© Сайт про Урок @""ІНФОРМАТИКА""@ WMmail.ru - сервис почтовых рассылок
   
  pc201010
  ВІДЕОАДАПТЕРИ
 

ЗМІСТ

 

 

1. Аналіз, передумови............................................................................................................................. 3

2. Будова, принцип організації, функціонування.................................................................................. 6

3. Тестування, настройка...................................................................................................................... 19

Література.............................................................................................................................................. 31

 


1. Аналіз, передумови

Що таке відеоадаптер і для чого він потрібен? Оскільки максимум інформації про зовнішній світ більшість з нас отримує візуально, ніхто не ризикне заперечувати, що відеопідсистема – один з найважливіших компонентів персонального комп'ютера. Відеопідсистема, в свою чергу, складається з двох основних частин: монітора й відеоадаптера. Створенням зображення на моніторі управляє звичайно аналоговий відеосигнал, формований відеоадаптером.

А як виходить відеосигнал? Комп'ютер формує цифрові дані про зображення, які з оперативної пам'яті поступають в спеціалізований процесор відеоплати, де обробляються і зберігаються у відеопам'яті Паралельно з накопиченням у відеопам'яті повного цифрового «зліпка» зображення на екрані дані прочитуються цифро-аналоговим перетворювачем (Digital Analog Converter, DAC). Оскільки DAC звичайно (хоч і не завжди) включає власну пам'ять довільного доступу (Random Access Memory, RAM) для зберігання палітри кольорів в 8-розрядних режимах, його ще називають RAMDAC. На останньому етапі DAC перетворює цифрові дані в аналогові і посилає їх на монітор. Ця операція виконується DAC декілька десятків разів за одну секунду; дана характеристика називається частотою оновлення (або регенерації) екрану.

Згідно сучасним ергономічним стандартам, частота оновлення екрану повинна складати не менше 85 Гц, інакше людське око помічає мерехтіння, що негативно впливає на зір. Навіть подібна спрощена схема, що описує механізм роботи універсального відеоадаптера, дозволяє зрозуміти, чим керуються розробники графічних прискорювачів і плат, коли приймають ті чи інші технологічні рішення. Очевидно, що тут, як і в будь-якій обчислювальній системі, є вузькі місця, що обмежують загальну продуктивність. Де вони і як їх намагаються усунути?

По-перше, продуктивність тракту передачі даних між пам'яттю на системній плат і графічним прискорювачем. Ця характеристика залежить в основному від розрядності, тактової частоти і організації роботи шини даних, що використовується для обміну між центральним процесором, розташованим на системній платі комп'ютера, і графічним прискорювачем, встановленим на платі відеоадаптера (втім, іноді графічний процесор інтегрується в системну плату). В даний час шина (а точніше, порт, оскільки до нього можна підключити тільки один пристрій) AGP забезпечує цілком достатню і навіть надмірну для більшості додатків продуктивність.

По-друге, обробка даних, що надходять, графічним прискорювачем. Підвищити швидкість цієї операції можна, вдосконалюючи архітектуру графічного процесора, наприклад, упровадивши конвеєрну обробку, коли нова команда починає виконуватися ще до завершення виконання попередньої. Виробники збільшують розрядність процесорів і розширюють перелік функцій, підтримуваних на апаратному рівні; підвищують тактові частоти. Всі ці вдосконалення дозволяють значно прискорити заповнення відеопам'яті графічними даними, готовими для відображення на екрані.

І, по-третє, обмін даними в підсистемі «графічний процесор – відеопам'ять – RAMDAC». Тут також існує декілька шляхів розвитку.

Один з них – використання спеціальної двохпортової пам'яті, VRAM, до якої можна одночасно звертатися з двох пристроїв: записувати дані з графічного процесора і читати з RAMDAC. Пам'ять VRAM досить складна у виготовленні і, отже, дорожча за інші типи. (Є ще один варіант двохпортової пам'яті, вперше застосований компанією Matrox – Window RAM, WRAM, – що забезпечує дещо більш високу продуктивність при собівартості на 20% нижче.) Оскільки використання двохпортової пам'яті дає відчутний приріст продуктивності лише в режимах з високими дозволами (1600×1200 і вище), цей шлях можна вважати перспективним лише для відеоприскорювачів вищого класу.

