第6章 显卡

Chapter06显卡讲解人：师雪芬6—1显卡的基本介绍以及分类6—2显卡的结构6—3显卡的技术参数6—4显卡的主流市场6—5显卡的品牌6—6显卡的常见故障Chapter06显卡教学目标教学目标知识与能力目标(１)认识显卡的外观和显卡的连接接口。(２)了解显卡的规格与技术。(３)分析显卡常见故障。思想目标：通过实物演示和自主式学习，培养学生主动探究知识以及协作学习的能力。重难点分析重难点分析重点难点1.掌握显卡的分类2.掌握显卡的结构1.显卡的技术参数2.显卡的故障分析和解决4课时导入1新课讲授2总结作业布置3教学过程教学过程显卡全称显示接口卡（英文：Videocard，Graphicscard），是个人电脑最基本组成部分之一。显卡是将计算机系统所需要的显示信息进行转换驱动，并向显示器提供行扫描信号，控制显示器的正确显示，是连接显示器和个人电脑主板的重要元件，是“人机对话”的重要设备之一。显卡图形芯片供应商主要包括AMD（ATi）和Nvidia。6-1-1何为显卡？6.1显卡的基本介绍以及分类6-1-2显卡的分类1．按显示卡的总线接口类型分类总线接口类型是指显示卡与主板连接所采用的总线接口种类。不同的接口能为显示卡带来不同的性能，而且也决定着主板是否能够使用此显示卡。显示卡发展至今主要经历了ISA、PCI、AGP、PCIExpress等几种接口。现在常见的是PCI接口（如图1所示）、AGP接口（如图2所示）和PCIExpress×16接口（如图3所示）。2．按显示卡的标准分类根据显示卡的标准，显示卡一共经历了4代：MDA、CGA、EGA、VGA/SVGA。目前几乎所有显示卡都满足SVGA接口标准。3．按显示卡的2D/3D加速功能分类2D图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，并且都是专门用来执行图形加速任务的，因此大大减少了CPU必须处理的图形函数。由于它们只能处理二维图形，因此又叫2D显示卡或2D图形加速卡。3D显示卡具备一些3D处理能力，它大大解放了CPU，为提高图形质量提供了条件。新一代3D加速芯片采用了大量的新技术，其强大的浮点运算能力承担起了以前由CPU完成的几何转换和光源计算，因此显示芯片被称为GPU（GraphicsProcessingUnit）。6-2显卡的结构显示卡的主要部件有显示芯片、显示内存、VGA插座、S-Video端子、DVI插座等。现在主流的显示卡由于运算速度快、发热量大，需要在显示芯片上安装一个散热风扇（有的是散热片），在显示卡上有一个2芯或3芯插座为其供电。如图所示是一块PCIExpress×16显示卡的结构图（已经去掉散热器）。6-2-1显示芯片显示芯片又叫GPU（GraphicProcessingUnit，图形处理单元或图形处理器），是显示卡的核心芯片，它的性能直接决定了显示卡的性能，它的主要任务是把通过总线传输过来的显示数据在GPU中进行构建、渲染等工作，最后通过显示卡的输出接口显示在屏幕上。GPU是显示卡的“大脑”，它决定了该显卡的档次和大部分性能，同时也是2D显示卡和3D显示卡的区别依据。2D显示芯片在处理3D图像和特效时主要依赖CPU的处理能力，称为“软加速”。3D显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，也即所谓的“硬件加速”功能。显示芯片通常是显示卡上最大的芯片（也是引脚最多的）。现在市场上的显卡大多采用NVIDIA和ATI两家公司的图形处理芯片。GPUGeForceRadeon6-2-2显示内存与主板上的主存功能一样，显示卡缓冲存储器又称为显示内存（VideoRAM），简称显存，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，在屏幕上看到的图像数据都存放在显示内存中。6-2-3显示卡BIOS显示卡BIOS又称VGABIOS，主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，还存放显示卡型号、规格、生产厂家、出厂时间等信息。