第8章顯示系統(tǒng)

1、8.1顯示系統(tǒng)的組成及工作過程計(jì)算機(jī)的顯示系統(tǒng)是由顯示適配器（又叫顯示卡）和顯示器再加上顯示卡與顯示器的驅(qū)動(dòng)程序組成。它們的連接如圖所示顯示系統(tǒng)的工作過程：主機(jī)通過I/O總線將圖形數(shù)字信號(hào)發(fā)送到顯示卡，顯示卡將這些數(shù)據(jù)加以組織、加工和處理，再轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號(hào)，并同時(shí)形成行、場(chǎng)同步信號(hào)，通過標(biāo)準(zhǔn)VGA接口輸出到顯示器，而DVI接口是直接輸出數(shù)字視頻信號(hào)給顯示器，最終由顯示器形成屏幕畫面，將系統(tǒng)信息展示給用戶。8.2 顯示卡顯卡全稱為顯示接口卡（Video card，Graphics card），又稱為顯示適配器（Video adapter）。顯卡的主要作用就是在程序運(yùn)行時(shí)根據(jù)CPU提供的指令和

2、有關(guān)數(shù)據(jù)，將程序運(yùn)行過程和結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的處理并轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接受的文字和圖形顯示信號(hào)后通過屏幕顯示出來。 8.2.1顯示卡的分類（1）按顯示卡在主機(jī)中存在的形式，可分為獨(dú)立顯示卡（安裝的主板的擴(kuò)展槽中）和集成顯示卡（集成在主板上）。（2）按顯示卡的接口形式，可分為PCI顯示卡（已被淘汰）、AGP顯示卡（已被淘汰）和PCI-E顯示卡（主流）。（3）按顯示卡上的顯存來分，可分為DDR顯示卡（已被淘汰）、DDR2顯示卡（已被淘汰）、DDR3顯示卡（快要被淘汰）、DDR4顯示卡（主流）和DDR5顯示卡（正在成為主流）。（4）按顯示卡控制芯片（GPU）來分，目前主流芯片主要有四家，nVIDIA、ATI

3、(已被AMD收購(gòu))、Matrox和Intel(主要用于板載和CPU內(nèi)置顯示卡)，其中nVIDIA、AMD最具實(shí)力。8.2.2顯示卡的結(jié)構(gòu)、組成及工作原理1、顯卡的結(jié)構(gòu)及組成顯示卡不管是哪一類，其結(jié)構(gòu)都是由以下幾都分組成；與主板連接的插口（俗稱金手指）、與顯示器及外部設(shè)備連接的接口（VGA、DVI、HDMI和Display Port等）、PCB印刷線路板、顯示控制圖形處理芯片GPU、RAMDAC芯片、視頻存儲(chǔ)器（顯存）、BIOS芯片及專用供電電路（中高檔顯卡才有）等構(gòu)成。結(jié)構(gòu)功能圖如下圖所示 （1）顯示控制圖形處理芯片（Graphics Processing Unit）顯示控制圖形處理芯片是顯卡

4、的心臟和大腦，是顯卡的控制、運(yùn)算、處理中心，是顯卡最重要的部件。它擔(dān)負(fù)著對(duì)顯示數(shù)據(jù)的接收、處理、同步信號(hào)的產(chǎn)生和與系統(tǒng)之間通信等復(fù)雜任務(wù)。 GPU性能的高低決定顯卡的檔次，目前市場(chǎng)上流行的顯卡GPU主要是由NVIDIA公司及AMD公司生產(chǎn)，它們的型號(hào)及檔次如下圖所示。 （2）顯存顯存，也被叫做幀緩存，它的作用是用來存儲(chǔ)顯卡芯片處理過或者即將提取的渲染數(shù)據(jù)。目前市場(chǎng)上常見的顯存主要有GDDR2、GDDR3、GDDR4、GDDR5幾種類型的產(chǎn)品，其中GDDR4、GDDR5為主流。 （3）RAMDAC RAMDAC是Random Access Memory DAC(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器數(shù)模轉(zhuǎn)換器)的縮寫，

5、其作用是將顯存中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為能夠用于顯示的模擬信號(hào)。 （4）顯示卡BIOS顯卡BIOS又稱VGA BIOS，主要用于存放GPU與顯卡驅(qū)動(dòng)程序之間的控制程序，另外還存放有顯卡型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家、出廠時(shí)間等信息。（5）總線接口顯卡的總線接口是顯卡與主板的數(shù)據(jù)傳輸接口，早期有ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等接口，現(xiàn)在一般是PCI Express、 PCI Express2.0接口。 （6）顯卡的輸出接口 顯卡的輸出接口，經(jīng)過多年的發(fā)展，目前主要為VGA、DVI、HDMI和Display Port四種類型。各種類型的接口及各腳的作用如下圖所示。（7）顯卡的供電路 早期和低檔的顯卡沒有

