大家好，我是极客范的本期栏目编辑小友，现在为大家讲解你知道Linux图形界面中各概念间的关系？问题。
很多linux初学者在学习LINUX显卡的时候会遇到一些概念，比如：X、X11、Xfree86、WM、KDE、GNOME、QT、QT/E、Qtopia、DirectFB、缓冲区、显卡加速驱动等等。理解它们之间的关系对我们来说非常重要。写这篇文章的目的是澄清这些概念及其关系。(部分内容指互联网上一些描述清晰的内容)
一、Linux操作系统与显卡的关系
linux本身没有镜像接口，目前linux的镜像接口只是通过Linux下的应用程序来实现。该接口不是linux的一部分。linux只是一个基于命令行的操作系统。Linux内核为Linux系统中的图形界面提供显示设备驱动程序。
二、x的概念
x是协议，就像HTTP协议和IP协议一样。这个概念被很多初学者甚至是学了一定时间LINUX的人搞混了。当基于X的应用程序需要运行和显示内容时，它会连接到X服务器，并开始使用X协议与服务器进行对话。比如一个X应用程序(X Client)想在屏幕上输出一个圆，他会用X协议说：你好！我需要在屏幕上画一个圆。X应用程序只负责告诉X服务器在屏幕上用什么颜色在哪里画圆，具体的‘画’动作，比如如何生成圆，用什么显卡驱动来指挥显卡完成等等，都是由X服务器来完成的。X服务器还负责捕捉键盘和鼠标的移动。假设X服务器捕捉到鼠标左键被按下，他告诉X应用：亲爱的应用先生，我发现鼠标被按下了。你有什么指示吗？如果X应用程序设计成按下鼠标左键后在屏幕上画一个正方形，X应用程序会对X服务器说：请再画一个正方形。当然，他会告诉服务器在哪里用什么颜色画正方形，但他不在乎怎么画——那是服务器的事。
三.X11和X11R6的概念
X11代表X协议的第16个版本。X11R6是X协议第11版的第6个版本。
4.XFree86是什么？
XFree86是X Windows服务器的X11R6执行程序。有了协议，就需要特定的软件来执行该协议。Xfree86按照X协议的规定完成X应用提交并显示在屏幕上的任何任务。Xree86并不是唯一实现X协议的软件，而是一款免费的实现X协议的X服务器软件。有些甚至可以让一个X服务器在windows上运行，这样你就可以在linux系统上运行一个X应用，然后在另一个WINDOWS系统上显示它。只有XFree86是LINUX上最常用的。但是现在大多数linux发行版都使用Xorg。
XFree86包括X服务器、字体、X (xterm)下的一个终端程序、一个简单的窗口管理器(twm)、许多有用的小工具、显示输出驱动程序以及包括键盘和鼠标在内的许多输入模块。
窗口管理器
在红帽系统中，可以设置启动级别3，进入命令行终端，然后运行：
#startx
启动镜像界面，你会看到一个和平时期同一个镜像界面的完整操作环境。能够最大化、最小化、移动、关闭窗口等。按ctrl+alt+back space反转字符界面。输入：
#xinit
再次启动图像界面。你看到了什么？您会看到一个XTERM(一个在X下运行的终端程序)。而且不能动。但是您可以在这个XTERM中输入一个命令来打开X应用程序，如果您输入：
#mozill
当你打开浏览器时，你看到浏览器和正常时间有什么区别吗？他在屏幕中间，不能移动，不能最小化，不能最大化，没有边界。
为什么同一个X应用如此不同？因为当我们用startx启动图像界面时，我们也启动了一个WM(也就是窗口管理器)。如果你用KDE，你就从KDE开始；如果你使用GNOME，你启动GNOME。但是你用xinit启动图像界面的时候没有启动WM。
。窗口管理器的作用就是最大化、最小化、移动、关闭窗口等。而这些不是X服务器来负责完成的。假如您用xinit起动图像界面并在xterm中输入twm，看看会有什么?
