計(jì)算機(jī)組裝與維護(hù)-第6節(jié)顯卡

計(jì)算機(jī)組裝與維修第6節(jié)顯卡第6節(jié)顯卡

任務(wù)一顯卡的簡(jiǎn)介（了解）6.1.1顯卡簡(jiǎn)介任務(wù)二顯卡的結(jié)構(gòu)及工作過程（掌握）6.2.1顯卡的結(jié)構(gòu)6.2.2顯卡的工作原理任務(wù)三顯卡的安裝方法（掌握）任務(wù)四顯卡的分類（了解）6.3.1按顯示卡類型

6.3.2按顯示卡與PC的接口6.3.3按圖形功能6.3.4按顯示芯片

任務(wù)五顯卡的主要性能指標(biāo)（掌握）任務(wù)六主流顯卡介紹（了解）任務(wù)一顯卡的簡(jiǎn)介（了解）

顯卡的簡(jiǎn)介顯卡：又叫顯示器適配卡，是連接主機(jī)與顯示器的接口卡。作用就是將主機(jī)的輸出信息轉(zhuǎn)換成字符、圖形、顏色等信息，傳送到顯示器上顯示。任務(wù)二顯示卡的基本結(jié)構(gòu)及工作過程（掌握）6.2.1顯卡的基本結(jié)構(gòu)顯卡結(jié)構(gòu)顯示BIOS輸出端口AGP金手指顯示內(nèi)存顯示芯片和散熱風(fēng)扇顯卡構(gòu)成圖解供電模塊I/O接口PCIE總線接口GPU顯存1、顯示芯片（GPU）：又叫圖形運(yùn)算處理器，圖形處理芯片，即：GPU，是顯卡的核心。它是顯卡的“大腦”，負(fù)責(zé)處理由電腦發(fā)來的數(shù)據(jù)，最終將產(chǎn)生的結(jié)果顯示在顯示器上。顯卡上最大的一塊芯片，上面有散熱片或是散熱風(fēng)扇。它是顯卡的心臟，決定了顯卡的性能和檔次。也是區(qū)分2D和3D顯卡的依據(jù)。在整個(gè)顯卡中，GPU一塊顯卡采用何種顯示芯片大致決定了該顯卡的檔次和基本性能。顯卡結(jié)構(gòu)介紹：2、顯示內(nèi)存：也稱顯存，通常它是用來臨時(shí)存儲(chǔ)顯示芯片所處理的圖像或視屏數(shù)據(jù)信息，顯存的速度以及帶寬直接影響著顯卡的速度，顯存越大，顯卡速度越快，像素就越多，圖像就越清晰。3、RAMDAC：

（隨機(jī)存儲(chǔ)器數(shù)模轉(zhuǎn)換器）

它負(fù)責(zé)將顯存的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成顯示器能夠接收的模擬信號(hào)。它的工作頻率高低決定著顯卡的刷新頻率。通常RAMDAC被集成在顯示芯片中。它決定顯卡到顯示器的最大帶寬。單位：MHZ。

RAMDAC頻率就是數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為顯示器能識(shí)別的模擬信號(hào)的頻率

2D顯卡能達(dá)到170MHZ；3D顯卡能達(dá)到230MHZ。4、VGABIOS：主要用于存放顯示芯片與驅(qū)動(dòng)程序之間的程序，還存放顯卡型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家及出廠時(shí)間等信息5、I/O接口：與顯示器相連，以便將顯示結(jié)果輸出到屏幕上。目前主要有三種接口技術(shù)。分別是VGA，DIV，S-Video。I/O接口VGA接口HDMI接口TV接口DVI接口TV接口Displayport接口HDMI接口1）VGA：模擬接口

VGA接口就是顯卡上輸出模擬信號(hào)的接口，VGA（VideoGraphicsArray）接口，也叫D-Sub接口。

VGA接口是一種D型接口，上面共有15針空，分成三排，每排五個(gè)。VGA接口是顯卡上應(yīng)用最為廣泛的接口類型，我們平時(shí)常見的顯示器都接在此接口上。目前的DVI接口分兩種，一個(gè)是DVI-D接口，另外一種則是DVI-I接口。