6、專用的供電電路，都是能過主板總線接口的+5V電源為顯卡供電，隨著GPU功率的增大，如果還用主板接口供電，越來越不能滿足要求，因此，中高檔的顯卡都設(shè)計(jì)有專用的供電電路，采用的是多相供電的模式，其原理和CPU的供電電路一樣 。2、顯卡的工作原理主機(jī)CPU送來的顯示數(shù)據(jù)，經(jīng)總線接口PCI-E，送到顯卡的圖形處理器GPU，GPU對(duì)顯示數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和處理，處理好的數(shù)據(jù)送到顯存，經(jīng)顯存的緩存，根據(jù)顯卡上的輸出接口數(shù)，再分幾路輸出。8.2.3顯示卡的參數(shù)及主要技術(shù)指標(biāo)1、顯卡核心 指顯卡GPU的規(guī)格，它包括芯片型號(hào)、生產(chǎn)廠商、制造工藝（指芯片內(nèi)部元件管線寬度）和核心代號(hào)幾個(gè)參數(shù)。2、顯卡頻率（1）核心頻率顯

7、卡的核心頻率是指顯示核心（GPU）的工作頻率 。（2）顯存頻率顯存頻率是指默認(rèn)情況下，該顯存在顯卡上工作時(shí)的頻率 。（3）著色器頻率 Shader頻率中文意思為著色器頻率，它是DirectX 10統(tǒng)一渲染架構(gòu)（Unified Shader Architecture）誕生后出現(xiàn)的新產(chǎn)物 。3、顯存規(guī)格（1）顯存類型 顯存類型是指顯存的型號(hào)，目前主要有GDDR2、GDDR3和GDDR5三種類型。（2）顯存容量 顯存容量是顯卡上本地顯存的容量數(shù) 。（3）顯存位寬顯存位寬是顯存在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)所能傳送數(shù)據(jù)的位數(shù) 。顯存帶寬顯存頻率X顯存位寬/8 （4）最大分辨率 顯卡的最大分辨率是指顯卡在顯示器上所能

8、描繪的像素點(diǎn)的數(shù)量。 4、散熱方式（1）被動(dòng)式散熱被動(dòng)式散熱方式就是在顯示芯片上安裝一個(gè)散熱片即可，并不需要散熱風(fēng)扇。（2）主動(dòng)式散熱主動(dòng)式散熱除了在顯示芯片上安裝散熱片之外，還安裝了散熱風(fēng)扇，工作頻率較高的顯卡都需要這種主動(dòng)式散熱。5、3D APIAPI是Application Programming Interface的縮寫，是應(yīng)用程序接口的意思，而3D API則是指顯卡與應(yīng)用程序直接的接口。 6、SP單元SP是Stream Processor的縮寫，是NVIDIA對(duì)其統(tǒng)一架構(gòu)GPU內(nèi)通用標(biāo)量著色器的稱謂。7、刷新頻率刷新頻率指圖像在屏幕上更新的速度，即屏幕上每秒顯示全畫面的次數(shù)，刷新頻率

9、的單位是赫茲（Hz）。8、彩色深度（色彩位數(shù)）、圖形中每一個(gè)像素的顏色是用一組二進(jìn)制數(shù)來描述，這組描述顏色信息的二進(jìn)制數(shù)長(zhǎng)度（位數(shù)）稱為色彩位數(shù)。有16、24、32位、36位甚至42位色彩位數(shù)。8.2.4 顯卡的新技術(shù)1、顯卡的交火技術(shù)所謂顯卡的交火技術(shù)，就是用兩塊顯卡，分工協(xié)作，共同完成圖像顯示，以提高顯示效果。這種技術(shù)nVIDIA公司叫SLI技術(shù)，ATI公司叫做CrossFire，這兩種技術(shù)的顯卡連接如下圖所示。2、NVIDIA的PhysX技術(shù)NVIDIA的PhysX是一款功能強(qiáng)大的物理效果引擎，它可以在最前沿的PC游戲中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)物理效果。 3、NVIDIA CUDA技術(shù)NVIDIA CU

