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  • 显卡工作原理

    千次阅读 2017-10-12 09:55:04
    显卡工作原理http://blog.csdn.net/zhongrg/article/details/1775312 一.既然是说显卡的工作原理,那就先要讲讲显卡的定义  显卡(Video card,Graphics card),也可以说是显示,图形适配器等等,是PC的...

    显卡工作原理http://blog.csdn.net/zhongrg/article/details/1775312

    一.既然是说显卡的工作原理,那就先要讲讲显卡的定义
         显卡(Video card,Graphics card),也可以说是显示卡,图形适配器等等,是PC的一个重要部分,我的理解显卡就是个转换器,我们都知道,计算机是二进制的,也就是0和1,但是总不见的直接在显示器上输出0和1,所以就有了显卡,将这些0和1转换成图像显示出来。
    二.显卡总体工作原理
    了解的显卡的定义,就要说说显卡是如何工作的了:
      要知道,资料 (就是0和1啦) 一旦离开 CPU,必须通过 5个 步骤才行
    1.资料从CPU进入显卡芯片(就是GPU,常说的6600GT,7800GTX什么的都是显卡芯片) 将 CPU 送来的资料送到显卡芯片里面进行处理。 
    2.GPU把显卡资料送到显存(就是显示内存)处理  
    3.从显存进入 Digital Analog Converter (RAMDAC,这个东西就很关键了,中文是“数模转换器”),由显存读取出资料再送到RAMDAC进 行资料转换的工作(把0和1转换成图像)。 
    4.从 DAC 进入显示器 ,就是输出型号
    5.光线进入你的眼睛,然后传送到你的大脑处理,就完成了整个步骤 
    三.详细讲解显卡工作原理
    A.显示接口
         就是把显卡插在主板上的接口(KAO,废话),有ISA,PCI,AGP,PCI-E(马上要过渡到PCI-E 2.0),这其中也有版本之分,比如AGP,就是AGP1.0,AGP2.0,AGP3.0,这种版本之分其实在速率上也有差别,相信各位也都比较清楚了,不同的接口在传输速率上会有区别,但也许会有新手问?为虾米要这么多接口泥,1个不就OK了?其实,随着科技的发展,我们显卡要处理的东西越来越多,打个比方,显卡接口是门,CPU传输的信息就是要运送的货物,运货车就是显卡,门越大一次也就能运越多,但是就算你货物车很大,一次能运很多东西,如果你门不够大,也只能分几次传输过去,就会影响运送的时间,所以自然是门越大越好咯。
    B.显卡芯片
         显卡芯片就是所谓的显示核心。
         信息从显卡的接口过去了,就到达了显卡芯片(GPU,即Graphic Processing Unit),显卡芯片负责处理这些信息,虽然显卡厂商N多但显示核心主要生产的厂商想必大家都知道,就是NVIDIA和ATI,诸如NVIDIA的6600GT,7800GTX,6800GS,7950GTX2等都是,ATI的有X800,X1600PRO,X1800XT,X1950之类的,其实指显卡的芯片名称,但是在上市时却用GPU的名字来定义显卡的名字,可见GPU的重要性。
    显存显存,就是显示内存,那么显存有什么用呢?其实显存越大,处理就越快,一般来说128M就够了,但如果你开启了高分辨率,或者一些需要处理较多的贴图的游戏中,大显存就比较有优势了,当然,显存和整个显卡的性能也有搭配,比如说你显卡性能就这么强,根本不需要更多的显存来处理,那多余的显存就是浪费了,比如前段时间某品牌的X700 512M(这里就不说是哪个牌子了,相信大家都心知肚明),那就是绝对的浪费了,搭配512M内存只能骗骗那些不大懂得人了,也就是市场炒作,说狠点就变相欺骗消费者,这里提醒下那些新手不要上当。
    显存芯片
    D.RAMDAC
       RAMDAC,数模转换器,前面说了,就是转换CPU提供的数据的东东,RAMDAC的传输速率用MHz表示,实际上,电脑上输出的数据是一张一张的,只是速度高过你肉眼的反应速度,所以看不到它在闪烁。
       其实RAMDAC的速率和显示器带宽查不多,RAMDAC决定了当你在显存足够时显卡所支持的最高分辨率,比如1024* 768就需要达到85Hz的传输速率,所以RAMDAC至少要是,1024*768*85*1.344(折算系数)/106,约等于90MHz,相信这个问题也解决了为什么给电脑拍照时会有黑条的东东,实际上那是电脑正在刷新
    降到将数据传送到显示器,就要将一下显卡的接口了,有DVI数字输出,S端子输出和RGB模拟输出,其中RGB是传输给纯平显示器(就是CRT,不懂的人就理解为很厚的那个显示器),DVI就是传输给液晶显示器了(LCD,不懂的人理解为薄薄的显示器),S端子就是把图像传输给电视的接口了。

         DirectX9.0 
      在速度上的过分追求已经使玩家对3D游戏失去了兴趣,以高成本来缔造“像素填充率”显然是没有意义的。诚然,各种绚丽夺目的3D特效需要极高的像素填充率以及显存带宽作保证,但是在硬件上支持更多的特效才是重中之重。
     

    显卡的结构和工作原理 

    显卡是目前大家最为关注的电脑配件之一了,他的性能好坏直接关系到显示性能的好坏及图像表现力的优劣等等。然而许多初学者对显卡这个东西并不是十分了解的,下面笔者搜集了一批资料并以图解的形式对显卡结构做一简单的介绍,希望你看后能对显卡有一定的了解。 
    显卡的基本结构 
    显卡的主要部件包括:显示芯片,显示内存,RAMDAC等。 
    显示芯片:一般来说显卡上最大的芯片就是显示芯片,显示芯片的质量高低直接决定了显示卡的优劣,作为处理数据的核心部件,显示芯片可以说是显示卡上的CPU,一般的显示卡大多采用单芯片设计,而专业显卡则往往采用多个显示芯片。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。 
    显示内存: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据而已,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,分辨率就越高。 
    一:结构--全面了解显示卡(一) 
    一.图解显示卡。 
    1.线路板。 
    显卡的线路板是显卡的母体,显卡上的所有元器件必须以此为生。目前显卡的线路板一般采用的是6层PCB线路板或4层PCB线路板,如果再薄,那么这款显卡的性能及稳定性将大打折扣。另外,大家可看见显卡的下面有一组“金手指”(显示卡接口),它有ISA/PCI/AGP等规范,它是用来将显卡插入主板上的显卡插槽内的。当然,为了让显卡和主机更好的固定,显卡上需要有一块固定片;为了让显卡和显示器及电视等输入输出设备相连,各种信号输出输入接口也是必不可少的。 

