随机扫描显示系统和光栅扫描系统.pptx

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1、1 1 随机扫描显示系统随机扫描显示系统：随机扫描显示系统：采用随机定位的方式控制电子束运动。采用随机定位的方式控制电子束运动。采用随机定位的方式控制电子束运动。采用随机定位的方式控制电子束运动。该显示系统不仅可以显示图形、符号，还可以结合该显示系统不仅可以显示图形、符号，还可以结合该显示系统不仅可以显示图形、符号，还可以结合该显示系统不仅可以显示图形、符号，还可以结合图形进行人机会话。图形进行人机会话。图形进行人机会话。图形进行人机会话。第1页/共59页2 2 随机扫描显示系统随机扫描显示系统：随机扫描显示系统：系统配有图形数据输入装置（如光笔，作图板，跟系统配有图形数据输入装置（如光笔，作

2、图板，跟系统配有图形数据输入装置（如光笔，作图板，跟系统配有图形数据输入装置（如光笔，作图板，跟踪球等），人机交互性好，与计算机对接方便。踪球等），人机交互性好，与计算机对接方便。踪球等），人机交互性好，与计算机对接方便。踪球等），人机交互性好，与计算机对接方便。优点优点优点优点：电子束随机定位、线条质量好、缓存容量少、：电子束随机定位、线条质量好、缓存容量少、：电子束随机定位、线条质量好、缓存容量少、：电子束随机定位、线条质量好、缓存容量少、人机交互方便等。人机交互方便等。人机交互方便等。人机交互方便等。缺点缺点缺点缺点：不能显示太复杂的画面，而且亮度等级和颜：不能显示太复杂的画面，而且亮度

3、等级和颜：不能显示太复杂的画面，而且亮度等级和颜：不能显示太复杂的画面，而且亮度等级和颜色种类比较少。色种类比较少。色种类比较少。色种类比较少。第2页/共59页3 3 随机扫描显示系统光栅扫描显示系统：光栅扫描显示系统：多被应用在要求分辨力较高的实时图形显示器中。多被应用在要求分辨力较高的实时图形显示器中。多被应用在要求分辨力较高的实时图形显示器中。多被应用在要求分辨力较高的实时图形显示器中。按按按按显示功能显示功能显示功能显示功能分，随机扫描显示系统又分为计算机图分，随机扫描显示系统又分为计算机图分，随机扫描显示系统又分为计算机图分，随机扫描显示系统又分为计算机图形显示器（或称为非智能显示系

4、统）和智能图形显示形显示器（或称为非智能显示系统）和智能图形显示形显示器（或称为非智能显示系统）和智能图形显示形显示器（或称为非智能显示系统）和智能图形显示器。器。器。器。第3页/共59页4 4 随机扫描显示系统计算机图形显示器：计算机图形显示器：计算机图形显示器：计算机图形显示器：主要用来进行图形和数据的显示，以及对显示图形和主要用来进行图形和数据的显示，以及对显示图形和主要用来进行图形和数据的显示，以及对显示图形和主要用来进行图形和数据的显示，以及对显示图形和数据进行编辑处理。由显示器、图形功能部件、显示控数据进行编辑处理。由显示器、图形功能部件、显示控数据进行编辑处理。由显示器、图形功能

5、部件、显示控数据进行编辑处理。由显示器、图形功能部件、显示控制器、缓冲存储器（刷新制器、缓冲存储器（刷新制器、缓冲存储器（刷新制器、缓冲存储器（刷新RAMRAM）组成。）组成。）组成。）组成。显示器控制台包括：显示器控制台包括：显示器控制台包括：显示器控制台包括：CRTCRT、管头电路、数据输入装置、管头电路、数据输入装置、管头电路、数据输入装置、管头电路、数据输入装置图形功能部件：即图形发生器，包括字符产生器和矢图形功能部件：即图形发生器，包括字符产生器和矢图形功能部件：即图形发生器，包括字符产生器和矢图形功能部件：即图形发生器，包括字符产生器和矢量产生器（或线产生器），圆产生器根据实际需要

6、进行量产生器（或线产生器），圆产生器根据实际需要进行量产生器（或线产生器），圆产生器根据实际需要进行量产生器（或线产生器），圆产生器根据实际需要进行配置。配置。配置。配置。第4页/共59页5 5 随机扫描显示系统计算机图形显示器：计算机图形显示器：计算机图形显示器：计算机图形显示器：显示控制器：为显示控制部件，可沟通计算机与显示显示控制器：为显示控制部件，可沟通计算机与显示显示控制器：为显示控制部件，可沟通计算机与显示显示控制器：为显示控制部件，可沟通计算机与显示器之间的信息，对显示器和图形功能部件进行控制管理，器之间的信息，对显示器和图形功能部件进行控制管理，器之间的信息，对显示器和图形功能

