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第六章第六章 输出设备输出设备 6.1 显卡显卡 显示适配器简称显示卡或显卡，它是显示器与主机通信的控制电路和接口。显卡的主要作用是在程序运行时，根据CPU提供的指令和有关数据，将程序运行的过程和结果进行相应的处理，转换成显示器能够接受的文字和图形显示信号，并通过屏幕显示出来，也就是说显示器必须依靠显卡提供的信号才能显示出各种字符和图像。目前显卡已经成为仅次于CPU，开展变化最快的计算机部件。6.1.1 显卡的分类显卡的分类1.集成显卡2.集成显卡是将显示芯片及其相关电路都集成在主板上，与主板融为一体。集成显卡的显示效果与处理性能相对较弱，不能进行硬件升级。但其具有功耗低、发热量小、成本低等优势。2.独立显卡独立显卡是将显示芯片及其相关电路单独做在一块电路板上，需要占用主板的扩展插槽，拥有较好的显示效果和性能，容易进行硬件升级。但是独立显卡需要花费额外的资金去购置，并且功耗和热量都比较大。6.1.2 显卡的结构显卡的结构显卡通常由显示芯片、显示内存、显示BIOS芯片、总线接口和I/O接口构成。1 显示芯片显示芯片，GPU，全称是GraphicProcessingUnit，即“图形处理器。GPU是相对于CPU的一个概念，GPU相当于专用于图像处理的CPU。每一块显卡上都会有一个大散热片或一个散热风扇，它的下面就是显示芯片。显卡的核心频率是指显示芯片的工作频率，在一定程度上可以反映出显示核心的性能，但显卡的性能是由多方面因素所决定的，因此在显示核心不同的情况下，核心频率高并不代表此显卡性能强劲。显示芯片的制造工艺是指在生产GPU过程中，连接各个元器件的导线宽度，以nm纳米为单位，数值越小，制造工艺越先进。目前主流显示芯片的制造工艺为40nm。2 显示内存显示内存，简称显存，也是显卡的重要组成局部。它的主要功能是暂时存储显示芯片将要处理的数据和已经处理好的数据。显示芯片的档次越高，分辨率越高，在屏幕上显示的像素点也就越多，所需的显存容量也就越大。显存的类型有GDDR2、GDDR3、GDDR4和GDDR5，目前主流的是GDDR3和GDDR5。显卡中衡量显示内存性能指标的有工作频率、显存位宽、显存带宽和显存容量等。1工作频率：显存的工作频率直接影响显存的速度。显存的工作频率以MHz兆赫兹为单位，工作频率的上下和显存类型有非常大的关系。GDDR5的工作频率最高已经到达4800MHz，而且提高的潜力还很大。2显存位宽：显存位宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则相同频率下所能传输的数据量越大。目前大局部显卡的显存位宽是128bit、192bit、256bit和384bit，局部高档显卡的显存位宽可到达512bit和768bit。3显存带宽：显示芯片与显示内存之间的数据交换速度就是显存带宽。在显存工作频率相同的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。显卡的显存是由一块块的显存芯片构成的，显存总位宽同样也是由所有显存颗粒的位宽组成。显存位宽=显存颗粒位宽显存颗粒数。在其他规格相同的情况下，位宽越大性能越好。4显存容量：显存容量是显卡上本地显存的容量大小，显存容量决定着显存临时存储数据的能力，直接影响显卡的性能。目前主流的显存容量有128MB、256MB、512MB和1GB，而高档显卡的显存容量为1.25GB、1.5GB、2GB、3GB和4GB。3 显示BIOS芯片 显示BIOS芯片主要用于存放显示芯片的控制程序，还有显示卡的型号、规格、生产厂家及出厂时间等信息。翻开计算机时，显示BIOS 芯片通过内部的控制程序，将这些信息显示在屏幕上。早期的显示BIOS 固化在芯片中，不可以修改，而现在多数显示卡都采用了大容量的EPROM，即所谓的Flash BIOS，可以通过专用的程序进行改写或升级。4总线接口 显卡需要与主板进行数据交换才能正常工作，所以就必须有与之对应的总线接口。早期的显卡总线接口为AGP，而目前最流行的显卡总线接口是PCI-E 16。5 I/O接口 计算机所处理的信息最终都要输出到显示器上才能被人们看见。显卡的I/O接口就是显示器与显卡之间的桥梁，它负责向显示器输出图像信号。