    2.显卡上常见的元器件。 
    现在的显卡随着技术上的进步,其采用的元器件是越来越少越来越小巧。下面我们给大家介绍几种显卡上常见的元器件。 
    a.主芯片:主芯片是显示卡的灵魂。可以说采用何种主显示芯片便决定了这款显示卡性能上的高低。目前常见的显卡主芯片主要有nVidia系列及ATI系列等等,如Geforce2 GTS,Geforce2 MX,Geforce3,ATI Radeon等。此外,由于现在的显卡频率越来越高工作时发热量也越来越大,许多厂家在显卡出厂家已给其加上了一个散热风扇。 
    b.显存:显存也是必不可少的。现在的显卡一般采用的是SDRAM,SGRAM,DDR三种类别的显存,以前常见的EDO等类别的显存已趋淘汰。它们的差别是--SGRAM显存芯片四面皆有焊脚,SDRAM显存只有两边有焊脚,而DDR显存除了芯片表面标记和前两者不同外,那就是芯片厚度要比前两者明显薄。 
    c.电容电阻:电容电阻是组成显卡不能或缺的东西。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,而采用小巧的钽电容来获得性能上的提升。电阻也是如此,以前常见的金属膜电阻碳膜电阻越来越多的让位于贴片电阻。 
    d.供电电路:供电电路是将来自主板的电流调整后供显卡更稳定的工作。由于显示芯片越造越精密,也给显卡的供电电路提出了更高的要求,在供电电路中各种优良的稳压电路元器件采用是少不了的。 
    e.FLASH ROM:存放显卡BIOS文件的地方。 
    f.其它:除此之外,显卡上还有向显卡内部提供数/模转换时钟频率的晶振等小元器件。 
    全面了解显示卡 

    PCB板 
    PCB板是一块显卡的基础,所有的元件都要集成在PCB板上,所以PCB板也影响着显卡的质量。目前显卡主要采用黄色和绿色PCB板,而蓝色、黑色、红色等也有出现,虽然颜色并不影响性能,但它们在一定程度上会影响到显卡出厂检验时的误差率。另外,目前不少显卡采用4层板设计,而一些做工精良的大厂产品多采用了6层PCB板,抗干扰性能要好很多。PCB板的好坏直接影响显示的稳定性。 
    显示芯片 
    我们在显示卡上见到的“个头”最大的芯片就是显示芯片,它们往往被散热片和风扇遮住本来面目,显示芯片专门负责图像处理。常见的家用型显卡一般都带有一枚显示芯片,但也有多芯片并行处理的显卡,比如ATI RAGE MAXX和大名鼎鼎的3dfx Voodoo5系列显卡。 
    显示芯片按照功能来说主要分为“2D”(如S3 64v+)“3D”(如3dfx Voodoo)和"2D+3D"(如Geforce MX)几种,目前流行的主要是2D+3D的显示芯片。 
    位(bit指的是显示芯片支持的显存数据宽度,较大的带宽可以使芯片在一个周期内传送更多的信息,从而提高显卡的性能。现在流行的显示芯片多位128位和256位,也有一小部分64位芯片显卡。“位”是显示芯片性能的一项重要指标,但我们并不能按照数字倍数简单判定速度差异。 
    显示内存 
    显存也是显卡的重要组成部分,而且显存质量、速度、带宽等的重要性已经越来越明显。显存是用来存储等待处理的图形数据信息的,分辨率越高,屏幕上显示的像素点也越多,相应所需显存容量也较大。而对于目前的3D加速卡来说,则需要更多的显存来存储Z-Buffer数据或材质数据等。 
    我们知道,在显卡工作中,显示芯片将所处理的图形数据信息传送到显存中,随后RAMDAC从显存中读取数据并将数字信号转化为模拟信号,输出到显示器上。所以,显存的速度及数据传输带宽直接影响了显卡的速度。数据传输带宽是指显存一个周期内可以读入的数据量影响显卡的速度。显存容量决定了显卡支持的分辨率、色深,而刷新率由RAMDAC决定。 
    显存可以分为两大类:单端口显存和双端口显存。前者从显示芯片读取数据及向RAMDAC传输数据经过同一端口,数据的读写和传输无法同时进行;顾名思义,双端口显存则可以同时进行数据的读写与传输。目前主要流行的显存有SDRAM、SGRAM、DDR RAM、VRAM、WRAM等。 
    RAMDAC(数/模转换器) 
    RAMDAC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,它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。 
    VGA BIOS 
    VGA BIOS存在于Flash ROM中,包含了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Flsah ROM编号有29、39(见图1)和49开头的3种,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。 



    图1 VGA BIOS 
    VGA功能插针 
    VGA功能插针(见图2)是显卡与外部视频设备交换数据的通道,通常用于扩展显卡的视频功能,比如连接解压卡等,虽然它存在于很多显卡当中,但利用率非常低。 



    图2 VGA插针 
    VGA 插座(D-SUB) 
    VGA插座一般为15针RGB接口(见图3),某些书籍及报刊称之为D-SUB接口。显卡与显示器之间的连接需要VGA插座来完成,它负责向显示器输出图像信号。在一般显卡上都带有一个VGA插座,但也有部分显卡同时带有两个VGA插座,使一块显示卡可以同时连接两台显示器,比如MGA G400DH和双头GeForce MX。 



    图3 VGA插座 
    另外,部分显卡还同时带有视频输入(Video in)、输出(Video out)端子(见图4)、S端子(见图5)或数字DVI接口(见图6)。视频输出端口和S端子的出现使得显卡可以将图像信号传输到大屏幕彩电中,获取更佳的视觉效果。数字DVI接口用于连接LCD,这需要显示芯片的支持。具有这些接口的显卡通常也可以称为双头显卡,双头显卡一般需要单独的视频控制芯片。现在市场上有售的耕升的GeForce2 ULT显卡同时拥有DVI接口和S-Video接口,是少见的全能产品。 
    工作原理 