7、部件进行控制管理，器之间的信息，对显示器和图形功能部件进行控制管理，还可对存储器进行控制管理。还可对存储器进行控制管理。还可对存储器进行控制管理。还可对存储器进行控制管理。缓冲存储器：存放显示档案，可自主维持显示图形的缓冲存储器：存放显示档案，可自主维持显示图形的缓冲存储器：存放显示档案，可自主维持显示图形的缓冲存储器：存放显示档案，可自主维持显示图形的刷新，当该显示系统与计算机脱节工作时，仍能进行正刷新，当该显示系统与计算机脱节工作时，仍能进行正刷新，当该显示系统与计算机脱节工作时，仍能进行正刷新，当该显示系统与计算机脱节工作时，仍能进行正常显示。常显示。常显示。常显示。第5页/共59页6

8、6 随机扫描显示系统智能图形显示系统：智能图形显示系统：由图形显示处理机和图形显示器两部分组成。由图形显示处理机和图形显示器两部分组成。由图形显示处理机和图形显示器两部分组成。由图形显示处理机和图形显示器两部分组成。具有图形显示和图形处理两种功能。具有图形显示和图形处理两种功能。具有图形显示和图形处理两种功能。具有图形显示和图形处理两种功能。特点：显示处理机和图形显示器各自相互独立，可自特点：显示处理机和图形显示器各自相互独立，可自特点：显示处理机和图形显示器各自相互独立，可自特点：显示处理机和图形显示器各自相互独立，可自成系统，两者通过总线连接，构成自主式的显示系统。成系统，两者通过总线连接

9、，构成自主式的显示系统。成系统，两者通过总线连接，构成自主式的显示系统。成系统，两者通过总线连接，构成自主式的显示系统。第6页/共59页7 7 光栅扫描显示系统文字显示系统图形显示器电脑显示驱动卡第7页/共59页8 8 光栅扫描显示系统随机扫描的图像和数据显示器，其技术上继承性强，随机扫描的图像和数据显示器，其技术上继承性强，显示档案的结构比较简单，所需存储容量较小，所显示档案的结构比较简单，所需存储容量较小，所以发展迅速，已经达到成熟阶段，而且还在不断改以发展迅速，已经达到成熟阶段，而且还在不断改进。进。主要缺陷：电子束扫描速率有限，背景图像装配比主要缺陷：电子束扫描速率有限，背景图像装配比

10、较困难。这已经不能满足显示系统的显示容量、显较困难。这已经不能满足显示系统的显示容量、显示质量和显示功能的要求。示质量和显示功能的要求。第8页/共59页9 9 光栅扫描显示系统光栅扫描又称为光栅扫描又称为电视扫描。电视扫描。其其工作过程工作过程是：电子束受偏转部件的控制，不断从是：电子束受偏转部件的控制，不断从左到右、从上到下将图像逐行逐点地扫描到显示屏左到右、从上到下将图像逐行逐点地扫描到显示屏上，通过控制电子束的强弱产生黑白灰度等级或彩上，通过控制电子束的强弱产生黑白灰度等级或彩色的图像。色的图像。整个显示屏面扫描线为整个显示屏面扫描线为 行，每一行又可以分为行，每一行又可以分为 个小点。

11、这样，整个屏面为个小点。这样，整个屏面为 个点阵，每个个点阵，每个小点称为小点称为像素。像素。第9页/共59页1010 光栅扫描显示系统光光 栅栅 扫扫 描描 绘绘 图图 过过 程程第10页/共59页1111 光栅扫描显示系统光栅扫描系统优点光栅扫描系统优点第11页/共59页1212 光栅扫描显示系统光栅扫描系统缺点光栅扫描的速度不如随机扫描光栅扫描的速度不如随机扫描光栅扫描显示要求提供视频信息，而计算机处理光栅扫描显示要求提供视频信息，而计算机处理的结果往往是直线、曲线和字符指令数据。将这的结果往往是直线、曲线和字符指令数据。将这些指令数据转换成适合光栅扫描体制的视频信息，些指令数据转换成适