启动微机时，在屏幕上首先显示BIOS的内容。前几年生产的显示卡的BIOS芯片大小与主板BIOS一样，如图所示。6-2-4总线接口目前显示卡总线接口主要是PCI、AGP和PCIExpress×16接口。6-2-5输出接口显示卡把处理好的图像数据通过输出接口与显示设备连接。最常见的输出接口是VGA和DVI接口。（1）VGA（VideoGraphicsArray，视频图形阵列）接口VGA接口是一个有15个插孔的D形插座（称为D-SUB模拟接口），VGA插座的插孔分为3排，每排5个孔。VGA插座是显示卡的输出接口，与显示器的D形插头相连，用于模拟信号的输出，如图所示。（2）DVI（DigitalVisualInterface，数字视频接口）DVI接口使用3行8列共24个引脚，用于连接LCD等数字显示器。（3）S-Video（SeparateVideo）端子显示卡通过S-Video端子（简称S端子）向电视机（或监视器）输出显示信号。S端子的5个插孔呈半圆分布，与电视机上的S端子完全相同，其外观如图左所示。（4）HDMI（HighDefinitionMultimediaInterFace，高清晰多媒体接口）最新的主板和显示卡上已经开始配备HDMI接口插座，如图右所示。DirectX是一种应用程序接口（API），它可让以windows为平台的游戏或多媒体程序获得更高的执行效率，加强3d图形和声音效果，并提供设计人员一个共同的硬件驱动标准，让游戏开发者不必为每一品牌的硬件来写不同的驱动程序，也降低用户安装及设置硬件的复杂度。6-3-1DirectX6-3显卡的技术参数OpenGL（全写OpenGraphicsLibrary）是个定义了一个跨编程语言、跨平台的编程接口的规格，它用于三维图象（二维的亦可）。OpenGL是个专业的图形程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层图形库。OpenGL的英文全称是“OpenGraphicsLibrary”，顾名思义，OpenGL便是“开放的图形程序接口”。虽然DirectX在家用市场全面领先，但在专业高端绘图领域，OpenGL是不能被取代的主角。6-3-2OpenGL分组讨论分组讨论问题：大家在游戏中遇到的逼真的三维立体效果都有哪些？Physx学生分组讨论教师巡视、总结问题6-3-3物理加速PhysX物理加速技术PhysX，这是PC游戏的又一次变革。其宗旨是，“MakeitReal！”借助PhysX卓越的计算能力，玩家将看到各种逼真震撼的场景，例如：1.尘土飞扬，碎渣四溅的大量粒子运动所形成的爆炸效果；2.设计结构复杂的各种几何模型，以完成更加逼真的物理运动和交互动作；3.环绕在运动中的物体周围大量翻腾涌动的浓烟和尘雾效果；4.逼真细腻的河水、泥石流、岩浆等流体运动模拟；5.衣物、草丛、树叶之类软性物体能随风自然飘动效果；6.衣物、旗帜等物体因各种影响做出不同的撕裂或变形效果；7.刚性物体之间相互碰撞的运动计算，一定力度之下形成拟真的成千上万个碎片运动。1．NVIDIA的SLI技术2004年9月，NVIDIA推出了SLI（ScalableLinkInterface，可升级连接界面）技术。SLI就是通过两块PCIExpress显示卡的协同工作来提升整个系统的显示效能的技术。SLI技术已经推出四五年，深受消费者喜爱，有逐渐普及的趋势。6-3-4显卡的串接技术2．AMD-ATI的CrossFire技术在NVIDIA推出双卡并联工作的SLI平台后，2005年8月ATI发布CrossFire（交叉火力）的时候就提出多卡并行使用的概念，并且是当时第一家提出不同显示芯片的显卡也可并联的厂商。加之Intel平台对CrossFire的支持和AMD-ATI自家芯片组的推广，CrossFire发展很快，2007年底推出了第四代的CrossFireX。