    我们必须了解,资料 (data) 一旦离开 CPU,必须通过 4 个 步骤,最后才会到达显示屏: 
    1、从总线 (bus) 进入显卡芯片 -将 CPU 送来的资料送到显卡芯片里面进行处理。 (数位资料) 
    2、从 video chipset 进入 video RAM-将芯片处理完的资料送到显存。 (数位资料) 
    3、从显存进入 Digital Analog Converter (= RAM DAC),由显示显存读取出资料再送到 RAM DAC 进 行资料转换的工作(数位转类比)。 (数位资料) 
    4、从 DAC 进入显示器 (Monitor)-将转换完的类比资料送到显示屏 (类比资料) 
    如同你所看到的,除了最后一步,每一步都是关键,并且对整体的显示效能 (graphic performance) 关系十分重大。 
    注: 显示效能是系统效能的一部份,其效能的高低由以上四步所决定,它与显示卡的效能 (video performance) 不太一样,如要严格区分,显示卡的效能应该受中间两步所决定,因为这两步的资料传输都是在显示卡的内部。第一步是由 CPU 进入到显示卡里面,最后一步是由显示卡直接送资料到显示屏上,这点要了解。 
    最慢的步骤就是整体速度的决定步骤 (注: 例如四人一组参加 400 公尺接力,其中有一人跑的特别慢,全组的成绩会因它个人而被拖垮,也许会殿后。但是如果他埋头苦练,或许全队可以得第一,所以跑的最慢的人是影响全队成绩的关键,而不是哪些已经跑的很快的人)。 
    现在让我们来看看每一步所代表的意义及实际所发生的事情: 
    CPU 和显卡芯片之间的资料传输 
    这受总线的种类和总线的速度(也就是外频),主机板和他的芯片组所决定。 目前最快的总线是 PCI bus,而 VL bus, ISA, EISA and NuBus (Macs 专用) 效能就比较低。 
    现在流行的AGP并不是一种总线,而只是一种接口方式(注: PCI bus 是 32 bit data path,也就是说 CPU 跟 显示卡之间是以一次 4 byte 的资料在对传,其他的 bus 应该是 16 bit data path)。 
    PCI bus 的最快速度是 33 MHz 。 
    显卡芯片和显存之间的资料传输以及从显存到 RAM DAC 的资料传输 
    我把这两步放在一起是因为这里是影响显示卡效能的关键所在, 假如你不考虑显卡芯片的个别差异。 
    显示卡的最大的问题就是,可怜的显存夹在这两个非常忙碌的装置之间 (显卡芯片和 RAMDAC),必须随时受它们两个差遣。 
    每一次当显示屏画面改变,芯片就必须更改显示显存里面的资料 (这动作是连续进行的,例如移动滑鼠游标,键盘游标......等等)。 同样的,RAM DAC 也必须不断地读取显存上的资料,以维持画 面的刷新。 你可以看到,显存在他们之间被捉的牢牢的。 
    所以后来出现了一些聪明的做法,像是使用 VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, EDO RAM, 或增加 video bus 的大小如 32 bit, 64bit, 还有现在刚出现的 128 bit。 
    解析度越高,从芯片传到显存的资料就越多。 而 RAM DAC 从显存读取资料的速度就要更快才行。 你可以看到,芯片和和RAM DAC 随时都在对显存 进行存取的工作。 
    一般 DRAM 的速度只能被存取到一个最大值(如 70ns 或 60ns),所以 在芯片结束了存取 (read/write) 显存之后, 才能换 RAM DAC 去读取显存,如此一直反覆不断。 
    显卡的主要术语与参数 

    一.明白显卡的常见术语。 
    了解了显卡的外表,最后让我们再来了解一下显卡的流行术语,这样对你认识显卡更有由表及里的帮助作用。 
    1.AGP:(ACCELERATED GRAPHICS PORT图形加速端口)AGP实际上是PCI接口的超集,它做为一种新型接口将显示卡同主板芯片组进行了直接连接,从而大幅度提高了电脑对3D图形的处理能力。在处理大的纹理图形时AGP显卡除了使用卡上的显存外还可以通过DIME直接内存执行功能使用系统内存,AGP显卡视频传输率在X2模式下就可达到533MB/S。 
    *AGP8X:AGP8X是Intel制定的新一代的图像传输规格,它将作为下一代的个人电脑及工作站的新显示标准。AGP (Accelerated Graphics Port)是由Intel公司所制订的显示接口标准,速度已由最初的AGP 1x (264 MBytes/sec,3.3v)到现在的AGP 4x (1 GBytes/sec,1.5v),因为AGP拥有高速频宽,所以广受众多显示芯片厂家的支持,推出了很多支持AGP 4X/PRO的不同产品来以满足用户对图像运算、高画质要求的要求。Intel宣布的AGP 8x,依旧使用32-bit的总线架构,而速度方面则提升至533 MHz,及支持2GBytes/sec,是AGP 4x的两倍。速度的提升,即代表了显示芯片制造商能更好的利用AGP 8x的优点来充份发挥显示芯片的效能。 
    2.API。 
    API全称为(Application Programming Interface)应用程序接口。 
    API的原理是当某一个应用程序提出一个制图请求时,这个请求首先要被送到操作系统中,然后通过GDI(图形设备接口)和DCI(显示控制接口)对所要使用的函数进行选择。而现在这些工作基本由Direct X来进行,它远远超过DCI的控制功能,而且还加入了3D图形API(应用程序接口)和Direct3D。显卡驱动程序判断有那些函数是可以被显卡芯片集运算,可以进行的将被送到显卡进行加速。如果某些函数无法被芯片进行运算,这些工作就交给CPU进行(影响系统速度)。运算后的数字信号写入帧缓存中,最后送入RAMDAC,在转换为模拟信号后输出到显示器。由于API是存在于3D程序和3D显示卡之间的接口,它使软件运行在硬件之上,为了使用3D加速功能,就必须使用显示卡支持的API来编写程序,比如Glide, Direct3D或OpenGL等等来获得性能上的提升。 
    常见的API主要有以下几种: 
    *.Direct X。 
    说起显卡我们不得不说说它。这是微软公司专为PC游戏开发的API(应用程序接口),它的主要特点是:比较容易控制,可令显卡发挥不同的功能,并与WINDOWS系统有良好的兼容性。 
    *.OpenGL。 
    OpenGL开放式图形界面是由SG公司开发用于WINDOWS,MACOS,UNIX等系统上的API。它除了提供有许多图行运算处理功能外,其3D图形功能很强,甚至超过Direct X很多。 
    *.Glide。 
    这是3DFX公司首先在VOODOO系列显卡上应用的专用3D API,它可以最大限度的发挥VOODOO显示芯片的3D图形处理能力。由于它很少考虑兼容性,所以工作效率要比OpenGL和D3D要高。 
    3.RAMDAC。 
    RAMDAC(RANDOM ACCESS MEMORY DAC,数模转换芯片)它的作用是将电脑内的数字信号代码转换为显示器所用的模拟信号的东西。此芯片决定显示器所表现出的分辨率及图像显示速度。RAM DAC根据其寄存器的位数分为8位,16位,24位等等,8位RAMRAC只能显示256色,而真彩卡支持的16M色,它的RAMRAC必须为24位。另外,RAM DAC的工作速度越高,则相应的显示速度也越快,如在75Hz的刷新率和1280X1024的分辨率下RAM DAC的速度至少要达到150MHz。 
    4.显存。 
    显存,显示存储器,其作用是以数字形式存储图行图像资料。通过专门的图形处理芯片可直接从卡上的显存调用有关图形图像资料,从而减轻了CPU的负担缩短了通过总线传输的时间,提高了显示速度,可以说显存的大小与速度直接影响到视频系统的图形分辨率,色彩精度和显示速度。常见的显存和当时主流的内存使用情况基本相同 
    显示卡(Display Card),也叫显卡,是电脑最基本组成部分之一。显卡控制着PC的脸面——显示器,使它能够呈现供我们观看的字符和图形画面。早期的显卡只是单纯意义的显卡,只起到信号转换的作用;目前我们一般使用的显卡都带有图形加速功能,所以也叫做“图形加速卡”。本期我们将为大家介绍有关显示卡的知识。 
    显示卡通常由总线接口、PCB板、显示芯片、显存、RAMDAC、VGA BIOS、VGA功能插针、VGA插座及其他外围元件构成 
    主要参数 