12、合光栅扫描体制的视频信息，就需要进行扫描变换就需要进行扫描变换第12页/共59页1313 光栅扫描显示系统扫描变换的方式有两种：扫描变换的方式有两种：数字方式数字方式和和模拟方式模拟方式。在计算机显示系统中，采用在计算机显示系统中，采用数字式扫描变换方式数字式扫描变换方式。数字式扫描变换将所要显示的图形、文字等数据数字式扫描变换将所要显示的图形、文字等数据变换成数字视频信息。变换成数字视频信息。第13页/共59页1414 光栅扫描显示系统光栅扫描显示从功能上分为光栅扫描显示从功能上分为文字文字（包括汉字）、（包括汉字）、图图形形和和图像图像显示显示3 3种类型。种类型。文字显示文字显示多用于计

13、算机终端、自动化管理方面。多用于计算机终端、自动化管理方面。图形显示图形显示（含文字显示）多用于计算机图形显示系（含文字显示）多用于计算机图形显示系统、自动化管理、过程控制，以及计算机辅助设计统、自动化管理、过程控制，以及计算机辅助设计等方面。等方面。图像显示图像显示往往与图形显示兼容，多用于图像传输、往往与图形显示兼容，多用于图像传输、图像处理，以及电视图像显示等方面。图像处理，以及电视图像显示等方面。第14页/共59页1515 光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示显示器能向计算机输入各种数据，并进文字显示显示器能向计算机输入各种数据，并进行显示，还能对显示的内容进行编辑和指示工作。行显示

14、，还能对显示的内容进行编辑和指示工作。文字显示器画面上所显示的文件内容，一方面可文字显示器画面上所显示的文件内容，一方面可以来自计算机的处理结果，另一方面可能来自以来自计算机的处理结果，另一方面可能来自“人人-机机”交互装置。交互装置。第15页/共59页1616 光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示器的扫描（文字显示器的扫描（光栅扫描方式光栅扫描方式）1 1）电视光栅扫描）电视光栅扫描：与广播电视的扫描方式相同，：与广播电视的扫描方式相同，按一条挨一条排列方式由一系列重复的水平线构按一条挨一条排列方式由一系列重复的水平线构成。通常从上到下进行。成。通常从上到下进行。电视光栅法字符产生器在字符

15、代码和电视光电视光栅法字符产生器在字符代码和电视光栅扫描数据控制下，形成所需的字符。栅扫描数据控制下，形成所需的字符。第16页/共59页1717 光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示器的扫描（文字显示器的扫描（光栅扫描方式光栅扫描方式）2 2）成文扫描方法）成文扫描方法：是电视光栅扫描的变形，也是从左：是电视光栅扫描的变形，也是从左到右，从上到下扫描。到右，从上到下扫描。不同点：在一个水平线上它不是连续扫描而是以一定间不同点：在一个水平线上它不是连续扫描而是以一定间隔顺序定位。在每个定位点上，电子束又以小光栅方隔顺序定位。在每个定位点上，电子束又以小光栅方式形成字符。每行书写完毕，电子束又返

16、回左边，进式形成字符。每行书写完毕，电子束又返回左边，进行下一行字符顺序定位。依此类推，直到画面上满屏行下一行字符顺序定位。依此类推，直到画面上满屏书写完毕，再返回左上角从头开始下一帧文字的显示。书写完毕，再返回左上角从头开始下一帧文字的显示。第17页/共59页1818 光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示器的编辑功能文字显示器的编辑功能uu最常见的编辑功能有：清除、插入、删减、滚动最常见的编辑功能有：清除、插入、删减、滚动等。等。uu一般文字显示器画面上所显示的文件，是存储在一个一般文字显示器画面上所显示的文件，是存储在一个缓冲存储器上的。所以编辑功能通常由操作者通过数缓冲存储器上的。所以

17、编辑功能通常由操作者通过数据输入装置去修改缓冲存储器中所存的数据来实现。据输入装置去修改缓冲存储器中所存的数据来实现。uu各种编辑功能可以用专门的硬件来实现，也可以用软各种编辑功能可以用专门的硬件来实现，也可以用软件来实现。件来实现。第18页/共59页1919 光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示器的联机方式文字显示器的联机方式uu与计算机联机使用时，称为与计算机联机使用时，称为“人人-机机”对话的工具。对话的工具。uu文字显示器和计算机之间的信息交换，通常由计算机文字显示器和计算机之间的信息交换，通常由计算机的程序中断系统及接口的控制逻辑来实现。的程序中断系统及接口的控制逻辑来实现。uu分