Ще один спосіб – збільшити розрядність шини даних. У більшості виробників розрядність шини даних досягла 128 біт, тобто за один раз по такій шині можна передати 16 байт даних. Ще одне, досить очевидне рішення, – підвищити частоту звернення до відеопам'яті. Стандартна для сучасних відеоадаптерів пам'ять SGRAM працює на тактовій частоті 100 Мгц, а у деяких виробників вже використовуються частоти 125 і навіть 133 Мгц. Для чого все це потрібно? Чим швидше підготовлені графічним процесором дані поступають в RAMDAC і перетворяться в аналоговий сигнал, тим більший їх об'єм за одиницю часу буде «конвертований» в зображення, що дозволяє підвищити його реалістичність і деталізацію.

Продуктивність відеоадаптера характеризується багатьма показниками, серед яких можна виділити декілька груп:

         DOS реrformance – продуктивність виведення символів або пікселів. Використання локальних шин VLB, PCI і AGP, застосування спеціальної відеопам'яті великої розрядності, тіньової відеопам'яті і BIOS при високопродуктивному CPU забезпечують істотне підвищення продуктивності відеосистеми.

         GUI (Graphic User Interface) реrformance (2D або Windows реrformance) – продуктивність при виведенні примітивів Windows GUI. Окрім вищенаведених чинників, залежить і від ефективності акселератора (Video chipset).

         3D реrfomance – продуктивність тривимірних побудов (швидкість обробки полігонів, з яких збираються тривимірні поверхні).

         Video Display реrformance – продуктивність виведення «живого» відео, підвищується застосуванням апаратних кодеків (MPEG та ін.). Підвищення продуктивності виражається в підвищенні якості декодування, зменшенні числа пропущених кадрів і зниженні завантаження процесора (актуально для багатозадачних ОС).

Продуктивність конкретного адаптера залежить від вибраного дозволу, кількості кольорів, частоти і режиму розгортки. Вплив параметрів розгортки на продуктивність може й не очевидний, але пригадаємо, що відеопам'ять сильно завантажена постійним зчитуванням даних для регенерації зображення. Доступ до неї для побудови зображень відбувається у вільний від регенерації час, і чим вище частота сканування, тим менше у відеопам'яті цього вільного часу і тим нижча продуктивність. Сучасні графічні чіпсети в поєднанні із застосуванням спеціалізованої відеопам'яті дозволяють зменшити цей вплив на продуктивність комп'ютера.


2. Будова, принцип організації, функціонування

Між центральним процесором персонального комп'ютера і монітором розташований чіп (чіпсет), який перетворює машинні команди з даними про те, що повинно бути відображене на екрані, в три роздільні сигнали, несучі інформацію про яскравість і кольоровість кожної точки на екрані монітора. На цьому чіпові, в даний час званому відеопроцесором, який по складності і продуктивності мало поступається найпродуктивнішому процесору Pentium, створюються мультимедійні відеоадаптери, що дозволяють утілювати для людини віртуальну реальність.

Відеоадаптер частіше за все виконується у вигляді окремої печатної плати, яка встановлюється в слот ISA, PCI або AGP, причому останній варіант став для сучасних комп'ютерів PC стандартним. Відмітимо, що в ряді материнських плат чіп відеопроцесора інтегрований безпосередньо на ній, дозволяючи відмовитися від установки окремого відеоадаптера.

На рис. 1 показаний типовий представник сучасного відеоадаптера, який може працювати не тільки з традиційним монітором, але й має новий цифровий інтерфейс для рідкокристалічного або плазмового монітора, а також роз'єм для з'єднання з побутовою відеоапаратурою. В якості приклад на рис. 3 показано, що можна підключити до відеоадаптера Abit Siluro GeForce 3. Відмітимо, що подібна плата коштує значно дорожче, ніж відеоадаптер для звичайного комп'ютера, призначеного для роботи в офісі.

Рис. 1. Відеоадаптер GeForce 4 Titanium 4600 виробництва компанії Chaintech

Традиційні ж для архітектури IBM PC відеоадаптери, як це видно на рис. 2, завжди мали лише один роз'єм для підключення монітора (виключення були, але надто рідко). Відповідно до стандарту VGA через цей 15-контактний роз'єм подається аналоговий відеосигнал на монітор з електронно-вакуумною трубкою. В більш давніх відеоадаптерах, які іноді можна зустріти на ринках, використовувався 9-контактний роз'єм, до якого підключалися монітори MDA (Monochrome Display Adapter), Hercules1 (Hercules Graphics Card), CGA (Color Graphics Adapter) і EGA (Enhanced Graphics Adapter).

