计算机导论：显示器及其发展历程

2023-11-18 理论教育版权反馈

【摘要】：早期的显示器只能显示字符，称为字符显示器。显示卡的基本功能是实现CPU与监视器的接口连接和数据缓存。随后逐渐有4色、16色、256色、真彩色的监视器问世。显示卡主要由存储器和控制电路组成。存储器存储当前要显示的一屏数据，这组存储器通常称为显示内存。汉字显示采用构造汉字字库的方法实现。字库中的每个汉字如图4-5所示，显示卡上包括一个存储汉字字库的RAM。

显示器是最基本和最常用的输出设备。早期的显示器只能显示字符，称为字符显示器。目前使用的大部分显示器除可以显示字符外，还可以显示图形，称为图形显示器。

显示器主要由监视器和显示卡两大部分组成。监视器的核心部分是一个显示屏幕，监视器的功能是实现数据在监视器屏幕上的显示。显示卡的基本功能是实现CPU与监视器的接口连接和数据缓存。除此之外，对于图形显示器来说，显示卡还具有处理图形数据和加速图形显示等功能。

1.监视器

目前常用的监视器主要有两类：一类是阴极射线管（CRT），另一类是液晶显示器（LCD）。阴极射线管类型的监视器的构造原理和电视机类同，其差别主要是其中的控制电路不同。阴极射线管类型监视器的体积较大，主要用在桌面微机上。液晶显示器类型监视器的体积相对较小，主要用在笔记本电脑上。另外，还有一种等离子显示板（PDP），它具有体积小、重量轻等优点，但目前还处于研究阶段，还没有广泛使用。

分辨率和灰度是监视器的两个主要技术指标。分辨率是指整个屏幕可显示的像素点的多少。分辨率的数值越大，则性能越好。屏幕上组成图像的最小单元称作像素点。一个像素点由一个发光材料组成。整个屏幕由像素点的阵列组成。分辨率通常表示为每行的像素点个数×每列的像素点个数。例如，分辨率1024×768，就表示每行的像素点个数为1024，每列的像素点个数为768。一般来说，一个监视器可以支持多种分辨率，所以监视器的分辨率指的是该监视器能达到的最高分辨率。

灰度是指每个像素点的颜色变化范围。最早的监视器灰度只有黑白两色，只需1个符号位就可表示。随后逐渐有4色（用2位表示）、16色（用4位表示）、256色（用1个字节表示）、真彩色（用3个字节表示）的监视器问世。显然，监视器的灰度范围越大，则性能越好。

2.显示卡(www.chuimin.cn)

监视器需要显示卡的配合才能工作。显示卡主要由存储器和控制电路组成。存储器存储当前要显示的一屏数据，这组存储器通常称为显示内存。控制电路控制按显示内存中存放的数据的顺序，依次显示在监视器上。一般有两种方法实现数据显示：一种方法是主机把显示卡作为一个输入/输出设备看待，主机通过向显示卡发送各种命令来完成数据的输出显示；另一种方法是主机在内存中开辟一片内存（通常称为显示器缓冲区），主机把要输出显示的数据发送到这片内存中，显示卡则首先控制从这片内存中取出数据并存放到显示内存中，然后再控制把这些数据显示在监视器的屏幕上。由于第二种方法CPU对输出过程干预的更少，所以实现效率更高。大多数显示器都是按第二种方法设计的。对于采用第二种方法工作的显示器来说，数据显示的完整过程如图4-6所示。

图4-6 数据显示的完整过程

从显示器显示数据的方法可知，显示卡上必须具有和监视器的分辨率和灰度参数一致的一组显示内存。例如，如果监视器的分辨率为1024×768，颜色为256色，因256色时一个像素点需要1个字节（即8位）来表示颜色，所以整个屏幕的数据总量就是：1024×768 ×1字节＝786432字节≈786K字节。显示内存的容量通常设计成2的整数幂次，并和内存一样，按字节编地址，这样，显示内存就需要有1M 字节；如果监视器的分辨率为1024 ×768，颜色为真彩色，因真彩色时一个像素点需要3个字节（即24位）来表示颜色，所以整个屏幕的数据总量就是：1024×768×3字节＝2359296字节。这样，显示内存就需要4M字节。目前显示内存已可以达到64M字节。

为了显示字符，显示卡上包括有一个字符发生器，字符发生器由硬件实现直接把一个编码表示的字符转换为一个点阵表示的字符，从而实现字符的显示。由于汉字的集合较字符的集合大许多，汉字的显示不能采用和字符显示类同的硬件实现方法。汉字显示采用构造汉字字库的方法实现。字库中的每个汉字如图4-5（a）所示，显示卡上包括一个存储汉字字库的RAM。汉字的编码将转换为该汉字在汉字字库中的存储地址，从而实现汉字的显示。

目前显示卡发展的一个重要趋势，是不断提高图像显示时的速度和实现三维图像显示。显示卡中提供了专门的图形处理函数，可以大大加快图表、图像窗口的显示速度。20世纪90年代以前的显示卡只能做到二维图像显示，因此也称作2D显示卡或2D加速卡。20世纪90年后，三维图像显示技术成熟起来，3D显示卡（或称作3D加速卡）开始问世。实现三维图像显示需要有许多复杂的函数，3D显示卡中包含了许多这样的函数，程序设计时只需直接调用，就可实现三维图像的显示。

计算机导论：显示器及其发展历程

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