18、为三种工作方式：分为三种工作方式：1 1）键盘码输入工作方式：键盘不直接和文字显示器发）键盘码输入工作方式：键盘不直接和文字显示器发生联系，而是由计算机来接受键盘码，在进行一定处生联系，而是由计算机来接受键盘码，在进行一定处理后，计算机再将键盘码送回给文字显示器进行显示理后，计算机再将键盘码送回给文字显示器进行显示或做其它功能操作。或做其它功能操作。第19页/共59页2020 光栅扫描显示系统 文字显示系统文字显示器的联机方式文字显示器的联机方式2 2）批写工作方式：计算机向文字显示器的缓冲存储器）批写工作方式：计算机向文字显示器的缓冲存储器输入（写入）一帧画面或部分画面数据的工作方式。输入（

19、写入）一帧画面或部分画面数据的工作方式。该方式在计算机定时或紧急向显示器输出数据或者操该方式在计算机定时或紧急向显示器输出数据或者操作者按作者按“索取索取”键，要求计算机输出显示画面所需数键，要求计算机输出显示画面所需数据时使用的。据时使用的。3 3）批读工作方式：显示器向计算机传送画面数据的一）批读工作方式：显示器向计算机传送画面数据的一种工作方式。应用在计算机主动或显示器请求计算机种工作方式。应用在计算机主动或显示器请求计算机取走整个画面或画面中某一行数据的场合。取走整个画面或画面中某一行数据的场合。第20页/共59页2121 光栅扫描显示系统 文字显示系统CPUCPU将要显示字符的将要显

20、示字符的ASCASC值及属性值送入刷新值及属性值送入刷新缓冲区，其中第一个字节用来保存字符的缓冲区，其中第一个字节用来保存字符的ASCASC码值，第二个字节则是用来存放字符的属性值码值，第二个字节则是用来存放字符的属性值(如如前景色及背景颜色、闪烁等前景色及背景颜色、闪烁等)。然而，在显示器上显示的所有内容都是以点形式然而，在显示器上显示的所有内容都是以点形式出现，所以必须把刷新缓冲区中保存的字符信息出现，所以必须把刷新缓冲区中保存的字符信息(每个字符两个字节每个字符两个字节)转换成可供显示器直接使用的转换成可供显示器直接使用的矩形点阵字符。矩形点阵字符。第21页/共59页2222 文字显示系

21、统移位寄存器S L字符发生器(ROM)加载控制水平消隐行间消隐垂直消隐水平同步电路垂直同步电路点振荡器点计数器水平地址计数器光栅地址计数器垂直地址计数器定时控制电路垂直同步信号水平同步信号字符时钟代码控制OSCVRAM19180+1819+5125+1视频信号RA3-RA0第22页/共59页2323 文字显示系统0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 00 1 0 00 1 0 10 1 1 01 1 1 10 1 1 10 0 1 110H28H44H82H82HFEH82H82H00H字符字符发生器发生器(R O M)ASCII字符代码字符代码84RA3-RA0(a)“A”的点阵表示的

22、点阵表示(b)字符发生器的结构字符发生器的结构(来自来自VRAM)(来自光栅地址来自光栅地址计数器输出计数器输出)RA3-RA0D7D0D7D0ASCII代码代码(41H)指向这个字形指向这个字形第23页/共59页2424 光栅扫描显示系统 图形显示系统文字显示系统文字显示系统的显示格式是固定的，能够显示的文的显示格式是固定的，能够显示的文字或图形符号的形态都预先存入字符库（字或图形符号的形态都预先存入字符库（ROMROM）中。中。图形显示系统图形显示系统显示的图形是千变万化的，不可能预显示的图形是千变万化的，不可能预先存入先存入ROMROM中，而要实时生成画面，其结构复杂。中，而要实时生成画

23、面，其结构复杂。显示屏面像素点阵数是衡量光栅扫描显示器分辨率显示屏面像素点阵数是衡量光栅扫描显示器分辨率高低的一项技术指标。高低的一项技术指标。光栅扫描显示的分辨率取决于光栅扫描显示的分辨率取决于显像管器件。显像管器件。第24页/共59页2525 光栅扫描显示系统 图形显示系统图形显示组成框图图形显示组成框图第25页/共59页2626 光栅扫描显示系统 图形显示系统图像存储器图像存储器图像存储器的性能将直接影响到图像的显示质量。图像存储器的性能将直接影响到图像的显示质量。由模拟改为数字式存储器的原因：由模拟改为数字式存储器的原因：1 1）每个存储单元本身性能完全均匀，数据无论存在）每个存储单元

