第八章 显示卡与显示器

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2024年5月27日发(作者：)

第八章 显示卡与显示器

8．1 显示卡

显示卡：是显示适配器的简称，它是主机与显示器通信的控制电路和接口，负责将主机发出的待显示的

信息送给显示器，由显示器通过扫描电路、视频放大电路和显象管等一系列处理之后，将信息显示在屏

幕上。显示卡主要由视频存储器、字符发生器、控制电路和显示系统BIOS及接口部分构成，它是插在

主机扩展槽的一块独立的电路板

8．1．1 显示器和显示卡的类型

MDA,CGA->MGA(Hercules)->EGA-> VGA->3D卡

早期的APPLE II是没有显示卡的（顶多只能算主板上的一个芯片！），显存是共享内存的一部分，

而且图形和文本共用同一个内存区域，所以从图形状态转换至文本状态屏幕上方会有乱字符。接下来在

IBM PC机中初次出现的MGA和CGA彩色显示卡。运用了当时非常先进的ISA（Industry Standard

Architecture，工业标准结构）总线。ISA总线的数据宽度为16位、工作频率为8MHz、数据传输率为

8Mb/s。ISA总线在1984年推出，因为当时的电脑是286，在16位运行。

MDA：MDA（Monochrome Display Adapter）优点为绿色显示看的较舒服，解析度为752X504，但

仅用于显示80行X25列的文字。

CGA：CGA（Color Graphic Adapter）优点为具有4种颜色和图形能力, 对于要表现图表和其他的图

形资料特需要，但是解析度较差只有640x200。

MGA：同时出现的还有MGA（Monochrome Graphic Adapter）又称Hercules Card (大力神卡), 在1982

年推出, 其优点在于除了能显示图形外，还保留了原来MDA的功能。出品该显示卡的就是后来在3D

显示卡领域叱咤风云的Hercules（大力神）公司！

EGA：即使是MGA显示效果都难以令人满意，不久之后IBM又伴随PC/AT的发布推出了新一代

EGA（Enhanced Graphics Adapter）显示卡，支持640X350的16种颜色，256K显存，可以模拟MDA和

CGA。之所以称为”加强型”的原因是它可以在单色屏幕上一点一点画成的图形。更甚的是，EGA比

CGA的解析度更高, 可以高达640x350图形或产生16色的文数字。(当时Genoa 公司做的EGA更可高

达800x600而名噪一时）。这样显示效果已经基本可以让人接受了，但是如果用来显示动画还是太慢，

所以EGA也没有流行多久。

MCA上划时代的飞跃--VGA

接着IBM推出了采用独有MCA（MicroChannel Architecture，微通道结构）总线的PS/2机型，虽然

该机器由于采用自有专利技术而没能流行起来，但所配备的VGA（Video Graphic Array，显示绘图阵列）

显示卡却迅速成为当时显示卡的标准！VGA支持在640X480的较高分辨率下同时显示16种色彩或256

种灰度，同时在320X240分辨率下可以同时显示256种颜色，这在当时绝对是巨大的飞跃。我们的眼球

对颜色的敏感远大于分辨率，所以即使分辨率较低图象依然生动鲜明。

VGA由于良好的性能迅速开始流行，厂商们纷纷在VGA基础上加以扩充，如将显存提高至1M并

使其支持更高分辨率如800X600或1024X768，这些扩充的模式就称之为VESA（Video

ElectronicsStandards Association，视频电子标准协会）的Super VGA模式。当时1M ISA接口的Trident 8900

（或是其简化版本512K显存的9000）十分流行，几乎全国所有的机器都使用这款显示卡，于是有人干

脆将其称之为TVGA（Trident VGA），甚至有人认为Super VGA就是TVGA！同时台湾曾氏公司(Tseng

Labs)的ET4000也广泛流行于高端市场，该卡速度明显比别的卡快，价格也非常高。这种状况一直中到

486发展的中晚期才有所改变。

总线的进步--从ISA到VESA

随着486的进一步普及和发展，ISA总线接口显示卡越来越不能适应图形显示要求的日益提高，速度缓

慢的老毛病也无法得到明显改善，而且当时PS/2机所采用的MCA总线是IBM的独家专利，于是EISA

总线出现了，EISA总线的数据宽度为32位、工作频率为8MHz、数据传输率为33Mb/s。它提高了的数

据传输率，使它与主板交换数据的速度比ISA总线快近4倍。它是在ISA基础之上的一种简单的32位

扩充，并与以前的ISA插槽保持兼容，但由于种种原因该总线未能流行起来而只是在一些著名品牌机中

