64197 (Адаптер VGA. Организация и работа)

РЕФЕРАТ

" Адаптер VGA. Организация и работа."

Содержание

1. Вводные замечания

2. Базовые системы отображения

2.1. Псевдографика

2.2. Растровая графика

2.3. Графические сопроцессоры

3. Видеоадаптеры

3.1. MDA

3.2. CGA

3.3. EGA

3.4. VGA

4. Архитектура видеоадаптера VGA

4.1. Электронно-лучевая трубка

4.2. Видеопамять

5. Регистры видеоадаптера VGA

5.1. Внешние регистры

5.2 Регистры синхронизатора

5.3. Регистры графического контроллера

5.4. Регистры контроллера ЭЛТ

5.5. Регистры контроллера атрибутов

5.6. Регистры ЦАП

6. Литература

Базовые системы отображения.

Без возможности видеть результаты своей работы, персональный компьютер стал бы бесполезным инструментом. Необходимо каким-либо образом наблюдать за сигналами компьютерной системы, чтобы знать, чем она занимается в данный момент. Сегодня реализацией подобного рода функций занимается видеосистема.

Видеосистема не всегда была неотъемлемой частью компьютеров. Последние существовали уже тогда, когда еще не было телевидения в его сегодняшнем понимании. Первые процессоры в качестве выходных устройств использовали принтеры, которые позволяли получить твердую копию выходного результата, что тоже очень важно в нашем переменчивом мире.

Стандартными средствами для отображения текста являются дисплеи, работающие с картами символов. Специальная область памяти зарезервирована для хранения символа, который предстоит изобразить на экране. И программы пишут текст на экран, заполняя символами эту область памяти. Экран чаще всего

представляется матрицей 80 на25 символов. Образ каждого символа, который появляется на экране, хранится в специальной микросхеме ПЗУ. Эта память относится к видео цепям компьютера.

Каждый символ на экране формируется множеством точек. Несколько видеостандартов, используемых IBM и другими фирмами, отличаются количеством точек, используемых при формировании символов.

IBM четыре раза меняла назначение ОЗУ под видеосистему. Во-первых, это касается PC и XT. Еще один вариант используется в PC и последний предназначается для всех последних улучшенных видеосистем.

Первые две видеосистемы PC использовали различные области памяти и поэтому могли работать одновременно. Обычно одна область памяти предназначается для монохромного дисплея, а другая для цветного. Используются одни и те же области памяти для любого режима в независимости от используемого адаптера дисплея. Память монохромного экрана располагается по адресу В0000 , цветного - В8000. Для обеспечения совместимости все новые видеосистемы могут работать через эти же адреса, даже если они хранят дополнительную информацию еще где-либо.

Программы, заносящие информацию на экран, должны знать, какую память они должны использовать для этого. Нужную информацию можно получить, прочтя информацию из специального байта памяти - флага видео режима. Он предназначается для указания: какого вида адаптер дисплея установлен внутри компьютера и используется в настоящее время. Он позволяет компьютеру знать, с каким дисплеем - монохромным или цветным он имеет дело.

Этот байт позволяет так же указать - с цветным или монохромным дисплеем работает компьютер даже в том случае, если установлен адаптер, способный работать с двумя видами дисплеев. Байт флага видеорежима размещается в начале оперативной памяти, по адресу 0463h. Для кодировки текущего дисплея используется байт 0В4h для указания монохромного режима и 0D4h - для цветного.

По стандарту IBM символы, видимые на экране, не хранятся в непрерывной последовательности. Символы, которые мы видим на экране, располагаются в байтах памяти с промежутком в один байт. Эти промежуточные байты отведены для хранения параметров изображаемых символов. Четный байт памяти содержит символ, а нечетный - хранит его атрибуты.

Излишки выделенной памяти могут использоваться для хранения нескольких изображений экранов. Каждый такой образ называется видеостраницей. Все базовые видеосистемы разработаны таким образом, чтобы реализовать быстрое переключение с одной страницы на другую. Это позволяет изменять изображения экрана почти без всяких задержек. С помощью переключателей можно управлять скоростью замены экранных страниц.