24、本身性能完全均匀，数据无论存在哪个单元，读出来时不变；哪个单元，读出来时不变；2 2）可随意设计成与传感器分辨率有一样高的存储单）可随意设计成与传感器分辨率有一样高的存储单元数，保证图像有足够的分辨率；元数，保证图像有足够的分辨率；3 3）可按所需亮度等级或颜色种类来存储图像信息，）可按所需亮度等级或颜色种类来存储图像信息，能够提供图像细节显示；能够提供图像细节显示；第26页/共59页2727 光栅扫描显示系统 图形显示系统图像存储器图像存储器4 4）所存数据，不会因时间推移或环境改变而改变；）所存数据，不会因时间推移或环境改变而改变；5 5）所存信息，能以高信噪比方式读出；）所存信息，能以高

25、信噪比方式读出；6 6）控制比较灵活，可以很方便地实现多种画面的显）控制比较灵活，可以很方便地实现多种画面的显示，从而扩大了显示功能，并为各种新式传感器和示，从而扩大了显示功能，并为各种新式传感器和工作方式提供发展的潜力。工作方式提供发展的潜力。基于上述主要原因，加上数字技术的主要优点基于上述主要原因，加上数字技术的主要优点（调整方便、集成度大、体积小、可靠性高等），（调整方便、集成度大、体积小、可靠性高等），使得模拟式存储器被代替。使得模拟式存储器被代替。第27页/共59页2828 光栅扫描显示系统 图形显示系统图像存储器图像存储器图像存储器存放的是彩色或辉度等级的显示画面，图像存储器存放的

26、是彩色或辉度等级的显示画面，其读写规律是一次加工写入，重复刷新读出显示。其读写规律是一次加工写入，重复刷新读出显示。多数按像素值存储（计算机的存储器按字或字节进多数按像素值存储（计算机的存储器按字或字节进行存储）。行存储）。图像存储器的容量大小和屏面像素、显示彩色种类、图像存储器的容量大小和屏面像素、显示彩色种类、辉亮等级有关。辉亮等级有关。为使图像存储器能正常地存储、缓冲和再生画面的为使图像存储器能正常地存储、缓冲和再生画面的图像，其读出和写入是交叉进行的。图像，其读出和写入是交叉进行的。第28页/共59页2929 光栅扫描显示系统 图形显示系统图像存储器图像存储器图像存储器本身的参数有：图

27、像存储器本身的参数有：地址地址、字长字长和和读写周期读写周期存储地址存储地址由画面上的像素量和存储器的结构方式来由画面上的像素量和存储器的结构方式来决定。决定。存储器的字长存储器的字长由图像存储器每个像素上的信息量和由图像存储器每个像素上的信息量和存储器结构方式来决定。存储器结构方式来决定。读写周期读写周期由光栅形成的时间决定。由光栅形成的时间决定。第29页/共59页3030 光栅扫描显示系统 图形显示系统假彩色技术计算机图形显示的彩色是由人工定义的，与自然界计算机图形显示的彩色是由人工定义的，与自然界真实彩色不完全相同，称之为真实彩色不完全相同，称之为假彩色假彩色它可以增强显示效果和增加彩色

28、显示的数量它可以增强显示效果和增加彩色显示的数量它可由两种方法实现：以它可由两种方法实现：以只读存储器只读存储器（EPROMEPROM）构成、以构成、以快速随机存储器快速随机存储器（RAMRAM）构成。）构成。第30页/共59页3131 光栅扫描显示系统 图形显示系统以只读存储器（以只读存储器（EPROMEPROM）构成）构成在任何输入像素的辉度等级上进行在任何输入像素的辉度等级上进行3 3个独立的变换个独立的变换R R、GG、B B等等3 3种变换函数分别固化在只读存储器中种变换函数分别固化在只读存储器中函数存储器输出经函数存储器输出经D/AD/A变换，放大，分别驱动变换，放大，分别驱动R