DVI-D接口只能傳送數(shù)字信號(hào)，接口上只有3排8列共24個(gè)針腳，其中右上角的一個(gè)針腳為空。不兼容模擬信號(hào)。2）DVI：數(shù)字接口DVI-I接口，可同時(shí)兼容模擬和數(shù)字信號(hào)。兼容模擬信號(hào)并不意味著模擬信號(hào)的接口D-Sub接口可以連接在DVI-I接口上，而是必須通過一個(gè)轉(zhuǎn)換接頭才能使用，一般采用這種接口的顯卡都會(huì)帶有相關(guān)的轉(zhuǎn)換接頭。

3）S—VIDEO(S端子)接口VIVO接口是一種擴(kuò)展的S端子接口，針數(shù)要多于擴(kuò)展型S端子7針。VIVO接口必須要用顯卡附帶的VIVO連接線，才能能夠?qū)崿F(xiàn)S端子輸入與S端子輸出功能。

<S端子有標(biāo)準(zhǔn)的4針接口（無音效輸出）和擴(kuò)展的7針接口（帶音效輸出）>VIVO接口

VIVO連接線

6、總線接口：顯卡必須插在主板上面才能與主板交換數(shù)據(jù)，因而就必須有與之相對(duì)應(yīng)的接口?，F(xiàn)在最主流的總線接口是AGP和PCI-E16×接口。AGP接口PCI-E接口6.2.2顯示卡的工作過程顯卡工作過程通常包括以下四個(gè)步驟：CPU顯示器CPU→顯示芯片→顯存→RAMDAC→輸出接口→顯示器6.2.2顯示卡的工作過程顯卡工作過程通常包括以下四個(gè)步驟：Step1：CPU將數(shù)據(jù)通過總線和接口傳送到顯示芯片；

Step2：顯示芯片對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理結(jié)果存放在顯示內(nèi)存中；

Step3：顯示內(nèi)存將數(shù)據(jù)傳送到RAMDAC并進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換；

Step4：RAMDAC將模擬信號(hào)通過VGA接口輸送到顯示器

顯示芯片處理完數(shù)據(jù)→顯存→RAMDAC→數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)→顯示器原理框圖GPU供電電路BIOS

顯存FANPCIE總線TVOUTDVIVGAHDMI/DP

任務(wù)三顯示卡的安裝方法（掌握）1、硬件安裝：

①取下機(jī)箱上對(duì)應(yīng)AGP插槽的檔板→②將顯卡豎直放置在AGP插槽上插進(jìn)→③用螺絲刀將顯卡固定好。

2、安裝驅(qū)動(dòng)程序：

右擊桌面→屬性→設(shè)置→高級(jí)→適配器→更改→選中“顯示指定位置的所有……”→下一步→瀏覽→插入顯卡驅(qū)動(dòng)光盤到光驅(qū)→找到Win9x目錄→選中“****.inf”→確定→選擇與使用硬件型號(hào)相同的產(chǎn)品→確定→開始復(fù)制文件→重啟任務(wù)四顯卡的分類（了解）6.4.1按顯示卡類型分類：1、獨(dú)立顯卡（需要單獨(dú)購(gòu)買的部件）2、集成顯卡（主板自帶的顯卡）注意：有集成顯卡的計(jì)算機(jī)同樣也可以再安裝一塊獨(dú)立顯卡6.4.2按顯卡接口分類有兩個(gè)顯卡缺口種類

