《显卡和显示器》课件.ppt

主要知识点：3课时一、显示器的分类（了解）二、CRT显示器的工作原理及组成（掌握）三、CRT显示器的技术指标（掌握）四、LCD显示器的参数（掌握）五、显卡的构成（掌握）六、显卡的种类（掌握）七、显卡的性能参数（掌握）,第7章 显卡和显示器,显示器可按下列方式分类：,一 显示器的分类,各类显示器的简介：平板显示器（FPD）分为发光型和受光型两大类。发光型FPD按工作原理的不同可以分为：等离子体显示器（PDP）、电致发光显示器（包括ELD和LED）、场发射显示 器（FED）、真空荧光显示器（VFD）等。其中，PDP是近年 来人们最为看好的一种FPD产品。PDP是利用稀有气体（惰性 气体）放电产生的真空紫外线激励荧光粉而发光的显示技术。目前，各大公司基本上是采用表面放电式的AC-PDP。等离子 体显示技术具有易于制作大屏幕显示设备和便于数字化驱动两 个显著特点，另外还具有真彩显示、视角大、对比度较高，以 及器件结构及制作工艺易于批量生产等特点。这些特点使得人 们预计PDP在大屏幕的显示器市场将占有比较重要的地位。受光型FPD按工作原理的不同可分为：液晶显示器（LCD）、电致变色显示器（ECD）电泳显示器（EPID）、铁电陶瓷显示器（PLZT）等。目前在受光型FDP中，LCD已成为主流产品。,CRT显示器实物图,1、CRT显示器的工作原理 CRT显像管的工作原理是由灯丝、阴极、控制栅组成 电子枪，通电后灯丝发热，阴极被激发，发射出电子流，电子流受到带有高电压的内部金属层的加速，经过透镜聚 焦形成极细的电子束，打在荧光屏上，使荧光粉发光。电 子束在偏转线圈产生的磁场作用下，可以控制其射向荧光 屏的指定位置，电子束打在荧光屏上后会形成一个发光 点，若干个发光点就可以组成图象。RGB三色荧光点被 不同强度的电子束击中，就会产生各种色彩，通过控制电 子束的强弱和通断，则可以形成各种绚丽多彩的画面。一 般荫罩式显像管的内部有一层类似筛子的网罩，电子束通 过网眼打在呈三角形排列的荧光点上，三把电子枪分别对 应RGB三色，所以叫做“三枪三束”显像管。荫栅式显像 管（例如特丽珑与钻石珑）的原理也是一样，只不过此类 显像管的网罩是将许多光栅纵向固定在框里形成的。,二 CRT显示器的工作原理及组成,CRT显示器显示示意图,2、图形显示方式的显示器 其直接将要显示的图形或字符的点阵送到显 示缓冲区，再由显示控制电路发送到屏幕显示。常见的刷新率为640*480、800*600、1024*768、最高1600*1200。3、字符显示的显示器 其把要显示的内容送到主存储器中的显示缓 冲区中，再由该缓冲区送往字符发生器，将要显 示的字符转换为字符的点阵形势，最后通过视频 控制电路送到屏幕显示。最大分辨率为80*25。,4、球面屏幕 技术比较成熟，随着视角的改变图像会发生 歪斜，容易引起外部光线的反射，降低了对比 度。价格低。目前，只有14英寸显示器使用。5、平面直角屏幕 其采用了扩张技术，使传统的球面管在水平 和垂直方向向外扩张。曲率比球面小，接近于平 面，而且四个角是直角。6、柱面屏幕 显像管是典型柱面屏幕显像管，这类显像管 的特点是从水平方向看呈曲线状，而在垂直方向 则为平面，它采用条形荫罩板和带状荧屏技术，透光性好，因此亮度 高，色彩鲜明，适合对色彩 表现要求高的场合。,7、纯平 纯平显示器是指显像管的外表面无论在水平 方向上，还是垂直方向上都没有任何弧度存在，屏幕的外表面从边缘到中央都水平如镜。使用这 种显像管的显示器就叫做纯平显示器。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 用户长时间凝视屏幕的眩目感和疲劳感。纯平显 像管还具有更宽的视角，普通的显示器视角约 160度左右，而纯平显管理论上可以达到180度。,三 CRT显示器的技术指标,1、屏幕尺寸 尺寸是衡量显示器屏幕大小的技术指标，尺 寸是用显像管的对角线的距离来表示，单位是英寸（1Inch=2.54cm）。目前常见的有：14英寸、15英寸、17英寸、21英寸等。2、点距 是指屏幕上相邻两个同色点对角线的距离，点距越小，显示器显示图形越清晰，点距越小意 味着单位显示区内可以显示更多的像点。点距的 单位是mm。用显示区域的长和高分别除以点距 即可得到其极限显示像点数。,3、分辨率 分辨率是指屏幕上能容纳的像素的个数，分 辨率越高，屏幕上显示的像素个数也就越多，图 像也就越细腻，能够显示的内容也就越多。