第6章

視頻顯示接口

6.1顯示系統(tǒng)的組成及其工作原理6.2顯示器的類型及性能參數(shù)6.3視頻標(biāo)準(zhǔn)及視頻接口的基本類型6.4視頻方式6.5VGA視頻接口6.6幾種典型的顯示卡參數(shù)與現(xiàn)代顯卡中的新技術(shù)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)l

顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成和工作原理及參數(shù)l

視頻方式及視頻接口的基本類型l

各類視頻方式的原理及主要性能參數(shù)l

視頻接口電路的組成及其工作原理l

常見視頻接口適配器的主要性能參數(shù)l了解現(xiàn)代微機(jī)系統(tǒng)中視頻顯示接口卡中運(yùn)用的新技術(shù)返回本章首頁6.1顯示系統(tǒng)的組成及其工作原理6.1.1顯示系統(tǒng)的組成

6.1.2顯示系統(tǒng)的工作原理返回本章首頁6.1.1顯示系統(tǒng)的組成

一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)顯示系統(tǒng)由顯示限制適配器和顯示器（即監(jiān)視器）組成。圖6.1微機(jī)顯示系統(tǒng)組成示意圖返回本節(jié)6.1.2顯示系統(tǒng)的工作原理顯示系統(tǒng)的工作原理，如圖6.2所示。顯示接口卡從主機(jī)接受顯示輸出信號(hào)，經(jīng)過處理和變換然后輸出。顯示器從VGA顯示卡的輸出端口接收紅、藍(lán)、綠三色模擬信號(hào)及行同步信號(hào)和場(chǎng)同步信號(hào)，并對(duì)它們進(jìn)行不同的處理后送到CRT，這樣才可以在屏幕上顯示出字符和圖像。圖6.2VGA方式CRT顯示系統(tǒng)工作原理框圖返回本節(jié)6.2顯示器的類型及性能參數(shù)6.2.1顯示器的類型6.2.2顯示器的工作原理6.2.3有關(guān)顯示器性能的幾個(gè)參數(shù)返回本章首頁6.2.1顯示器的類型

按顯示屏的結(jié)構(gòu)分為CRT陰極射線管式和LCD液晶式顯示器；按色調(diào)形式分為單色顯示器和彩色顯示器；按視頻信號(hào)的輸入形式分為數(shù)字式和模擬式顯示器；按辨別率分為高辨別率和低辨別率顯示器；按顯示方式分為MDA、CGA、EGA、VGA、SVGA及XGA等幾種方式?，F(xiàn)在基本上運(yùn)用的是CRT和LCD。返回本節(jié)6.2.2顯示器的工作原理顯示接口卡與顯示器之間的數(shù)據(jù)聯(lián)接接受9根或15根數(shù)據(jù)線連接。并用D型插頭與顯示接口卡進(jìn)行物理連接。如圖6.3所示為VGA顯示方式數(shù)據(jù)線及其定義狀況和接口插座的外形圖，表6.1為顯示器接插件信號(hào)配置表。圖6.3VGA顯示方式數(shù)據(jù)線定義及其接口插頭外形表6.1顯示器數(shù)據(jù)接插件信號(hào)配置表返回本節(jié)6.2.3有關(guān)顯示器性能的幾個(gè)參數(shù)

表6.2列出了幾種常見顯示器的性能參數(shù)（1）像素（2）點(diǎn)時(shí)鐘（3）辨別率（4）水平掃描頻率（5）垂直掃描頻率表6.2幾種常見顯示器的性能參數(shù)返回本節(jié)6.3視頻標(biāo)準(zhǔn)及視頻接口的基本類型

6.3.1顯示限制適配器標(biāo)6.3.2其他幾種適配器6.3.3關(guān)于視頻顯示的幾個(gè)概念返回本章首頁6.3.1顯示限制適配器標(biāo)準(zhǔn)（1）單色顯示適配器MDA：顯示80列×25行字符，每個(gè)字符為9×14點(diǎn)陣，辨別率為720×350，不能兼容圖形方式。（2）彩色圖形適配器CGA：可兼容圖形與字符兩種顯示方式，字符接受8×8點(diǎn)陣。（3）增加型圖形適配器EGA：它能兼容CGA的全部功能。字符顯示接受8×14點(diǎn)陣。（4）視頻圖形陣列VGA：VGA能兼容CGA、EGA，字符顯示接受9×16點(diǎn)陣。（5）超級(jí)VGA：它與VGA完全兼容，256種顏色甚至64M真彩色。對(duì)應(yīng)產(chǎn)品有SVGA、TVGA等，這些新的顯示標(biāo)準(zhǔn)都向下兼容CGA、EGA。返回本節(jié)6.3.2其他幾種適配器（1）HGC：大力神圖形卡。（2）PGA：IBM專用的圖形適配器。（3）8524/A：甚高辨別率圖形適配器。（4）XGA：擴(kuò)充的圖形陣列。返回本節(jié)6.3.3關(guān)于視頻顯示的幾個(gè)概念

