嵌入式linux中文站發現很多linux初學者在學習linux圖形方面的知識時會遇到一些概念，如：x、x11、 xfree86、wm、kde、gnome、qt、qt/e、qtopia、directfb、framebuffer、顯示卡加速驅動等等。理解它們之間 是什麼關係，對我們學習來說是非常重要的。寫這篇文章的目的，就是想讓大家明晰這些概念及它們之間的關係。
一、linux作業系統和圖形的關係
linux本身沒有影象介面，linux現在的影象介面的實現只是linux下的應用程式實現的。影象介面並不是linux的一部分，linux只是個基於命令列的作業系統。linux核心為linux系統中的圖形介面提供了顯示裝置驅動。
二、x的概念
x 是協議，就像http協議，ip協議。這個概念很多初學者甚至學習linux有一定時間的人都混淆，乙個基於x的應用程式需要執行並顯示內容時，他就聯接 到x伺服器，開始用x協議和伺服器交談。比如乙個x應用程式（x client）要在螢幕上輸出乙個圓，那麼他就用x協議對x伺服器說：喂!我需要在螢幕上畫乙個圓。x應用程式只負責告訴x伺服器在螢幕的什麼地方用什麼 顏色畫乙個多大的圓，而具體的"畫"的動作，比如這個圓怎樣生成，用什麼顯示卡的驅動程式去指揮顯示卡完成等等工作是由x伺服器來完成的。x伺服器還負責捕獲 鍵盤和滑鼠的動作。假設x伺服器捕獲到滑鼠的左鍵被按下了，他就告訴x應用程式：親愛的應用程式先生，我發現滑鼠被按下了，您有什麼指示嗎?假如x應用程 序被設計成當按下滑鼠左健後再在螢幕上畫乙個正方形的話，x應用程式就對x伺服器說：請再畫乙個正方形，當然他會告訴伺服器在什麼地方用什麼顏色畫多大的 正方形，但不關心具體怎麼畫--那是伺服器的事情。
三、x11、x11r6的概念
x11表示x協議的第11版。x11r6是x協議第11版第六次發行。
四、xfree86是什麼？
xfree86 是x windows server的x11r6執行程式。有了協議就需要具體的軟體來實現這個協議。xfree86是按照x協議的規定來完成x應用程式提交的在螢幕上顯示的任 務。實現x協議的軟體也並不只有xfree86, xfree86只是實現x協議的乙個免費x伺服器軟體。有些甚至能夠在windows上有x伺服器執行，這樣您能夠在linux系統上執行乙個x應用程式 然後在另一台windows系統上顯示。只是在linux上最常用的是xfree86。不過現在的linux發行版大多用xorg了。
xfree86內容包括x伺服器，字型， 乙個x下的終端程式(xterm)，乙個簡單的視窗管理器(twm)，很多有用的小工具, 顯示輸出驅動和包括鍵盤滑鼠在內的許多輸入模組。
五、wm(window manager 視窗管理器)
在紅帽系統中，可以設定啟動級別3，進入命令列終端，然後執行：
#startx
起**像介面，您看到的是個和平時使用相同的完整的影象介面操作環境。能夠最大化，最小化，移動，關閉視窗等。 按ctrl+alt+backspace反回字元介面 。輸入：
#xinit
再次啟**像介面，您看到了什麼，您看到乙個xterm（乙個執行於x下的終端程式）。而且不能移動。但是您能夠在這個xterm中輸入命令開啟x應用程式，假如輸入：
#mozill
開啟瀏覽器，您看到的瀏覽器和平時有什麼不同嗎?他在螢幕中間，不能移動，不能最小化，不能最大化，沒有邊框。
為什麼同樣乙個x應用程式會有這樣的不同呢?因為我們用startx起**像介面的時候同時也啟動了乙個wm(即視窗管理器)，假如您用kde就起動了 kde，假如您用gnome就起動了gnome。但是您用xinit起**像介面的時候卻沒有起動wm 。
視窗管理器的作用就是最大化、最小化、移動、關閉視窗等。而這些不是x伺服器來負責完成的。假如您用xinit起**像介面並在xterm中輸入twm，看看會有什麼?
