《计算机组装与维护》第6章教案

第6章显示系统6.1显卡随着用户水平的不断提高，他们对显卡（Videocard）的要求也越来越高。显卡的作用不再是简单的图象转换了，DIYer们对显卡的质量、速度、运算频率要求越来越严格。目前，显卡已经成为继CPU之后发展变化最快的部件，显卡的性能也已成为决定整机性能的一项主要因素。一、显示卡的工作原理现在的显示卡大多为图形加速卡，即具有加速卡功能的显卡，是指其控制芯片能够提供图形函数计算能力，这个芯片集通常也称为加速引擎或图形处理器。芯片集可以通过它们的数据传输宽度来划分，目前多为64bit或128bit，而早期的显卡芯片为32bit和16bit。拥有更大的带宽可以使芯片在一个时钟周期内处理更多的信息。带来更高的解析度和色深。图形加速卡拥有自己的图形函数加速器和显存，用来执行图形加速任务，可以大大减少CPU所必须处理图形函数的时间。例如要画一个圆，如果让CPU去运算，它就要计算需要多少个像素来实现，用什么颜色等。如果图形加速卡芯片存储有画圆函数，CPU只需要发出让显卡画圆的指令，剩下的工作就由加速卡进行，这样CPU即可执行其它的作务，由此可以大大提高计算机的整体性能。简单地说，显卡的功能是把CPU送来的数字图像数据经过处理后，转换成显示器所能显示的并且用户容易识别的格式，在显示器上显示出来。显卡的工作一共经历了4步，最后才会到达显示器⑴、CPU将数据通过总线传送到显示芯片。⑵、显示卡上的芯片对数据进行处理，并将处理结果存放在显示卡的内存中。⑶、显示卡从内存中将数据传送到RAMDAC并进行数/模转换。⑷、RAMDAC将模拟信号通过VGA接口输送到显示器。二、显示卡的基本指标1、分辨率：分辨率指的是显示卡在显示器上所能描绘的像素点的数量。分为水平点数和垂直点数,一般用横向点×纵向点表示。如1024×768是指图像在屏幕上由1024个水平点和768个垂直点组成。现在的计算机一般都支持800×600、1024×768、1280×1024，甚至2048×1536的分辨率。2、色深：色深也可称为色位深度或颜色数，是指显示卡在当前分辨率下能够在屏幕上显示的色彩数量。一般以多少色或多少bit色来表示，比如标准VGA显示卡在640×480分辨率下的颜色数为16色或4bit色。通常色深可以设定为16位、32位，当色深为32位时，称之为真彩，此时可以显示出4294967296种颜色。色深的位数越高，所能同屏显示的颜色就越多，相应的屏幕上所显示的图像质量就越好。由于色深增加导致了显卡所要处理的数据量剧增，则引起显示速度或是屏幕刷新频率的降低。3、刷新频率：刷新频率是影像在显示器上更新的速度，即影像每秒钟在屏幕上出现的帧数。影响刷新频率的因素有两个，一是显卡每秒可以产生的图像数目，二是显示器每秒能够接收并显示的图像数目，刷新频率可以分为56-120Hz等许多档次。过低的刷新频率会使用户感到屏幕闪烁，容易导致眼睛疲劳。刷新频率越高，屏幕的闪烁就越小，图像也就越稳定，即使长时间使用也不容易感觉眼睛疲劳（建议使用85Hz以上的刷新频率）。三、显示卡的基本结构1、显示芯片显示卡上能见到的最大的芯片，显示芯片是显卡上的一个重要部分，可以说是显示卡的核心部件，决定了该显示卡的档次和大部分性能。它可以处理软件指令完成某些绘图功能，市场上主流的AGP显卡显示芯片上都有散热片和风扇，这样可以使显卡能够更加稳定性。如图6-3所示为NVIDIA公司所生产的GeForce6600显示芯片。2、显示内存显示内存就好比系统内存，而显示芯片就好比CPU；显示内存用来暂存显示芯片要处理的图形数据，而系统内存则用来存放CPU所要处理的数据。同理，显示内存越大，显卡图形处理速度就越快，在屏幕上出现的像素就越多，图像就更加清晰。在显示内存中，同样存在不同类型的内存，各自的性能也就不同。⑴SDRAM：这种同步内存与系统时钟同步工作，提高了显卡的性能，成为显卡市场上的主流显存⑵DDR：这种内存的速度比SDRAM内存快一倍，因此许多厂家把以它用为显示卡的显示内存，目的是提高显卡的性能和速度。