（1）像素（Pixes）：指顯示屏幕上顏色和亮度可以被限制的最小單元，即一個(gè)圓點(diǎn)。（2）辨別率（Resolution）：水平方向顯示的像素?cái)?shù)與垂直方向顯示像素?cái)?shù)的乘積。（3）視頻模式（Videomode）：分為文本（Text）和圖形（Graphics）兩種類型。文本模式下屏幕被劃分為矩形的字符位置——屏幕的橫向?yàn)?0列字符；圖形模式下屏幕被分為由很多很小的點(diǎn)（即像素）構(gòu)成的點(diǎn)陣，運(yùn)用這些點(diǎn)可以在屏幕上構(gòu)成任何圖案（包括字符）。確定單色顯示器辨別率的因素有兩個(gè)：行頻和視頻輸出的頻帶寬度。影響彩色顯示器顯示辨別率的要素有三個(gè)：第一：是熒光屏上兩個(gè)相鄰像素之間的距離。其次：影響彩顯辨別率的是CRT的聚焦實(shí)力。第三：頻帶寬度。返回本節(jié)6.4視頻方式

6.4.1視頻方式組成6.4.2文本方式與變換6.4.3圖形顯示方式6.4.4兩種顯示比較返回本章首頁顯示系統(tǒng)的各組成部分：顯示器、顯示適配器、刷新緩存和視頻服務(wù)程序都應(yīng)符合該類系統(tǒng)的要求和參數(shù)。視頻方式就是用來描述顯示系統(tǒng)中各部分的標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，如下所示：6.4.1視頻方式組成

（1）方式（視頻方式號(hào)）（2）類型（3）顏色（4）辨別率（5）字符矩陣（6）刷新緩存常見三種顯示適配器VGA、SVGA、XGA的視頻方式分別如表6.3、表6.4、表6.5所示。表6.3VGA視頻顯示方式表6.4SuperVGA/8514A的圖形視頻方式（注：全部向下兼容的視頻方式略）表6.5XGA視頻方式返回本節(jié)6.4.2文本方式與變換

一般顯示電路含有兩部分，即刷新緩存和顯示變換。當(dāng)適配器處于字符顯示模式時(shí)，字符顯示代碼保存在字符發(fā)生器ROM中。當(dāng)須要調(diào)用時(shí)，從刷新緩存依次取出字符的ASCII碼字節(jié)，作為調(diào)用顯示字符ROM的地址，然后由顯示變換時(shí)鐘一個(gè)點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)地串行輸出。1．字符發(fā)生器ROM（如圖6.4所示）2．刷新緩存3．顯示變換（如圖6.5所示）電路的基本功能是：在點(diǎn)時(shí)鐘時(shí)序的限制下，一邊讀出點(diǎn)陣信息，一邊向顯示器輸出串行點(diǎn)陣流。顯示變換電路的基本原理：首先，時(shí)鐘發(fā)生器將點(diǎn)陣時(shí)鐘進(jìn)行分頻，依次將屏幕所需字符的ASCII碼取出；再在字符行時(shí)鐘作用下，從字符發(fā)生器中取出對(duì)應(yīng)點(diǎn)陣字節(jié)序列；最終由串行輸出部件組合點(diǎn)陣與屬性，將并行轉(zhuǎn)換為串行點(diǎn)流從適配器輸出。至此，一個(gè)字符顯示結(jié)束。圖6.4字符點(diǎn)陣圖6.5字符顯示變換原理返回本節(jié)6.4.3圖形顯示方式

圖形方式又稱為全方位尋址（PAP）顯示方式。如圖6.6所示，介紹圖形視頻顯示方式。圖形顯示方式（VGA13H模式）的工作原理框圖如圖6.7所示。圖6.6圖形方式的典型模式16色像素2色像素4色像素圖6.7VGA13H模式（圖形顯示方式）工作原理示意圖返回本節(jié)6.4.4兩種顯示比較

（1）處理和訪問的最小單位不同：訪問的是刷新緩沖寄存器的字節(jié)；圖形方式則按像素在刷新緩存中字節(jié)所在的位去訪問。（2）處理和訪問的屬性數(shù)據(jù)不同：文本方式字符的屬性作用于串/并轉(zhuǎn)換器件上；圖形方式則將屬性數(shù)據(jù)作用于顏色編碼器上。（3）存儲(chǔ)容量不同：文本顯示方式的緩存容量固定不變，而圖形顯示方式的容量不定，要由點(diǎn)與顏色的關(guān)系確定。返回本節(jié)6.5VGA視頻接口

6.5.1視頻適配器結(jié)構(gòu)6.5.2適配器的性能6.5.3端口寄存器返回本章首頁6.5.1視頻適配器結(jié)構(gòu)