目前主要的显卡I/O接口有VGA接口、DVI接口、HDMI接口和Display Port接口。6.1.3 显卡的工作原理显卡的工作原理 显卡的功能是将CPU送来的影像资料处理成显示器可以理解的格式，再送到屏幕上形成影像。我们在显示器上看到的图像是由很多像素点组成的，是一种模拟信号，而计算机处理的都是0和1这样的数字信号。为此，图形显示过程需要一位“翻译。二进制数据离开CPU后，通过总线进入显卡的显示芯片进行处理，处理完的数据被送入显存暂存起来。6.1.4 显卡的技术指标显卡的技术指标1 刷新频率：显示器每秒刷新屏幕的次数，单位为Hz。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以上的刷新率。2 最大分辨率：最大分辨率是显卡在显示器上所能描绘的像素点的数量，分为水平行像素点数和垂直行像素点数。比方说，如果分辨率为1024768像素，那就是说这幅图像由1024个水平像素点和768个垂直像素点相乘组成。现在流行的显卡的最大分辨率都能到达2560 x1600。3 色深：也叫颜色数，是指显卡在一定分辨率下可以显示的色彩数量。一般以多少色或多少bit色来表示，比方标准VAG显示卡在640480分辨率下的颜色数为16色或4 bit色。通常色深可以设定为16位、24位，当色深为24位时，称之为真彩色，此时可以显示出16777216种颜色。现在流行的显卡的色深大多数到达了32位。色深的位数越高，所能显示的颜色数就越多，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。4 像素填充率和三角形生成速度：屏幕中的一个三维物体其实是由计算机运算生成的。当一个屏幕上的三维物体运动时，要及时地显示原来被遮的局部，抹去现在被遮的局部，还要针对光线角度的不同来应用不同的色彩填充多边形。人的眼睛具有一种“视觉暂留特性，就是当一副图像很快地被多幅连续的只有微小差异的图像代替时，给人的感觉并不是多副图像的替换，而是一个连续的动作，所以当三维图像也进行快速的生成、消失和填充像素时，给人的感觉就是三维物体的运动了。像素填充率就是显卡在一个时钟周期内所能渲染的图形像素的数量，它直接影响显卡的显示速度，是衡量3D显卡性能的主要指标之一。4 像素填充率和三角形生成速度：三角形多边形生成速度是指显卡在一秒钟内所生成的三角形多边形数量。电脑显示3D图形的过程，首先是用多边形三角形是最简单的多边形建立3维模型，然后再进行着色等其它处理，物体模型中三角形数量的多少将直接影响重现后物体外观的真实性。在保障图形显示速度的前提下，显卡在一秒钟内生成的三角形数量越多，物体建模就能使用更多的三角形，以提高3D模型的分辨率。5 流处理器单元：在DirectX 10显卡出现之前，并没有“流处理器这个说法。显示芯片内部由“管线构成，分为顶点管线和像素管线，顶点管线负责3D建模，像素管线负责3D渲染。由于两种管线的数量是固定的，会出现一些问题。在DirectX 10时代首次提出了“统一渲染架构，取消了传统的像素管线和顶点管线，统一改为流处理器单元，它既可以进行顶点运算也可以进行像素运算，这样在不同的场景中，显卡就可以动态分配进行顶点运算和像素运算的流处理器数量，到达资源的充分利用。6 3D API：API是Application Programming Interface的缩写，即应用程序接口，而3D API则是指显卡与应用程序的直接接口。3D API能让编程人员所设计的3D软件通过API自动和显卡的驱动程序进行沟通，启动显示芯片内强大的3D图形处理功能。个人电脑中主要的3D API有DirectX和OpenGL。6.1.5 主流显示芯片主流显示芯片显示芯片与CPU一样，其技术含量相当高，目前市场上主要有Intel、NVIDIA和AMD三家厂商。这三家公司只设计、生产显示芯片，自己并不生产显卡，它们将显示芯片卖给第三方厂商，并告诉这些厂商如何去组装、生产，也就是提供一个“样板给别人，这种“样板就是常说的“公版设计，对于小的显卡厂商而言，在买回显示芯片后，只要按照“公版设计模型，即可进行显卡生产。1 Intel公司的显示芯片Intel不但是世界上最大的CPU生产商，也是世界最大的集成显卡显示芯片生产商。