《计算机组装与维护》教案 第6章 显示卡

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1、第 6 章 显示卡 教学目标教学目标 1了解显示卡的基本结构、性能指标和接口的分类。2能够区分显示卡上各种不同输入输出端口。3掌握识别显示卡质量优劣的标准。教学重点教学重点 1掌握根据用户的需求，选配相适应种类的显示卡。2识别 NVIDIA 和 ATI 显示芯片。教学难点教学难点 1能够区分不同种类接口的显示卡。2掌握根据用户的需求选购显示卡的方法。教学内容教学内容 6.1 基础知识：认识显卡 26.1.1独立显示卡21、显示主芯片22、显存63、供电模块64、信号输出接口75、总线接口106、VGA BIOS136.1.2 主板集成式显示卡136.1.3 显示卡的技术指标131、显存的速度与

2、频率132、位宽143、分辨率154、色深165、刷新率17API、DirectX 和 OpenGL176.2 制定选购方案：选购显示卡前的分析 181、集成显卡与独立显卡的选择182、NVIDIA 与 ATI203、功能与性能224、选名牌还是普通品牌226.3实战：选购显示卡23计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇导入新课显卡的称呼显卡的作用板载与独立6.1.1显卡的组成1、显卡芯片 1、显示主芯片单卡多芯片单核心与多核心6.16.1 基础知识：认识显卡基础知识：认识显卡计算机系统将各种需要显示的数据通过显示卡再送到显示器。对于一些需要大量处理图形运算、图形高速变换的工作，如CAD

3、辅助设计、各种三维游戏、多媒体编辑等工作来说，显示卡质量的优劣是至关重要的。而且，不同厂商的显示芯片在性能上也是有所区别。掌握这些知识有助于我们选购一款合适的显示卡。显卡又称为视频卡、图形卡、视频适配器、图形适配器和显示适配器。显卡的作用是控制电脑的图形输出，负责将 CPU 送来的的图形数据处理成显示器认识的格式（模拟信号或数字信号），再送到显示器形成图象。它是主机与显示器连接的桥梁。显卡根据结构的不同分为独立显卡和板载显卡。独立显卡即指通过相应的接口插到主板的显卡插槽上的显示卡；而板载显卡则指主板上的北桥芯片所整合显示核心的显卡，而在主板背面接口上提供相应的显卡接口。6.1.16.1.1独立

4、显示卡独立显示卡显卡的组成部件：显示主芯片，（GPU：Graphic Processing Unit，图形处理芯片）显示缓存（简称显存）、VGA BIOS、供电模块、显卡-显示器输出接口、总线接口（与主板上显卡插槽连接）、数字/模拟信号转换器（RAMDAC）。多功能显卡还配备了视频输出以及输入，供特殊需要。随着技术的发展，目前大多数显卡都将RAMDAC集成到了主芯片了。显示主芯片也称为图形处理芯片（GPU：Graphic Processing Unit）是显卡上最大的芯片，显示主芯片自然是显示卡的核心，它相当于显卡的“大脑”，GPU 负责处理由电脑发来的数据，最终将产生的结果显示在显示器上。普

5、通的家用娱乐性显卡都采用了单芯片，而高档的专业显卡则通常采用单卡多芯片组合的方式。由于3D 浪潮席卷全球，很多厂家已经开始在非专业显卡上采用多芯片的制造技术，以求全面提高显卡速度和档次。单卡多芯片：将多个芯片安装到一张显卡上。单芯片多核心：单一芯片设计：普通的显卡芯片都是一块大的芯片，内部则是有序地互联到一起的各种常规单元。2计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇插播新闻2D 与 3D软/硬加速芯片厂商显卡厂商显卡散热器复合式多芯片设计：采用类似于 PentiumD 双核处理器和 Athlon 64 双核处理器的方法，在一个显卡芯片的核心内部放置多个小的 GPU。这样做的好处是显而易见的。

6、新的小芯片将是现有芯片的四分之一乃至更小，然后只需在 PCB上放置不同数量的小芯片即可得到不同规格的显卡，比如低端的用一个两个、中端的用四个、高端的用八个。事实上，一旦发布了一款新产品，整个产品线都能随时拿出，无需重新设计。英特尔目前正在秘密研发新的游戏显卡芯片以期同 ATI 和 Nvidia 在主流显卡上进行竞争。英特尔还透露了其显卡产品上市的大概日期，它的首款游戏显卡芯片最有可能在 2008 或者 2009 上市，这种显卡的性能将是令人震惊的，因为英特尔计划将 16 个显示核心集成在一款芯片上，也就是说未来的显卡也将走多核心战略。目前只知道INTEL 多核心显卡芯片的开发代号为 Larra

7、bee（与众不同的集合型芯片）。显卡所支持的各种 3D 特效由 GPU 的性能决定，GPU 也就相当于 CPU 在电脑中的作用，一块显卡采用何种显示芯片便大致决定了该显卡的档次和基本性能，它同时也是 2D 显示卡和 3D 显示卡区分的依据。“软加速”功能：2D 显示芯片在处理 3D 图像和特效时主要依赖于 CPU 的处理能力。它自己对 3D 计算无能为力。“硬件加速”功能：3D 显示芯片是将三维图像和特效处理功能集中在显示芯片内，不用依赖 CPU。这两种显卡芯片的区别即在于：在一台使用 2D 显卡的计算机上运行大型 3D游戏时，这台计算机将变得很卡、反应速度慢。这是因为 3D 的计算由 CPU

8、 完成，CPU 占用率过高。而 3D 显卡则不会出现这种状况。目前绝大多数独立显卡都能很有效地支持 3D 运算。显卡芯片市场，经过多年的竞争，形成了ATI 和 nVIDIA 两个芯片巨人。这两大厂商的技术实力及市场份额，已经抛离了其他对手，现在市场上各种品牌的显卡大多采用 nVIDIA 和 ATI 两家公司的图形处理芯片，诸如：nVIDIA FX5200、FX5700、RADEON 9800 等等就是显卡图形处理芯片的名称。市场上的显卡产品的品牌、型号、规格复杂多样，比如华硕、双敏、七彩虹、小影霸等等都是显卡的生产厂家，他们所生产的显卡在性能和价格上的可比性，主要集中在显示芯片上，区分显卡最关