分辨 率受到点距和屏幕尺寸的限制。分辨率不仅与显 示器的尺寸有关，还与显卡性能有关。4、刷新频率 刷新频率是指每秒钟刷新屏幕的次数，刷新 频率分为垂直刷新率和水平刷新率。,5、带宽 指显示器一秒钟能显示的像素点的多少，以 MHZ为单位，表明显示器电路可处理的频率范 围，带宽的表达式为：水平分辨率*垂直分辨率*刷新频率*1.5（额外开销）6、像素 像素是指显示器上所能显示的最小单元。在 彩色显示器中，每个像素都是由三个色彩构成 的，由于每个色彩的亮度可在0-255变化，从而构 成了1600万种颜色，即真彩色。,7、灰度和色彩深度 灰度是指显示器能改变的亮度的级别数。色彩深度是指计算机中表示色彩的二进制位 数。一般有1位、4位、8位、16位和32位，1位只 能表示2种色彩；8位只能表示256种；16位能表 示65536种色彩（高彩色）32位可达1600万种色 彩（真彩色）。8、CRT涂层 电子束撞击荧光屏和外界光源照射均会使 显示器屏幕产生静电、反光、闪烁等现象，不 仅干扰图像清晰度，还可能直接危害使用者的 视力健康。因此通常的CRT均附着表面涂层以 降低不良影响。,四 液晶显示器的分类,1、DSTN-LCD DSTN-LCD显示屏上每个像素的亮度与对比 度是不能单独控制的。因此DSTN-LCD又被称为 伪彩显。DSTN-LCD主要用于早期的笔记本电 脑，目前在计算机领域多采用TFT-LCD。2、TFT-LCD TFT-LCD屏幕上的每一个像素由集成在像素 点后面的薄膜晶体管控制。使每个像素可以被单 独控制，从而显示出更真实的效果。目前笔记本 电脑使用的显示屏和个人计算机使用的液晶显示 器都采用的是TFT-LCD。,五 液晶显示器的参数,1、点距 受技术方面的限制，液晶显示器的点距比 CRT显示器略大，普遍为0.927mm，高端的液晶 显示器点距可达0.264mm。2、分辨率 一般情况下，最高分辨率即为其最佳分辨 率。无特殊情况最好使其工作在最佳分辨率下，否则可能出现显示错误的情况，如文字显示不清 楚等。现主流17英寸液晶显示器的分辨率可达 1280*1024。,3、刷新频率 液晶显示器采用背部连续光源，因此液晶显 示器刷新频率即使在65Hz以下，人眼也不会感觉 到显示器的闪烁。15英寸液晶显示器一般在 1024*768的最佳分辨率下，其刷新频率可达到 75Hz。4、亮度与对比度 亮度与对比度是液晶显示器较重要的技术指标 之一，现在的液晶显示器亮度多达350CD/m2，有 的液晶显示器亮度甚至达到了500CD/m2。在对比 度方面，液晶显示器的对比度越高，显示的效果 也越佳，如15英寸液晶显示器的对比度可达 400:1。,5、响应时间 液晶显示器的响应时间以ms（毫秒）为单 位，指的是一个亮点转换为暗点的速度。响应时 间较长时，用户会看到显示屏有拖尾的现象，目 前15英寸液晶显示器的响应时间多为8ms或 2ms，已完全消除拖尾现象。7、坏点 由于液晶显示器的显示面板采用的是一个个 的发光点，因此难免会出现坏点现象。所谓的坏 点是指某一点的颜色不会再发生任何变化。,六 显卡概述,1、显卡的作用 在程序运行中，根据CPU所提供的数据和指 令，对程序运行的过程和结果进行相应的处理并 转换成显示器能够接收的文字和图像信号后，通 过显示器输出，从而使计算机使用者可以直接对 计算机进行操作和控制，可单独进行图处理和加 速图形处理（提高计算机的整体性能和减轻CPU 的负担）。,ATI HD 4890对NVIDIA GTX 275,工作原理,数据（data）从总线（bus）进入GPU（Graphics Processing Unit，图形处理器）-将CPU送来的数据送到GPU（图形处理器）里面进行处理。从 video chipset（显卡芯片组）进入video RAM（显存）-将芯片处理完的数据送到显存。从显存进入Digital Analog Converter（=RAM DAC，随机读写存储模数转换器），-将显示显存读取出数据再送到RAM DAC进行数据转换的工作（数码信号转模拟信号）。从 DAC 进入显示器（Monitor）-将转换完的模拟信号送到显示屏。显示效能是系统效能的一部份，其效能的高低由以上四步所决定，它与显示卡的效能（video performance）不太一样，如要严格区分，显示卡的效能应该受中间两步所决定，因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部。