目前Intel的显示芯片全部用于集成显卡，与装载了Intel芯片组的主板搭配使用。如果只按出售数量计算，Intel随其主板芯片组出售的显示芯片占据整个集成显卡显示芯片市场的60%以上。2 NVDIA公司的显示芯片NVIDIA公司最知名的产品是为游戏而设计的GeForce系列和为专业工作站而设计的Quadro系列显示芯片。GeForce系 列 显 示 芯 片 共 经 历 了 GeForce、GeForce2、GeForce3、GeForce4、GeForce5、GeForce 6、GeForce 7、GeForce 8、GeForce 9和第十代产品，目前主流产品是GeForce第十代。3 AMD公司的显示芯片AMD公司最知名的显示芯片产品是为游戏而设计的Radeon系列和为专业工作站而设计的FireGL系列。Radeon系列显示芯片共经历了Radeon HD 2000系列、3000系列、4000系列、5000系列、6000系列和7000系列。目前主流显示芯片是5000系列第五代、6000系列第六代和7000系列第七代。6.1.6 选购显卡选购显卡 选购显卡除了考虑技术指标外，还要注意以下问题：1 品牌 2 外观3 显存4.显卡风扇 6.2 显示器显示器 显示器又叫监视器Monitor。显示器是个人电脑的必备设备，是用户和计算机交互的信息平台。常见的显示器是阴极射线CRT显示器和液晶显示器LCD。6.2.1 液晶显示器的工作原理液晶显示器的工作原理液 晶 显 示 器 就 是 使 用 了“液 晶 LIQUIDCRYSTAL作为显示材料的显示器。其实，液晶是一种介于固态和液态之间的有机化合物，当被加热时，它会呈现透明的液态，冷却时则会结晶成混浊的固态。从技术上简单地说，液晶面板包含了两片相当精致的无钠玻璃素材，中间夹着一层液晶。当向液晶通电时，液晶体分子排列得井然有序，可以使光线容易通过；而不通电时，液晶分子排列混乱，阻止光线通过。通电与不通电就可以让液晶像闸门般地阻隔或让光线穿过。这种可以控制光线的两种状态是液晶显示器形成图像的前提条件。当然，液晶本身是发光的，必须借助背光模组来到达显示的功能。背光模组可以供给充足的亮度与分布均匀的光源，使显示器能正常显示影像。6.2.2 液晶显示器的技术指标液晶显示器的技术指标1 分辨率 分辨率通常用一个乘积来表示。它标明了水平方向上的像素点数水平分辨率与垂直方向上的像素点数垂直分辨率。分辨率越高，意味着屏幕上可以显示的信息越多，画质也越细致。2 屏幕尺寸液晶显示器的屏幕尺寸是指液晶面板的对角线尺寸，以英寸单位。目前市场上常见显示器有19英寸、20英寸、21.5英寸、22英寸、23英寸、23.6英寸和24英寸等。3 可视角度液晶显示器发出的光由液晶模块背后的背光灯提供，这必然导致液晶显示器有一个最正确的欣赏角度：正视。当从其他角度观看时，由于背光可以穿透旁边的像素而进入人眼，就会造成颜色的失真。液晶显示器的可视角度就是指能观看到不失真图像的视线与屏幕法线的角度，这是评估液晶显示器的重要指标之一，数值当然是越大越好。4 响应时间响应时间指的是液晶显示器对于输入信号的反响速度，也就是液晶由暗转亮或由亮转暗的反响时间，通常是以毫秒ms为单位。此值当然是越小越好。一般的液晶显示器的响应时间在2ms5ms之间。5 色彩度液晶显示器的面板上每个独立的像素色彩是由红、绿、蓝三种基本色来控制。大局部厂商生产出来的液晶显示器，每个基本色都能到达8位，即256种表现度，那么每个独立的像素就有高达256256256=16777216种色彩了。6 屏幕坏点液晶显示器是靠液晶材料在电信号控制下改变光的折射效应来成像的。如果液晶显示屏中某一个发光单元有问题或者该区域的液晶材料有问题，就会出现总不透光或总透光的现象，这就是所谓的屏幕“坏点。这种缺陷表现为，无论在任何情况下都只显示为一种颜色的一个小点。按照行业标准，3个坏点以内都是合格的。6.2.3 选购液晶显示器选购液晶显示器 选购液晶显示器除了考虑相应的技术指标外还要注意以下问题：1 外观2 接口和其他特性 3 辐射6.3 声卡声卡 声卡Sound Card是多媒体计算机的重要部件，有了它计算机就能够发出声音。如果计算机中没有声卡，就无法听歌曲、看电影、进行语音交谈。声卡可以分为集成声卡和独立声卡。集成声卡最大的优势就是性价比。目前集成声卡几乎成为主板的标准配置，没有集成声卡的主板反而比较少了。