9、键的方法就是认清显卡的显示芯片。显示主芯片的性能直接决定这显示卡性能的高低，不同的显示芯片，不论从内部结构还是其性能，都存在着差异，而其价格差别也很大。一般来说，价格越高的显卡，性能自然越好。由于显卡核心工作频率与显存工作频率的不断攀升，显卡芯片的发热量也在迅速提升。显示芯片的晶体管数量已经达到，甚至超过了CPU 内的数量，如3计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇主动式和被动式补充：（1）定义作用此高的集成度必然带来了发热量的增加，随之而来的重大问题就是节节攀升的功耗、难以抑制的发热量和不堪忍受的风扇散热噪音。为了解决这些问题，显卡都会采用必要的散热方式。尤其对于超频爱好者和需要长时间工

10、作的用户，优秀的散热方式是选择显卡的必选项目。目前常见的散热方式有被动式和主动式。显卡的散热方式分为散热片和散热片配合风扇的形式，也叫作被动式散热和主动式散热方式。一般一些工作频率较低的显卡采用的都是被动式散热，这种散热方式就是在显示芯片上安装一个散热片即可，并不需要散热风扇。因为较低工作频率的显卡散热量并不是很大，没有必要使用散热风扇，这样在保障显卡稳定工作的同时，不仅可以降低成本，而且还能减少使用中的噪音。主动式散热除了在显示芯片上安装散热片之外，还安装了散热风扇，工作频率较高的显卡都需要这种主动式散热。因为较高的工作频率就会带来更高的热量，仅安装一个散热片的话很难满足散热的需要，所以就需

11、要风扇的帮助，而且对于那些超频使用的用户和需要长时间使用的用户来说就更重要了。为了保证显卡性能的稳定发挥和营造一个适宜的工作环境，那么自然少不了优秀显卡散热器的应用。一些高端显卡的散热器往往因芯片发热量太大而设计得非常大，而且奇形怪状，更有甚者将散热器的形状当作显卡的档次标志，也成为厂家宣传显卡做工精致独特的一个手段。低端显卡的散热器设计简单也比较小，而中高端显卡的散热器设计独特且散热性能卓越不凡。（1）显卡的核心代号核心代号就是指显卡的显示核心（GPU）的开发代号。而所谓开发代号就是显示芯片制造商为了便于显示芯片在设计、生产、销售方面的管理和驱动程序的统一而对一个系列的显示芯片给出的相应的基

12、本的代号。不同的显示芯片都有相应的开发代号。开发代号最突出的作用是降低显示芯片制造商的成本、丰富产品线以及实现驱动程序的统一。一般来说，显示芯片制造商可以利用一个基本开发代号再通过控制渲染管线数量、顶点着色单元数量、显存类型、显存位宽、核心和显存频率、所支持的技术特性等方面来衍生出一系列的显示芯片来满足不同的性能、价格、市场等不同的定位，还可以把制造过程中具有部分瑕疵的高端显示芯片产品通过屏蔽管线等方法处理成为完全合格的相应低端的显示芯片产品出售，从而大幅度降低设计和制造的难度和成本，丰富自己的产品线。例如，NVIDIA从 NV40 就先后衍生出了面向零售市场的Geforce 6800、Gef

13、orce 6800GT、Geforce 6800Ultra、Geforce 6800LE、Geforce 6800XT 以及面向 OEM 市场的Geforce 6800GTO 等显示芯片产品；而 ATI 也从 R300 衍生出了 Radeon 9700、4计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇补充：（2）制造工艺提高的作用跟随 CPU制造技术进步意义Radeon 9700Pro、Radeon 9500、Radeon 9500Pro 等显示芯片产品。在驱动程序方面，同一种开发代号的显示芯片可以使用相同的驱动程序，这为显示芯片制造商编写驱动程序以及消费者使用显卡都提供了方便。同一种开发代号的显

14、示芯片的架构以及所支持的技术特性是基本上相同的，而且所采用的制程也相同，所以开发代号是判断显卡性能和档次的重要参数。（2）显示芯片的制造工艺显示芯片的与 CPU 一样，也是用微米来衡量其加工精度的。制造工艺的提高，意味着显示芯片的体积将更小、集成度更高，可以容纳更多的晶体管，性能会更加强大，功耗也会降低。和中央处理器一样，显示卡的核心芯片，也是在硅晶片上制成的。采用更高的制造工艺，对于显示核心频率和显示卡集成度的提高都是至关重要的。而且重要的是制程工艺的提高可以有效的降低显卡芯片的生产成本。目前的显示芯片制造商中，NVIDIA 公司已全面采用了 0.13 微米的制造工艺，就是其 FX5900显

15、示核心之所以能集成一亿两千五百万个晶体管的根本原因。而 ATI 公司主要还是在使用 0.15 微米的制造工艺，比如其高端的镭 9800XT 和镭 9800 Pro 显卡，部分产品采用更先进的 0.13 微米制造工艺，比如其镭 9600 显卡。微电子技术的发展与进步，主要是靠工艺技术的不断改进，使得器件的特征尺寸不断缩小，从而集成度不断提高，功耗降低，器件性能得到提高。显示芯片制造工艺在 1995 年以后，从0.5 微米、0.35 微米、0.25 微米、0.18 微米、0.15 微米、0.13 微米、0.11 微米一直发展到目前最新的 90 纳米，而未来则会以 80 纳米作为一个过渡，然后进一步

16、发展到 65 纳米。总的说来，显示芯片在制造工艺方面基本上总是要落后于CPU的制造工艺一个时代，例如CPU采用0.13微米工艺时显示芯片还在采用 0.18 微米工艺和 0.15 微米工艺，CPU 采用 90 纳米工艺时显示芯片则还在使用 0.13 微米工艺和 0.11 微米工艺，而现在 CPU 已经采用 65 纳米工艺了而显示芯片则刚进入 90 纳米工艺。提高显示芯片的制造工艺具有重大的意义，因为更先进的制造工艺会在显示芯片内部集成更多的晶体管，使显示芯片实现更高的性能、支持更多的特效；更先进的制造工艺会使显示芯片的核心面积进一步减小，也就是说在相同面积的晶圆上可以制造出更多的显示芯片产品，直