第一步是由 CPU（运算器和控制器一起组成了计算机的核心，成为微处理器或中央处理器，即CPU）进入到显示卡里面，最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上。,基本结构,1）GPU（类似于主板的CPU）全称是Graphic Processing Unit，中文翻译为“图形处理器”。NVIDIA公司在发布GeForce 256图形处理芯片时首先提出的概念。GPU使显卡减少了对CPU的依赖，并进行部分原本CPU的工作，尤其是在3D图形处理时。GPU所采用的核心技术有硬件T&L（几何转换和光照处理）、立方环境材质贴图和顶点混合、纹理压缩和凹凸映射贴图、双重纹理四像素256位渲染引擎等，而硬件T&L技术可以说是GPU的标志。GPU的生产主要由nVidia与ATI两家厂商生产。,2）显存（类似于主板的内存）显示内存的简称。顾名思义，其主要功能就是暂时将储存显示芯片要处理的数据和处理完毕的数据。图形核心的性能愈强，需要的显存也就越多。以前的显存主要是SDR的，容量也不大。市面上的显卡大部分采用的是GDDR3显存，现在最新的显卡则采用了性能更为出色的GDDR4或GDDR5显存。显存主要由传统的内存制造商提供，比如三星、现代、Kingston等。,3）显卡bios（类似于主板的bios）显卡BIOS 主要用于存放显示芯片与驱动程序之间的控制程序，另外还存有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。打开计算机时，通过显示BIOS 内的一段控制程序，将这些信息反馈到屏幕上。早期显示BIOS 是固化在ROM 中的，不可以修改，而多数显示卡则采用了大容量的EPROM，即所谓的Flash BIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。4）显卡PCB板（类似于主板的PCB板）就是显卡的电路板，它把显卡上的其它部件连接起来。功能类似主板。,八 显卡的接口,目前所使用的总线大体上是趋于并行式的联接界面，包括了AGP接口，并行联接界面最大的一个问题即是，信号的传递需要依赖于时钟频率与电压。无论发送端还是接收端，即使在已完成发送或接收信号的工作，但依然需要花费时间在等待下一个传输周期的到来，而传输周期一般以总线频率为主。,接口的种类：,九 显卡的种类,3D技术：它是 3Dmax、OpenGL、Auto CAD、Driect 3D的接口,可实现视频会议、电视解压、PC转TV或DVD功能,十 3D图型加速技术,1、T-Buffer T-Buffer技术解决了许多存在于计算机3D图形中由边 缘锯齿引起的问题。边缘锯齿是由于源图像的采样率过低 引起屏幕上的图像显示错误。T-Buffer在空间、时间和焦 距上解决了边缘锯齿问题。2、全屏抗锯齿 游戏引擎使用Direct 3D 或 OpenGL创建一个3D环 境，这些3D API都使用三角形作为基本块，每个三角形 在3D空间中有一个坐标，通过特殊的驱动程序可计算坐 标的转换和光线处理。,3、环境凹凸贴图技术 环境凹凸贴图技术通过对物体表面凹凸不平 的映射，再加以实时光源来表现真实细腻的图 像，微软Direct X6.1以上版本已包含该技术。4、T&L 它能在不增加物体多边形的前提下，进一步 提高物体表面的边缘圆滑程度，使图像更真实、准确和生动，此外光源的作用也得到了重视。5、W-Buffer技术 可在三维效果中对更细致的物体进行处理，从而达到非常好的效果。,十一 显卡的性能参数,1、真彩色 为每个色素分配3个字节的DAC（24位），那么，每个像素可显示的颜色数可达1680万种，称为“真彩色”又称为“32位色”，现在有的显示卡 已经达到32位色的水平。2、带宽 显存同时输入/输出数据的最大能力，常以每 秒存储数据的最大位数（Mb/s)表示，越高的刷 新率往往需要越大的带宽。,3、颜色深度 指每个像素可显示的颜色数目。每个像素可 显示的颜色数目取决于显卡上给它分配的DAC位 数，位数越高，每个像素可显示的颜色数目就越 多，颜色数目还取决于显存的大小。4、高彩色 给每个像素分配2个字节的DAC位数（16 位），则每个像素可显示的颜色最多可达到 65536种，这种颜色模式成为“高彩色”又称为16 位色。,十二 作业,1、每种显示器分别有哪些技术指标？2、显卡的原理及功能？3、显卡有哪些技术指标？,