    CGA (COlor Gaphics Adapter:彩色图形适配卡〕 
    IBM公司于1982年开发并推出了一种可支持彩色显示器的显示即CGA卡,它能够显示16种颜色,可达到640X200的分辨率,可工作于文本和图形方式下。 
    EGA (Enhanced Graphics Adapter:增强图形适配卡) 
    在CGA的基础上IBM公司于1984年推出了EGA卡。EGA将显示分辨率提高到640X350,同时与CGA完全兼容,可显示的颜色数据提高到了64种显示内存也扩展到256K。 
    VGA (Video Graphics Array:视频图形阵列) 
    1987年IBM公司在PS/2 (微通道计算机)电脑上,首次推了VGA卡,今天虽已难觅PS/2的影踪,但VGA早已成为业界标准。VGA达到了640X480的分辨率,并与MDA、CGA、EGA保持兼容,它增加二个6位DAC转换电路从而首次实现了从显示卡上直接输出R.G.B模拟信号到显示器,可显示的颜色增加到256色并且可支持大于256K的显示存储器容量。 
    SVGA (Suoer VGA 超级视频图形阵列) 
    SVGA是由VESA(视频电了标准学会,一个由众多显示卡生产而所组成的联盟)1989年推出的。它规定,超过VGA 640X480分辨率的所有图形模式均称为SVGA,SVGA标准允许分辨率最高达到1600X1200,颜色数最高可达到16兆(1600万)色。同时它还规定在800X600的分辨率下,至少要达到72Hz的刷新频率。 
    IBM在VGA的基础上,1989年推出了8514A,它可以达到1024X768的分辨率是对VGA的低分辨率的提高,但由于这一标准只能用于IBM的PS/2电脑其技术资料不对外公开,并且采用了导致高闪烁的隔行扫描方式,因此,未能像IBM过去的几个产品那样成为业界标,很快就被淘汰了。 
    XGA (Extended Graphic Array:增强图形阵列) 
    由于8514A的失败,IBM在1990年又推出了XGA,XGA与8514A同样达到了1024X768的分辨率,在64OX480时可以达到65536种颜色。它最大的改进是允许逐行扫描方式并且针对Windows的图形界面操作作了很大的改进,用硬件方式实现了图形加速,如位块传输、画线、硬件子图形等,它还使用了VRAM作为显示存储器,因此大大提高了显示速度。 
    显示分辨率 (Resolution) 
    指视频图像所能达到的清晰度,由每幅图像在显示屏幕的水平和垂直方向上的像素点数来表示比如说某显示分辨率为640X480。就是说凡水平方向上有640个像素、垂直方向上有480个像素。 
    像素(Pixel) 
    Pixel是Picture element (图像元素)的简写。像素是组成显示屏幕上的点,是显示画面的最小组成单位。 
    点距(Dot Pitch) 
    指显示屏幕上同色荧光点的最短距离,它决定着像素的大小和显示图像的清晰度。通点距有0.39,0.31,0.28,0.26,0.25及0.20等几种规格。 
    颜色深度(Color Depth) 
    指每个像素可显示的颜色数。每个像素可显示的颜色数取决于显示卡上给它所分配的DAC位数,位数越高,每个像素可显示出的颜色数目就越多。但是在显示分辨率一定的情况下一块显示卡所能显示的颜色数目还取决于其显示存储器的大小。比如一块两兆显存的显示卡,在1024X768的分辨率下,就只能显示16位色(即65536”种颜色),如果要显示24位彩色(16.8M), 就必须要四兆显存。 
    伪彩色(Pseudo Color) 
    如果每个像素使用的是1个字节的DAC位数 (即8位),那么每个像素就可以显示出256种颜色,这种颜色模式称为“伪彩色”又叫8位色。 
    高彩色(High Color) 
    如果给每个像素分配2个字节的DAC位数(即16位),则每个像素可显示的颜色最多可以达到65536种,这种颜色模式称为“高彩色” ,又叫“16位色”。 
    真彩色(True Color) 
    在显示存储器容量足够的情况下,如果给每个像素分配3个字节的DAC (即24位),那么每个像素可显示的颜色则可达到不可思议的1680万种(168M色)——尽管人眼可分辨的颜色只是其中很少一部分而已,这种颜色模式就是“真彩色”,又叫“24位色”。目前较好的显示卡已经达到了32位色的水平。 
    刷新频率(Refresh Rate ) 
    在显示卡输出的同步信号控制下,显示器电于束先对屏幕从左到右进行水平扫描,然后又很快地从下到上进行垂亘扫描,这两遍扫描完成后才组成一幅完整的画面,这个扫描的速度就是刷新频率,意思就是每秒钟内屏幕画向更新的次数,刷新频率越高,显示画面的闪烁就越小。 
    带宽(Bandwidth ) 
    显示存储器同时输入输出数据的最大能力,常以每秒存取数据的最大字节数MB/S)来表示越高的刷新频率往往需要越大的带宽。 
    纹理映射 
    每一个3D造型都是由众多的三角形单元组成的,要使它显示的更加真实的话,就要在它的表面粘贴上模拟的纹理和色彩,比如一块大理石的纹理等。而这些纹理图像是事先放在显示存储器中的,将之从存储器中取出来并粘贴到3D造型的表面,这就是纹理映射。 
    Z缓冲(Z-BUFFERING) 
    Z的意思就是除X 、Y轴以外的第三轴,即3D立体图型的深度。Z缓冲是指在显示存储器中预先存放不同的3D造型数据,这样,当画面中的视角发生变化时,可以即时地将这些变化反映出来从而避免了由于运算速度滞后所造成的图形失真。 
    3D显卡 