如圖6.8所示為一種AGP接口的視頻適配器的外形圖，其組成由圖形處理限制芯片、顯示緩存DRAM、BIOS芯片、DAC（數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換限制器）及輸出接口插座組成。圖6.8VGA視頻適配器外形結(jié)構(gòu)圖1．視頻限制芯片（CRTC）CRTC（顯示芯片）按其芯片檔次及所支持的顯示方式可分為（如圖6.9所示）：彩色圖形顯示芯片2D顯示芯片3D一代顯示芯片3D二代顯示芯片3D三代顯示芯片3D四代顯示芯片圖6.9VGA視頻適配器示意圖2．刷新緩存DRAM圖6.10可裝入式字符發(fā)生器3．DAC用于供用戶執(zhí)行調(diào)色板選擇功能調(diào)用，還具有轉(zhuǎn)換顯示數(shù)據(jù)的作用。4．VGABIOSVGABIOS除了包含新視頻方式的BIOS調(diào)用程序外，還有字符陣列碼信息。在視頻系統(tǒng)中，它是主機(jī)CPU與顯示系統(tǒng)設(shè)備的重要接口。5．總線接口顯示適配器要接在微機(jī)系統(tǒng)主板上與主板進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。與主板連接的接口主要有ISA、EISA、VESA、PCI、AGP等幾種。常見的是PCI、AGP接口，PCI與AGP接口總線的顯示適配器總線帶寬速度快。返回本節(jié)6.5.2適配器的性能

1．VGA視頻圖形矩陣的主要性能垂直辨別率達(dá)到480以上，同時(shí)向下兼容；刷新緩存位圖達(dá)4個(gè)，每個(gè)64KB；顏色調(diào)色板增加到256KB以上；字符集可裝入的模塊增加到8×8KB，共64KB；增加了DAC視頻顯示轉(zhuǎn)換器軟硬件；接受軟件限制比僅靠硬件管理具有更大的靈敏性、適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。2．VGABIOS的主要服務(wù)功能干脆限制功能，可作視頻方式設(shè)置、顯示輸出的設(shè)置等；交互功能、文本方式、圖形方式、DAC顏色查詢表、字符發(fā)生器。返回本節(jié)6.5.3端口寄存器

VGA寄存器主要由外部寄存器、序列發(fā)生器寄存器、圖形限制器寄存器、屬性限制器寄存器和視頻DAC寄存器組成。這5種寄存如圖6.11所示，每種寄存器又由多個(gè)端口寄存組成。每個(gè)寄存器的作用是按位（Bit）實(shí)現(xiàn)的。圖6.11視頻限制器及寄存器組成示意圖1．外部寄存器外部寄存器組共有3個(gè)端口、5個(gè)寄存器。表6.6外部寄存地址2．序列發(fā)生器寄存器表6.7序列發(fā)生器寄存器地址表圖6.12字符映像模塊選擇示意圖3．圖形限制器寄存器（如表6.8、6.9、6.10所示）

表6.8圖形限制器寄存器地址表6.9功能選擇字段表6.10顯示存儲(chǔ)器主機(jī)中的地址映像4．屬性限制器寄存器（1）屬性:屬性有單色屬性和彩色屬性字節(jié)如圖6.13及表6.11所示，其屬性定義如表6.12及圖6.13所示。（2）屬性端口寄存器屬性（如表6.14所示）:顏色寄存器的分組方式如圖6.15所示；允許顏色位圖寄存器作用如圖6.16所示；視頻DAC系統(tǒng)如圖6.17所示。表6.11單色屬性字節(jié)表6.12彩色屬性字節(jié)圖6.13VGA的屬性字節(jié)表6.13屬性寄存器地址圖6.14調(diào)色板寄存器圖6.15顏色寄存器的分組方式圖6.16調(diào)色板單元選擇圖6.17DAC系統(tǒng)組成示意圖表6.14視頻DAC寄存器返回本節(jié)6.6幾種典型的顯示卡參數(shù)與現(xiàn)代顯卡中的新技術(shù)

6.6.1TVGA9000顯示卡6.6.2顯示接口電路中的新技術(shù)6.6.3幾種常見的AGP顯卡返回本章首頁表6.15幾代顯示適配器的主要參數(shù)和特征值6.6.1TVGA9000顯示卡

TVGA9000顯示卡的主要性能：l適用于286、386和486PC機(jī)(如圖6.18所示)。l可兼容Hercules、MDA、CGA、EGA和VGA顯示方式。l支持逐行掃描和隔行掃描顯示器。l與Multi-Sync和PS/2顯示器兼容。l72HzVESA的標(biāo)準(zhǔn)（800×600辨別率下）。l70Hz的場(chǎng)頻下，顯示器的辨別率支持可達(dá)1024×768。l擴(kuò)展的文本顯示模式。l80列文本模式，支持30、43和60行。l132列文本模式，支持25、30、43和60行。圖6.18TVGA9000ISA彩色圖形適配卡返回本節(jié)6.6.2顯示接口電路中的新技術(shù)

1．多芯片集成2．增加數(shù)據(jù)通道3．更快的內(nèi)存4．顯存帶寬改進(jìn)技術(shù)5．可升級(jí)架構(gòu)6．多顯示器支持返回本節(jié)6.6.3幾種常見的AGP顯卡幾種顯卡分別如下：NvidiaReferenceGeForce2MX32MBNvidiaReferenceGeForce2MX40064MBHercules3DProphet4000XTKyr