xterm被加上了乙個邊框，您能夠通過這個邊框移動、最大化、最小化這個xterm。twm就是xfree86中自帶的視窗管理器，是個比較簡陋的最簡單的視窗管理器，但是他具備視窗管理器的全部特徵。
六、kde和gnome
kde 和gnome是linux裡最常用的影象介面操作環境，他們不但僅是個視窗管理器那麼簡單， kde是k desktop environment 的縮寫，他不但是個視窗管理器，更有很多配套的應用軟體和方便使用的桌面環境，比如工作列,開始選單,桌面圖示等等。gnome是gnu network object model environment 的縮寫，和kde相同，也是個功能強大的綜合環境。
七、qt、qt/e、qtopia
trolltec(奇趣)的qt產品有很多，如：qt、qt/e、qtopia等。目前為諾基亞所有。
qt 泛指qt的所有桌面版本，如：qt/x11，qt windows，qt mac等。由於qt最早是在linux中隨kde流行而來，所有通常認為qt都是基於linux下的qt/x11。qt是乙個完整的c++應用程式開發框 架。它包含乙個類庫，和用於跨平台開發及國際化的工具。qt api在所有支援的平台上都是相同的，qt工具在這些平台上的使用方式也一致， 因而qt應用的開發和部署與平台無關。在桌面系統中，qt程式通常是符合x協議的應用程式，它需要x伺服器的支援。
qt/e 是用於嵌入式linux系統的qt版本。qt/e中去掉了x lib的依賴而直接工作於frame buffer上，因而應用程式處理過程效率比較高。它的執行只要有framebuffer裝置就可以了，不需要x伺服器的支援。但其本身執行也是有伺服器 和客戶端的概念。在伺服器沒有啟動前執行qt/e程式，需要在加「-qws」來啟動伺服器。如：
#./hello –qws
在qt4以後，qt/e改名位qtopia core了，並且整合到qtopia成品中去了。
qt/e 是frame buffer裝置執行的。具有簡潔、高效等特點。但是了解frame buffer裝置的工程師會發現，frame buffer裝置無法實現硬體加速功能。這也限制了基於framebuffer裝置的圖形解決方案的發展。事實上桌面上的xfree86預設情況下是不支 持framebuffer裝置的，xfree86直接操作顯示卡，充分利用顯示卡加速功能（下個主題將介紹顯示卡加速方面的內容）。xserver相容最多型別 的顯示卡，一般來講，現在市面上80%以上的顯示卡都能夠被這個server支援。但有時也會有一些顯示卡不能不正確設別，這時可以採用frame buffer模式來支援顯示器。主要是用到了xfree86的 frame buffer server（xf86_fbdev）。需要修改xfree86的配置檔案/etc/x11/xf86config，及在/etc/grub.conf中 加入vga=***功能。
qtopia是乙個面向嵌入式linux的全方位應用程式開發平台，同時也是用於基於linux的pda（個人數字助理），智慧型**（smartphone）以及其他移動裝置的使用者介面。
八、directfb、顯示卡加速驅動
首先directfb類似於桌面中的xfree86。桌面中的xfree86不需要frame buffer裝置，而directfb需要。
顯示卡加速 在嵌入式gui中需要實現多圖形功能，包括圖形繪製以及拷貝等。其中的許多功能需要進行大量的資料傳遞(如圖形拷貝)，或者需要進行大量的數值運算(如畫 樣條曲線)。如果這些功能都由純軟體實現的話，會占用大量的cpu時間並且需要傳遞大量的資料，從而影響了圖形效能。許多顯示卡晶元帶有圖形處理器，能夠從 硬體上實現一部分圖形功能。支援硬體加速的圖形庫可以通過圖形處理器實現這些圖形功能，從而減輕了cpu的負擔並減少了資料在匯流排上的傳輸時間，提高了圖 形效能。
directfb專案是由德國convergence公司推動的open source計畫的一部分，它是專門為滿足嵌入式裝置要求而開發的小巧、強大、靈活和易於使用的圖形系統，並且試圖成為乙個建構於linux framebuffer device之上的新圖形標準。它在framebuffer的基礎上提供了圖形加速、輸入裝置處理提取、透明視窗和多重顯示層的功能，能夠對嵌入式系統 gui有較好的支援。與那些通用的嵌入式gui系統相比，它具有非常簡潔、高效的體系結構和硬體圖形加速功能。
directfb依賴已有的核心介面即幀緩衝裝置(／dev／fb)訪問圖形處理器，也就是說direetfb需要乙個 正在工作的幀緩衝驅動。linux核心有專門的幀緩衝驅動支援某些圖形處理器。對於不支援的圖形處理器，核心提供ve—sa幀緩衝(這種幀緩衝有一些限 制)。directfb利用幀緩衝裝置做如下工作：
◆ 設定顯示卡工作模式(解析度，顏色深度，時序)
◆ 對映視訊記憶體
如果某種顯示卡被direcfb支援並且在linux核心中也有這種圖形處理器的幀緩衝驅動，directfb利用幀緩衝裝置做如下額外的工作：
◆ 對映視訊記憶體io埠（如果加速驅動在使用者空間實現，需要這步。如果在核心空間實現，則不需要對映，但需要有相應的驅動介面。也可以重新寫乙個驅動程式來專門實現加速功能）
◆ 關閉幀緩衝驅動中自帶的加速功能
針對具體的圖形操作(例如拷貝、區域填充、區域拷貝、畫線、圖形拉伸等)，directfb加速驅動（對對映到使用者 空間的控制暫存器訪問）訪問視訊記憶體對映的圖形處理器i／o埠向圖形處理器提交命令，由顯示卡來實現相應的命令。也就是說真正的硬體加速完全是在使用者空間實 現。這樣directfb就可以對它支援的圖形處理器提供最大限度的硬體圖形加速。這些加速功能需要顯示卡控制器的支援。一些嵌入式的顯示控制器中並沒有相 應的功能。需要外接顯示卡來實現。
上層apl支援directfb的有：xdirectfb、directfbgl、gtk+、dfbterm、dfbsee、dfbpoint、mythtv、qt on directfb、sdl等。
directfb也需要視窗管理器。directfb採用模組化設計，它並不依賴於某種具體的視窗管理器，只要具體的窗 口管理器實現介面directfb中的corewmfuncs中定義的函式，就可以掛到directfb中執行。directfb自帶有兩個視窗管理 器：default和unique，可以在配置檔案中用wm=***來選擇用哪乙個作為當前的視窗管理器。
通過上面8個方面，介紹了x、x11、xfree86、wm、kde、gnome、qt、qt/e、qtopia、directfb、framebuffer、顯示卡加速驅動等概念及它們的一些關係。
Linux X客戶端 伺服器 視窗管理器的關係
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