Рис. 2. Відеоадаптер 3D Prophet 4000XT виробництва компанії Hercules

Поширення рідкокристалічних і газорозрядних плоских панелей привело до тому, що в даний час на відеоадаптерах почав з'являтися другий роз'єм, призначений для роботи з цифровими пристроями виведення інформації. Внаслідок того, що плоскі монітори по самій суті є цифровими пристроями, на цей роз'єм виводиться інформація про яскравість і колір точки в двійковому форматі (приблизно так, як колись було в моніторах EGA). Таким чином, розробники відмовилися від двох зайвих перетворень відеосигналу - спочатку в відеоадаптері цифровий сигнал перетвориться в аналоговий, а потім в моніторі все робиться навпаки. На жаль, не дивлячись на зручності, які обіцяє новий варіант підключення моніторів, не обійшлося без великої ложки дьогтю - на відеоадаптері і плоскому моніторі можуть бути встановлені роз'єми різних стандартів, що зажадає пошуку перехідника.

Рис. 3. Підключення моніторів і відеоапаратури до відеоадаптера
Abit Siluro GeForce 3

На відміну від процесорів і системної плати, відеоадаптери, з одного боку, більш універсальні пристрої, оскільки їх можна встановлювати на будь-яку системну плату, в якої є відповідний слот розширення, але, з другого боку, розробники безтрепетно змінюють архітектуру відеоадаптера, вводячи, наприклад, 128-розрядну шину відеопам'яті, і розробляють нові системи команд побудови зображень, для використання яких потрібні вже нові версії програм. Відповідно, кількість типів відеоадаптерів велика, а їх номенклатура щороку практично повністю замінюється. Для прикладу в табл. 1 наведені дані по виробників і типи відеоадаптерів, які в середині 2003 р. продавались в інтернет-магазині Amazon.com (http://www.amazon.com). Через деякий час список буде вже іншим, а самий "просунутий" відеоадаптер, швидше за все, стане "безнадійний застарілим".

Таблиця 1

Відеоадаптери, що продавались в середині 2003 р. в магазині Amazon.corn

Компанія

Продукція

3Dfx

Voodoo3, Voodoo4

Abit

Geforce2, GeforceS, Geforce4

Aopen

Geforce2, GeforceS, Geforce4, TNT2

Asus

Geforce2, GeforceS, Geforce4

ATI

All In Wonder, Radeon, Xpert, Rage

Creative

Geforce2, Geforce4, TNT2

Hercules

3D Prophet 8500, 7500, 4500, 4000

Matrox

G200, G450, G550

 

Розглянемо функціональну схему графічного адаптера (рис. 4), яка з деякими добавками або винятками застосовна практично до всіх адаптерів, вживаних в PC.

Рис. 4. Функціональна схема графічного адаптера

Оскільки адаптер призначений для підключення монітора, його обов'язковим елементом буде контроллер ЕПТ (CRT Controller). В задачу цього контроллера входить злагоджене формування сигналів сканування відеопам'яті (адреса і строби читання) і сигналів вертикальної і горизонтальної синхронізації монітора. Контроллер ЕПТ повинен забезпечувати необхідні частоти розгортки і режими сканування відеопам'яті, які залежать від режиму відображення (графічний чи текстовий) і організації відеопам'яті. Опорною частотою для роботи контроллера є DotCLK – частота виведення пікселів у графічних режимах або точок розкладання символів в текстовому режимі. В самих перших моделях адаптерів в якості контроллера ЕПТ застосовувалася мікросхема Motorola 6845, і її регістрова модель підтримується сучасними адаптерами при емуляції адаптерів CGA і MDA. В текстовому режимі цей же вузол формує і апаратний курсор.