17、接降低了显示芯片的产品成本，从而最终会降低显卡的销售价格使广大消费者得利；更先进的制造工艺还会减少显示芯片的功耗，从而减少其发热量，解决显示芯片核心频率提升的障碍显示芯片自身的发展历史也充分的说明了这一点，先进的制造工艺使显卡的性能和支持的特效不断增强，而价格则不断下滑，5计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇2、显存显存的作用显存的类型显存的容量3、供电模块作用电容与电阻补充：（1）2、显存作用：来存储显示芯片(组)所处理的图形数据信息。这些数据包括：显示器上所显示出的每一个像素点及进行 3D 函数运算的各种数据。与系统主内存一样，显示内存同样也是用来进行数据存放的，不过储存的只是图像数

18、据信息而已，我们都知道主内存容量越大，存储数据速度就越快，整机性能就越高。同样道理，显存的大小也直接决定了显卡的整体性能，显存容量越大，显卡芯片在单位时间内能进行计算的数据储存量越充足，所能达到的分辨率也就越高。虽然显示芯片决定了显卡的档次和基本性能，但只有配备合适的显存才能使显卡性能完全发挥出来，显存的大小与好坏也直接关系着显示卡的性能高低。目前的显存主要是有这么几种：DDR、DDR2、DDR3。各种类型的显存一般与内存的类型是一样的，同样有DDR、DDR2、DDR3，以前也有 SDRAM，各种显存与 GPU 的配合和主内存与 CPU 的配合是一样的，显存也像主内存为 CPU 提供数据一样，

19、为 GPU 提供必要的运算数据。频率越高的显存越能适应高频率 GPU 的运算要求。目前以 DDR2 显存的应用最为广泛，而 DDR3主要应用在中高端显卡上，DDR3 显存的工作频率更高，兼容性更好，发热量和功耗反而降低。显卡在玩大型 3D 游戏时发挥着不可替代的作用，显卡越高端，玩 3D 的效果就越好。如果没有独立显卡，或显卡较低级，则玩 3D 游戏时，画面切换缓慢，动作失真幅度大，感官得不到充分的刺激，娱乐效果将大打折扣。描述显卡性能的主要参数是显存，目前家用电脑玩 3D 游戏的推荐显卡配置：显存在 128MB就差不多了，如果要求特别高，也可以配置拥有 256MB 或 512MB 显存的显卡

20、。3、供电模块供电模块的作用：将来自主板的电流调整后提供给显卡，以使显卡更稳定的工作。由于显示芯片越造越精密，也给显卡的供电模块提出了更高的要求，在供电模块中各种优良的稳压电路元器件采用是少不了的，像显卡边缘的电容、电阻、电感、场效应管等元器件共同组成了显卡的供电模块。电容电阻都是组成显卡不可或缺的东西。显卡采用的常见的电容类型有电解电容，钽电容等等，前者发热量较大，特别是一些伪劣电解电容更是如此，它们对显卡性能影响较大，故许多名牌显卡纷纷抛弃直立的电解电容，而采用小巧的固态钽电容来获得性能上的提升。目前有些用料比较好的显卡都采用了“三洋”固态电容。电阻也是如此，以前常见的金属膜电阻、碳膜电阻

21、越来越多的被贴片电阻取代。（1）PWM 供电芯片供电模块可以分为主动元器件和被动元器件，像前面提到的电容，以及显6计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇补充：（2）4、信号输出接口分类(1)D-SUB数/模转换器卡上经常见到的场效应管、电感等都属于被动元器件。而整个供电的核心部分PWM 供电芯片就是整个供电电路的主动核心部分。一块显卡的稳定电流以及超频时所需的瞬间超强电流其源头都是来自于这个 PWM 供电芯片，而其中以 INTERSIL、APM、NEXTOR 等公司的产品最为优秀。PWM 供电模块一般放在比较不显眼的地方，比较不受大家关注，它不像固态电容那样处在显眼位置，而且其品质辨别也有

22、一定难度，所以厂家很少有用这个来宣传自己产品。（2）显卡的功耗目前的 PCI-Express x16 插槽能够提供 75W 的功耗，也就是说没有外接电源的显卡功耗肯定低于 75W，高于 75W 的高端图形处理器需要一个 PCI-E（6 针插座）的专用电源接口，这个接口能够提供 75W 的功耗，也就是说搭配一个PCI-E 专用接口的图形处理器功耗不会超过 150W，那么搭配了两个 PCI-E 专用电源接口的显卡，其峰值功耗不会超过 225W。目前高端显卡的最高功耗一般集中在 140W 左右，从表面判断一张显卡的功耗量可以从它的外接电源接口的数量大致地看出来。当显卡的功耗越高，就越需要一个更优秀的

23、散热器来为 GPU散热。以目前中高端显卡的功耗来看，显卡的工作温度在 5070之间都属正常现象。但显卡散热风扇一旦“停车”，显卡芯片也就可以拿来煎蛋了。4、信号输出接口信号输出接口指显卡与显示器、电视机等图像输出设备连接的接口。常见的接口有 D-SUB（也称为 VGA）、DVI、S-Video 接口三种。（1）D-SUB 接口显卡所处理的信息最终都要输出到显示器上，显卡的输出接口就是电脑与显示器之间的桥梁，它负责向显示器输出相应的图像信号。CRT 显示器因为设计制造上的原因，只能接受模拟信号输入，这就需要显卡能输入模拟信号。VGA接口就是显卡上输出模拟信号的接口，VGA（Video Graph

24、ics Array，模拟信号接口）接口，也叫D-Sub 接口。VGA 接口是一种 D 型接口，上面共有15 个针孔，分成三排，每排五个，所以也叫 15 针 D 型接口。VGA 接口是显卡上应用最为广泛的接口类型，多数的显卡都带有此种接口。RAMDAC 是 Random Access Memory Digital/Analog Convertor 的缩写，即随机存取内存数字/模拟转换器。计算机中处理数据的过程其实就是将事物数字化的过程，所有的事物将被处理成 0 和 1 两个数，而后不断进行累加计算。图形加速卡也是靠这些 0 和 1 对每一个象素进行颜色、深度、亮度等各种处理。显卡生成的信号都是以

