时的显示速度。有些显卡没有提供象素填充率，但提供了纹理贴图量，比如说每秒能处理多少MB的纹理贴图等，其意义和数据都与象素填充率相近。4(4)支持的各种图形处理技术在不少3D显示卡产品介绍中，可能会强调使用了诸如“单周期多重纹理”、“三线性滤波”，或“异向性滤波”等技术。采用这些技术的目的都是为了使显卡在处理3D图形时，对象素的贴图和渲染的数据更精确，从而得到更精美的3D显示效果。(5)32位彩色渲染表示显卡可以对所显示的图形中的景物，采用32位真彩进行光线和纹理贴图处理，位数越大表明渲染时所使用的颜色数量越多。(6)32位Z缓冲在3D图形处理中，Z参数用于表示景物在空间的纵深位置，Z缓冲位数越大，表明处理时景物定位越精细、准确。(7)支持的APIAPI是应用程序接口，显卡支持API由显卡所有使用的图形处理芯片而定，但通常都能支持DirectX和OpenGL等，使用Voodoo系列芯片的还支持专用的Glide。显卡能支持的图形API越多，表明该显卡的功能越强，应用范围也越广。5.1.5显卡的安装、设置与测试1.显卡的安装、设置现在显卡的接口都是AGP接口，安装显卡时，应确认主机电源处于关闭状态，然后打开机箱，将显卡垂直标入AGP插槽中，并用螺丝将显卡的档板固定在机箱上，以免松动。显卡大多为即插即用型的，在Windows下，一般都能自动检测到显卡，并自动匹配，安装相应的驱动程序。目前，各品牌显卡都附带有自己的驱动程序光盘，一些厂家的网站上还提供了驱动程序的下载，当系统自动检测不到相应的驱动程序时，或者需要更新驱动程序时，可按下列步骤来安装相应的驱动程序：（1）在控制面板窗口中，双击“显示”图标，在“显示属性”窗口中选择“设置”选项，或在桌面空白处单击鼠标右键，然后在出现的快捷菜单中选择”属性”，进入“显示属性”设置窗口。（2）在“显示属性”窗口中选择“高级”，进入后选择“适配器”，然后选择“属性”，弹出适配器属性对话框。选择“驱动程序”选项，再选择“安装驱动程序”选项，将装有驱动程序的软盘或光盘放入对应的驱动器中，并确定驱动程序的安装路径，则系统即自动进行安装。安装结束后，可进入“显示属性”窗口，在那里可以看到显示卡的具体型号。2.显卡的性能测试：目前，对显卡的测试通常是采用专用测试软件和游戏软件进行。其中，对显卡的标准测试一般采用美国ZD试验室开发的ZDWinbench99和3Dmark99进行，但更多的情况下，是选择几个典型的游戏软件进行测试，如采用“CS、QUAKE”等对显卡支持Driect3D情况进行测试，目的主要是看运行程序时，所能达到的显示效果。55.1.6显卡的选用1．对于多数家庭和单位，微型机的用途都是作一些简单的文字处理、办公、上网、学习与编程等工作，这些工作对显卡的要求不太高。如今显示卡的2D性能都还不错，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应用来说，完全可以采用像ViaMVP4、Inteli810、Inteli815、845G/GL、SiS630、ViaPM133、ViaKM133等整合了显示芯片的整合型主板。而且它们所集成的显示芯片，除了可以应付以上这些日常的工作，也可以玩一些简单的3D游戏。如果需要单独采购显示卡，那么像nVidiaRiva128ZX、nVidiaTNT2、AtiRage128GL、SiS315等这类低端显示卡，都比较适合这种用途。2．如果要求显卡具有一定的3D性能，而且价格不能太高，选取整体性能强的显卡比较适合。目前市场这类显卡有：Geforce2MX200、Geforce2MX400、AtiRadeon7000等。3．如果主要用于玩游戏或做视频设计，由于游戏对于显卡的要求只有最低限，因此高档显示卡总是游戏玩家无止境的追求。