ISA（已經(jīng)被淘汰）

PCI總線頻率33MHZ,傳輸帶寬133MB/S（已經(jīng)被淘汰）AGP

標(biāo)準(zhǔn)AGP1XAGP2XAGP4XAGP8X266MB/S532MB/S1064MB/S2128MB/S只有一個(gè)缺口

PCI-Express1x:傳輸帶寬250MB/S集成

現(xiàn)在市場(chǎng)上銷售的顯示卡大多是AGP8X及PCIExpress

，但隨著技術(shù)發(fā)展PCIExpress×16將會(huì)代替AGP從而一統(tǒng)顯卡接口領(lǐng)域。ISAAGPPCI-E16XPCIAGP總線參數(shù)表版本參數(shù)AGP1.0AGP2.0AGP3.0AGP1XAGP2XAGP4XAGP8X總線頻率66MHZ66MHZ66MHZ66MHZ信號(hào)電壓3.3V3.3V1.5V0.8V傳輸位寬32bit32bit32bit32bit工作頻率66MHZ133MHZ266MHZ533MHZ傳輸帶寬266MB/S532MB/S1064MB/S2128MB/S6.4.3按圖形功能分類2D顯示卡：顯示卡的顯示芯片只能處理平面的圖形。這類顯卡包括ISA、PCI接口以及大多數(shù)的集成顯卡。在處理3D圖象和特效時(shí)，主要依賴CPU的處理能力，稱為“軟加速”3D顯示卡：又叫做3D圖形加速卡，其顯示芯片具有強(qiáng)大的3D與2D圖形處理能力。目前使用的AGP和PCI-E顯卡都屬于這類。將3D圖象和特效處理功能集中在GPU中，稱為“硬加速”。6.4.4按顯示芯片分類

這是目前最主要的劃分方式，GPU決定顯示卡的性能和檔次。雖然顯卡的生產(chǎn)廠家很多，但研制芯片的廠家只有兩家，分別為：nVIDIA（美國(guó)）：型號(hào)有GeForce系列ATI（加拿大）：型號(hào)有Radeon(鐳)系列任務(wù)五顯示卡的性能指標(biāo)（掌握）1、顯存：顯示位寬：顯存最重要的性能指標(biāo)，指顯存一次性讀入的數(shù)據(jù)量，表示顯存與顯示芯片之間交換速度，帶寬越大，通路越暢通，速度越快，目前大部分的顯卡是128位的，但也有部分是64位的，購(gòu)買的時(shí)候要小心。種類：分為SD

，DDR，DDR2，DDR3幾種顯存容量：如64M，128M，256M等顯存品牌：（主要品牌有HY，三星等）顯存速度：指顯存接到芯片指令后存取數(shù)據(jù)的速度，有5ns，3.6ns，2.2ns等，越小越好。顯存工作頻率：頻率=1000/顯存速度，此值與顯存速度和顯存種類有很大關(guān)系，這是SD顯存的公式，若是DDR則*2，DDR2則*42、顯示芯片：是整個(gè)顯卡的核心，如我們剛才所提到GeForceFX5200，7300，Radeon9200,9500等，值越大，處理速度就越快。核心頻率（MHZ）：顯卡的核心頻率是指顯示核心的工作頻率，其工作頻率在一定程度上可以反映出顯示核心的性能3、顯示帶寬：顯示帶寬=工作頻率*顯存位寬/84、RAMDAC速率：指顯卡能讓顯示器每秒能對(duì)整個(gè)畫面重復(fù)更新的次數(shù)。一般顯卡都能在350~400MHZ以上例如：若此100Hz，表示顯卡每秒將送出100張畫面的模擬訊號(hào)給顯示器。5、色深：色深是指某個(gè)確定的分辯率下，描述每一個(gè)像素點(diǎn)的色彩所使用的數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，單位是“位”。它決定了每個(gè)像素點(diǎn)可以有的色彩的種類。6、品牌：nVIDIA陣營(yíng)：華碩、微星、麗臺(tái)

ATI陣營(yíng)：技嘉、鐳麗7、頂點(diǎn)著色單元

頂點(diǎn)著色單元是顯示芯片內(nèi)部用來處理頂點(diǎn)信息并完成著色工作的并行處理單元。他決定了顯卡的三角形處理和生成能力，所以也是衡量顯示芯片性能特別是3D性能的重要參數(shù)。

頂點(diǎn)是圖形學(xué)中的最基本元素，在三維空間中，三個(gè)頂點(diǎn)可以構(gòu)成成一個(gè)三角形，而顯卡所最終生成的立體畫面則是由數(shù)量繁多的三角形構(gòu)成的，而三角形數(shù)量的多少就決定了畫面質(zhì)量的高低，畫面越真實(shí)越精美，就越需要數(shù)量更多的三角形來構(gòu)成。頂點(diǎn)著色單元就是處理這些信息然后再送給像素渲染單元完成最后的填充工作，最后再輸出到顯示器就成為我們所看到的3D畫面。而顯卡的頂點(diǎn)處理能力不足，就會(huì)導(dǎo)致要么降低畫質(zhì)，要么降低速度。8、渲染管線