Базовая цветная система IBM имеет возможность работать в режиме с изображением текста в 40 столбцах экрана. Этот режим позволяет работать пользователю с компьютером через телевизионный приемник вместо дисплея. Телевизор не обладает такой точностью, как монитор компьютера. 80 столбцов текста на экране телевизора сливаются. При уменьшении числа столбцов текста в два раза, требуется в два раз аменьше памяти для хранения. Это в свою очередь позволяет в два раза увеличить число видеостраниц.

По прошествии времени IBM улучшила качество своих видеосистем и соответственно увеличила объем памяти, используемой для нее. Для символьных дисплеев эта память используется для реализации новых видеорежимов, которые позволяют разместить на экране больше строк (до 43) и увеличить число видеостраниц. Некоторые видеосистемы могут реализовывать свои собственные режимы при работе с текстом. Они могут размещать текст в 60 строках и 132 столбцах.

Псевдографика

Графическое изображение легко получить в любом текстовом режиме. Так как с помощью одного байта можно закодировать 256 символов - это число с избытком перекрывает весь алфавит и все цифры, IBM использует свободные значения для кодировки некоторых специальных символов. Большинство этих дополнительных символов создано для формирования графических изображений.

При помощи этих символов, используемых в качестве кирпичиков, можноформировать на экране структуры всевозможной конфигурации. Некоторые дополнительные символы формируют изображение ввиде двойных линий, уголков и пробелов, позволяя легко формировать обрамление текста. Эти символы называются псевдографикой.

С другой стороны, качество псевдографики – самое низкое по сравнению с любойдругой графической системой, реализуемой РС. Изображение, формируемое графическимиблоками, имеет острые углы и грубое наполнение. Округлую деталировку и плавные переходы невозможно получить, используя большие графические блоки. Поэтому такой инструмент представляется слишком грубым во многих применениях.

Однако псевдографика является единственно доступной во всех системах IBM как с цветным, так и черно-белым монитором. Она реализует наипростейшие графические построения.

Растровая графика

Одним из вариантов улучшения качества графического изображения является уменьшение размеров самих графических блоков. При помощи меньших блоков можно сформировать менее угловатое изображение с большей детализацией. Чем меньше размер блоков, тем лучше качество получаемого изображения.

Однако характеристики дисплейной системы накладывают ограничения на эту пропорцию. Размер блока не может быть меньше точки экрана. Поэтому самое лучшее изображение можно получить при работе с индивидуальными точками экрана.

Эти точки представляют из себя элементарные частицы, из которых формируются любые блочные конструкции и называются пикселами. Однако не все системы способны работать с элементарными точками видеосистемы. В некоторых из них пиксели образуются при помощи некоторого множества экранных точек. И системы способны оперировать только с целыми пикселами, а не отдельными точками экрана.

Наилучших результатов можно достичь, выделив некоторую область памяти для хранения информации по отбражениюна экране каждого пиксела изображения, как это сделано для текстового режима, когда каждому символу выделяется два байта. В системах IBM информация по каждому пикселю хранится в одном или более битах памяти. Такие системы часто называются системами с растровой графикой. Альтернативой данной технологии является описание пиксела с использованием адресации памяти. Последний метод называют графикой с адресацией всех точек.

Растровая графика потенциально имеет больше возможностей для формирования более точного изображения. Большее количество обрабатываемых пикселей означает реализацию большего числа деталей. Число точек и, соответственно, потенциально возможное число пикселей во много раз превышает число символов, изображаемых на экране: от 64 до128 раз.