29、R、GG、B B等等3 3个辉亮信号个辉亮信号第31页/共59页3232 光栅扫描显示系统 图形显示系统以快速随机存储器（以快速随机存储器（RAMRAM）构成）构成 RAMRAM中存放所需要显示的彩色数值和占用地址空间的中存放所需要显示的彩色数值和占用地址空间的多少决定可在显示屏上能同时显示的彩色数量。多少决定可在显示屏上能同时显示的彩色数量。彩色图地址数据来自图像存储器彩色图地址数据来自图像存储器RAMRAM中读出的像素值。中读出的像素值。若像素值少于彩色图地址，可由微处理器程序填写。若像素值少于彩色图地址，可由微处理器程序填写。彩色彩色彩色彩色RAMRAM除了除了除了除了用于标色外，用于标

30、色外，用于标色外，用于标色外，还可进行提取还可进行提取还可进行提取还可进行提取像素面、画面像素面、画面像素面、画面像素面、画面优先级控制、优先级控制、优先级控制、优先级控制、闪烁等功能。闪烁等功能。闪烁等功能。闪烁等功能。第32页/共59页3333 光栅扫描显示系统 图形显示系统扫描同步控制（显示控制器）扫描同步控制（显示控制器）光栅扫描分为光栅扫描分为逐行扫描逐行扫描和和隔行扫描隔行扫描 逐行扫描适合文字和线条图形的显示，以取得高质量的显示逐行扫描适合文字和线条图形的显示，以取得高质量的显示效果。效果。扫描方式由同步控制工作的，特别是读取画面存储器中的显扫描方式由同步控制工作的，特别是读取画

31、面存储器中的显示画面，必须和扫描同步。示画面，必须和扫描同步。光栅扫描显示的视频输出信号占多少，适当地组织图像存储光栅扫描显示的视频输出信号占多少，适当地组织图像存储器的扫描读出，易实现多屏扩展、一机多画面显示，发挥光器的扫描读出，易实现多屏扩展、一机多画面显示，发挥光栅扫描的优点。栅扫描的优点。第33页/共59页3434 电脑显示驱动卡华硕显示卡华硕显示卡AGP-V8200 Ti500 Series AGP-V7700DeluxeTV 第34页/共59页3535 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡 显示卡显示卡(videocard)(videocard)(videocard)(videocar

32、d)：负责将：负责将 CPU CPU CPU CPU 送来的影像资料送来的影像资料 (data)(data)(data)(data)处理成显示器处理成显示器(monitor)(monitor)(monitor)(monitor)可以了解的格式，可以了解的格式，再送到萤光幕再送到萤光幕 (screen)(screen)(screen)(screen)上形成影像。主要是由上形成影像。主要是由显示显示芯片芯片、显示内存显示内存、显示显示BIOSBIOSBIOSBIOS(VIDEO BIOS)(VIDEO BIOS)(VIDEO BIOS)(VIDEO BIOS)、RAM DACRAM DACRAM

33、DACRAM DAC等构成。等构成。第35页/共59页3636 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理应用程序发出绘图命令应用程序发出绘图命令解析成显示处理器可接受命令格式解析成显示处理器可接受命令格式存放在存放在刷新存储器刷新存储器中中刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件刷新存储器中所有的绘图命令组成一个显示文件由由显示处理器显示处理器负责解释执行负责解释执行(刷新刷新)视频控制器视频控制器控制驱动电子枪在屏幕上绘图控制驱动电子枪在屏幕上绘图修改图形，实际是修改显示文件中的某些绘图命修改图形，实际是修改显示文件中的某些绘图命令令 第36页/共59页3737显显卡卡结结构构示示意意图图

34、第37页/共59页3838 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理 显示主芯片显示主芯片显卡的核心，俗称GPU 代替CPU完成部分图形处理功能，扫描转换、几何变换、裁剪、光栅操作、纹理映射等等各图形函数基本上都集成在这里第38页/共59页3939 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理刷新缓冲存储器刷新缓冲存储器(VRAM)(VRAM)也称也称视频存储器视频存储器(VIDEO RAM)(VIDEO RAM)或或显示存储器显示存储器 存储将要显示的图形信息存储将要显示的图形信息 保存图形运算的中间数据保存图形运算的中间数据 它与显示主芯片的关系，就像计算机的内存之于它与显示主芯片的关系，就像

35、计算机的内存之于CPUCPU一样一样第39页/共59页4040 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理刷新缓冲存储器刷新缓冲存储器(VRAM)(VRAM)用来存储要显示内容的属性值，刷新存储器容量的大小，直接影响显示器所能显示的用来存储要显示内容的属性值，刷新存储器容量的大小，直接影响显示器所能显示的颜色数和分辨率。颜色数和分辨率。屏幕上看到的图像数据都是存放在显存里的，显卡达到的分辨率越高，在屏幕上显示屏幕上看到的图像数据都是存放在显存里的，显卡达到的分辨率越高，在屏幕上显示的像素点就越多，要求显存的容量就越大。的像素点就越多，要求显存的容量就越大。第40页/共59页4141 光栅扫描显示