就目前来讲，要想应付多数游戏，显卡的显存至少应在64M以上。目前市场上，这类高端显卡的显示芯片主要有nVidia的GeForce4MX440-8X、ATI的RADEON9700、SiS的Xaber600等。4．对于专业的绘图需求来说，游戏玩家所关注的性能并不是他们惟一考虑的重点，对于应用软件的支持程度和稳定可靠的表现也同样的重要。目前，主要的专业图形卡厂商有3Dlabs和Elsa等。65.2显示器5.2.1概述目前，最常见的显示器就是阴极射线（CRT）显示器，CRT显示器从原来的球面显示器，到柱面显示器，再到今天的平面显示器，在提高显示器性能的同时，显示器的价格却在逐步降低。目前17寸的纯平显示器已经成为市场的主流。尽管CRT显示器的技术处于非常成熟的阶段，大屏幕、高亮度彩显正成为主流，但难以避免显示器的体积不断增加，功耗不断提升。由于CRT显示器物理结构的限制和电磁辐射的弱点，人们开始寻找更新的显示媒体―平板显示器。平板显示器中以液晶显示器的发展最为迅速，它无辐射、全平面、无闪烁、无失真、可视面积大、体积重量小、抗干扰能力强，而视角太小、亮度和对比度不够大等缺陷也随着技术的提高有了相当的改善。在液晶显示器不断发展的同时，其它平面显示器也在进步中，如等离子显示器、场致显示器、发光聚合体显示器等。5.2.2CRT显示器1.CRT显示器的发展CRT显示器的发展已有几十年的历史了，最早的显示器都是球面显像管，这种显像管会随着观看角度的不同而产生不同程度的失真。由于屏幕中间为球面形状（即水平和垂直两个方向都为曲面），这导致了画面不同程度的变形失真，特别是在四周边角部分尤为的明显，这也是它渐淡市场的重要原因之所在。为了减小球面屏幕四角的失真和显示器的反光现象，于是生产出了平面直角显示器。平面直角显象管，其实也不是真正意义上的平面，只不过其显象管的曲率相对球面显象管比较小而已，其屏幕表面接近平面，曲率半径大于2000毫米，四个角都是直角。由于显示器采用了平面直角显像管，使得反光现象，及屏幕四角的失真现象减小了不少，使显示质量有了较大提高。在此之后，日本索尼公司开发出了柱面显象管，采用了条栅荫罩技术，即特丽珑（Trinitron）技术的出现，三菱公司也紧随其后，开发出钻石珑（Diamondtron）技术，这两种显像管的屏幕在垂直方向是完全的水平，只在水平方向仍略有弧度，另外加上栅状荫罩的设计，使显示质量大幅度上升。但是这些显像管，依旧没有达到完完全全的平面。因此，所显示的画面或多或少都会有一点变形和扭曲，依然不够令人满意。完全平面显示器使CRT显示器达到了一个新的高度。这种显示器的屏幕在水平和垂直方向上都是水平的，图象的失真和屏幕的反光都被降低到最小的限度。纯平显象管采用先进的技术使屏幕外表面边缘到中央平整如镜，内部通过各种技术也达到了视觉上的平面，画面显示效果非常舒展，从任何角度看都没有扭曲。由于不存在边缘的弯曲，所以它可以有效地避免因光线折射所产生的画面扭曲和变形。此外，平整的表面可以使光线定向反射，再加上显示器采用的各种防眩光、防反射、防辐射涂层，从而大大降低了使用者长时间凝视屏幕的眩目感和疲劳感。此外，纯平面显像管还具有更宽的视角，普通的显示器视角约160°左右，而纯平显像管理论上可以达到180°。目前纯平显像管有两大阵营，即以LG为代表的”物理纯平”和以三星为代表的”视觉纯平”。由于物理纯平显示器表面看上去有内凹现象，新用户使用物理纯平显示器时，通常需要适应一段时间，因而，视觉纯平逐渐被业界所认同。72.CRT显示器的结构和工作原理显示器是一种将电信号转变为可见光信号的设备,一个典型的CRT显示器主要由CRT显像管和控制CRT工作的相关电路所组成。CRT显像管主要由电子枪(Electron