25、数字来表示的，但是所有的CRT显示器都是以模拟方式进行工作的，数字信号无法被识别，这就必须有相应的设备将数字信号转换为模拟信号。而 RAMDAC 就是显卡中将数字信号转换为模拟信号的设备。7计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇RAMDAC 作用显卡的工作原理VGA 接液晶显示器的弊端（2）DVI 接口它的作用是将显存中的数字信号转换成显示器能够识别的模拟信号，速度用“MHz”表示，速度越快，图像越稳定。早期显卡的 RAMDAC 一般为 300MHz，很快发展到 350MHz，目前主流的显卡 RAMDAC 都能达到 400MHz，已足以满足和超过目前大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。它

26、决定了显卡能够支持的最高刷新频率。我们通常在显卡上见不到 RAMDAC 模块，那是因为厂商将 RAMDAC 整合到显示芯片中以降低成本，不过仍有部分高档显卡采用了独立的 RAMDAC 芯片。目前大多数计算机与外部显示设备之间都是通过模拟 VGA 接口连接，计算机内部以数字方式生成的显示图像信息，被显卡中的数字/模拟转换器（RAMDAC）转变为 R、G、三原色信号和行、场同步信号，信号通过电缆传输到显示设备中。对于模拟显示设备，如模拟 CRT显示器，信号被直接送到相应的处理电路，驱动控制显像管生成图像。虽然液晶显示器可以直接接收数字信号，但很多低端产品为了与 VGA 接口显卡相匹配，因而采用VG

27、A 接口。这种液晶显示器中需配置相应的/（模拟/数字）转换器，将模拟信号转变为数字信号。在经过/和/2 次转换后，不可避免地造成了一些图像细节的损失。VGA 接口应用于 CRT 显示器无可厚非，但用于连接液晶之类的显示设备，则转换过程的图像损失会使显示效果略微下降。数字信号模拟信号数字信号液晶显示器|显卡|液晶显示器|将模拟信号输入到液晶显示器上来显示本身就是很可笑的一件事情。计算机中运行的都是数字信号，包括图象信息，它们在显示卡上转换成模拟信号，然后通过连接线传输到显示器，然后再在显示器上以数字信号的形式显示，如果这样做，是十足的多此一举了。而且这样做的后果很清楚，一是增加了额外的硬件开销，

28、二是在信号的转换过程中不可避免有损耗，最终影响了显示的图象质量。所以，数字信号接口才适合液晶显示器。然而，市场的实际情况却不尽然。目前市场上大部分的液晶显示器使用的还是模拟信号接口，根本原因就是规范和标准的不统一。（2）DVI-数字信号接口DVI 全称为 Digital Visual Interface，它是在液晶显示器出现之后推出的一种新的接口技术标准。一个 DVI 显示系统包括一个传送器和一个接收器。传送器是信号的来源，可以内建在显卡芯片中，也可以以附加芯片的形式出现在显卡 PCB 上；而接收器则是显示器上的一块电路，它可以接受数字信号，将其解码并传递到数字显示电路中，通过这两者，显卡发出

29、的信号成为显示器上的图象。8计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇DVI 的优点DVI 的分类DVI 的优点补充：HDMIDVI 的优点是可以将处理好的数字图形信号直接输送到液晶显示器中。目前的 DVI 接口分为两种，一个是 DVI-D 接口，只能接收数字信号，接口上只有 3 排 8 列共 24 个针脚，其中右上角的一个针脚为空。不兼容模拟信号。另外一种则是 DVI-I 接口，可同时兼容模拟和数字信号。兼容模拟信号并不意味着模拟信号的接口 D-Sub 接口可以连接在 DVI-I 接口上，而是必须通过一个转换接头才能使用，一般采用这种接口的显卡都会带有相关的转换接头。考虑到兼容性问题，目前显

30、卡一般会采用 DVD-I 接口，这样可以通过转换接头连接到普通的 VGA 接口。而带有 DVI 接口的显示器一般使用 DVI-D 接口，因为这样的显示器一般也带有 VGA 接口，因此不需要带有模拟信号的 DVI-I 接口。当然也有少数例外，有些显示器只有 DVI-I 接口而没有 VGA 接口。显示设备采用 DVI 接口具有主要有以下两大优点：速度快DVI 传输的是数字信号，数字图像信息不需经过任何转换，就会直接被传送到显示设备上，因此减少了数字模拟数字繁琐的转换过程，大大节省了时间，因此它的速度更快，有效消除拖影现象，而且使用 DVI 进行数据传输，信号没有衰减，色彩更纯净，更逼真。画面清晰，

31、信号无损失计算机内部传输的是二进制的数字信号，使用 VGA 接口连接液晶显示器的话就需要先把信号通过显卡中的 D/A（数字/模拟）转换器转变为 R、G、B 三原色信号和行、场同步信号，这些信号通过模拟信号线传输到液晶内部还需要相应的 A/D（模拟/数字）转换器将模拟信号再一次转变成数字信号才能在液晶上显示出图像来。在上述的D/A、A/D 转换和信号传输过程中不可避免会出现信号的损失和受到干扰，导致图像出现失真甚至显示错误，而 DVI 接口无需进行这些转换，避免了信号的损失，使图像的清晰度和细节表现力都得到了大大提高。液晶电视上的 HDMI 接口HDMI 的英文全称是“High Definiti

32、on Multimedia”，中文的意思是高清9计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇晰度多媒体接口。HDMI 接口可以提供高达 5Gbps 的数据传输带宽，可以传送无压缩的音频信号及高分辨率视频信号。同时无需在信号传送前进行数/模或者模/数转换，可以保证最高质量的影音信号传送。应用 HDMI 的好处是：只需要一条 HDMI 线，便可以同时传送影音信号，而不像现在需要多条线材来连接；同时，由于无线进行数/模或者模/数转换，能取得更高的音频和视频传输质量。对消费者而言，HDMI 技术不仅能提供清晰的画质，而且由于音频/视频采用同一电缆，大大简化了家庭影院系统的安装。为了让显卡带有 HDMI

