第22课显卡工作原理说明.docx

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第22课显卡工作原理说明

第22课显卡工作原理说明、显卡供电说明、显卡时序说明、LVDS信号说明、EDP信号说明、苹果显存代换配置方法

显卡工作原理

1、相关术语：

1、TMDS：

最小化传输差分信号，主要用于DVI（数字视频接口）、HDMI（高清多媒体接口，可以传输无损的视频，音频信号）

2、HDCP（集成在显卡内部的模块，通常会在外面挂一个EEPROM）：

高带宽数字内容保护，

由INTEL公司发展的，主要用于加密，用于保护DVI或HDMI在数据传输的时候，不会被非法拷贝；

在电路上，如果笔记本支持HDCP功能时，旁边会有一个小的EEPROM，用来存储加密信息，

只有电脑和插放设备得到HDCP授权（也就是交了费），才能达到高清播放（1980*1080），

否则只能达到1、4的分辩率

2、显卡的功能框图

1、HOSTI/F（PCIE端口）：

通过PCIE总线跟主机“CPU”连接的端口，属于PHY物理层的接口

2、GRAPHICSENGINE：

GPU图形处理器

3、FRAMEBUFFER：

帧缓冲，显示缓存，也可叫做VRAM显存控制器

注：

NV显卡N14以上的卡支持DP接口

3、显卡的简单工作过程

1、首先要满足供电“核心供电、显存供电、基准电压、PCIE端供电”等、时钟

2、复位：

这个复位指的是从进入复位和结束复位，复位以后，相当于绑定“哪些引脚要拉低，哪些要引高”

（指的是内部有一些电路，对显卡的一些端口、一些焊盘，包括显存等等进行配置）结束

3、显示信号通过PICE总线传输给GPU，由显卡进行处理

4、显卡将处理完的数据通过显卡控制器送到显存里面

5、将显存里面的数据取出来，分成两路：

一路送给DAC进行格式转换，得到模拟信号，用于支持CRT显示，

另一路送给TMDS，用于支持LVDS\DVI\HDMI.......

4、显卡初始化顺序

1、PCIE总线的复位信号PEX_RST#保持一段时间有效为低

2、产生PCIE的参考时钟CLOCK“100M”，这个复位期间就要产生，一般在时钟产生以后，

在显卡内部也会有一个全局性的复位（总复位）

3、将绑定引脚设定的绑定值输送到ASIC引脚，也就是一些特定的引脚处于什么样的功能，

是由绑定值来设定的，这个也是在复位期间来完成

4、PCIE结束复位

5、把绑定值锁存到显卡芯片内部

6、如果显卡带有SPIROM，此时要去读取软件绑定参数，在笔记本里面一般显卡与系统共享同一个ROM“台机单独”

7、显卡读取到了相应的参数，设置好绑定信号以后，也确定了相应引脚功能，接下来就是比较重要的工作；

电流校正、终端校正、锁相环校正，当然这些工作有些需要通过专用的引脚来设置

8、显卡内部的全局复位GRST#变为无效“新显卡内部完成”，结束复位

9、配置PCIE端口，显卡要与CPU里面的显卡控制器协商、配接

10、以上工作完成后，等待着第一次的工作交易，等待发送显示信号过来，包括显存配置空间的请求

5、N12M显卡供电说明

1、VDD1-VDD111:

显卡的核心供电，一般是0.6几V到1.35V之间，这个也是跟INTELCPU一样，会动态调节

2、VDD33:

3.3V的供电这个供电主要用于ROM、复位、HDCP“高带宽数字信号保护”......