Однако недостатком такой разрешающей способности растровой графики являетсяиспользование большого объема памяти. Закрепление за каждой точкойэкрана одного или двухбайтов памяти пропорционально увеличит общий ее объем, закрепляемой за видеосистемой. Графические системы IBM с наименьшим

качеством требуют 128 К памяти при закрепленнии закаждой точкой только одногобайта. Хотя посегодняшним стандартам 128 К - небольшой объем, ноне следует забывать, что при разработке графики для РС времена были другие. Поэтому для первых персональных компьютеров было выделено только 16 К оперативной памяти под графическую информацию.

Графический сопроцессор

Точно так же, как арифметический сопроцессор способен существенно повысить быстродействие РС при расчете сложных математических функций, графический сопроцессор может ускорить работу компьютера при формировании изображения на экране монитора.Причем ускорение работыочень существенно, потомучто графический сопроцессор способен обрабатывать огромные объемы графической информации- сотнитысяч пикселей за несравнимо более короткийпромежуток времени, по сравнению с центральным микропроцессором. Современные графические сопроцессоры Intel 82796 и Texas Instruments TMS34010широко используютсяв высокопроизводительных системах. IBM также создала своюграфическую систему, разместив ее на отдельной плате- 8415А.

Графические сопроцессоры являются основой для создания скоростных видеосистем. Точнотак же,как дляматематических сопроцессоров, графическим сопроцессорам требуется свое программное обеспечение. Кроме того, во многих случаях им требуются специфические, более дорогие мониторы.

Графические операционные системы

Проблема с программным обеспечением может быть решена при помощи специальных графических операционных систем, таких, как MicrosoftWindowsили Digital Research GEM – при работе в среде DOS, или Presentation Manager- для OS/2. Эти системы служат мостом, связывающим программы пользователя и усовершенствованные видеосистемы, включая и реализованные на графических сопроцессорах.

Алгоритм их работы напоминает алгоритм работы BIOS. Он основывается на использовании вызова специальных подпрограмм по формированию соответствующего изображения на видеодисплее. Графические системы переводят поступающие команды на язык понятный для графических сопроцессоров или других видеоустройств. Таким образом, пользователю нужно только оперировать образами, формируемыми графическими системами. Насыщение системновыми функциями является делом разработчика графического пакета.

Например, программе нужно очистить экран. Для этого она должна передать графическому пакету соответствующую команду, и только. Все взаимодействие с техническим обеспечением реализует сама графическая система. Однако ей необходимо знать точно, на какой видеосистеме нужно очистить экран, чтобы сформировать команды надлежащим образом. Графические пакеты распознают устройства технического обеспечения по средствам программного драйвера, устанавливаемого в файле CONFIG.SYS. При замене видеосистемы потребуется только заменить один драйвер, используемый графической операционной системой, и все пользовательские программы будут работать с новой системой отображения.

Видеоадаптеры.

Сначала существовал толькоодин тип персональных компьютеровIBM, который комплектовался тоже только однотипными видеодисплеями. Его экран былоднотонно-зеленым. Текст изображался грубым шрифтом, а изграфических средств реализовывалась толькопсевдографика. Все достоинства этого времени - у пользователя не болела голова, какую видеосистему использовать для своего РС.

Много воды утекло с тех пор, и все технологии компьютерных подсистемшагнулидалеко вперед. Видеосистемы совершенствовались, как ни чтодругое,буквально с каждым днем. И пользователю приходится решать сложную задачу: какой видеоадаптер выбрать из нескольких десятков имеющихся сейчас на рынкев условиях существования полдюжины "официальных" видеостандартов, и нескольких десятков видеосистем, реализующих идеи, позволяющие превзойти эти стандарты.

Почти полностью все развитие видеостандартов происходило на основании видеоадаптеров, предлагаемых IBMв своихкомпьютерах. Прогресс шелпостоянно, начиная от жуткого зеленого экрана, до сегодняшних полноцветных дисплеевс высокой разрешающей способностью. Параллельноувеличивалось вредное.

влияние видеосистем на глаза человека.

Адаптер монохромного дисплея.

Этот адаптер часто называют просто MDAот Monochrome Display Adapter, хотяего официальноеимя - Monochrome Display, или Parallel Printer Adapter.