    3D显卡术语简介 
    如今3D显示技术的发展日新月异,各种最新一代的显示卡蕴含着最新的技术不断的涌现,各个显示芯片厂商也都在新产品的介绍中展示着产品的独特性能与3D特效,其中许多诸如“三线过滤”、“阿尔法混合”、“材质压缩”、“硬件T&L”等等名词可能会令您疑惑不解,本文就是为您通俗的来解释阐述这些专业术语,以使您能对枯燥的3D术语能有所把握。 
    这些最新的3D显示技术与特性是在目前3D显卡中正流行的或是将要广泛流行的技术标准,展望未来,在21世纪中显示技术也必将进入一个新的阶段,面对着纷繁的显示技术与显卡市场,要知最后花落何家呢,还是让我们拭目以待吧! 
    16-, 24-和32-位色 
    16位色能在显示器中显示出65,536种不同的颜色,24位色能显示出1670万种颜色,而对于32位色所不同的是,它只是技术上的一种概念,它真正的显示色彩数也只是同24位色一样,只有1670万种颜色。对于处理器来说,处理32位色的图形图像要比处理24位色的负载更高,工作量更大,而且用户也需要更大的内来存运行在32位色模式下。 
    2D卡 
    没有3D加速引擎的普通显示卡。 
    3D卡 
    有3D图形芯片的显示卡。它的硬件功能能够完成三维图像的处理工作,为CPU减轻了工作负担。通常一款3D加速卡也包含2D加速功能,但是还有个别的显示卡只具有3D图像加速能力,比如Voodoo2。 
    Accelerated Graphics Port (AGP)高速图形加速接口 
    AGP是一种PC总线体系,它的出现是为了弥补PCI的一些不足。AGP比PCI有更高的工作频率,这就意味着它有更高的传输速度。AGP可以用系统的内存来当作材质缓存,而在PCI的3D显卡中,材质只能被储存在显示卡的显存中。 
    Alpha Blending(透明混合处理) 
    它是用来使物体产生透明感的技术,比如透过水、玻璃等物理看到的模糊透明的景象。以前的软件透明处理是给所有透明物体赋予一样的透明参数,这显然很不真实;如今的硬件透明混合处理又给像素在红绿蓝以外又增加了一个数值来专门储存物体的透明度。高级的3D芯片应该至少支持256级的透明度,所有的物体(无论是水还是金属)都由透明度的数值,只有高低之分。 
    Anisotropic Filtering (各向异性过滤) 
    (请先参看二线性过滤和三线性过滤)各向异性过滤是最新型的过滤方法,它需要对映射点周围方形8个或更多的像素进行取样,获得平均值后映射到像素点上。对于许多3D加速卡来说,采用8个以上像素取样的各向异性过滤几乎是不可能的,因为它比三线性过滤需要更多的像素填充率。但是对于3D游戏来说,各向异性过滤则是很重要的一个功能,因为它可以使画面更加逼真,自然处理起来也比 
    三线性过滤会更慢。 
    Anti-aliasing(边缘柔化或抗锯齿) 
    由于3D图像中的物体边缘总会或多或少的呈现三角形的锯齿,而抗锯齿就是使画面平滑自然,提高画质以使之柔和的一种方法。如今最新的全屏抗锯齿(Full Scene Anti-Aliasing)可以有效的消除多边形结合处(特别是较小的多边形间组合中)的错位现象,降低了图像的失真度,全景抗锯齿在进行处理时, 须对图像附近的像素进行2-4次采样, 以达到不同级别的抗锯齿效果。3dfx在驱动中会加入对2x2或4x4抗锯齿效果的选择, 根据串联芯片的不同, 双芯片Voodoo5将能提供2x2的抗锯齿效果, 而四芯片的卡则能提供更高的4x4抗锯齿级别。 简而言之,就是将图像边缘及其两侧的像素颜色进行混合,然后用新生成的具有混合特性的点来替换原来位置上的点以达到柔化物体外形、消除锯齿的效果。 
    API(Application Programming Interface)应用程序接口 
    API是存在于3D程序和3D显示卡之间的接口,它使软件运行与硬件之上。为了使用3D加速功能,就必须使用显示卡支持的API来编写程序,比如Glide, Direct3D或是OpenGL。 
    Bi-linear Filtering(二线性过滤) 
    是一个最基本的3D技术,现在几乎所有的3D加速卡和游戏都支持这种过滤效果。当一个纹理由小变大时就会不可避免的出现“马赛克”现象,而过滤能有效的解决这一问题,它是通过在原材质中对不同像素间利用差值算法的柔化处理来平滑图像的。其工作是以目标纹理的像素点为中心,对该点附近的4个像素颜色值求平均,然后再将这个平均颜色值贴至目标图像素的位置上。通过使用双线性过滤,虽然不同像素间的过渡更加圆滑,但经过双线性处理后的图像会显得有些模糊。


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  • ppt文件 主要介绍了内存条电路组成原理内存常见故障分析与维修;显卡的分类、原理、电路组成、显卡常见故障分析与维修。可以掌握内存与显卡的原理以及常见故障维修方法,用于老师让演示文件
  • 网卡工作原理

    千次阅读 2017-12-30 20:50:08
    1、分析网卡的工作原理即是分析网卡的驱动程序 2、为了屏蔽网络环境中物理网络设备的多样性,Linux对所有的设备进行抽象并定义了一个统一的概念,称之为接口 3、一个网络接口被看作是一个发送和接收数据包的实体...
    1、分析网卡的工作原理即是分析网卡的驱动程序


    2、为了屏蔽网络环境中物理网络设备的多样性,Linux对所有的设备进行抽象并定义了一个统一的概念,称之为接口


    3、一个网络接口被看作是一个发送和接收数据包的实体。


    4、对于每个网络接口,都用一个net_device的数据结构来表示。


    5、所有被发送和接收的包都用数据结构sk_buff表示


    6、要发送数据时,网络系统将分局系统路由表选择相应的网络接口进行数据传输;当接收数据包时,通过驱动程序登记的中断服务程序进行数据的接口处理。


    7、Linux网络驱动程序从上到下分为四层:协议接口层、网络设备接口层、设备驱动功能层、网络设备和网络媒介层。如下图所示:


    网卡初始化

     

    1、网络设备初始化主要工作时检测设备的存在、初始化描述设备的net_device结构及在系统中登记该设备。

     

    2、在系统初始化完成以后,系统检测到的网络设备将保存在链表dev_base中,其中每个链表单元net_device对应一个存在的物理网络设备。

     

    3、初始化过程首先检测网络物理设备是否存在,这是通过检测物理设备的硬件特征来完成;然后对设备进行资源配置,这些完成之后就要构造设备的net_device数据结构,用检测到值对net_device中的变量初始化;最后Linux内核中注册该设备并申请内存空间。

     

    网卡的打开与关闭

    为了使用网络设备,需要打开网卡,打开和关闭的一个接口是由shell命令ifconfig调用的,而ifconfig则要调用一个通用的设备打开函数dev_open(net/core/dev.c),相应的还有一个dev_close函数,这两个函数提供独立于设备的操作接口的打开和关闭功能。一般打开函数执行的操作包括注册中断函数,分配并初始化网卡所需要的接收与发送缓冲区,启动硬件检查网络连接线状态等。

     

    数据包的发送与接收

     

    数据包的发送和接收是实现Linux网络驱动程序中两个最关键的过程。

     

    当物理网络设备接收到数据是,系统通过两种途径解决这个问题。一种方法是轮询方式,另一种方式是中断法师。

     

    在轮询方式中,系统每隔一定的时间间隔就去检查一次物理设备,若设备有数据到达,就调用读取数据的程序。Linux中通过定时器实现,但是此法有一个明显的缺点:不管设备是否有数据,系统总是要固定的消耗CPU资源去查看设备,并且可能对一些紧急数据处理予以延迟。从资源的利用率以及工作的效率上看都不是最优的。

     

    中断方式利用硬件体系结构的中断机制实现设备和系统的应答对话,即当物理设备需要CPU处理数据时,就向CPU发送一个终端信号,系统则在收到信号后调用相应的中断服务程序响应对设备中断的处理。因此,基本在所有的网络设备驱动程序中都是用中断方式的。

     

    每一个网卡上都有一块FIFO存储器,对于NIC(NetworkInterface Controller),FIFO存储器是用来通过系统总线传送数据到系统存储器之前,缓存从LAN上接收到的数据。对与快速以太网还有一个直接内存存取(DMA:Directly Memory Access)控制器,用于提供对系统存储器的可靠访问。

     

    驱动为网卡分配一个环形缓冲区,在一段连续的物理内存中实现。

    1、  数据接收

    (1)接收来自MAC的数据包,先暂存于片内FIFO接收队列;

    (2)当接收器达到早期接收上线时就移至环形缓冲区;

    (3)待整个数据包全部从FIFO移至缓存后,将接收状态寄存器和包长度写入接收的数据包头部,并更新CBA(Current Buffer Address)寄存器的值;

    (4)CMD(Command)寄存器中的BufferEmpty位和ISR(中断状态寄存器)寄存器的ROK位置1,并发出ROK的中断;