如图6-4所示。⑶VRAM（VideoRam）：这种名为“视频随机存储器”的显示内存是一种双端口内存，可以在同一时间内被所有硬件访问，适用于高色深、高分辨率的显示设备，其性能虽好，但最终因价格不菲而没有成为市场主流。⑷SGRAM（SynchronousGraphicsRam）：这是SDRAM的图形增强型，称为“同步图形随机存储器”，是一种应用全新科技的显存产品，性能大大越过EDORAM，在色深越过64k时的性能接近VRAM显存。SGRAM一般工作在66MHz上，支持写掩码和块写，这是图形处理中的特别操作。⑸WRAM（WindowRAM，窗口随机存储器）：是由三星公司研制的，采用双端口视频加速技术的内存，是VRAM的改进产品，WRAM在RAM芯片上增加了更多的电路，从而提高了图形的处理速度。⑹RDRAM（RambusDRAM）：RDRAM是由Rambus公司开发的具有系统带宽的新型DRAM，在1995年首先应用于图形工作站，使用独特的RSL技术，能够在常规的系统上达到600MHz或800MHz的传输速率。3、RAMDAC：RAMDAC(随机存取存储器数模转换器)是一个数模转换器，它大多集成在显卡的图形加速芯片内部。RAMDAC的第一个作用就是将显存里的数字信号转换成显示器可以显示的模拟信号；另一个重要作用就是提供显卡能够达到的刷新率。刷新率对屏幕的刷新速度及稳定性有着重要的作用，一般速度越快，输出的刷新率越高。目前大多主流产品的刷新率都在300MHz以上。4、VGABIOS：BIOSVGABIOS即显示BIOS，它如同主板的BIOS，记录了显示芯片和驱动程序间的控制程序、产品标识等。早期的显示BIOS都用掩膜ROM，用户无法修改升级：现在显示BIOS都采用EEPROM芯片，可以在特定的条件下重新修改升级。如图6-5所示。5、VGA特性连接器：VGA特性连接器是显示卡与外部视频设备交换数据的通道，通常是34针的，也有26针的。它的作用不大，早期用于连接MEPG硬解压卡或视频接收卡，作为信息传送的通道。6、视频输入/输出接口：显示卡的输入/输出接口是与显示器相连以便将相应的影像输出到屏幕上。传统的VGA插座是一个有15个插孔的“D”型插座，与显示器的D型插头相连，用于模拟信号的输出。有些显卡后面有两个VGA插座，即常说的“双头”显卡，可同时连接两台显示器。如图6-6所示为“双头”显卡上有具有一个D型15孔的模拟信号输出品和一个DVI（DigitalVisualInterface）数字视频接口7、总线结构：显示卡与主板的接口类型。有三种，古老的ISA、过时的PCI和主流AGP（1---8X）。ISA显卡在旧货市场还可以见到，因为它可在主板BIOS刷新时作为一种安全配件；PCI显卡在教学机或家用中档机中可见；AGP显卡是现在最流行的显卡，因为它可以把图像处理技术表现的淋漓尽致。四、显示卡的选购对于消费者来说，在挑选一款性价比高的显卡时应考虑到以下因素。1、更高的3D性实际就是基于3D芯片组图形处理能力的体现，在一定程度上，它无需依赖CPU的运算，具备数百万个多边形每秒的处理能力和数千万个像素每秒的填充率，支持丰富的3D函数和特效等特点。2、高速的RAMDAC采用高速的集成RAMDAC能够使显示卡的速度更快，刷新频率更高，从而产生更稳定、质量更高的3D图像画面，3D显示卡都应该集成200MHz甚至更高频率的RAMDAC，以获得更稳定的处理速度和超高的刷新频率。3、3DAPI支持API是应用程序接口的集合，它可以直接与硬件沟通，启动3D芯片的强大图形处理功能。当前普遍应用的API有Direct3D、OpenGL、Glide、Heidi等。对3DAPI广泛有效的支持，可以使显示卡在3D游戏、商用3D应用的表现上都游刃有余。4、大容量显存大容量显示可以提高图形渲染能力、纹理压缩和贴图的数量，配合高速的RAMDAC获得更高的显示分辨率、高彩色位的Z缓冲等，同时，还能够显著地降低CPU使用率，提高了系统的整体性能。