33、接口，除了需要专用芯片外，显卡厂商还要支付一笔不斐的 HDMI 认证费，因此目前带有 HDMI 接口的显卡还不多。不过目前也可采用将 DVI 转换为 HDMI 的连接线，从计算机的显卡连接到液晶电视，这样就可以得到高清的视频效果，也可以从液晶电视上观看在电脑上播放的高清电影。S-VIDEO 也就是 Separate Video，也称为 S 端子，而“Separate”的中文意思就是“分离”。它是一种将视频数据分成两个单独的讯号（光亮度 Y 和色度 C）进行传送的模拟视频讯号，再分别以不同的通道进行传输，减少影像传输过程中的“分离”、“合成”的过程，减少转化过程中的损失，以得到最佳的显示效果。通

34、常显卡上采用的 S 端子有标准的 4 针接口（不带音效输出）和扩展的 7针接口（带音效输出）。通过双头S 端子连接线，可以将显卡的S 端子所输出的视频/音频信号连接到带 S 端子输入接口的电视机上。如果电视没有S 端子，也可以将 S 端子转 AV 的转接线将 S 端子信号转换为 Video 信号，采用莲花插头插到电视上的 Video-in 接口。VIVO（video in and video out）接口VIVO 接口其实就是一种扩展的 S 端子接口，它在扩展型 S 端子接口的基础上又进行了扩展，针数要多于扩展型 S 端子 7 针。VIVO 接口必须要用显卡附带的 VIVO 连接线，将输入信号

35、线与输出信号线分离开来，才能够实现 S 端子输入与 S 端子输出功能。5、总线接口大家可看见显卡的下面有一组“金手指”（显示卡接口），它是用来将显卡插入主板上的显卡插槽内的，独立显卡必须与主板交换数据才能工作。按与主板接口的不同分为 ISA 显卡、PCI 显卡、AGP 显卡、PCI-E 显卡等类型，ISA 显卡、PCI 显卡已淘汰，AGP 显卡也面临淘汰，PCI-E 显卡是目前广泛应用的显卡总线接口。10（3）S 端子（3）S-VIDEO视频输入/输出接口工作原理补充：5、总线接口计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇（1）AGP（2）PCI-E16（3）SLI工作原理SLI 桥接器（1）

36、AGP 接口由于 AGP3.0 显卡的额定电压为 0.81.5V，AGP8X 规格与旧有的 AGP1/2模式不兼容，因此不能把 AGP8的显卡插接到 AGP1.0 规格的插槽中。如果将AGP8显卡接进 AGP4插槽，显卡只会以，AGP4模式工作，无法发挥AGP8的优势。AGP 传输带宽=（触发信号频率单信号触发次数位宽）8工作频率传输带宽工作电压单信号触发次数数据传输位宽触发信号频率（2）PCI-E16 接口我们知道，PCI-E1 接口单向的传输带宽为250MB/s，双向传输带宽为500MB/s，而显卡所支持的 PCI-E16 接口能提供单向 4GB/s 和双向 8GB/s 的传输带宽，它能提

37、供比 AGP 更高的传输带宽和更好的性能支持。目前，这种新的显卡接口正在全面的取代 AGP 显卡接口规范。（3）nVIDIA 的 SLI 技术SLI 的全称是 Scalable Link Interface(可升级连接界面)，它是通过一种特殊的接口连接方式，在一块支持双 PCI Express X16插槽(注意这里只是插槽而不一定都具有 16 条 PCI Express Lanes)的主板上，同时使用两块同型号（支持 SLI）的 PCI Express 显卡，以增强系统图形处理能力。在 SLI 状态下，两块显卡并不是对等的。在 SLI 模式的运行过程中，一块显卡做为主卡(Master)，另一块

38、做为副卡(Slave)，其中主卡负责任务指派、渲染、后期合成、输出等运算和控制工作，而副卡只是接收来自主卡的任务进行相关处理，然后将结果传回主卡进行合成然后输出到显示器。由于主显卡除了要完成自己的计算染任务之外，还要额外担负副显卡所传回信号的合成工作，所以其工作量要比副显卡大得多。另外，在 SLI 模式下，就只能连接一台显示器，并不能支持多头显示。SLI 技术也在不断的发展，最初对平台硬件有许多限制，例如必须使用完全一样的显卡(同一个厂家同一个型号的显卡，甚至显卡BIOS 也必须相同)，而且11AGP 1.066MHz3.3V132bit66MHz66MHz3.3V232bit66MHzAGP

39、 2.066MHz1.5V432bit133MHzAGP 3.0(AGP 8)66MHz2132MB/s1.5V432bit266MHzAGP 1AGP 2(AGP 4)266MB/s533MB/s1066MB/s计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇不同主板的 SLI（4）CrossFire工作原理技术特点6、VGA BIOS包含在两块显卡之间还必须使用SLI 桥接器，支持 SLI 的也只有 Geforce 6800Ultra/6800 GT 和 6600GT 三款显示芯片等等。现在组建 SLI 则可以使用不同厂家的采用相同显示芯片的显卡，低速显卡可以不必使用 SLI 桥接器(不过性能要

40、比使用 SLI 桥接器时有所降低)，支持 SLI 的显示芯片也扩大到了除开 Geforce6200/6200TC 之外的所有 Geforce 6 系列以及所有 Geforce 7 系列等等，不过，由于各个主板的两个 PCI-E 插槽的间距不是固定的，因此不同主板的 SLI 桥接器一般是不能替换的。SLI 技术理论上能把图形处理能力提高一倍，在实际应用中，除了极少数测试之外，在实际游戏中图形性能只能提高 30%-70%不等，在某些情况下甚至根本没有性能提高，而且目前能良好支持 SLI 的游戏还不太多。当然，随着驱动程序的完善，目前存在的这些问题应该能得到逐步解决。主板芯片组根据其对两块显卡实际提

41、供的 PCI Express Lanes，支持 SLI的方式也不尽相同，有采用 PCI Express X16加 PCI Express X4的，也有采用双 PCI Express X8的，nVIDIA 自己的 nForce Pro 2200+nForce Pro 2050以及nForce4 SLI X16 和 nForce4 SLI X16 IE 则实现了真正的双 PCI Express X16的 SLI。（4）ATI 的 CrossFire 技术ATI 的 CrossFire 技术是为了对付 nVIDIA 的 SLI 技术而推出的，也就是所谓的“交叉火力”简称“交火”。与 nVIDIA 的

