к оглавлению

Вводный курс компьютерной графики

Дисплейные подсистемы IBM PC совместимых ПК

    0.11.1  Видеоадаптеры
    0.11.2  Мониторы
    0.11.3  Замечание об адресации в IBM PC
    0.11.4  Архитектура видеоадаптеров
    0.11.5  Видеоадаптер CGA
    0.11.6  Видеоадаптеры EGA/VGA

Дисплеи для IBM PC относятся к растровым дисплеям. Их специальное рассмотрение делается в связи с тем, что в настоящее время они наиболее распространенны, хотя вряд ли могут служить примером изящных технических решений.

Дисплейная подсистема IBM PC состоит из двух основных компонент:
· видеоадаптера,
· монитора.

В свою очередь и видеоадаптеры и мониторы разделяются на несколько различных типов. Допускаются определенные (не произвольные) их комбинации.

0.11.1  Видеоадаптеры

Первоначально IBM PC выпускались с черно-белым адаптером MDA (Monochrome Display Adapter). Максимальное разрешение составляло 640×350 точек, графические возможности отсутствовали. Следующим был также черно-белый видеоадаптер "Геркулес", выпущенный фирмой Hercules Computer Technology, Inc. Этот адаптер обеспечивает разрешение 720×350 с графическими возможностями.

Первым цветным видеоадаптером фирмы IBM стал CGA (Color Graphics Adapter). Разрешение его мало (320×200), цветов мало (до 4), программирование противоестественное. Максимальное разрешение составляет 640×200.

Затем был выпущен видеоадаптер EGA - (Enhanced Graphics Adapter). Он обеспечивает разрешение 640×200 при 16 цветах из 64. Максимальное разрешение 640×350.

Первым видеоадаптером со сравнительно приемлемыми характеристиками стал VGA (Video Graphics Array) с максимальным разрешением до 800×600 при 256 цветах.

Затем фирма IBM разработала видеоадаптер 8514/A, имевшего параметры более соответствующие сложившимся потребностям - 1024×768 при 256 цветах.

Последняя разработка фирмы IBM - видеоадаптер XGA (eXtended Graphics Array) с не самыми современными возможностями 1024×768 при 256 цветах. Он на уровне регистров совместим с VGA.

Многие фирмы выпускают улучшенные версии VGA под названиями Super VGA и Ultra VGA, но общий стандарт отсутствует.

Фирма Texas Instruments предложила стандарт на программный интерфейс с интеллектуальными видеоадаптерами, использующими графические процессоры TMS 340xx (TIGA-стандарт, Texas Instruments Graphics Architecture). В настоящее это самые мощные видеоадаптеры для IBM PC.

Сводка основных параметров упомянутых видеоадаптеров приведена в таблице 0.11.1.

Таблица 0.11.1: Характеристики видеоадаптеров IBM PC

Адап- Подклю- Разре- РазверткиЦве-
тер чение шение Кадр., Строчн.,тов
Гц кГц
MDA TTL 720×350 50 18.43 -
HGC TTL 720×348 50 18.43 -
CGA RGB/TTL640×200 60 15.75 4
EGA RGB/TTL640×350 60 21.85 16
EGA+ RGB/TTL640×480 60 30.50 16
VGA RGB 640×480 60/70 31.47 16
аналог
8514/A-||- 1024×768 87 35.50 256
черес.
XGA -||- 1024×768 72 37.50 256
SVGA-1-||- 800×600 56 35.20 256
SVGA-2-||- 800×600 60 37.80 256
SVGA-3-||- 800×600 72 48.30 256
UVGA-1-||- 1024×768 60 48.40 256
UVGA-2-||- 1024×768 70 56.50 256
UVGA-3-||- 1280×960 60 64.00 256
TIGA -||- 1280×1024 60 64.00 64 млн

0.11.2  Мониторы

Для отображения текста и графики используется несколько типов мониторов:

· композитный монитор, на вход которого подается композитный сигнал системы NTSC (National Television System Committee), применяемой в телевидении. Используется с видеоадаптером CGA;

· цифровой монитор, на вход которого по N проводам подается сигнал в цифровой форме. Цифро-аналоговое преобразование выполняется монитором. На таком дисплее можно получить до 2N оттенков. Используется с видеоадаптерами CGA, EGA. Первоначально выпускался CD (Color Display) - простой 16-ти цветный (4 провода), затем ECD (улучшенный цветной дисплей) с 16-ю оттенками из 64, затем многочастотный цифровой, позволяющий работать с различными частотами кадров, и отображающий 16 оттенков из 64. Используется с видеоадаптерами EGA, VGA;

· аналоговый дисплей, на вход которого подаются готовые RGB-сигналы, сформированные видеоадаптером. Используется с видеоадаптерами VGA, SVGA, XGA.

0.11.3  Замечание об адресации в IBM PC

Это замечание предназначено для тех, кто не знаком с обозначением адресов для IBM PC, так как при рассмотрении видеоадаптеров будет применяться именно оно.