xterm被加上了一个边框，您能够通过这个边框移动、最大化、最小化这个xterm。twm就是XFree86中自带的窗口管理器，是个比较简陋的最简单的窗口管理器，但是他具备窗口管理器的全部特征。
六、KDE和GNOME
KDE 和GNOME是LINUX里最常用的图像界面操作环境，他们不但仅是个窗口管理器那么简单， KDE是K Desktop Environment 的缩写，他不但是个窗口管理器，更有很多配套的应用软件和方便使用的桌面环境，比如任务栏,开始菜单,桌面图标等等。GNOME是GNU Network Object Model Environment 的缩写，和KDE相同，也是个功能强大的综合环境。
七、QT、QT/E、Qtopia
Trolltec(奇趣)的QT产品有很多，如：QT、QT/E、Qtopia等。目前为诺基亚所有。
QT 泛指QT的所有桌面版本，如：QT/X11，QT Windows，Qt Mac等。由于QT最早是在Linux中随KDE流行而来，所有通常认为QT都是基于linux下的QT/X11。QT是一个完整的C++应用程序开发框 架。它包含一个类库，和用于跨平台开发及国际化的工具。Qt API在所有支持的平台上都是相同的，Qt工具在这些平台上的使用方式也一致， 因而Qt应用的开发和部署与平台无关。在桌面系统中，QT程序通常是符合X协议的应用程序，它需要X服务器的支持。
QT/E 是用于嵌入式Linux系统的QT版本。QT/E中去掉了X lib的依赖而直接工作于 Buffer上，因而应用程序处理过程效率比较高。它的运行只要有buffer设备就可以了，不需要X服务器的支持。但其本身运行也是有服务器和客户端的 概念。在服务器没有启动前运行QT/E程序，需要在加“-qws”来启动服务器。如：
#./hello –qws
在QT4以后，QT/E改名位Qtopia Core了，并且集成到Qtopia成品中去了。
QT/E 是 Buffer设备运行的。具有简洁、高效等特点。但是了解 Buffer设备的工程师会发现， Buffer设备无法实现硬件加速功能。这也限制了基于buffer设备的图形解决方案的发展。事实上桌面上的XFree86默认情况下是不支持 buffer设备的，XFree86直接操作显卡，充分利用显卡加速功能（下个主题将介绍显卡加速方面的内容）。XServer兼容最多类型的显示卡，一 般来讲，现在市面上80%以上的显示卡都能够被这个Server支持。但有时也会有一些显卡不能不正确设别，这时可以采用 Buffer模式来支持显示器。主要是用到了XFree86的 buffer Server（XF86_FBDev）。需要修改XFree86的配置文件/etc/X11/XF86Config，及在/etc/grub.conf中 加入VGA=XXX功能。
Qtopia是一个面向嵌入式Linux的全方位应用程序开发平台，同时也是用于基于Linux的PDA（个人数字助理），智能电话（Smartphone）以及其他移动设备的用户界面。
八、DirectFB、显卡加速驱动
首先DirectFB类似于桌面中的XFree86。桌面中的XFree86不需要 Buffer设备，而DirectFB需要。
显卡加速 在嵌入式GUI中需要实现多图形功能，包括图形绘制以及拷贝等。其中的许多功能需要进行大量的数据传递(如图形拷贝)，或者需要进行大量的数值运算(如画 样条曲线)。如果这些功能都由纯软件实现的话，会占用大量的CPU时间并且需要传递大量的数据，从而影响了图形性能。许多显卡芯片带有图形处理器，能够从 硬件上实现一部分图形功能。支持硬件加速的图形库可以通过图形处理器实现这些图形功能，从而减轻了CPU的负担并减少了数据在总线上的传输时间，提高了图 形性能。
DirectFB项目是由德国Convergence公司推动的Open source计划的一部分，它是专门为满足嵌入式设备要求而开发的小巧、强大、灵活和易于使用的图形系统，并且试图成为一个建构于Linux buffer Device之上的新图形标准。它在Buffer的基础上提供了图形加速、输入设备处理提取、透明窗口和多重显示层的功能，能够对嵌入式系统GUI有较好 的支持。与那些通用的嵌入式GUI系统相比，它具有非常简洁、高效的体系结构和硬件图形加速功能。
DirectFB依赖已有的内核接口即帧缓冲设备(／dev／fb)访问图形处理器，也就是说DireetFB需要一个 正在工作的帧缓冲驱动。Linux内核有专门的帧缓冲驱动支持某些图形处理器。对于不支持的图形处理器，内核提供VE—SA帧缓冲(这种帧缓冲有一些限 制)。DirectFB利用帧缓冲设备做如下工作：
◆ 设置显卡工作模式(分辨率，颜色深度，时序)
◆ 映射显存
如果某种显卡被DirecFB支持并且在Linux内核中也有这种图形处理器的帧缓冲驱动，DirectFB利用帧缓冲设备做如下额外的工作：
◆ 映射显存IO端口（如果加速驱动在用户空间实现，需要这步。如果在内核空间实现，则不需要映射，但需要有相应的驱动接口。也可以重新写一个驱动程序来专门实现加速功能）
◆ 关闭帧缓冲驱动中自带的加速功能
针对具体的图形操作(例如图片拷贝、区域填充、区域拷贝、画线、图形拉伸等)，DirectFB加速驱动（对映射到用户 空间的控制寄存器访问）访问显存映射的图形处理器I／O端口向图形处理器提交命令，由显卡来实现相应的命令。也就是说真正的硬件加速完全是在用户空间实 现。这样DirectFB就可以对它支持的图形处理器提供最大限度的硬件图形加速。这些加速功能需要显卡控制器的支持。一些嵌入式的显示控制器中并没有相 应的功能。需要外接显卡来实现。
上层APl支持DirectFB的有：XdirectFB、DirectFBGL、GTK+、DFBTerm、DFBSee、DFBPoint、MythTV、Qt on DirectFB、SDL等。
DirectFB也需要窗口管理器。DirectFB采用模块化设计，它并不依赖于某种具体的窗口管理器，只要具体的窗 口管理器实现接口DirectFB中的CoreWMFuncs中定义的函数，就可以挂到DirectFB中运行。DirectFB自带有两个窗口管理 器：default和unique，可以在配置文件中用wm=xxx来选择用哪一个作为当前的窗口管理器。
通过上面8个方面，介绍了X、X11、Xfree86、WM、KDE、GNOME、QT、QT/E、Qtopia、DirectFB、buffer、显卡加速驱动等概念及它们的一些关系。供大家参考。