Видеоадаптеры
1.11 Видеоадаптеры
MDA (Monochrome Display Adapter – монохромный адаптер дисплея) – простейший видеоадаптер, применявшийся в первых IBM PC. Работает в текстовом режиме с разрешением 80х25 (столбцов-строк), поддерживает 5 атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчеркнутый и мерцающий.
Рисунок 1.49 – Структурная схема простейшего видеоконтроллера
HGC (Hercules Graphics Card - графическая карта Hercules) - расширение MDA с графическим черно-белым режимом 720x348, разработанное фирмой Hercules.
CGA (Color Graphics Adapter - цветной графический адаптер) - первый адаптер с графическими возможностями. Текстовый режим 40x25 (столбцов и строк) и 80x25 (матрица символа - 8x8), графический режим с разрешениями 320x200 или 640x200.
EGA (Enhanced Graphics Adapter - улучшенный графический адаптер) - дальнейшее развитие CGA. В текстовых режимах дает формат 80x25 (матрице символа 8x14). Графичемкий режим с разрешением 640x350. Количество одновременно отображаемых цветов - 16, палитра расширена до 64 цветов.
Рисунок 1.50 – Структурная схема видеоадаптера EGA-VGA
Рекомендуемые материалы
MCGA (Multicolor Graphics Adapter - многоцветный графический адаптер) - введен фирмой IBM в ранних моделях PS/2.
VGA (Video Graphics Array – массив визуальной графики) расширение MCGA совместимое с EGA. Добавлен текстовый режим 720x400 для эмуляции MDA и графический режим 640x480.
Рисунок 1.51 – Структурная схема видеоадаптера VGA
SVGA (Super VGA - "сверх" VGA) - расширение VGA с добавлением более высоких разрешений. Видеорежимы добавляются из ряда 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 1600x1200 - все с соотношением 4:3. Цветовое пространство расширено до 65536 (High Color) или 16 млн (True Color).
Конструктивное исполнение. Видеоадаптеры EGA и VGA условно состоят из нескольких логических блоков, описание которых приведены ниже:
1. Видеопамять служит для хранения изображения. От ее объема зависит максимально возможное полное разрешение видеокарты - А*В*С, где А - количество точек по горизонтали, В - по вертикали, и С - количество возможных цветов каждой точки. Например, для разрешения 640x480x16 достаточно 256 Кб, для 800x600x256 - 512 Кб, для 1024x768x65536 (другое обозначение - 1024x768x64k) - 2 Мб, и т.д. В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране дисплея.
2. Графический контроллер отвечает за вывод изображения из видеопамяти, регенерацию ее содержимого, формирование сигналов развертки для монитора и обработку запросов центрального процессора.
3. Последовательный преобразователь. Выбирает из видеопамяти один или несколько байт преобразует их в поток битов, затем передает их контроллеру атрибутов.
4. Контроллер ЭЛТ. Контроллер генерирует синхросигналы, упра- вляющие ЭЛТ.
5. Контроллер атрибутов. Преобразует информацию о цветах из формата в котором она хранится в видеопамяти, в формат для ЭЛТ.
6.Синхронизатор. Управляет всеми временными параметрами видеоадаптера.
7. ЦАП (цифроаналоговый преобразователь - DAC) служит для преобразования результирующего потока данных, формируемого видеоконтроллером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на монитор.
8. Видео-ПЗУ - постоянное запоминающее устройство, в которое записаны видео-BIOS, экранные шрифты служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтроллером напрямую – к нему обращается только центральный процессор.
9. Видеоускорители (акселераторы). Ускоритель (accelerator) - набор аппаратных возможностей адаптера, предназначенный для перекладывания части операций по работе с изображением на встроенный процессор адаптера.
Принцип работы видеоадаптера. Прежде чем стать изображением на мониторе, цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где обрабатываются. После этого данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее. Затем, еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид и после чего передаются в монитор, где выводится изображение.
Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. Шина PCI может иметь рабочие частоты от 25MHz до 66MHz. иногда до 83MHz (обычно 33MHz), а шина АGP работает на частотах 66МНz и 133МНz. Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы пойду до графического процессора видеоадаптера.
Для увеличения производительности используют различные типы памяти (VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM) или увеличивают ширину шины данных, по которой графический процессор или RAMDAC обмениваются информацией с видеопамять, используя 12 разрядную, 64 разрядную или 128 разрядную видеошину.
Структурная схема видеоадаптера sVGA.
Видеоадаптер содержит следующие элементы:
- видеопамять;
- ROM Video BIOD;
- контроллер ЭЛТ;
- графический контроллер;
- контроллер атрибутов;
- секвенсор;
- RAMDAC;
- синхронизатор;
- тактовый генератор;
- интерфейс с шиной ввода-вывода;
- 15 контактный D-образный разъем для подключения монитора.
Структурная схема видеоадаптера представлена на рисунке 1.52.
Рисунок 1.52 – Структурная схема видеоадаптера sVGA
Видеопамять. Специализированное ОЗУ, размещенное на плате видеоадаптера. Предназначено для хранения цифрового образа формируемого изображения. Пропускная способность видеопамяти измеряется количеством Мбайт информации, которую можно передать через шину за 1 секунду. В современных видеоадаптерах используется 64 или 128 – разрядная внутренняя шина и тактовые частоты от 100 МГц.
Video BIOS. Фактически это набор подпрограмм, написанных в кодах команд ЦП и предназначенных для реализации основных функций видеосистемы (смена видеорежима, обмен данными с кадровым буфером (кадровым буфером называется часть видеопамяти, используемого для хранения цифрового изображения), управление курсором и т.д.).
Обратите внимание на лекцию "Обеспечение безопасности информации в сетях".
Контроллер ЭЛТ. Контроллер ЭЛТ формирует сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации, сигналы чтения-записи видеопамяти и т.д.
Секвенсер. Секвенсер или указатель последовательности, предназначен для генерации сигналов, необходимых для сканирования видеопамяти. Он преобразует условный 4-разрядный номер цвета пиксела, хранящийся в видеопамяти в 8-разрядный номер регистра RAMDAC, содержащий 18-ти разрядный код отображаемого символа. С выхода контроллера атрибутов данные поступают на RAMDAC видеоадаптера.
RAMDAC. Основная задача RAMDAC (цифро-аналоговый преобразователь данных, хранящихся в его регистрах) – преобразование кода цвета пиксела в аналоговый сигнал. RAMDAC включает: трехканальный 12 разрядный ЦАП; 256 18-разрядных регистров цвета; выходной 18-ти разрядный регистр цвета, выходы которого соединены с соответствующими входами ЦАП; схему адресации.
Синхронизатор. Управляет доступом ЦП к кадровому буферу.
Тактовые генераторы. Работа всех устройств видеоадаптера синхронизируется сигналом Dot Clock или производными от него тактовыми сигналами.
Интерфейс с шиной ввода-вывода. Видеоадаптер вставляется в 32-х (64-х) битовый слот шины PCI и поэтому снабжен специнтерфейсом, выполняющим следующие функции:согласование разрядности внутренней шины видеоадаптера и 32-х (64) разрядной шины PCI компьютера;
