Видеоадаптеры и видеомониторы

Сделаем предварительно некоторые замечания, которые помогут глубже понять функции видеоадаптеров:

1.Видеоадаптер принимает от центрального процессора данные, образующие изображение, обрабатывает эти данные, и передаёт их монитору в формате, позволяющем последнему их отобразить. Первые адаптеры, являясь, по сути дела, всего лишь интерфейсами между процессором и монитором, практически не обрабатывали данные. Процессор сам приводил эти данные в форму, пригодную к отображению. Данные были, в основном текстовыми.

2. Когда появилась OC Windows, графический режим стал использоваться гораздо чаще текстового, отчего требования к обработке видеоизображения резко возросли. Возлагать обязанности по подготовке изображения на процессор стало непрактично, поэтому появилось новое поколение видеоадаптеров – графические ускорители. Графический ускоритель освобождает процессор от расчётов, связанных с формированием изображения. По сути дела, он является специализированным сопроцессором.

3.Все современные видеоадаптеры являются графическими ускорителями.

4. Первые графические ускорители были предназначены для работы с двумерной графикой (2D).

Они обеспечивали аппаратное ускорение типичных задач: прорисовки и перемещения окон, масштабирование шрифтов и т.д. 2D-ускорители работают с экраном как с плоским (двумерным) пространством.

5. 3D-ускорители, напротив, расширяют экран в глубину, добавляя третье измерение.

Характеристики адаптеров в хронологическом порядке их появления дана в Приложении 1 книги Ю.В.Огородова «Системы ввода – вывода и периферия компьютеров».

Ввиду большого разнообразия вариантов построения видеоадаптеров невозможно предложить структурную схему видеоадаптера, которая бы в одинаковой степени отвечала всем вариантам. Поэтому на Рис. 7 приведена схема, представляющая модель видеоадаптера, достаточно точно отвечающую основной идее устройства.

КЭЛТ – контроллер экрана. В его задачу входит согласованное формирование сигналов сканирования видеопамяти (адрес и строб чтения) и сигналов вертикальной и горизонтальной синхронизации монитора. Контроллер должен обеспечивать требуемые частоты развёртки (строчной и кадровой) и частоты сканирования видеопамяти, которые зависят от режима отображения (графический или текстовый) и организации видеопамяти.

CLK – блок (генератор) опорной частоты вывода пикселей для работы контроллера в графических или текстовых режимах.

Видеопамять (VRAM). (Video Random Access Memory - видео запоминающее устройство с произвольным доступом). Это специальная область памяти, из которой контроллер организует циклическое чтение содержимого для регенерации изображения. Требуемые объёмы памяти для одной страницы различных видеорежимов приведены в Таблице 3.

Графический контроллер (ГК). Освобождает центральный процессор от функций подготовки всех кадров и доставки их в буфер, выполняет низкоуровневые функции обработки изображений:

· выполнение различных заливок,

· масштабирование шрифтов,

· изменение размеров и положения окон,

· прорисовка линий, многоугольников и других графических примитивов.

Видеоадаптер с ускорителем требует передачи гораздо меньших объёмов данных по системной шине.

Например, чтобы нарисовать на экране окружность с адаптером без ускорителя, центральный процессор должен создать растровое изображение этой окружности, а затем передать его адаптеру. Графический ускоритель сам может построить эту окружность, получив от процессора лишь координаты центра окружности и его радиус.

Контроллер атрибутов (КА) управляет трактовкой цветовой информации, хранящейся в видеопамяти.

В текстовых режимах он обрабатывает информацию из байтов атрибутов знакомест (отсюда и пошло его название - контроллер атрибутов).

В графических режимах контроллер обрабатывает информацию из бит текущего выводимого пикселя.

Контроллер атрибутов позволяет увязать объём хранимой цветовой информации с возможностями монитора.

В состав контроллера атрибутов входят регистры палитр, которые служат для преобразования цветов, закодированных битами видеопамяти, в реальные цвета на экране.

Преобразователь последовательности (ПП). Это устройство выполняет функции, связанные с формой данных, хранящихся в видеопамяти и формой данных, подаваемых через контроллер атрибутов на монитор. Из видеопамяти коды, определяющие каждый пиксель (графический режим) и строку матрицы знакоместа (текстовый режим), подаются в параллельном коде (все разряды одновременно).

На экране монитора необходимо последовательное представление этих кодов в соответствии с алгоритмом вывода информации в строку. ПП осуществляет преобразование параллельных кодов в последовательную (побитную) форму.

Знакогенератор (ЗнГ). Предназначен для формирования растрового изображения символов в текстовом (и графическом) режимах экрана монитора. Знакогенераторы адаптеров обычно размещаются во втором слое видеопамяти. Они программно доступны.

При инициализации адаптера знакогенераторы загружаются из образов, хранящихся в ПЗУ расширения BIOS, установленных на платах графических адаптеров.

Адаптер VGA, например, позволяет одновременно хранить до 8 таблиц по 256 символов в каждой. Активной (используемой для отображения) таблицей может быть одна из них, либо сразу две. Таблицы имеют 32-байтную развёртку каждого символа в формате 16 х 16.

Программная доступность ЗнГ снимает необходимость аппаратной руссификации адаптера, но при желании можно переписать руссифицированные шрифты в BIOS графического адаптера.

Внешний интерфейс (ВИ) связывает адаптер с одной из шин компьютера.

Интерфейс монитора (ИМ) формирует выходные сигналы соответствующего типа – RGB TTL, RGB Analog, композитный видео или S-Video. Этот же блок отвечает и за диалог с монитором.