42、 SLI 技术类似，实现 CrossFire技术也需要两块显卡，而且两块显卡之间也需要连接(只是在机箱外部而非内部罢了)。但是 CrossFire 与 SLI 也有不同，首先主显卡必须是 CrossFire 版的，也就是说主显卡必须要有图象合成器，而副显卡则不需要；其次，CrossFire技术支持采用不同显示芯片的显卡，只是较高档显卡的频率可能会自动降低到性能较低显卡的水平，在这点上 CrossFire 比 SLI 具有更高的灵活性。另外，与 SLI 不同的是，CrossFire 还支持多头显示，如果配合整合了显示芯片的 ATI 芯片组主板，最多可以支持 5 个显示屏输出。不过在多头显示模式下

43、 CrossFire 其实并不能提升性能和画质了。6、VGA BIOSVGA BIOS 存在于 Flash ROM（可擦写闪存）中，包含了芯片核心频率、显存频率、显示芯片和驱动程序间的控制程序、产品标识等信息。我们常见的 FlsahROM 编号有 29C、29E、39E、39L、49E 等，这几种芯片都可以通过专用程序进行升级，改善显卡性能，甚至可以给显卡带来改头换面的效果。如果不改变 BIOS12计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇刷新 BIOS的危险性6.1.2分类接口方式应用范围集成显卡的优势6.1.31、显存的速度与频率定义计算方法SDRAM的内容，即使在操作系统中超频使用显卡，

44、重启之后还会恢复到原来的默认值。一般显卡的 BIOS 设定值都具有很好的兼容性和稳定性，刷新 BIOS 具有极高的危险性，一不小心（停电、误操作）便可使显卡罢工，所以我们在非必要的情况下还是不要轻易地刷新显卡的 BIOS。6.1.26.1.2 主板集成式显示卡主板集成式显示卡主板集成显卡分为两种，北桥芯片集成和主板板载独立的显示芯片。我们平常所说的集成显卡一般指北桥芯片集成了显示核心，使用这种芯片组的主板就可以不需要独立显卡实现普通的显示功能，以满足一般的家庭娱乐和商业应用，节省用户购买显卡的开支。集成了显卡的芯片组也常常叫做整合型芯片，这样的主板也常常被称之为整合型主板。集成的显卡不带有显存

45、，使用系统的一部分主内存作为显存，具体的数量一般是系统根据需要自动动态调整的。显然，如果使用集成显卡运行需要大量占用显存的程序，对整个系统的影响会比较明显，此外系统内存的频率通常比独立显卡的显存低很多，因此集成显卡的性能比独立显卡差很多。整合型主板的显卡输出接口一般是 VGA 接口，也有部分主板能提供 DVI 接口，比如使用了 ATI RS690 芯片组的磐正 AT690G Ultra主板就提供了一个 VGA和一个 DVI 接口，当然，这是由主板上的北桥芯片所整合的显示芯片提供的。对于广大的普通用户来说，一般来讲，若不做 3D 图型设计或其他专业用途，集成显卡和独立显卡的性能基本上差不多，一般

46、家庭用是感觉不出来它们有什么不同的，集成显卡的性能完全适合他们日常办公娱乐，而且优良的兼容性和稳定性、适中的价格以及技术的不断优化等都是集成显卡的优势。独立显卡只是对那些真正需要高速高质显示的专业用户和游戏发烧友才显得有必要。6.1.36.1.3显示卡的技术指标显示卡的技术指标显示卡的主要技术指标包括显存的大小、分辨率、色深、刷新率等。1、显存的速度与频率显存的速度一般以 ns（纳秒）为单位，代表了显存的时钟周期，显存频率是指默认情况下，该显存在显卡上工作时的频率，以 MHz 为单位。显存频率与显存时钟周期是相关的，二者成倒数关系，也就是显存频率1/显存时钟周期如果是 SDRAM 显存，其时钟

47、周期为 6ns，那么它的显存频率就为1/6ns=1/6*10-9=166666666166 Hz166MHz而对于 DDR SDRAM 或者 DDR2、DDR3，其时钟周期为 6ns，那么它的显存频率就为 1/6ns=166 MHz，但要了解的是这是 DDR SDRAM 的实际频率，而不是我们平时所说的 DDR 显存等效工作频率。因为 DDR 在时钟上升期和下降期都进行数13计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇DDRDDR2DDR3应用范围超频能力命名规则2、位宽（1）显存位宽定义分类显存带宽的计算方法显存位宽的计算方法据传输，其一个周期传输两次数据，相当于 SDRAM 频率的二倍，也就

48、是“2bitPrefetch(2 位预取)”技术。习惯上称呼的 DDR 频率是其等效工作频率，是在其实际频率上乘以 2，就得到了等效工作频率。因此 6ns 的 DDR 显存，其显存频率为 1/6ns*2=333 MHz。而 DDR3 则是采用“8 bit Prefetch(8 位预取)”机制，要把它的实际频率乘以 8，才能得到 DDR3 的等效工作频率。显存频率一定程度上反应着该显存的速度。显存频率随着显存的类型、性能的不同而不同，SDRAM 显存一般都工作在较低的频率上，一般就是 133MHz 和166MHz，此种频率早已无法满足现在显卡的需求。DDR SDRAM 显存则能提供较高的显存频率

49、，主要在中低端显卡上使用，DDR2 显存由于成本高并且性能一般，因此使用量不大。DDR3 显存是目前高端显卡采用最为广泛的显存类型。不同显存能提供的显存频率也差异很大，主要有 400MHz、500MHz、600MHz、650MHz 等，高端产品中还有 800MHz、1200MHz、1600MHz，甚至更高。但要明白的是显卡制造时，厂商设定了显存实际工作频率，而实际工作频率不一定等于显存最大频率。此类情况现在较为常见，如显存最大能工作在 650MHz，而制造时显卡工作频率被设定为 550 MHz，此时显存就存在一定的超频空间。这也就是目前厂商惯用的方法，显卡以超频为卖点。此外，用于显卡的显存，虽

50、然和主板用的内存同样叫 DDR、DDR2 甚至 DDR3，但是由于规范参数差异较大，不能通用，因此也可以称显存为 GDDR、GDDR2、GDDR3，各种显存的生产成本也要高于在内存上使用的 DDR、DDR2、DDR3。2、位宽（1）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，位数越大则瞬间所能传输的数据量越大，这是显存的重要参数之一。目前市场上的显存位宽有64 位、128 位和 256 位三种，人们习惯上叫的 64 位显卡、128 位显卡和 256 位显卡就是指其相应的显存位宽。显存位宽越高，性能越好价格也就越高，因此256 位宽的显存更多应用于高端显卡，而主流显卡基本都采用