36、系统 电脑显示驱动卡工作原理工作原理刷新缓冲存储器刷新缓冲存储器(VRAM)(VRAM)所用存储器的类型直接影响显示系统的显示速度和所用存储器的类型直接影响显示系统的显示速度和性能。性能。VRAM VRAM 与与DRAMDRAM相似，它们的不同之处是：相似，它们的不同之处是：DRAMDRAM芯片只有一个数据口，通过这个口又要读芯片只有一个数据口，通过这个口又要读又要写，而又要写，而VRAMVRAM芯片的读写口是分开的，所以它芯片的读写口是分开的，所以它的速度快些的速度快些现在一些高档的显示卡上都安装了现在一些高档的显示卡上都安装了SGRAMSGRAM的显示的显示内存，这是专门为显示卡设计的，其

37、速度要比用做内存，这是专门为显示卡设计的，其速度要比用做计算机内存的计算机内存的SDRAMSDRAM还要快。还要快。第41页/共59页4242 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理 帧缓冲存储器帧缓冲存储器（Frame Buffer)Frame Buffer)作用：存储屏幕上像素的颜色值作用：存储屏幕上像素的颜色值 也称刷新存储器也称刷新存储器(Refreshing Buffer)(Refreshing Buffer)简称简称帧缓冲器帧缓冲器第42页/共59页4343 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理帧缓冲存储器帧缓冲存储器（Frame Buffer)Frame Buffer)帧缓

38、存中单元数帧缓存中单元数 目与显示器上像目与显示器上像 素的数目相同素的数目相同单元与像素一一单元与像素一一 对应对应各单元的数值决定了其对应像素的颜色各单元的数值决定了其对应像素的颜色显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关显示颜色的种类与帧缓存中每个单元的位数有关第43页/共59页4444 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡位面技术 显存分成若干颜色的位平面（显存分成若干颜色的位平面（bit planebit plane）各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一个像素对应各平面上相同位置的每一位和屏幕上的一个像素对应 同一像素点在各位面占同一地址同一像素点在各位面占同一地址 不同位面上同一像素

39、地址中的内容决定像素的颜色不同位面上同一像素地址中的内容决定像素的颜色第44页/共59页4545 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡位面技术 色平面越多，可表达的色彩越丰富色平面越多，可表达的色彩越丰富增加一个位面，色彩就增加一倍而存储器写操作程序无需重新计算新地址程序兼容性好第45页/共59页4646N N位寄存器位寄存器位寄存器位寄存器电子枪CRTCRT光栅光栅光栅光栅有有有有N N个位面的帧缓存个位面的帧缓存个位面的帧缓存个位面的帧缓存2NDAC01 00010202N-1N-1灰度等级灰度等级寄存器寄存器寄存器寄存器蓝色枪帧缓存帧缓存帧缓存帧缓存DAC0001CRTCRT光栅光栅光栅光栅

40、01DACDAC红色枪绿色枪 位面技术第46页/共59页4747位面技术位面技术红绿蓝三个位面，组合成红绿蓝三个位面，组合成8 8种种 颜色颜色增加一个亮度位面，形成增加一个亮度位面，形成1616 种颜色种颜色若有若有2424个位面（每种基色个位面（每种基色8 8 个位面），可同时显示个位面），可同时显示(2(28 8)3 3=2=22424=16777216=16777216种颜色（种颜色（2424位真彩色）位真彩色）红红绿绿蓝蓝BlackBlack0 00 00 0BlueBlue0 00 01 1GreenGreen0 01 10 0CyanCyan0 01 11 1RedRed1 10

41、 00 0MagentaMagenta1 10 01 1YellowYellow1 11 10 0WhiteWhite1 11 11 1 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡第47页/共59页4848 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理RAM DACRAM DAC 视频存储数字模拟转换器视频存储数字模拟转换器 主要作用是把刷新存储器中产生的像素的颜色值扩充为彩色混合值，然后转换成红、绿、主要作用是把刷新存储器中产生的像素的颜色值扩充为彩色混合值，然后转换成红、绿、蓝三路模拟彩色信号蓝三路模拟彩色信号第48页/共59页4949 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理RAM DACRAM DA