    (5)ISR中断调用完成后,清除ISR(ROK)并更新CAPR(CurrentAddress of Packet Read,指向接收缓存的已读取包的地址),完成本次接收。

     

    2、  数据发送

    (1)将待传送的数据写入主存中一段连续的缓存空间,由OS配合驱动程序完成;

    (2)找到一个可用的描述器,并写入内容,包括该数据包的开始物理地址和传输状态字(包的大小、可传送下限、OWN位);

    (3)OWN位有效,将数据从缓存移至片内FIFO队列;

    (4)当FIFO队列中的数据达到早期传送下限,NIC的传送单元就会启动,将数据顺序输出至线路;

    (5)当整个数据包都已经传至FIFO,OWN位置1;

    (6)当整个数据包都已经传至线路上, TOK寄存器置1;

    (7)当TOK(IMR)和TOK(ISR)多置1,就发出TOK中断;

    (8)TOK中断调用完成以后,清除TSD状态字,完成本次传送。

     

    可以看出,网卡需要发送/接收数据,都必须以中断的方式告诉系统,系统处理中断后做出相应操作。

     

    网卡存在一定大小的FIFO存储器,同时还有缓冲区,缓冲区是由系统以及驱动共同分配一段连续的物理内存,所有的发送/接收的数据,都必须通过FIFO已经缓冲区,只有一包数据都发送成功后,才能继续发送下一包数据。系统维护缓冲区,只有当缓冲区有空间时才会接受上层来的数据,而网卡处理数据的速率远高于接收数据的最大速率,因此在网卡上不会存在堵塞情况。

     

    对编程而言,在应用层调用传输层函数send/sendto,使用套接字传送数据,屏蔽了底层的所有实现。此时,send/sendto函数是没有阻塞的,只要调用,必然有返回值,成功返回发送数据的长度,失败则返回负值(失败的主要原因是网络连接的问题),因此可能存在数据丢失的现象,需要写程序的时候保证数据的传输成功。但是只有send/sendto函数返回后,程序才会执行下一次发送,因此编程时没必要考虑数据会在传输层上出现阻塞。


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  • 公交IC卡工作原理

    千次阅读 2017-01-23 14:53:29
    但公交本身没有能量来源,若能工作需要外部提供-刷卡机。如果有一个电路能够给IC提供工作电压,那实现公交刷卡功能的电路就解决了。 实现方式:LC谐振电路。 LC谐振电路特点:输入信号频率等于该电路谐振...

    如果有电源提供,实现公交刷卡功能的电路是容易实现;但公交卡本身没有能量来源,若能工作需要外部提供-刷卡机。如果有一个电路能够给IC卡提供工作电压,那实现公交刷卡功能的电路就解决了。
    实现方式:LC谐振电路。
    LC谐振电路特点:输入信号频率等于该电路谐振电路谐振频率时,LC并联谐振电路发生谐振,此时谐振电路的阻抗达到最大,并且为纯阻性。LC电路主要用来构成吸收电路(选频电路),将某一频率信号进行吸收。
    谐振频率f*f=(2pi)(2pi)LC
    主要工作过程:读写器发射一组固定频率的电磁波,卡内有一个LC串联谐振电路,其频率与读写器发射的频率一致,在电磁波的激励下LC谐振电路产生共振,从 而使电容内有了电荷。在此电容的另一端接有一个单向导通的电子泵,将积累的电荷送到另一个电容内存储,当积累的电荷达到一定程度,电压就会达到IC电路能 正常工作的电压(比如:2V),此电容作为电源为其他电路提供电压,对卡内的数据进行读写。
    公 交IC卡采用的技术是非接触式IC卡,而不是非接触式磁卡。磁卡与IC卡的区别在于存储介质不同。磁卡通过磁条存储信息,比如银行用的就是 磁卡,不是ic卡,卡的金额是存在银行的系统中的,卡上储存的只是你的账号(卡号)。而IC卡通过FLASH ROM存储信息,内部没有任何磁性物质。
    非接触式IC卡由三个部分组成:天线、MPU微处理器、FLASH ROM。
    如果将IC卡一层一层地剥开,位于其周围由几条互不相交的金属细线围城的矩形线圈–内置天线。一卡通内的天线形状手机天线类似。功能除了传送信息外还是整个卡的能源装置。
    MPU微处理器与FALSH ROM被封装于同一芯片内,这是整个一卡通的核心。一卡通里面大约10平方毫米的矩形芯片。MPU负责将天线接受的信号进行加解密、分析并控制数据的存储。而FLASH ROM就是存储介质,类似于U盘用来存储加密数据。
    IC卡的整个工作流程为:
    读 卡机(就是你一刷卡就滴的响一下的机器)实时的向外发射一定的电磁波,当IC卡进入 电波的有效范围时,天线就会接收到电磁波,电磁波的实质就是电场与磁场的交变,而变化的磁场则会在天线、MPU和 FLASH ROM组成的闭合回路里产生电流。该电流为MPU提供能源并同时加载一定形式的数据信息。MPU先与读卡机同步,从FLASH ROM中取得 卡片身份资料,与读卡机进行验证。验证完成后,对FASH ROM内的金额数据进行操作。操作成功后向读卡机发送数据,由读卡机向使用者显示余额等信息。
    IC卡就如同一个小型终端设备,能够进行数据的处理、计算、存储并与外部进行数据交换。同时卡内没有磁性物质,但卡片得运作与磁确是紧密相关的,因此当由外界磁场干扰时仍会对一卡通工作产生影响。
    从 IC卡的结构中我们不难发现IC卡的故障无非就是源自于三个部分。一般而言 FLASH ROM是比较稳定的器件。只要一卡通能使用并保持金额的正确性,就证明FLASH ROM没有问题。而FLASH ROM一旦出问题,IC卡 便完全不能使用。看来问题处在天线或是MPU上了。由于IC卡使用过程中难免会遇到弯曲等情况,因此很有可能发生天线线圈折断的可能。这就会造成供电不足 或这数据传输不稳定的问题。而令一种可能是MPU的识别能力变差造成。这多与使用时有过多外界干扰有关,是长期积累造成的问题。例如将手机与IC卡放得比 较近时使用IC卡,这时手机的信号无疑会对IC卡产生影响,造成MPU的误处理或者电路损耗。
    公交卡多次重复使用的,但也是被动卡,写入数据需要专门的密钥认证,不是随便就可以修改里面数据的。

    http://blog.sina.com.cn/s/blog_4adc0d850100xxf8.html

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  • 深入 Java 核心 Java 内存分配原理精讲 核心提示深入 Java 核心详细介绍一下 Java 在内存分配方面的知识 Java 内存分配与管理是Java 的核心技术之一今天我们深入Java 核心详细介绍一 下 Java 在内存分配方面的知识...
  • IC存储结构 M1分为16个扇区,每个扇区由4块(块0、块1、块2、块3)组成,(我们也将16个扇区的64个块按绝对地址编号为0~63,存贮结构如下图所示:    块0   数据块 0 扇区0 块1   数据块 ...
  • m1卡工作原理和相关总结

    万次阅读 2017-05-23 14:16:02
    m1相关总结

    Mifare 1非接触IC卡技术说明

    1 特性

    1.1 MIFARE RF 接口 (ISO/IEC 14443 A)

    · 非接触数据传输并提供能源(不需电池)

    · 工作距离:可达100mm (取决于天线尺寸结构)

    · 工作频率:13.56 MHz

    · 快速数据传输:106 kbit/s

    · 高度数据完整性保护:16 Bit CRC,奇偶校验,位编码,位计数

    · 真正的防冲突

    · 典型票务交易: < 100 ms (包括备份管理)

    1.2 EEPROM

    · 1 Kbyte,分为16个区,每区4个块,每块16字节。 

    · 用户可定义内存块的读写条件

    · 数据耐久性10

    · 写入耐久性100.000

    1.3 安全性

    · 相互三轮认证(ISO/IEC DIS9798-2

    · 带重现攻击保护的射频通道数据加密

    · 每区(每应用)两个密钥,支持密钥分级的多应用场合

    · 每卡一个唯一序列号

    · 在运输过程中以传输密钥保护对EEPROM的访问权

     

    2 概述

    MIFARE MF1是符合ISO/IEC 14443A的非接触智能卡。其通讯层(MIFARE RF 接口)符合ISO/IEC 14443A标准的第2和第3部分。其安全层支持域检验的CRYPTO1数据流加密。

    2.1 非接触能源和数据传递

    MIFARE卡中,芯片连接到一个几匝的天线线圈上,并嵌入塑料中,形成了一个无源的非接触卡。不需要电池。当卡接近读写器天线时,高速的RF通讯接口将以106 kBit/s 的速率传输数据。

    2.2 防冲突

    智能的防冲突功能可以同时操作读写范围内的多张卡。防冲突算法逐一选定每张卡,保证与选定的卡执行交易,不会导致与读写范围内其他卡的数据冲突。

    2.3 用户便捷性

    MIFARE是针对用户便捷性优化的。例如,高速数据传输使得完整的票务交易在不到100 ms内处理完毕。因此用户不必在读写器天线处停留,形成高的通过率,减少了公共汽车的登车时间。在交易时,MIFARE卡可以留在钱包里,甚至钱包里有硬币也不受影响。

    2.4 安全

    安全的重点是防欺诈。相互随机数和应答认证、数据加密和报文鉴别检查和,防止各种破解和篡改,使其更适于票务应用。不可更改的序列号,保证了每张卡的唯一性。

    2.5 多应用功能

    MIFARE提供了可以与CPU卡媲美的真正多应用功能。每区两个不同的密钥支持采用分级密钥的系统。

     

     

    3 功能说明

     

    3.1 方框图说明

    MF1 S50集成电路芯片内含1 Kbyte EEPROMRF接口和数字控制单元。能量和数据通过天线传输,卡中天线为几匝线圈,直接连接到芯片上。.不再需要额外的组件。

    · RF接口:

    调制解调器

    检波器

    时钟发生器

    上电复位

    稳压器

    · 防冲突:读写范围内的几张卡可以逐一选定和操作。

    · 认证:在所有存储器操作之前进行认证过程,以保证必须通过各块指定的密钥才能访问该块。 

    · 控制和算术逻辑单元:数值以特定的冗余格式存储,可以增减。

    · EEPROM接口

    · 加密单元:域验证的CRYPTO1 数据流加密,保证数据交换的安全。

    · EEPROM: 1 Kbyte,分16区,每区4块。每一块有16字节。每区的最后一块称作“尾块”,含有两个密钥和本区各块的读写条件。

     

    3.2 通讯原理

    命令由读写器发出,根据相应区读写条件受数字控制单元的控制。

     

     

    3.2.1 呼叫(REQUEST STANDARD / ALL

    卡上电复位后,通过发送request应答码(ATQA 符合ISO/IEC 14443A),能够回应读写器向天线范围内所有卡发出的request 命令。

     

    3.2.2 防冲突循环(ANTICOLLISION LOOP

    在防冲突循环中,读回一张卡的序列号。如果在读写器的工作范围内有几张卡,它们可以通过唯一序列号区分开来,并可选定以进行下一步交易。未被选定的卡转入待命状态,等候新的request命令。

     

    3.2.3 选卡(SELECT CARD

    读写器通过select card命令选定一张卡以进行认证和存储器相关操作。该卡返回选定应答码(ATS= 08h),明确所选卡的卡型。

     

    3.2.4 三轮认证(3 PASS AUTHENTICATION

    选卡后,读写器指定后续读写的存储器位置,并用相应密钥进行三轮认证。认证成功后,所有的存储器操作都是加密的。

     

    3.2.5 存储器操作

    认证后可执行下列操作:

    · 读数据块

    · 写数据块

    · 减值:减少数据块内的数值,并将结果保存在临时内部数据寄存器中。

    · 加值:增加数据块内的数值,并将结果保存在数据寄存器中。

    · 恢复:将数据块内容移入数据寄存器。

    · 转存:将临时内部数据寄存器的内容写入数值块。 

     

    3.3 数据完整性

    在读写器和卡之间的非接触通讯链接中实施下列机制,以保证数据传输的可靠性:

    · 每块16 bit CRC

    · 每字节的奇偶位

    · 位计数检查

    · 位编码,以区分10和无信息。

    · 通道监控(协议序列和位流分析)

     

    3.4 安全

    采用符合ISO 9798-2的三轮认证,以保证高度的安全性。

    3.4.1 三轮认证流程

    a) 读写器指定要访问的区,并选择密钥AB

    b) 卡从位块读区密钥和访问条件。然后,卡向读写器发送随机数。(第一轮)

    c) 读写器利用密钥和随机数计算回应值。回应值连同读写器的随机数,发送给卡(第二轮)。

    d) 卡通过与自己的随机数比较,验证读写器的回应值,再计算回应值并发送(第三轮)。

    e) 读写器通过比较,验证卡的回应值。

    在第一个随机数传送之后,卡与读写器之间的通讯都是加密的。

     

    3.5 RF接口

    RF接口符合非接触智能卡标准ISO/IEC 14443A

    读写器的载波电磁场始终存在(发送中有短暂中断),因为它用作卡的电源。对于两个方向的数据通讯,每个数据帧都只有一个起始位。所传送的每个字节末尾都有一个奇偶校验位(奇校验)。选定块最低地址字节的最低位首先传送。最大帧长为163 bit16数据字节 + 2CRC字节 = 16 * 9 + 2 * 9 + 1 起始位)。

     

    3.6 存储器组织

    1024 x 8 bit EEPROM存储器分为16区,每区4块,每块16字节。 

    在擦处后的状态下,EEPROM的单元读为逻辑0”,写后的状态下读为“1”。

     

     

     

     

    块内字节编号

     

     

    扇区

     

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    A

    B

    C

    D

    E

    F

     

    说明

    15

    3

     

    KEY A

    控制位

    KEY B

     

    扇区15尾块

    2

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    1

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    0

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    14

    3

     

    KEY A

    控制位

    KEY B

     

    扇区14尾块

    2

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    1

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    0

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    :

    :

    :

    :

    :

    :

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    1

    3

     

    KEY A

    控制位

    KEY B

     

    扇区1尾块

    2

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    1

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    0

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    0

    3

     