3、FB_DLLAVDD、FBPLLAVDD：

这是帧缓冲器锁相环的供电，FB是指显存控制器，电压1.05V

4、FBVDDQ_1-FBVDDQ_26：

显存控制器的供电，1.5V

5、PEX_IOVDD1-PEX_IOVDD6:

PCIE的I/O端口供电

6、PEX_PLLVDD：

PCIE的锁相环供电

7、PEX_SVDD_3V3:

显卡里机的一另一个3.3V辅助供电

8、PEX_IOVDDQ_1-PEX_IOVDDQ25:

PCIE的核心供电1.05V

9、IFPAB_PLLVDD、IFPC_PLLVDD-IFPE_PLLVDD:

其中IFP是集成平板，实际是内部数字编码器的供电

10、IFPA_IOVDD-IFPE_IOVDD：

集成平板的IO供电，也就是数字输入输出端口的供电

11、DACA_VDD、DACB_VDD：

DAC数模转换器的供电

12、PLLVDD、SP_PLLVDD：

显卡核心时钟锁相环的供电

13、VID_PLLVDD：

视频相素锁相环模拟供电

注：

显卡有多个供电，任何一个有异常都会不工作

六、PCIE接口

1、64根线通过耦合电容与CPU通讯，其中有发送对、接收对

2、PEX_CLKREQ#：

时钟请求，能够进入低功耗状态的设备都有时钟请求信号“当进入低功耗时就不需要时钟”

3、PEX_TERMP：

显卡的PCIE输入输出电路的终端校准引脚，通过2.49K精密电阻接地，如果电阻出现异常会导致显卡收发数据的时候出现干扰，出现信号反射，SOST自检档A4；R所以这个电阻非常重要

4、PEX_TSTCK_OUT、PEX_TSTCLK_OUT#：

这是一对测试时钟，一般不采用，两脚通过电阻连一起；

七、帧缓冲器接口信号（显存控制器信号）

1、FBA_D0-FBA-D63：

缓冲存储器A通道的64根数据线，连接到外部显存颗粒，用来缓存数据，

每颗显存需要用到16根数据线，A通道最多能连接4颗显存

2、FBA_CLK0\FBA_CLK0#、FBA_CLK1\FBA_CLK1#：

这是显存用的两对时钟

3、FBA_DQM0-FBA_DQM7:

8根数据屏蔽信号线，在写内存的时候，也就是往显存里发送数据的时候，

通过这8根线告诉显存，哪些数据线传输的数据（或者哪些字节）可以屏蔽、可以不用理会，

其中一个字节需要一条线，就需要8条线

4、FBA_CMD0-FBA-CMD30：

31根缓冲器的命令接口线，主要看外部对应的信号，对应的信号形成相同功能

（如：

FBA_CMD0对应的FBA_CL3_L，这是低通道的时钟使能信号，因为64根数据线分布在4片显存上，分别是32根高位数据线对应两片显存、32根低位数据线对应两片显存，所以这个低通道的时钟使能信号将会控制两片低位显存。

如：

FBA_CMD27对应FBA_CKE_U，这是高32位显存时钟的使能信号）。

另外这些命令线还要编码、设置出地址引脚，如FBA_AL0_AU12、FBA_AL1_AU2、FBA_AL2_AU1……等14条地址线，

还有-FBA_CS0_U、-FBA_CS0_L：

这是高位，低位两片显存的片选信号；FBA_ODT_U：

这是终结电阻开启控制引脚，当显卡工作正常后，要往显存里面缓存数据的时候，就会抬高此信号，如果此信号没有抬高，就说明显卡根本没有工作。

还有一个-FBA_RST外部显存颗料的复位信号，它和ODT搭配使用，此信号（-FBA_RST）为高，代表显卡已经通过了基本的测试

八、FP端口信号（数字接口信号），IFP端口是用来传输数字差分信号的

1、

有IFPA、IFPB、IFBC、IFBD、IFBE等5个数字信号输出端口，这些端口可以作为LVDS、DVI、HDMI的信号输出

2、IFPAB_RSET、IFPC_RSET、IFPD_RSET、IFPE_RSET：

每一个端口的设置电阻，用来设置参考电流的，

有些可以不装，如果装了就不能损坏

3、DAC数模转换器RGB比较熟，就不描述了，但要注意的是DACA_RSET，这是调色板的设置，

通过精密电阻接地，如果此电阻出现问题，会导致CRT显示不正常“如偏色、缺色的故障”

4、IFPE_AUX_12CY_SCL、IFPE_AUX_I2CY_SDA#：

这是辅助信号线，C、D、E三个通道都有，主要是用来传输数据

“主要用于读取显示器的参数和屏幕的参数”