42、C RAM DACRAM DAC就是将刷新存储器中以二进制形式保存的数字型像素颜色属性值读出来，进就是将刷新存储器中以二进制形式保存的数字型像素颜色属性值读出来，进行扩充变换成模拟显示器能够接收的彩色模拟信号，即将数字型彩色信号转换成模拟型行扩充变换成模拟显示器能够接收的彩色模拟信号，即将数字型彩色信号转换成模拟型彩色信号，送给显示器刷新屏幕内容彩色信号，送给显示器刷新屏幕内容第49页/共59页5050 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理工作原理VIDEO BIOSVIDEO BIOSVIDEO BIOSVIDEO BIOS里包含了显示芯片和驱动程序间的控里包含了显示芯片和驱动程序间的控

43、制程序、产品标识等信息制程序、产品标识等信息这些信息一般由显卡厂商固化在这些信息一般由显卡厂商固化在ROMROM芯片里，还芯片里，还存放了存放了ASCASC码字符集中字符和图形的点阵码字符集中字符和图形的点阵VGAVGA插座插座与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕上与显示器相连，以便将显示结果输出到屏幕上第50页/共59页5151 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理工作原理总线接口总线接口 与主板连接的接口主要有与主板连接的接口主要有ISAISA、EISAEISA、VESAVESA、PCIPCI、AGPAGP等几种等几种 ISAISA和和EISAEISA总线带宽窄、速度慢，总线带宽窄、

44、速度慢，VESAVESA总线扩展能力差，这三种总线已经被市场淘总线扩展能力差，这三种总线已经被市场淘汰汰 现在常见的是现在常见的是PCIPCI和和AGPAGP接口接口第51页/共59页5252 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡工作原理显示卡与显示器连接插座显示卡与显示器连接插座显示器与显示卡的显示器与显示卡的 连接插头连接插头显示方式数据线定义显示方式数据线定义第52页/共59页5353 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡显存容量 分辨率分辨率M*NM*N、颜色个数、颜色个数K K与与显存容量显存容量V V的关系的关系 3 3个位面分辩率是个位面分辩率是1024102410241024的显示器的

45、显示器 需要需要310241024310241024（31457283145728）位的存储器）位的存储器第53页/共59页5454 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡显存容量若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜若存储器位长固定，则屏幕分辩率与同时可用的颜色种数成反比色种数成反比 1 1兆字节的帧缓存兆字节的帧缓存 若设分辩率为若设分辩率为640480640480，则帧缓存每个单元可有，则帧缓存每个单元可有2424位，可能同时显示位，可能同时显示2 22424种颜色种颜色 若设分辩率为若设分辩率为10247681024768，则每个单元分得的位数仅略多于，则每个单元分得的位数仅略多于8

46、8，只能工作于，只能工作于256256色显示模式下色显示模式下第54页/共59页5555 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡显存容量高分辨率和真彩要求有大的显存高分辨率和真彩要求有大的显存 1024*7681024*768真彩模式需要真彩模式需要3M3M字节显存字节显存解决方法解决方法 采用查色表采用查色表(Look-up Table(Look-up Table）或称彩色表）或称彩色表(Color Table)(Color Table)第55页/共59页5656 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡查色表（查色表（look up Tablelook up Table）是一维线性表，其每一项的内容对应

47、一种颜色，是一维线性表，其每一项的内容对应一种颜色，它的长度由它的长度由帧缓存单元的位数决定帧缓存单元的位数决定，例如：每单元有，例如：每单元有8 8位，则查色表的位，则查色表的长度为长度为2 28 8256256 目的：在帧缓存单元的位数不增加的情况下，具有目的：在帧缓存单元的位数不增加的情况下，具有大范围内大范围内挑选颜色的能力。挑选颜色的能力。第56页/共59页5757 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡颜色信息的存放方式 颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色值直接存储在帧缓存中。二是把颜色码颜色信息在帧缓存中两种存放方式：一是颜色值直接存储在帧缓存中。二是把颜色码放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色表中各项的索引值，颜色范围扩充了放在一个独立的表中，帧缓存存放的是颜色表中各项的索引值，颜色范围扩充了 单色系统：查色表固化单色系统：查色表固化 彩显：可修改、创建查色表彩显：可修改、创建查色表第57页/共59页5858 光栅扫描显示系统 电脑显示驱动卡带宽问题带宽T与分辨率、帧频（刷新频率）F的关系带宽问题高分辨率和高刷新频率要求高带宽解决方法：逐行扫描第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页