虽然集成声卡音效已经很不错了，但独立声卡并没有因此而销声匿迹，现在大局部独立声卡都是针对音乐发烧友以及其他特殊场合而量身定制的。独立声卡按照接口类型，可以分为PCI接口、PCI-E接口及USB接口三种。目前绝大局部内置声卡都采用PCI接口或PCI-E接口，而外置式声卡均采用USB接口与主机连接 6.3.1 声卡的结构声卡的结构1 处理芯片声卡的数字信号处理芯片DigitalSignalProcessor，DSP是声卡的核心部件。在主芯片上都标有商标、芯片型号、生产日期、编号和生产厂商等重要信息。它负责将模拟信号转换为数字信号A/D转换和将数字信号转换为模拟信号D/A转换。数字信号处理芯片基本上决定了声卡的性能和档次，通常我们也按照此芯片的型号来称呼该声卡。2 Line In接口 Line In接口是线型输入接口，它将品质较好的声音、音乐信号输入，通过计算机的控制将该信号录制成一个文件。通常该端口用于外接辅助音源。3 Line Out接口 Line Out接口是线型输出接口，它用于外接具有功率扩大功能的音箱。有些声卡有两个线性输出接口，第二个线型输出接口，一般用于连接四声道以上的后端音箱。4 Speak Out接口 Speaker Out接口是扬声器输出接口，有时标记为“SPK，它用于插外接音箱的音频线插头。Line Out与Speaker Out虽然都提供音频输出，但是它们也是有区别的，如果声卡输出的声音通过具有功率扩大功能的音箱，使用Line Out就可以了；如果音箱没有任何扩大功能而且也没有使用外部的扩音器，那就使用Speaker Out，这是因为通常声卡会利用内部的功率扩大功能将声音从Speaker Out输出。5 MIC接口 MIC接口是话筒输入接口，它用于连接麦克风话筒。6.3.2 技术指标技术指标1 采样位数和采样频率 音频信号是一种连续的模拟信号，而计算机处理的却只能是数字信号，因此假设要对音频信号进行处理，就必须先进行模/数A/D的转换。这个转换过程就是对音频信号的采样和量化的过程，即把时间上连续的模拟信号转变为时间上不连续的数字信号。只要在连续量上的等间隔取足够多的“点，就能够逼真地模拟出原来的连续量。这个取点的过程就称为“采样。采样精度越高，数字声音越逼真。2 MIDI接口 MIDIMusical Instrument Data Interface，即电子乐器数字化接口，是一种用于计算机与电子乐器之间进行数据交换的通信标准。MIDI文件记录了用于合成MIDI音乐的各种控制指令。3 声道声道Sound Channel 是指声音在录制或播放时，在不同空间位置采集或回放的相互独立的音频信号，所以声道数也就是声音录制时的音源数量或回放时相应的音箱数量。声卡所支持的声道数是衡量声卡档次的重要指标之一。声道主要分3种：单声道、立体声和环绕立体声。三维音效果是一种虚拟的环绕声音环境，搭建这种环境仅仅依靠两个音箱是远远不够的，所以立体声技术在三维音效面前就显得捉襟见肘了，但多声道环绕音频技术的出现则解决了这一问题。目前具有环绕立体声功能的声卡多为5.1和7.1声道。其中“5是五个高音音箱，“.1是一个低音音箱。6.3.3 选购声卡选购声卡总的来说，在选购声卡时只要够用就行了，不要盲目追求高档的产品。一般用户对声卡的性能要求不高，关心的是它的价格。从性能上讲，集成声卡完全不输给中低端的独立声卡，在性价比上集成声卡又占尽优势。对于中低端市场，追求性价的用户，集成声卡是不错的选择。如果是一些对音效要求十分严格的专业用户，可以购置高档产品，高档产品的声音效果出色。此外，购置时还要注意：1 做工 2 外置声卡 6.4 音箱音箱 多媒体音箱是多媒体电脑的必备设备。随着声卡技术的开展，声卡的功能已经很完备，再加上多媒体音箱的配合，完全可以尽现电脑的多媒体功能。6.4.1 音箱的分类音箱的分类1 无源音箱 无源音箱是没有电源和音频放大电路的音箱，只是在塑料压制或木制的音箱中安装了两只扬声器，靠声卡的音频功率放大电路输出直接驱动。这种音箱的音质和音量主要取决于声卡的功率放大电路，通常音量不大。2 有源音箱有源音箱是在普通的无源音箱中，加上功率放大器。优质的扬声器、良好的功率放大器、漂亮的外壳工艺构成了多媒体有源音箱的基本框架。有源音箱必须使用外接电源。