6-4显卡市场主流ATI＆NVIDIA6-4-1触角全面的ATIATI（ArrayTechnologyIndustry）是设计生产3D显卡和多媒体芯片的公司，已于2006年被AMD公司收购，其产品大到服务器图形工作站、个人计算机，小到掌上型计算机里都有它的踪影。6-4-2显卡市场常胜军NVIDIA说到NVIDIA，它在显卡市场上已经称霸多年，是一家足以左右市场趋势的显卡芯片生产厂商。旗下的GeForce系列显卡，就帮NVIDIA立下不少汗马功劳。目前主流产品有GeForce8xxx系列与高端的GeForce9xxx系列，其中再细分不同的等级，一样包含顶级、高级、中级和入门。作为公司的核心业务，ATI（冶天）公司以其在PC平台的顶尖技术，为PC和工作站用户提供顶级的图形性能。ATI公司的集成显卡产品，让价值和主流用户之流均可以实惠的台式机和PC机价格而获得高性能的图形处理功能。2006年被AMD收购，3A平台化开始形成。NVIDIA（英伟达）公司是全球可编程图形处理技术领袖。公司的图形和通信处理器拥有广泛的市场，已被多种多样的计算平台采用，包括个人数字媒体PC、商用PC、专业工作站、数字内容创建系统、笔记本电脑、军用导航系统和视频游戏控制台等。NVIDIA全球雇员数量超过4000人。A/N之争A卡优点：1、色彩逼真2、价格低廉3、先进的工艺、支持最新DX4、更新换代快5、平台化A卡缺点：1、兼容性差2、特效问题严重3其stream缺乏软件支持4、效率低下5、没有物理加速CrossFireN卡优点：1、兼容性好2、性能强劲3、拥有PhysX4、拥有CUDA5、较好的特效表现力N卡缺点：1、价格昂贵2、发热量大3、耗电量大4、除T220/210外不能音频处理5、影视效果一般SLI3A平台是半导体厂商AMD提供的整合计算机平台，将集合了AMD处理器、AMD芯片组和AMD显卡（ATI显卡）的整合平台称为AMD3A平台。由于CPU、GPU、chipset这三大核心组件都是AMD研发的结晶，因此“3A平台”拥有更加出色的稳定性和兼容性，另外在性价比、功耗等方面，“3A平台”的优势也非常明显。A之平台化CUDA™是一种由NVIDIA推出的通用并行计算架构，该架构使GPU能够解决复杂的计算问题。它包含了CUDA指令集架构（ISA）以及GPU内部的并行计算引擎。开发人员现在可以使用C语言来为CUDA™架构编写程序，C语言是应用最广泛的一种高级编程语言。所编写出的程序于是就可以在支持CUDA™的处理器上以超高性能运行。将来还会支持其它语言，包括FORTRAN以及C++。N之通用运算N丽台、华硕、XFX讯景、索泰、艾尔莎、技嘉、微星、影驰、翔升、映众A蓝宝石、迪兰恒进、XFX景钛、华硕、技嘉、微星其他富士康、捷波、映泰、耕升、旌宇、双敏、精英、梅捷6-5显卡品牌6-6显卡常见故障常见故障一：开机无显示此类故障一般是因为显卡与主板接触不良或主板插槽有问题造成。对于一些集成显卡的主板，如果显存共用主内存，则需注意内存条的位置，一般在第一个内存条插槽上应插有内存条。由于显卡原因造成的开机无显示故障，开机后一般会发出一长两短的蜂鸣声（对于AWARDBIOS显卡而言）。常见故障二：颜色显示不正常，此类故障有以下原因：1.显示卡与显示器信号线接触不良2.显示器自身故障3.在某些软件里运行时颜色不正常，一般常见于老式机，在BIOS里有一项校验颜色的选项，将其开启即可4.显卡损坏；5.显示器被磁化，此类现象一般是由于与有磁性能的物体过分接近所致，磁化后还可能会引起显示画面出现偏转的现象。常见故障三：显卡驱动程序丢失显卡驱动程序载入，运行一段时间后驱动程序自动丢失，此类故障一般是由于显卡质量不佳或显卡与主板不兼容，使得显卡温度太高，从而导致系统运行不稳定或出现死机，此时只有更换显卡。常见故障四：玩3D游戏频繁死机1．显卡本身问题。（1）显存损坏。假如显卡的显存有损坏的话极容易发生这类现象，即使不死机的话玩3D游戏一段时间后也会频繁报错，出现这种情况的话最好用替换法换块好的显卡上去试一下就行了。（2）显卡本身的线路或芯片有损坏，导致发生故障，这样也是用替换法试着解决。2．AGP插槽电压不足。原因是电压不稳定，使的玩3D游戏时