5、设计和制造工艺设计和制造工艺对显示卡的整体性能有着举足轻重的影响，一块好的显卡应该具有如下特点：布局合理，减少直立式元件分布，使用贴片式元件保持板面的整合性和良好散热；走线清晰，避免“飞线”、“跳线”，最大限度地减少元件之间的杂波干扰；制造工艺细致，采用高品质的元件，减少工艺带来的信号衰减。品牌产品的兼容性和稳定性比杂牌的要好得多，这也是品牌产品与杂牌产品之间存在性能和价格差异的地方。6、完善的驱动程序3D显示卡的强大图形处理功能只有通过驱动程序才能正常发挥，而不断更新完善的驱动程序可以修正显示卡运行过程中存在的不足，如对系统设备的兼容性、游戏的图形处理的缺陷等。品牌产品根据设计要求提供最佳的驱动程序，以充分发挥显示卡的整体性能，而杂牌产品则多采用芯片厂商的驱动程序，性能优劣不言自明。五、显卡故障与维修显卡是计算机主机重要的配件之一，分为集成显卡和独立显卡两种。显卡故障主要表现在开机有报警声、无自检画面、自检无法通过和显示异常等。需要注意的是，必须先排除显示器以及其信号输出数据线方面可能存在的问题，在确定是显卡出了问题后，再进行判断和维修。（1）接触不良（2）工作电压不稳（3）散热效果不好（4）跳线设置错误（5）超频引起的故障6.2显示器电脑的显示系统由显示卡和显示器组成。前面一节已经介绍了有关显示卡的内容，下面就来介绍显示器内容。显示器又被称为监视器（Monitor），是作为计算机的“脸面”呈现在我们的面前，是计算机最主要的输出设备之一，是人与计算机交流的主要桥梁。显示器的更新速度比较慢，价格变动幅度也不像CPU、内存和硬盘那样大。由于在购机预算中，显示器占有较大的比例，所以，挑选一台好的显示器是非常重要的。一、显示器的分类显示器按其工作原理可以分许多类型，比较常见的是：阴极射线管显示器（CRT）和液晶显示器（LCD），另外还有：等离子体显示器（PDP）、真空荧光显示器（VFD）等。目前常见的为CRT显示器和LCD显示器，CRT显示器多见于台式机而LCD显示器多见于笔记本电脑中。1、CRT显示器的分类CRT显示器属于传统的显示器，其种类繁多，分类方式也很多。⑴按显示色彩不同来分。CRT显示器分为单色显示器和彩色显示器，单色显示器只能显示黑白两种颜色现在已经成为历史。⑵按显示屏幕大小分。显示器的屏幕大小以英寸为单位（1英寸大约为2.539厘米），通常有15英寸、17英寸、19英寸、20英寸和21英寸⑶按显示器所采用的显像管不同，CRT显示器分为球面显像管显示器、柱面显像管显示器、平面直角显示器和纯平面显像管显示器。一台CRT显示器质量的好坏及档次的高低主要取决于它所采用的显像管。2、LCD（LiquidCrystalDisplay）显示器的分类液晶显示器又叫做LCD显示器，俗称为平板显示器。与CRT相比，LCD显示器具有体积小、重量轻、能耗低、失真小等特点。随着人们对显示器要求的不断提高以及LCD显示器价格的不断下降，LCD显示器已开始逐渐进入桌面电脑市场。按照物理结构分，LCD可分为无源阵列显示器DSTN-LCD（俗称伪彩显）和薄膜晶体管有源阵列显示器TFT-LCD（俗称真彩显）。LCD显示器也有屏幕大小之分，常见的有：14.1英寸、15英寸、17英寸等。二、CRT显示器的工作原理CRT显示器即阴极射线管显示器，是最早使用的显示器，它技术成熟，价格便宜，寿命较长，可靠性高，可以显示各种灰度和色彩，是当今计算机中最常用的显示设备。CRT显示器的工作原理是当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的目标偏离，穿越荫罩的小孔或栅栏，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三色荧光点被按不同比例强度的电子流点亮，就会产生各种色彩。当一个图像被显示在屏幕上时，它是由无数小点所组成的，它们被称为像素（Pixel）。Pix