51、128 位显存。显存带宽显存频率 X 显存位宽/8，在显存频率相当的情况下，显存位宽将决定显存带宽的大小。比如说同样显存频率为 500MHz 的 128 位和 256 位显存，那么它俩的显存带宽将分别为：128 位500MHz*1288=8GB/s，而 256 位500MHz*2568=16GB/s，是 128 位的 2 倍，可见显存位宽在显存数据中的重要性。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显存颗粒的位宽组成。显存位宽显存颗粒位宽显存颗粒数。显存颗粒上都带有相关厂家的内存编号，可以去网上查找其编号，就能了解其位宽，再乘以显存颗粒数，就能得到显卡的位宽。这是最为准确的方

52、法，但施行起来较为麻烦。14计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇（2）显示芯片位宽定义3、分辨率（1）显示分辨率（2）显卡分辨率定义分辨率越大，图像越清晰高分辨率需要显卡和显示器相配合（2）显示芯片位宽：显示芯片位宽是指显示芯片内部数据总线的位宽，也就是显示芯片内部所采用的数据传输位数，目前主流的显示芯片基本都采用了 256 位的位宽，采用更大的位宽意味着在数据传输速度不变的情况，瞬间所能传输的数据量越大。就好比是不同口径的阀门，在水流速度一定的情况下，口径大的能提供更大的出水量。显示芯片位宽代表了显示芯片内部总线的带宽，带宽越大，可以提供的计算能力和数据吞吐能力也越快，是决定显示芯片级

53、别的重要数据之一。目前已推出最大显示芯片位宽是512 位，那是由 Matrox（幻日）公司推出的Parhelia-512 显卡，这是世界上第一颗具有 512 位宽的显示芯片。而目前市场中所有的主流显示芯片，包括 NVIDIA 公司的 GeForce 系列显卡，ATI 公司的Radeon 系列等，全部都采用 256 位的位宽。这两家目前世界上最大的显示芯片制造公司也将在未来几年内采用 512 位宽。显示芯片位宽增加并不代表该芯片性能更强，因为显示芯片集成度相当高，设计、制造都需要很高的技术能力，单纯的强调显示芯片位宽并没有多大意义，只有在其它部件、芯片设计、制造工艺等方面都完全配合的情况下，显示

54、芯片位宽的作用才能得到体现。3、分辨率分辨率也称为解析度，显示分辨率则是指显示器在显示图像时的分辨率，分辨率是用点来衡量的，显示器上这个“点”就是指像素(pixel)。显示分辨率的数值是指整个显示器所有可视面积上水平像素和垂直像素的数量。例如800600 的分辨率，是指在整个屏幕上水平显示 800 个像素，垂直显示 600 个像素。显示分辨率的水平像素和垂直像素的总数总是成一定比例的，一般为 4:3，宽屏的液晶显示器的比例则是 16:9。显卡的最大分辨率是指显卡在显示器上所能描绘的像素点的最大数量。大家知道显示器上显示的画面是一个个的像素点构成的，而这些像素点的所有数据都是由显卡提供的，最大分

55、辨率就是表示显卡输出给显示器，并能在显示器上描绘像素点的数量。分辨率越大，所能显示的图像的像素点就越多，并且能显示更多的细节，当然也就越清晰。当然，显卡能输出的最大显示分辨率并不代表自己的电脑就能达到这么高的分辨率，还必须有足够强大的显示器配套才可以实现，也就是说，还需要显示器的最大分辨率与显卡的最大分辨率相匹配才能实现。例如要实现 2048x1536的分辨率，除了显卡要支持之外，还需要显示器也要支持。而 CRT 显示器的最大分辨率主要是由其带宽所决定，而液晶显示器的最大分辨率则主要由其面板所决定。目前主流的显示器，17 英寸的 CRT 其最大分辨率一般只有 1600 x1200，17 英寸和

56、 19 英寸的液晶则只有 1280 x1024，所以目前在普通电脑系统上最大分15计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇最佳分辨率CRT：LCD：4、色深定义种类辨率的瓶颈不是显卡而是显示器。要实现 2048x1536 甚至 2560 x1600 的最大分辨率，只有借助于专业级的大屏幕高档显示器才能实现，例如 DELL 的 30 英寸液晶显示器就能实现 2560 x1600 的超高分辨率。显示分辨率虽然是越高越好，但是还要考虑一个因素，就是人眼能否识别。例如，在 14 英寸最高分辨率为 1024768 的显示器上 800600 是人眼能识别的最高分辨率(我们暂时称为最佳分辨率)，在 102

57、4768 这个分辨率下显示器虽然可以精确的显示图像，但人眼已不能准确的识别屏幕信息了。在相同大小的屏幕上，分辨率越高，显示就越小。由于显示器的尺寸有大有小，而显示分辨率又表示所有可视范围内像素的数量，所以相同的分辨率对不同的显示器显示的效果也是不同的，例如：800600 的分辨率，14 英寸的显示器比以相同分辨率显示的 17 英寸显示器的显示精度要高一大截。目前，在 15 英寸的 CRT 显示器上人眼能识别的最佳分辨率是 800 x600，而在 17 英寸 CRT 显示器上则是 1024x768。LCD 液晶显示器和传统的 CRT 显示器，分辨率都是重要的参数之一。传统CRT 显示器所支持的分

58、辨率较有弹性，而LCD 的像素间距（点矩）已经固定，所以支持的显示模式不像 CRT 那么多。LCD 的最佳分辨率，也叫最大分辨率，在该分辨率下，液晶显示器才能显现最佳影像。目前15英寸LCD的最佳分辨率为1024768，1719 英寸的最佳分辨率通常为 12801024，更大尺寸拥有更大的最佳分辨率。这个数值一般会在相应尺寸的液晶显示器屏幕上方标示出来。4、色深色深是指在某个确定的分辨率下，描述每一个像素点的色彩所使用的数据的长度，单位是“位”（bit）。它决定了每个像素点可以有的色彩的种类。8 位的色深是将所有颜色分为 256（28）种，那么，每一个像素点就可以取这256 种颜色中的一种来描