九、绑定设置“比较复杂，每个电路图都不一样”

1、由STRAP0-STRAP2三根线和ROM_SI、ROM_SO、ROM_SCLK，一共6条线来共同完成绑定设置，

设置内容有，显存大小、显存厂家、设备ID（如果设备ID有问题，或BIOS里识别不到ID，那么这个显卡是认

不到的）还有焊盘的配置PAD_CFG、以及部分锁相环的终结……等等，都是由绑定值来完成的

以上6条线，每一条线都能设置出4位二进制位，这些信号通过上拉，下拉设置出不同的值，

利用这些信号电压的微弱变化来设置代码：

6根线分别接不同电阻上拉下拉的编码如下（设置ID号不一样每个显卡都不一样）

十、锁定顶点缓冲：

目的是为了防止程序在向顶点缓冲区中写入顶点数据或修必缓冲区中顶点数据时，显卡不等待程序输入或修改完毕便直接将这些未完成的数据显示到屏幕中的问题（显卡硬件刷新的速度很多时候会快于程序刷写顶点缓存的速度，也就是说当程序还未完成顶点数据写入时，显卡硬件可能早已经完成了前一帧画面的输出，又回过头来重复操作了），这样会造成图像输出错误等。

锁定的原理其实就是以某种约定的方式简单地将缓冲区标记为不可坊即可，显示卡硬件在检测到这部分缓冲区不可读之后便会直接跳过，这样程序就可以不受干扰的继续完成顶点数据的输入修改工作了。

全部完成后，再将之前标记为不可读的这部分缓存重新设定为可读，显卡硬件便可以在接下来的一帧处理中输出这些完成了的顶点数据了。

十一、LVDS信号组成“搜索方法可以L_DDC_CLK”

第0组差分信号传输的是6位红色和1位绿色

第1组差分信号传输的是5位绿色和2位蓝色，前面两组差分信号不正常会导致偏色，如缺红色偏青绿色

第2组差分信号传输的是4位蓝色和开启信号、行、场信号，这一组非常重要，如果出现异常，会导致灰屏

（无任何信号显示）、信号不同步……

注：

LVDS测量方法可以打阻法，和用示波器测量波形判断故障“左图LVDS信号，右图EDID信号”

EDID信号：

是显卡用来读取屏信号的，主要传输屏的型号、分辩率、EDID版本、显示参数、LVDS传输电平……

只有显卡正常读取屏的参数后，才能输出相应的LVDS显示信号。

部分机型有屏的存在检测，如果屏的检测异常，也会导致不能正常显示，如T420的-LCD_PRESENCE信号……

注：

部分机器先有屏供电再有EDID，有了再有屏供电，再输出LVDS信号，再输出背光“先白光会白屏”

十二、双显卡切换：

部分机器由BIOS配置了独立显卡存在引脚，如T420的-DISCRETE_PRESENCE信号，低电平表示独显存在，

高电平表示独显不存在

NV:

OPTIMUS，无缝的、自动的智能切换

使用智能切换桥00单使用独显01单使用集显11

AMD：

BACO模式

十三、EDP信号解释

+LEDVDD：

背光供电，一般19VDISPOFF#：

背光开启正常为高INVT_PWM:

亮度调节

+3VS：

麦克风或USB供电CPU_EDP_HPD：

屏插入检测

EDP的动作时序：

1、主板通过EDP接口发送屏供电、码片供电给显示屏

2、屏发出HPD插入检测信号回送给主板接口“一般直连”

3、主板通过AUXCH通道去读取屏的参数信息

4、

主板通过DATA信号线经耦合电容发送数据送给显示屏

注：

现在新机器，特别是EDP接口的机器，屏供电会比EDP信号先产生，屏供电和码片供电同时产生

当EDP_HPD信号送给显卡，显卡再发出EDP_AUX信号出去读屏“不接屏，HPD就是0V”

EDP的显示波形图

苹果A1398820-3332-A*的内存颗粒说明：

“苹果图纸DRAMSPDSTRAPS显示内存颗粒配置表”

注：

上图为显存代换，配置方法查询