Микропроцессор, используемый в IBM PC, может адресовать до 1 Мбайта памяти (220 байт). Вместе с тем 16-ю разрядами можно адресовать только 64 Кбайт (216), поэтому используются два типа адресов: физический и логический. Физический адрес - 20-битное значение от 0h до FFFFFh. Аппаратура при передаче информации между процессором и памятью использует физический адрес. Память разбита на логические сегменты, имеющими длину до 64 Кбайт (FFFFh байт). Каждому сегменту программно назначается базовый адрес, являющийся адресом первого байта в сегменте. Эти адреса кратны 16. Других ограничений на размещение сегментов нет. Логический адрес байта состоит из сегментного значения и значения относительного адреса в сегменте. Записывается логический адрес в виде: BBBB:OOOO. Где BBBB - базовый адрес сегмента, деленный на 16, а OOOO - относительный адрес в сегменте. Физический адрес генерируется сдвигом влево на 4 разряда базового адреса и сложением его со значением относительного адреса.

0.11.4  Архитектура видеоадаптеров

Все видеоадаптеры содержат в себе видеопамять и видеоконтроллер (см. рис. 0.9.1). Видеопамять доступна процессору как обычная оперативная память и, в зависимости от типа видеоадаптера, занимает или часть или всю память, отводимую в адресном пространстве IBM PC под экранный буфер (128 Кбайт от адреса A000:0000 до B000:FFFF).

Предусмотрено две группы взаимоисключающих режимов работы видеоадаптеров - символьные и графические.

В символьных режимах видеопамять интерпретируется как последовательность байт, содержащая байты коды отображаемых знаков и байты атрибутов, задающих цвета.

В графических режимах видеопамять интерпретируется самым различным образом, в основном, как некоторым образом упорядоченная последовательность битовых значений. Начало экрана - точка (0,0) расположена в левом верхнем углу. X-координата нарастает слева-направо, а Y-координата - сверху-вниз.

0.11.5  Видеоадаптер CGA

Содержит 16 Кбайт видеопамяти, начинающейся с адреса B800:0000, и контроллер электронно-лучевой трубки.

В символьных режимах отображается 25 строк по 40 или 80 символов. Для кодирования каждого знакоместа экрана используется 2 байта. 1-й байт - код отображаемого знака, второй байт - байт атрибута, задающий цвета символа и фона, мерцание. Размер знакоместа 8×8, таблица знакогенератора "зашита" в ПЗУ и, следовательно, не может быть изменена.

В графических режимах видеопямять интерпретируется или как последовательность двухбитовых значений при разрешении 320×200 с четырьмя цветами, или как последовательность однобитовых значений при разрешении 640×200 и черно-белом изображении. Видеопамять делится на две части: в первой половине, начинающейся с адреса B800:0000, содержатся описания всех нечетных строк, во второй, начинающейся с адреса B800:2000. Левому верхнему углу экрана отвечают два старших бита начального байта видеопамяти при разрешении 320×200 и старший бит - при разрешении 640×200. Структура видеопамяти CGA проиллюстрирована на рис. 0.11.1.


Рисунок 79

Рис. 0.4.1: Структура видеопамяти для CGA

0.11.6  Видеоадаптеры EGA/VGA

Видеоадаптеры EGA и VGA - более совершенные устройства, более напоминаюшие уже рассмотренные нами растровые дисплеи. На рис. 0.11.2 показана блок-схема, общая для этих двух адаптеров, на рис. 0.11.3 - блок схема, демонстрирующая отличия для VGA, связанные с использованием не цифрового, а аналогового дисплея.

Графический контроллер обеспечивает обмен между центральным процессором и видеопамятью, которая так же как и в CGA находится в адресном пространстве для экранного буфера.

Видеопамять имеет объем, как правило 256 Кбайт, но для EGA может быть и 64 Кбайт. Видеопамять разбита на 4 банка (цветовых слоя). Банки занимают одно адресное пространство таким образом, что по каждому адресу расположено сразу 4 байта по одному байту в каждом слое. Можно запрещать или разрешать запись в отдельные слои памяти при помощи регистра разрешения записи цветового слоя. Для операции чтения в каждый данный момент времени может быть доступен только один слой, задаваемый с помощью регистра выбора читаемого слоя. В большинстве режимов работы видеопамять разделена несколько страниц. При этом одна из них активна и отображается на экране. Запись информации возможна как на активную, так и на неактивные страницы.

Преобразователь последовательности выбирает данные из памяти, требуемым для того или иного режима образом, и формирует последовательный поток бит, передаваемый контроллеру атрибутов.

Контроллер атрибутов, используя таблицу цветности, преобразует информацию о цветах, полученную из видеопамяти, в информацию для ЭЛТ.

Контроллер ЭЛТ генерирует синхроимпульсы управления ЭЛТ.

Тактовый генератор управляет временными параметрами видеоадаптера и доступом от процессора в слоям видеопамяти.

Показанный на рис. 0.11.3 ЦАП преобразует цифровые сигналы яркостей в аналоговые значения, необходимые аналоговому монитору.