59、述。不过，我们通常都直接把乘方的结果叫成颜色数，来代替色深作为挑选显示卡的指标，比如 256 色，增强色（16 位色深，65536 颜色数，也叫 64K 色即 64x1024），真彩色（24 位色深，16777216 颜色数，也叫 16M色：16x1024x1024）和 32 位色等。色深8 位16 位24 位32 位颜色数28=256 种216=65536=64x1024224=16777216232=429496729643 亿称谓8 位色16 位色24 位真彩色（16M 色）32 位色(4G 色)颜色数越多，所描述的颜色就越接近于真实的颜色。对于普通用户来讲，16M 色已经接近人眼的分辨

60、极限。32 位色，实际上只是一种技术上的概念，因为人类的眼睛在理论上最多只能同时分辨出 1670 万种颜色（从这一点来看，色16计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇5、刷新率定义用手机摄像头看显示器的状况由 RAMDAC决定知识补充：API（1）定义（2）API 的优点：使程序员开发程序更便捷方便芯片厂商根据标准来设计硬件产品（3）API 的分类深技术实际上已经达到了极限，没有进一步上升的空间）。电脑在处理 32 位色的图形图像时负荷更高，工作量更大，且所需内存更多，可以说是得不偿失。5、刷新率刷新频率是指图像在屏幕上更新的速度，也即屏幕上的图像每秒钟出现的次数，它的单位是赫兹（Hz）。

61、以 60Hz 为例，它表示显示器的内容每秒钟刷新60 次。一般人眼不容易察觉 75Hz 以上刷新频率带来的闪烁感，因此最好能将您显示卡刷新频率调到 75Hz 以上。要注意的是，并不是所有的显示卡都能够在最大分辨率下达到 75Hz 以上的刷新频率，而且显示器也可能因为带宽不够而不能完美地达到要求。一些低端显示卡在高分辨率下只能设置为 60Hz。其实这个刷新率是由显卡上的 RAMDAC（数/模转换器）决定的，RAMDAC 的转换速率以 MHz 表示，它决定了刷新频率的高低（与显示器的“带宽”意义近似）。其工作速度越高，频带越宽，高分辨率时的画面质量越好。.该数值决定了在足够的显存下，显卡最高支持的

62、分辨率和刷新率。如果要在 1024768 的分辨率下达到 85Hz 的分辨率，RAMDAC 的速率至少是 1024768851.344（折算系数）10690MHz。目前主流的显卡 RAMDAC 都能达到 350MHz 和 400MHz，已足以满足和超过目前大多数显示器所能提供的分辨率和刷新率。APIAPI、DirectXDirectX 和和 OpenGLOpenGLAPI 是 Application Programming Interface 的缩写，是应用程序接口的意思，而 3D API 则是指显卡与应用程序直接的接口。3D API 能让编程人员所设计的 3D 软件只要调用其 API 内的程

63、序，从而让 API 自动和硬件的驱动程序沟通，启动 3D 芯片内强大的 3D 图形处理功能，从而大幅度地提高了 3D 程序的设计效率。如果没有 3D API 在开发程序时，程序员必须要了解全部的显卡特性，才能编写出与显卡完全匹配的程序，发挥出全部的显卡性能。而有了 3D API 这个显卡与软件直接的接口，程序员只需要编写符合接口的程序代码，就可以充分发挥显卡的能力而不必再去了解硬件的具体性能和参数，这样就大大简化了程序开发的效率。同样，显示芯片厂商根据标准来设计自己的硬件产品，以达到在 API 调用硬件资源时最优化，获得更好的性能。有了3D API，便可实现不同厂家的硬件、软件最大范围兼容。比

64、如在最能体现 3D API 的游戏方面，游戏设计人员设计时，不必去考虑具体某款显卡的特性，而只是按照 3D API 的接口标准来开发游戏，当游戏运行时则直接通过 3D API 来调用显卡的硬件资源。目前个人电脑中主要应用的 3D API 有 DirectX 和 OpenGL。DirectX 目前已经成为游戏的主流，市售的绝大部分主流游戏均基于 DirectX 开发，例如帝17计算机组装与维修教案第 6 章显示卡周皝潇DirectX：应用于游戏的开发OpenGL：应用于专业的图形工作站6.21、集成与独立国时代 3、孤岛惊魂、使命召唤 2、Half Life2等流行的优秀游戏。而OpenGL 目

65、前则主要应用于专业的图形工作站，在游戏方面历史上也曾经和DirectX 分庭抗礼，产生了一大批的优秀游戏，例如Quake3、Half Life、荣誉勋章的前几部、反恐精英等，目前在DirectX 的步步进逼之下，采用OpenGL 的游戏已经越来越少，但也不乏经典大作，例如基于 OpenGL 的 DOOM3以及采用 DOOM3 引擎的Quake4等等，无论过去还是现在，OpenGL 在游戏方面的主要代表都是著名的 id Software。（1）OpenGLOpenGL 是个专业的 3D 程序接口，是一个功能强大，调用方便的底层 3D 图形库。OpenGL 的前身是 SGI 公司为其图形工作站开发

66、的 IRIS GL。IRIS GL 是一个工业标准的 3D 图形软件接口，功能虽然强大但是移植性不好，于是SGI 公司便在 IRIS GL 的基础上开发了 OpenGL。OpenGL 的英文全称是“Open GraphicsLibrary”，顾名思义，OpenGL 便是“开放的图形程序接口”。虽然DirectX 在家用市场全面领先，但在专业高端绘图领域，OpenGL 是不能被取代的主角。OpenGL 是个与硬件无关的软件接口，可以在不同的平台如 Windows 95、Windows NT、Unix、Linux、MacOS、OS2 之间进行移植。因此，支持 OpenGL的软件具有很好的移植性，可以获得非常广泛的应用。（2）DirectXDirectX 并不是一个单纯的图形 API，它是由微软公司开发的用途广泛的API，它包含有 Direct Graphics(Direct 3D+Direct Draw)、Direct Input、DirectPlay、Direct Sound、Direct Show、Direct Setup、Direct Media Objects等多个组件，它提供了一