10、DA（Compute Unified Device Architecture）技術(shù)可以認(rèn)為是一種以C語言為基礎(chǔ)的平臺(tái)，主要是利用顯卡強(qiáng)大的浮點(diǎn)運(yùn)算能力來完成以往需要CPU才可以完成的任務(wù)。 4、3D VISION技術(shù)3D VISION之前名字為3D Stereo，是NVIDIA基于GeForce 8及以上系列顯卡研發(fā)的3D顯示技術(shù)，搭配立體眼鏡，可以使玩家感受身臨其境的真實(shí)體驗(yàn)。 8.2.5 安裝顯示卡需要注意的事項(xiàng)（1）安裝顯卡時(shí)一定關(guān)閉電源，不要用手接觸金手指，安裝時(shí)一定要打開卡扣，顯示卡插到位后，一定要扣好卡扣。（2）接好外接電源?，F(xiàn)在的新型顯卡都配備了外接（加強(qiáng)）電源接口，安裝時(shí)請(qǐng)不要

11、忘記插上。如果沒有將其插上，啟動(dòng)時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停止響應(yīng)，并在屏幕上顯示必須插上電源接口。（3）注意顯示卡、顯存散熱片是否適用主板及機(jī)箱?，F(xiàn)在顯示卡、顯存散熱片越來越大，在購(gòu)買新顯卡時(shí)，一定要注意顯示卡、顯存散熱片是否適用主板及機(jī)箱。如果購(gòu)買的顯示卡，由于空間位置的不夠，插不到主板的擴(kuò)展槽或裝不進(jìn)機(jī)箱，就會(huì)做無用功。（4）注意更新顯示卡的驅(qū)動(dòng)程序。8.2.6顯卡的測(cè)試 顯卡的測(cè)試軟件有很多，一般可以用GPU-Z測(cè)試顯卡的參數(shù)，用3DMARK測(cè)試顯卡的性能。1、GPU-Z介紹GPU-Z是一款顯卡參數(shù)檢測(cè)工具，由TechPowerUp開發(fā) ?？蓽y(cè)試顯卡的許多參數(shù) ,如名稱、顯示芯片型號(hào) 、顯存信息 、

12、顯卡頻率 等。2、3DMARK介紹3DMark是FutureMark公司出品的3D圖形性能基準(zhǔn)測(cè)試工具，具有悠久的歷史，迄今已成為業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)之一。最新出品的3DMark可以衡量PC在下一代游戲中的3D性能、比較最新的高端游戲硬件、展示驚人的實(shí)時(shí)3D畫面。8.2.7 顯卡的常見故障與維修 1、顯示卡最常見的問題，就是沒插好或接觸不良，特別是AGP和PCI-E插槽，由于比較復(fù)雜金屬觸點(diǎn)多，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的問題。 2、計(jì)算機(jī)剛開機(jī)正常，過幾分到十幾分鐘就花屏或死機(jī)。這是由于風(fēng)扇不轉(zhuǎn)導(dǎo)致GPU溫度過高所致。解決方法，更換顯卡的散熱風(fēng)扇。3、顯卡驅(qū)動(dòng)沒裝好，導(dǎo)致顯示不正常。 4、顯卡與主板不兼容或與其它板卡

13、沖突引發(fā)的故障。 5、顯卡的供電電路壞，導(dǎo)致沒有顯示。8.3顯示器8.3.1 顯示器的分類按照顯示器的工作原理不同分類，分為傳統(tǒng)的CRT顯示器、LCD顯示器和PDP三種。按顯示色彩分類，分為單色顯示器和彩色顯示器，單色顯示器已經(jīng)成為歷史。按顯示屏幕大小分類，以英寸為單位(1 英寸=2.54 cm)，通常有14英寸、15 英寸、17英寸、20英寸、22英寸和24英寸等。8.3.2 LCD顯示器的原理液晶顯示器又叫做LCD顯示器，俗稱為平板顯示器。液晶顯示器的原理是利用液晶的物理特性，在通電時(shí)導(dǎo)通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時(shí)，排列則變得混亂，阻止光線通過。液晶顯示器件中的每個(gè)顯

14、示像素都可以單獨(dú)被電場(chǎng)控制，不同的顯示像素按照控制信號(hào)的“指揮”便可以在顯示屏上組成不同的字符、數(shù)字及圖形。TFT-LCD顯示器按背光源的不同，又分為CCFL（Cold Cathode Fluorescent Lamp，冷陰極熒光燈管）液晶顯示器和LED（Light Emitting Diode，發(fā)光二極管）液晶顯示器。8.3.3 LCD顯示器的物理結(jié)構(gòu)液晶顯示器的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，液晶板加上相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)板（也稱主板，注意不是液晶面板內(nèi)的行列驅(qū)動(dòng)電路）、電源板、高壓板（CCFL有，LED無）、按鍵控制板等，就構(gòu)成了一臺(tái)完整的液晶顯示器。如圖所示。1電源部分液晶顯示器的電源電路分為開關(guān)電源和DC（直流

15、）DC變換器兩部分。其中，開關(guān)電源是一種AC（交流）DC變換器，其作用是將市電交流220V或 110V（歐洲標(biāo)準(zhǔn)）轉(zhuǎn)換成12V直流電源（有些機(jī)型為14V、18V、24V或28V），供給DCDC變換器和高壓板電路；DCDC直流變換器作用是將開關(guān)電源產(chǎn)生的直流電壓（如12V）轉(zhuǎn)換成5V、3.3V、2.5V等電壓，供給驅(qū)動(dòng)板和液晶面板等使用。2驅(qū)動(dòng)板部分3按鍵板部分按鍵電路安裝在按鍵控制板上，另外，指示燈一般也安裝在按鍵控制板上。按鍵電路的作用就是控制的電路通與斷。4高壓板部分高壓板俗稱高壓條（因?yàn)殡娐钒逡话爿^長(zhǎng)，為條狀形式），有時(shí)也稱為逆變電路或逆變器，其作用是將電源輸出的低壓直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)橐壕О?/p>

16、所需的高頻600V以上高壓交流電，點(diǎn)亮液晶面板上的背光燈。5液晶面板（Panel）部分液晶面板是液晶顯示器的核心部件，主要包含液晶屏、LVDS接收器（可選，LVDS液晶屏有該電路）、驅(qū)動(dòng)IC電路（包含源極驅(qū)動(dòng)IC與柵極驅(qū)動(dòng)IC）、時(shí)序控制IC和背光源。8.3.4 LCD顯示器的參數(shù)1屏幕尺寸屏幕尺寸是指液晶顯示器屏幕對(duì)角線的長(zhǎng)度，單位為英寸。2屏幕比例屏幕比例是指屏幕畫面縱向和橫向的比例，屏幕寬高比可以用兩個(gè)整數(shù)的比來表示。目前有4：3（普通）和16：9或16：10（寬屏）三種。3可視角度液晶顯示器的可視角度就是指能觀看到可接收失真值的視線與屏幕法線的角度。4面板類型面板類型指液晶面板的型號(hào)，

17、主要有VA型、IPS型、PLS型和TN型四種。5背光類型 背光類型指液晶顯示器背光燈的類型，目前有CCFL和LED兩種。6亮度亮度是指畫面的明亮程度，單位是堪德拉每平米(cd/m2)或稱nits，也就是每平方公尺的燭光數(shù)。7動(dòng)態(tài)對(duì)比度7. 動(dòng)態(tài)對(duì)比度動(dòng)態(tài)對(duì)比度，指的是液晶顯示器在某些特定情況下測(cè)得的對(duì)比度數(shù)值，例如逐一測(cè)試屏幕的每一個(gè)區(qū)域，將對(duì)比度最大的區(qū)域的對(duì)比度值，作為該產(chǎn)品的對(duì)比度參數(shù)。8黑白響應(yīng)時(shí)間黑白響應(yīng)時(shí)間是指液晶顯示器畫面由全黑轉(zhuǎn)換到全白畫面之間所需要的時(shí)間。9顯示色彩顯示色彩就是屏幕上最多顯示多少種顏色的總數(shù)。液晶顯示器一般都支持24位（16.7M）真彩色。10最佳分辨率最佳分

18、辨率是視覺效果最好時(shí)的分辨率。每種尺寸的液晶顯示器都有自己的最佳分辨率，如17寸和19寸的是12801024，20寸的寬屏是19201050，23寸以上的為19201080。8.3.5顯示器的測(cè)試對(duì)顯示器進(jìn)行參數(shù)和性能測(cè)試的軟件有很多，在本節(jié)將介紹由NOKIA公司開發(fā)的測(cè)試軟件NOKIA MONITOR TEST。NOKIA MONITOR TEST是一款由NOKIA公司出品的專業(yè)顯示器測(cè)試軟件，功能很全面，在主界面的下方中央共有15個(gè)選項(xiàng)：分別是Geometry（幾何）、Brightness and contrast（亮度與對(duì)比度）、High Voltage（高電壓）、Colors（色彩）、To control panel/display（轉(zhuǎn)到控制面板顯示屬性）、Help（幫助）、Convergence（收斂）、Focus（聚焦）、Resolution（分辨率）、Moire（水波紋）、Readability（文本清晰度）、Jitter（抖動(dòng)）、Sound（聲音）、Quit（退出）。 8.3.6顯示器的選購(gòu) 選購(gòu)顯示器前，首先要確定買顯示器的目的，從而決定購(gòu)買顯示器的檔次和價(jià)格。如果只要做些文字處理和一般的事務(wù)處理，