Большое количество различных регистров у адаптеров позволяет гибко регулировать режимы работы, управлять сигналами синхронизации, определять формат экрана и т.д.


Рисунок 80

Рис. 0.4.2: Блок-схема видеоадаптеров EGA/VGA


Рисунок 81

Рис. 0.4.3: Блок-схема видеоадаптера VGA

Текстовый режим

В текстовом режиме можно вывести на экран 25 строк по 40 или 80 символов. Перепрограммировав некоторые регистры адаптера можно получить для EGA до 43 строк, а для VGA - до 50.

Также как для CGA для кодирования символа используется два байта. Первый из них содержит код символа и заносится в нулевой цветовой слой, второй байт содержит атрибут символа и заносится во второй цветовой слой.

Таблицы знакогенератора, задающие внешний вид символов, размещаются во втором слое видеопамяти. Всего может быть загружено 4 таблицы для EGA и 8 - для VGA. Одновременно могут быть активными две таблицы, что дает возможность отобразить на экране до 512 различных конфигураций знакомест одновременно. Возможные размеры символов приведены в таблице 0.11.1.

Байт атрибута задает цвета символа и фона, мерцание и одну из двух активных таблиц знакогенератора.

Графические режимы

Имеется большой набор графических режимов. В режимах, совместимых с CGA используется только 0-й слой памяти, распределение которого по адресному пространству и интерпретация значений бит такая же как и для CGA (см. рис. 0.11.1).

В части графических режимов память интерпретируется как послойная с использованием одного, двух или всех четырех слоев. Если используется, например, 4 слоя, то изображение будет с 4-мя битами на пиксел - по биту из каждого слоя. В этом случае имеется 16 оттенков одновременно. При использовании одного слоя, естественно, получаем черно-белое изображение. В режиме с двумя слоями поддерживается три уровня черно-белого (черный, белый, ярко-белый) и мерцание.

В одном из режимов, применимом только для VGA, память интерпретируется как линейная последовательность всех четырех слоев (см. рис. 0.11.4). Это режим с разрешением 320×200 с байтом на пиксел, т.е. с 256 градациями.


Рисунок 82

Рис. 0.4.4: Структура видеопамяти для VGA-режима 320×200×256

Графические акселераторы

Для повышения быстродействия графических подсистем IBM PC выпускаются специальные типы адаптеров - графические акселераторы. Графические акселераторы содержат собственные процессоры, которые специализированы для выполнения графических преобразований, поэтому изображения обрабатываются быстрее, чем с использованием универсального ЦП ПЭВМ.

Акселераторы, кроме типа и возможностей графического процессора, различаются по следующим основным параметрам:

· памятью для сохранения изображений. В некоторых случаях используется обычная динамическая память DRAM, но обычно используется специализированная видеопамять VRAM;

· используемой шиной. В настоящее время обычно используется PCI;

· шириной регистров. Чем шире регистр, тем большее число пикселов можно обработать за олну команду. В настоящее время обычная ширина - 64 бита. В ближайшее время на рынке появятся акселераторы с шириной регистров в 128 бит.

к оглавлению

Знаете ли Вы, что cогласно релятивистской мифологии "гравитационное линзирование - это физическое явление, связанное с отклонением лучей света в поле тяжести. Гравитационные линзы обясняют образование кратных изображений одного и того же астрономического объекта (квазаров, галактик), когда на луч зрения от источника к наблюдателю попадает другая галактика или скопление галактик (собственно линза). В некоторых изображениях происходит усиление яркости оригинального источника." (Релятивисты приводят примеры искажения изображений галактик в качестве подтверждения ОТО - воздействия гравитации на свет)
При этом они забывают, что поле действия эффекта ОТО - это малые углы вблизи поверхности звезд, где на самом деле этот эффект не наблюдается (затменные двойные). Разница в шкалах явлений реального искажения изображений галактик и мифического отклонения вблизи звезд - 1011 раз. Приведу аналогию. Можно говорить о воздействии поверхностного натяжения на форму капель, но нельзя серьезно говорить о силе поверхностного натяжения, как о причине океанских приливов.
Эфирная физика находит ответ на наблюдаемое явление искажения изображений галактик. Это результат нагрева эфира вблизи галактик, изменения его плотности и, следовательно, изменения скорости света на галактических расстояниях вследствие преломления света в эфире различной плотности. Подтверждением термической природы искажения изображений галактик является прямая связь этого искажения с радиоизлучением пространства, то есть эфира в этом месте, смещение спектра CMB (космическое микроволновое излучение) в данном направлении в высокочастотную область. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМА

Форум Рыцари теории эфира


Рыцари теории эфира
 10.11.2021 - 12:37: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:36: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от д.м.н. Александра Алексеевича Редько - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:35: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> Биологическая безопасность населения - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ПРАВОСУДИЯ.НЕТ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 12:34: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вадима Глогера, США - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> Волновая генетика Петра Гаряева, 5G-контроль и управление - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:18: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:16: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНЫ - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:15: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Екатерины Коваленко - Карим_Хайдаров.
10.11.2021 - 09:13: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Вильгельма Варкентина - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution