DisplayPort 标准简化了电脑显示器接口

数字视频的发展导致人们日益迫切地需要能够提供更高的显示器分辨率、画质和刷新率的新标准。在向数字显示器接口迈进的过程中，居主导地位的技术是HDMI（高分辨率数字多媒体接口）和DVI（数字视频接口），这些标准已经在众多的消费电子应用中牢固地确立了自己的地位。然而，HDMI和DVI均基于转换最小化差分信号（TMDS）技术，由于该技术在驱动监视屏时需要标量和LVDS（低压差分信号）驱动器，因此，当在台式电脑和笔记本电脑的LCD监视器和显示屏中使用时，这两种数字接口的效率和成本效益会受到限制。

PC和显示器制造商正在朝着全面推广新标准DisplayPort的方向迈进，此项标准是由视频电子标准协会（VESA）提出的。发生这种转变的主要原因是DisplayPort能够以一种与传统模拟监视器相似的方式来直接驱动显示屏。直接驱动免除了高成本的标量驱动器，在基于HDMI和DVI的监视器和显示器中，标量驱动器是系统成本的一个重要组成部分。此外，定标电路的免除还使得能够生产出外形极为扁平（厚度仅1/2英寸）的监视器，对于消费者来说，这是一个与众不同的重要特点。

不过，DisplayPort接口的适用领域并非仅限于PC市场；预计在2010年之前，它将会进入消费产品市场，并逐渐为数字电视所采用。此外，由于具有高带宽、低功耗和低引脚数目，DisplayPort成为实现内部互连以及设备至设备连接的绝佳选择之一。

由内而外的采用

毫无疑问，由DisplayPort实现的成本节省和附加功能是监视器制造商迫切希望为己所用的。同时，来自PC内部的需求也在推动着DisplayPort的应用普及。

目前，图形芯片组制造公司采用是的尺寸较小的工艺技术，目的在于最大限度地缩减晶片尺寸、功耗和成本。不过，尺寸较小的工艺技术也会带来其特有的局限性。例如，当采用45nm工艺时，标准晶体管仅能够支持2.5V的最大摆幅，这就给HDMI和DVI强加了一项苛刻的设计制约条件，原因是它们需要 3.6V（用于高速信号）和高达5.25V（用于低速边带信号）的电压。芯片设计师可以选择采用专用和专有的设计方法来克服电压摆幅限制问题，但这只能通过增加芯片的复杂性、尺寸和成本来实现。此外，这些方法还需要应用于整个晶片（包括主要的图形电路），所以不仅增加了接口的成本，而且还导致整个芯片的成本上扬。因此，对于那些正逐步向45nm工艺过渡的架构而言，不管是HDMI还是DVI，都很难实现成本效益型集成。

另一方面，DisplayPort接口中所使用的高速电信号则绝对不会升至2V以上。三家主要的图形芯片制造公司（Intel、AMD/ATI和nVidia）都在开发图形芯片组，或者已经向市场推出了配备本机DisplayPort接口的图形芯片组。由于芯片组制造商和监视器制造商都支持该标准，因此DisplayPort无疑将成为PC显示器的未来接口。

填补TMDS和DisplayPort之间的空白

尽管得到了来自业界的广泛支持，但是，电脑与显示器的使用周期差异仍将使监视器的本机DisplayPort支持出现一个滞后。因此，在向DisplayPort转变的过程当中，系统制造商需要一种能够使那些具有DisplayPort接口的PC和笔记本电脑与传统HDMI和DVI型显示器配套工作的简单、低成本方法。为了在控制成本的同时最大限度地提升性能和品质，设计师必需考虑的要点是：在何处执行接口之间信号的电转换、如何保持信号完整性以及如何确保提供正确的ESD防护等级。

图1A

图1B

如上所述，图形芯片组制造商将无法在其下一代45nm器件中全面支持HDMI或DVI。在图1a所示的架构中，“只DisplayPort”接口在图形芯片组上实现，其后是一个全桥接器，负责对传输至HDMI或DVI的信号的电气分量和协议分量进行转换。然而，由于必须对电信号和协议实施处理和转换，因此全桥接器显著地增加了系统成本。

不过，数字接口兼具逻辑/协议和物理/电气这两个方面。由于逻辑/协议处理不需要使用高电压晶体管，因此，在图形芯片组中能够、并将支持HDMI和DVI协议，而不会对总体架构或所用的工艺技术有所限制。通过采用一个多路复用器（见图1b），图形芯片组视频驱动器将能够生成适合DVI、HDMI和DisplayPort的协议。然而，电信号在每种场合中都将遵循DisplayPort规范。

这种方法极大地简化了整个信号通路，并且提供了更大的灵活性。如果图形芯片组用于驱动本机DisplayPort监视器，那么电信号和协议都是正确的。如果DVI或HDMI被要求驱动一个传统监视器，则在监视器之前设置一个部分桥接器能够把传输HDMI/DVI协议的DisplayPort信号转换为适当的HDMI/DVI信号。这种架构支持所有的显示器接口，而无须改动PC或显示器设计。

该部分桥接器的实现方式可以有几种。它可在PC主板上实现，以直接从PC提供一个TMDS连接器。这种架构的可靠性最高，但它会对系统产生限制，使其只支持HDMI或DVI。利用电缆适配器实现的桥接可提供最大的灵活性，从而使得笔记本电脑和台式电脑用户能够与现有的HDMI和DVI型监视器以及基于DisplayPort的监视器（当它面市时）相连。桥接也可以在电脑坞中进行，不过，考虑到该市场所拥有的长使用寿命特点，电缆适配器很可能是一种更富吸引力的选择方案。

性能和保护

采用部分桥接器的一个性能优势是不必转换接口协议，从而最大限度地减少了延迟和抖动。该桥接器还能够利用众所周知的信号增强技术来改善信号质量，并提供较高的眼图裕度。例如，由于图形芯片组与桥接器之间的距离而产生的抖动可以通过均衡处理予以消除，并能够对信号增加预加重处理，以通过较长的距离和额外的连接器来驱动监视器。

桥接器的使用或许会给人这样的第一印象：在信号链路中增加了一个元件，并由此产生了额外的噪声和信号质量的损失，但是实际情况并非如此。应该考虑到的是，必须对所有的裸露接口提供静电放电（ESD）保护。按照HDMI Rev 1.3规格的要求，显示器在接口连接器处必需提供8000V的ESD防护水平。由于内含ESD电路的芯片有可能会受到潜在的损坏，所以人们不希望在某个很难更换（甚至根本无法更换）的元件（如图形芯片组）当中实现ESD保护功能电路。为此，ESD电路通常作为一个单独的元件来实现，或者与某个更容易拆卸的元件相集成。现有的解决方案，如Pericom公司的接口IC把桥接器与ESD电路组合在一起，从而既提供了必要的保护功能，又没有增加信号通路中的元件数量。

随着时间的推移，当本机DisplayPort监视器被市场所广泛接受时，与传统HDMI和DVI型监视器相连的必要性将有所下降。在过渡期间，采用外部桥接器进行电转换的方法最为经济划算，它能够在无须重新设计架构的情况下对所有的显示器接口提供支持，同时仍然具有较小尺寸工艺技术所拥有的成本和性能优势。