顯卡的渲染管線是顯示核心的重要組成部分，顯示核心的內(nèi)部就分為兩大區(qū)域，一個(gè)區(qū)域就是頂點(diǎn)著色單元，主要負(fù)責(zé)描繪圖形，也就是建立模形。一個(gè)就是像素渲染管線，主要負(fù)責(zé)把頂點(diǎn)繪出的圖形填色。然后再加上紋理貼圖單元貼上紋理，一個(gè)精美的圖形就出來了。比如現(xiàn)在要顯卡繪出一個(gè)茶壺。頂點(diǎn)著色單元就會(huì)依據(jù)這些信息繪出這個(gè)茶壺的輪廓。接下來像素渲染管線就會(huì)依據(jù)這個(gè)輪廓，把從顯存中的有關(guān)這個(gè)茶壺的顏色信息讀出來，給這個(gè)茶壺上色，如果這個(gè)茶壺是白色的，就上白色的。然后，再由紋理貼圖單元貼上精美的圖案，最后這個(gè)精美的茶壺就出來了。因此，渲染管線就是顯示核心中負(fù)責(zé)給圖形配上顏色的一組專門通道。它是顯示核心中單獨(dú)設(shè)計(jì)的一組電路，擁有單獨(dú)的晶體管。渲染管線越多，那么所繪出的圖形它的填充效率就越高，自然我們看到的畫面也就越流暢越精美。這就是為什么渲染管線越多越好的原因。如果少了，那么自然就會(huì)使顯卡的性能下降。

渲染管線的數(shù)量一般是以渲染流水線的數(shù)量×每管線的紋理單元數(shù)量來表示。例如，GeForce6800Ultra的渲染管線是16×1，就表示其具有16條像素渲染流水線，每管線具有1個(gè)紋理單元；GeForce4MX440的渲染管線是2×2，就表示其具有2條像素渲染流水線，每管線具有2個(gè)紋理單元2）DVI：數(shù)字接口速度快

DVI傳輸?shù)氖菙?shù)字信號(hào)，數(shù)字圖像信息不需經(jīng)過任何轉(zhuǎn)換因此減少了數(shù)字→模擬→數(shù)字繁瑣的轉(zhuǎn)換過程，大大節(jié)省了時(shí)間，因此它的速度更快，有效消除拖影現(xiàn)象，而且使用DVI進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，信號(hào)沒有衰減，色彩更純凈，更逼真。

畫面清晰

DVI接口無需進(jìn)行數(shù)/模轉(zhuǎn)換，避免了信號(hào)的損失，使圖像的清晰度和細(xì)節(jié)表現(xiàn)力都得到了大大提高。

DVI顯示系統(tǒng)包括一個(gè)傳送器和一個(gè)接收器。傳送器是信號(hào)的來源，可以內(nèi)建在顯卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出現(xiàn)在顯卡PCB上；而接收器則是顯示器上的一塊電路，它可以接受數(shù)字信號(hào)，將其解碼并傳遞到數(shù)字顯示電路中，通過這兩者，顯卡發(fā)出的信號(hào)成為顯示器上的圖象。

8、3D圖形加速卡

3D圖形加速卡技術(shù)1、頂點(diǎn)著色引擎：可編程性使創(chuàng)造出來的場(chǎng)景更有特色，更加逼真2、T-緩沖（T-Buffer）：通過多重渲染、提高采樣率來解決邊緣鋸齒問題，使全景邊緣更加圓潤(rùn)。3、全屏抗失真：使畫面中失真的像素盡量減到最低的程度，來達(dá)到平滑效果。對(duì)顯卡的檔次要求很高。

4、硬件凹凸貼圖：對(duì)物體表面凹凸不平的映射并加以實(shí)時(shí)光源來表現(xiàn)真實(shí)細(xì)膩的圖象。5、材質(zhì)貼圖：將平面圖貼到物體表面6、T&L（幾何變換和光源處理）：nVIDIA公司研發(fā)的技術(shù)。在不增加物體多邊形的前提下，進(jìn)一步提高物體表面的邊緣圓滑程度，使圖象更真實(shí)、準(zhǔn)確和生動(dòng)。而且擁有強(qiáng)大的光源處理能力，可以產(chǎn)生帶有反射性質(zhì)的光源效果。如GeForce256顯卡。7、T-緩沖（T-Buffer）：確定3D物體間的前后位置關(guān)系

W-緩沖（W-Buffer）：可在3D效果中對(duì)更細(xì)致的物體進(jìn)行處理，更均勻地在遠(yuǎn)近剪切面之間進(jìn)行分配，讓程序使用更大的距離范圍，同時(shí)保持深度緩沖與觀察位置間的精確聯(lián)系。應(yīng)用程序接口（API）：用于游戲或相關(guān)應(yīng)用程序三維圖形的三大接口（Direct3D、OpenGL、Heidi）

DirectX（D3D）：由微軟公司所開發(fā)，隨WINDOWS系統(tǒng)自帶，微軟操作系統(tǒng)平臺(tái)下的游戲程序開發(fā)接口。目前版本已到了9.0版。由一組驅(qū)動(dòng)程序構(gòu)成。主要包括：DirectDraw（顯示）、DirectInput（輸入）、DirectPlay（網(wǎng)絡(luò)）、DirectSound（音效）。主要應(yīng)用與PC游戲的3D圖形加速工作（診斷工具：Dxdiag.exe）

OpenGL（OpenGraphicsLib）：開放式圖形接口，一套三維圖形處理庫，用于高級(jí)圖形工作站描述如何將三維空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二維圖像，獨(dú)立于操作系統(tǒng)

Heidi

由Autodesk公司開發(fā)，用于普通3D制作

舉個(gè)例子吧，骨灰級(jí)玩家（玩游戲比較長(zhǎng)的）在DOS下玩游戲時(shí)，可不想我們現(xiàn)在，安裝上就可以玩了，他們往往首先要先設(shè)置顯卡的品牌和型號(hào)，然后還要設(shè)置IRQ（中斷）、I/O（輸入于輸出）、DMA（存取模式），如果哪項(xiàng)設(shè)置的不對(duì)，那么游戲聲音就發(fā)不出來。這部分的設(shè)置不僅讓玩家傷透腦筋，而且對(duì)游戲開發(fā)者來說就更頭痛了，因?yàn)闉榱俗層螒蚰軌蛟诒姸嚯娔X中正確運(yùn)行，開發(fā)者必須在游戲制作之初,便需要把市面上所有聲卡硬件數(shù)據(jù)都收集過來，然后根據(jù)不同硬件的

API來寫不同的驅(qū)動(dòng)程序，這對(duì)于某一個(gè)游戲制作公司來說，是很難完成的，所以說在當(dāng)時(shí)多媒體游戲很少。微軟和SGI公司正是看到了這個(gè)問題，分別為眾廠家推出了一個(gè)所有顯卡共同的應(yīng)用程序接口程序——DirectX和OpenGL。當(dāng)有了他們之后，程序員只需要編寫符合DirectX和OpenGL的驅(qū)動(dòng)程序，就可以充分發(fā)揮顯卡的最大性能而不必再去了解硬件的具體性能和參數(shù)，這樣就大大簡(jiǎn)化了程序開發(fā)的效率。同樣，顯示芯片廠商根據(jù)此兩種標(biāo)準(zhǔn)來設(shè)計(jì)自己的硬件產(chǎn)品，以達(dá)到在API調(diào)用硬件資源時(shí)最優(yōu)化，獲得更好的性能。任務(wù)六市場(chǎng)主流顯卡介紹（了解）1、nVIDIA公司：Value，SE，LE，XT，ZT代表簡(jiǎn)化版；MX普通版；Ultra，GTX，TI，TC，GO，GT2代表高級(jí)版；TC可占用內(nèi)存的顯卡主要品牌GeForce系列：GeForce256、GeForce2(100/20