有源音箱一般由一个体积较大的“低音炮和两个体积较小的“卫星音箱组成，6.4.2 音箱的技术指标音箱的技术指标1 防磁屏蔽功能 扬声器上的磁铁对周围环境有干扰，为防止它对显示器和磁盘上的数据产生干扰，要求音箱具有较强的防磁屏蔽功能。2失真度指声音在被多媒体有源音箱放大前和放大后的差异，用百分比表示，数值越小越好。失真包括谐波失真、相位失真和互调失真等，由于人耳对谐波失真最敏感，所以通常以谐波失真的指标说明音箱设备的性能。3 额定功率音箱音质的好坏和额定功率没有直接的关系。额定功率就是音箱能够连续稳定工作的有效功率，也就是能够长期承受这一数值的功率而不致损坏。与之对应，音箱还有一个峰值功率，指的是音箱能瞬间承受的最大功率。4 静态噪音 没有接入信号时，将音量开关调到最大位置所发出的噪声。这种噪声是有源音箱中放大电路所产生的，越小越好。一般使用信噪比指标说明音箱设备的性能，信噪比就是音箱设备放大后的有用的信号功率与设备自身噪声功率的比值，一般越大越好。6.4.3 选购音箱选购音箱1 试听。2 尽量选择有源音箱。3 尽量选择木质音箱。6.5 打印机打印机 打印机是将计算机的运行结果或中间结果打印在纸上的常用输出设备，利用打印机可以得到各种文字、图形和图像等信息。6.5.1 打印机的分类打印机的分类 1 针式打印机 针式打印机是典型的击打式打印机，如今已经退出了家用打印机的市场。其工作原理是在打印头移动的过程中，色带将字符打印在对应位置的纸张上。2 喷墨打印机喷墨打印机的工作原理并不复杂，那就是通过将细微的墨水颗粒喷射到打印纸上而形成图形。按照工作方式的不同它可以分为两类：一类是以Canon为代表的气泡式BubbleJet，另一类是以EPSON为代表的微压电式MicroPiezo。目前就整个彩色输出打印机市场而言，喷墨打印机依靠出色的性价，依然占据一席之地。3 激光打印机 激光打印机的工作原理是：当调制激光束在硒鼓上进行横向扫描时，使鼓面感光，从而带上负电荷，当鼓面经过带正电的墨粉时感光局部吸附上墨粉，然后将墨粉印到纸上，纸上的墨粉经加热熔化形成文字或图像。不难看出，它是通过电子成像技术完成打印的。激光打印机分为黑白激光打印机和彩色激光打印机两大类。6.5.2 打印机的技术指标打印机的技术指标1 打印速度打印速度是衡量打印机性能的重要指标之一。打印速度的单位用PPMPapersPerMinute表示，即页/分钟。以A4纸为例，最廉价的喷墨打印机打印黑白字符的速度能到达20PPM，打印彩色画面的速度为15PPM。最廉价的黑白激光打印机打印速度可以到达16PPM，而一些高端的黑白激光打印机打印速度可以到达60PPM。2 首页打印时间首页打印时间英文称为FirstPrintOut，简称为FPOT。首页打印指的是在打印机接受执行打印命令后，多长时间可以打印输出第一页内容。一般来讲，激光打印机在15秒内都可以完成首页的打印工作。打印的页数越少，首页打印时间在整个打印完成时间中所占的比重就越大。3 分辨率 分辨率是打印机的另一个重要性能指标，单位是dpi Dots Per Inch，即点/英寸，表示每英寸所打印的点数。分辨率越大，打印精确度越高。当前普通喷墨打印机的分辨率都在48001200 dpi以上。目前普通激光打印机的分辨率均在600600dpi以上。4 数据缓存容量 打印机在打印时，先将要打印的信息存储到数据缓存中。然后再进行后台打印或称脱机打印。如果数据缓存的容量大，存储的数据就多，所以数据缓存对打印的速度影响很大。5 墨盒数量墨盒数量的多少意味着打印机颜色精确度的上下。现在彩色喷墨打印机的墨盒数量有四色、五色、六色和八色等，四色墨水的颜色为品红、黑色、蓝色、黄色，五色墨水的颜色为黑色、蓝色、黄色、品红、黑色相片，四色墨盒和五色墨盒都是现在的主流墨盒。当然，墨盒数量越多，打印效果越好，但是价钱也越贵。6 硒鼓寿命和月打印负荷硒鼓寿命指的是激光打印机硒鼓可以打印的纸张数量。可打印的纸张量越大，硒鼓的使用寿命越长。激光打印机的打印能力指的是打印机所能负担的最高打印限度，一般设定为每月最多打印多少页，即月打印负荷。如果经常超过最大打印数量，打印机的使用寿命会大大缩短。一般激光打印机的硒鼓寿命都能到达1500页以上，月打印负荷能到达5000页以上。6.5.3 打印机的选购打印机的选购 在购置时，需要从如下几方面考虑。1按需购置 2品牌 3性能指标