    KEY A

    控制位

    KEY B

     

    扇区0尾块

    2

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    1

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    数据

    0

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    制造商占用块

     

    3.6.1 厂商代码块

    这是第1区的第1块(块0)。它含有集成电路制造商数据。出于安全和系统需求,此块是制造商在生产过程中编程后写保护的。

    3.6.2 数据块

    各区均有316字节的块用于存储数据(区0只有两个数据块以及一个只读的厂商代码块)。

    数据块可以通过读写控制位设置为:

    · 读写块,例如用于非接触门禁管理

    · 数值块,例如用于电子钱包,另有可直接控制存储值的命令,如增值、减值。

    在任何存储器操作之前必须执行认证命令。

     

    3.6.2.1数值块

    数值块具有电子钱包功能(有效命令:read, write, increment,decrement, restore, transfer)。

    数值块有固定的数据格式,以便于错误检测、纠错和备份管理。

    数值块只能通过以数值块格式的写操作生成:

    · 数值:有符号4字节数值。数值的最低字节存储在最低地址字节。负值以标准的2的补码形式存储。出于数据完整性和安全原因,数值存储三次,两次不取反,一次取反。

    · 地址(Adr):1字节地址,当进行备份管理时,可用于保存块的地址。地址保存四次。两次取反,两次不取反。在incrementdecrementrestoretransfer 操作中,地址保持不变。它只能通过write命令更改。

     

    字节号

    15

    14

    13

    12

    11

    10

    9

    8

    7

    6

    5

    4

    3

    2

    1

    0

    说明

    数值

    数值

    数值

    Adr

    Adr

    Adr

    Adr

     

    3.6.3 尾块(块3

    各区均有一个尾块,存有:

    · 密钥AB(可选),读时返回逻辑0”。

    · 该区四个块的读写条件,存储在字节69 。读写控制位也指定了数据块的类型(读写块或数值块)。

    如果不需要密钥B,块3的最后6字节可以用作数据字节。

    尾块的字节9可用于用户数据。因为此字节享有与字节678相同的读写权限。

     

    字节号

    0

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    11

    12

    13

    14

    15

    说明

    密钥A

    读写条件

    密钥B(可选)

     

    3.7 存储器读写

    必须如前所述,先选定卡并通过认证,才能执行存储器操作。

     

     

    存储器操作

    操作

    说明

    使用块型

    读存储器块

    读写、数值和尾块

    写存储器块

    读写、数值和尾块

    增值

    增加块的内容,并将结果存入内部寄存器

    数值

    减值

    减少块的内容,并将结果存入内部寄存器

    数值

    转存

    将内部寄存器内容写入块中

    数值

    恢复

    将块中内容写入内部寄存器

    数值

     

    对指定块可以执行的存储器操作取决于所用的密钥和存储在相应尾块中的读写条件。

     

    3.7.1 读写条件

    每个数据块和尾块的读写条件均由3bit定义,并以非取反和取反形式保存在各个区的尾块中。

    读写控制位管理着使用密钥AB读写存储器的权限。如果知道相关的密钥,并且当前读写条件允许,读写条件是可以更改的。

     

    读写控制位

    有效命令

     

    说明

    C13 C23 C33

    read, write

    ®

    3

    尾块

    C12 C22 C32

    read, write, increment, decrement, transfer, restore

    ®

    2

    数据块

    C11 C21 C31

    read, write, increment, decrement, transfer, restore

    ®

    1

    数据块

    C10 C20 C30

    read, write, increment, decrement, transfer, restore

    ®

    0

    数据块

     

    注意:在每一次存储器读写时,内部逻辑会验证存储条件的格式。如果发现个是错误,这个区将被永久性锁死。

    注意:在下列说明中,读写控制位是仅以非取反形式表述的。

    MF1的内部逻辑保证了命令只有在通过认证后才被执行。

     

    3.7.2 尾块的读写条件

    对密钥和控制位的读写取决于尾块(块3)的访问控制位,分为“禁止”、“KEY A”、“KEY B”和“KEY A|B”( KEY AKEY B)。

     

     

    访问控制位

    所控制的访问对象

    注释

    KEY A

    访问控制位

    KEY B

    C1

    C2

    C3

     

    0

    0

    0

    禁止

    Key A

    Key A

    Key B

    Key A

    Key A

    Key B可读

    0

    1

    0

    禁止

    禁止

    Key A

    禁止

    Key A

    禁止

    Key B可读

    1

    0

    0

    禁止

    Key B

    Key A|B

    禁止

    禁止

    Key B

     

    1

    1

    0

    禁止

    禁止

    Key A|B

    禁止

    禁止

    禁止

     

    0

    0

    1

    禁止

    Key A

    Key A

    Key A

    Key A

    Key A

    Key B可读

    传输配置状态

    0

    1

    1

    禁止

    Key B

    Key A|B

    Key B

    禁止

    Key B

     

    1

    0

    1

    禁止

    禁止

    Key A|B

    Key B

    禁止

    禁止

     

    1

    1

    1

    禁止

    禁止

    Key A|B

    禁止

    禁止

    禁止

     

    注:灰色行为key B可读并可用于存储数据的访问控制条件。

     

    尾块和key A被预定义为传输配置状态。因为在传输配置状态下key B可读,新卡必须用key A认证。

    因为访问控制位本身也可以禁止访问,所以个人化时应当特别小心。

     

    3.7.3 数据块的访问控制条件

    对数据块(块02)的读写访问取决于其访问控制位,分为“禁止”、“KEY A”、“KEY B”和“kEY A|B”( KEY AKEY B)。相关访问控制位的设置确定了其用途以及相应的可用命令。

    · 读写块:允许读、写操作。

    · 数值块:运行另外的数值操作——加值、减值、转存和恢复。在用于非充值卡的一种情况(‘001’)下,只能够读和减值。在另一种情况(‘110‘)下,可以用key B充值。

    · 制造厂商块:只读,不受访位控制位设置的影响!

    · 密钥管理:在传输配置状态下,必须用key A 认证。

    访问控制位

    所控制的访问操作

    用途

    C1

    C2

    C3

    加值

    减值

    转存

    恢复

     

    0

    0

    0

    key A|B1

    key A|B1

    key A|B1

    key A|B1

    传输配置状态

    0

    1

    0

    key A|B1

    key B1

    禁止

    禁止

    读写块

    1

    0

    0

    key A|B1

    key B1

    禁止

    禁止

    读写块

    1

    1

    0

    key A|B1

    key B1

    key B1

    key A|B1

    数值块

    0

    0

    1

    key A|B1

    禁止

    禁止

    key A|B1

    数值块

    0

    1

    1

    key B1

    key B1

    禁止

    禁止

    读写块

    1

    0

    1

    key B1

    禁止

    禁止

    禁止

    读写块

    1

    1

    1

    禁止

    禁止

    禁止

    禁止

    读写块

    1   如果相应扇区尾块Key B可读,则不得用作认证(前表中所有灰色行)。后果:如果读写器试图用灰色行的访问控制条件以Key B认证任何扇区的任何块,卡将在认证后拒绝所有后续存储器访问。


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空空如也

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内存卡的工作原理