采用，所以不久后VESA联合60余家公司推出了VESA局域总线（VESA LocalBus，简称VL）标准。

该总线不需专用芯片性能却相当出众，总线宽度32位，最高传输速率132MB/s，从外观来看比ISA

槽要长一截。由于VESA总线的高速，但是出现了不少基于该总线的高速显示卡，如后来大名鼎鼎的

S3公司就是这时开始为人们所注意的，当时S3 805就以飞快的速度和低廉的价格征服了大家，同时出

名的还有Cirrus Logic，而Trident逐渐开始走下坡路，但这一时期的性能之王依然是改进后的

ET4000/W32，别人难以望其项背。但是由于不同公司之间的VL板卡相互兼容性较差，同时最多只能有

3个VL扩展槽导致扩展性较差，所以随着奔腾和PCI的崛起VL就逐渐消失在人们视野中。

PCI上的百花齐放

这时Intel已经成为CPU界举足轻重的公司。由Intel于1993年提出的PCI（Peripheral Component

Interconnect，周边元件扩展接口）局域总线规范短时间内风靡全球。PCI总线是在ISA总线和CPU总

线之间增加以及总线并采用独特的PCI局域总线控制器（或称为”桥”，Bridge）相连接，借此可将高速

设备直接通过PCI总线与CPU传输。PCI总线为32位（可扩展至64位），最大传输率133MB/s，支持

线性突发模式，速度快且存取延误极小，同时又是独立于CPU的同步操作，所以为显示卡的发展提供

了极好的空间。这时恰逢Windows开始流行，要求显示卡高效高速同时具有图形显示的加速功能，那时

衡量显示卡的标准就是速度，因为图像质量大家都差不多。

这是比较著名的主要有S3 868/968系列，Number Nine系列，Diamond Stealth系列，Cirrus Logic 546X

系列和Trident 9680系列，同时MGA公司的Millinum系列显示卡以其在高分辨率下的出色表现成为众

多发烧友追逐的极品。

随着时代的进步，人们又觉得这些卡不够快了，于是一面改进显存的类型一面再显示芯片中集成更

多的2D加速功能，这时最流行的芯片是S3 Trio64V+及其下一代Trio64V2，几乎占据了大半河山。不

过还是有异军突起的黑马，Tseng Labs的ET6000及其改进型ET6100在当时也卖得相当火，该芯片是业

内第一款真正的128位显示芯片，2D速度极快，在现在来说都是数一数二，然而由于公司内部经营管

理不善Tseng Labs却在不久之后被ATI收购，显示卡界失去了一位优秀的中场主力，不过好在升级换代

的日子也要到了。

AGP：为3D加速而生

随着Win9x的流行，应用程序逐渐迁频絎indows界面之下，慢慢地已经习惯了日益精美的图形界面的

用户开始对显示卡的全

面加速功能提出了更高更新的要求，这就要求显示卡不仅能加速常用的桌面GDI操作同时还要具备一定

的3D图形能力，所以S3就趁热打铁在Trio64V+基础上推出了具有初步3D加速功能的Virge显示芯片

及其改进型Virge DX/VX/GX，这几款卡的功能较为全面但速度很慢，以至于在某些游戏之中选择硬件

加速反而速度更慢（所以有人戏称这些显示卡为”3D减速卡”）！

Trident也于同时期推出了9685但由于只支持相当少的特效因此销量并不是很大。由于多个PCI设备

都在争用有限的总线带宽，很多情况下都会导致显示卡速度的明显下降，为此Intel推出了最新一代的

AGP (Accelerated Graphics Port加速图形端口)，从根本上解决了显示卡数据传输中的瓶颈。早期出现在

市场上的AGP显示卡只不过是将PCI显示卡换了个接口形式而已（如S3Virge/GX2与Trident

9750/9850），性能则完全一样，但到后来一款采用nVIDIA RIVA128芯片的AGP显示卡华硕V3000以

其超乎寻常的性能轰动显示卡界，再加上Intel亲自操刀推出的i740更是将AGP的优势发挥得淋漓尽致，

从此，PCI显示卡的市场占有率才开始逐步下降。不过这时最受好评的显示卡依然是PCI接口的3dfx

VooDoo，以出色的画质和超快的速度成为发烧友的梦中情人。相对比其他AGP芯片如SIS6326，VooDoo

占有明显优势。

AGP接口的出现以及Voodoo卡的异军突起标志着显示卡的发展已进入全新的飞速发展的3D时代，

新一代的领军人物3dfx和nVIDIA这一对生死冤家开始逐渐为大家所接受，尽管S3的Trio 3D也采用

了AGP接口，并运用了128位显存，但它也只能作为一块极速的2D芯片，为老牌2D霸主如S3和Trident

和显示卡的2D时代作最后的谢幕演出。

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