Відеопам'ять є спеціальною областю пам'яті, з якої контроллер ЕПТ організовує циклічне читання вмісту для регенерації зображення. Традиційно для відеопам'яті в карті розподілу пам'яті PC була виділена область адрес A0000-BFFFFh, безпосередньо доступна будь-якому процесору х86. Першим адаптерам (MDA, CGA) цієї області було більш, ніж достатньо. Адаптери EGA ці 128 Кбайт використовували вже повністю, а для подальшого збільшення об'єму, потрібного адаптерам VGA і SVGA, довелося застосовувати техніку перемикання банків. Цей вимушений захід ускладнює програмне формування зображення, яке в режимах високого дозволу з великою кількістю кольорів вже не поміщається в один банк. Сучасні графічні адаптери мають нагоду переадресації відеопам'яті в область старших адрес (вище за межу 16 Мбайт), що дозволяє в захищеному режимі процесорів 386+ працювати з суцільними образами екранів. Окрім апаратно-виділеної відеопам'яті, встановлюваної на графічних адаптерах, існує й архітектура уніфікованої пам'яті UMA (Unified Memory Architecture). При такому підході під відеобуфер виділяється область системного ОЗУ, що дозволяє дещо здешевити комп'ютер. Ця «економія на сірниках» приводить до зниження продуктивності як графічної підсистеми, так і комп'ютера в цілому, і перспективи розвитку UMA сумнівні. Діаметрально протилежним підходом, націленим на підвищення продуктивності, є не просто виділення відеопам'яті, а ще і використання в ній мікросхем зі спеціальною архітектурою – VRAM, WRAM, MDRAM, RDRAM, SGRAM.

Необхідний об'єм відеопам'яті визначається бажаним графічним режимом (в текстовому режимі буде потрібно всього декілька кілобайтів, які «погоду не роблять»). Необхідні об'єми для однієї сторінки різних відеорежимів наведені в табл. 2. Якщо взяти подвоєне значення цього об'єму, то багато адаптерів дозволять організувати двохсторінковий режим з перемиканням буферів, що іноді корисне для виведення динамічних зображень.

Таблиця 2

Дозвіл і необхідний об'єм відеопам'яті

Біт/піксель

Кількість кольорів

640×480

800×600

1024×768

1280×1024

4

16

150 Кбайт

234 Кбайт

384 Кбайт

640 Кбайт

8

256

300 Кбайт

469 Кбайт

768 Кбайт

1,25 Мбайт

15

32 768

600 Кбайт

938 Кбайт

1,5 Мбайт

2,5 Мбайт

16

65 536

600 Кбайт

938 Кбайт

1,5 Мбайт

2,5 Мбайт

24

16 777 216

900 Кбайт

1,37 Мбайт

2,25 Мбайт

3,75 Мбайт

32

16 777 216

1,172 Мбайт

1,83 Мбайт

3,0 Мбайт

5,0 Мбайт

 

Трактування даних відеопам'яті залежить від відеорежиму, що використовується. В текстовому режимі кожному знакомісцю екрану відповідає слово відеопам'яті, розташоване за парною адресою. При цьому молодший байт слова (байт з парною адресою) містить ASCII-код символу, а старший байт – його атрибути. Організація пам'яті в цьому випадку є лінійною: ланцюжок слів відповідає зібраній в ланцюг послідовності рядків символів. В графічному режимі можливі різноманітні варіанти організації відеопам'яті.

У відеорежимах з одним бітом на піксель (6h, 11h) використовується лінійне відображення (рис. 5, а), але в режимі 6 через архітектурні особливості адаптера CGA рядка пікселів чергують: за базовою адресою відеобуфера розташовуються елементи пам'яті, відповідні ланцюжкам парних рядків пікселів, а непарні рядки відображає область із зміщенням 2000h. В адаптерах HGC в чергуванні беруть участь вже не пари, а четвірки рядків, і їх образи також мають зміщення в 2000h.

Рис. 5. Лінійне відображення пікселів в відеопам'яті:

а – 1 біт на піксель, б - 2 біта на піксель

У відеорежимах 4 і 5 з двома бітами на піксель використовується лінійне відображення (рис. 5, б) і таке ж чергування рядків. В режимі Fh використовується багатоплощинна модель пам'яті (рис. 6), але з чотирьох шарів використовуються тільки два (0 і 1). Те ж відноситься і до режиму 10h, коли він використовується в двохбітному варіанті.

Рис. 6. Багатошарове відображення пікселів у відеопам'яті

У відеорежимах з чотирма бітами на піксель використовується чотирьохплощинна модель пам'яті (див. рис. 6) в повному об'ємі.

При 8, 16 (15), 24 і 32 бітах на піксель в графічних адаптерах застосовується тільки лінійна організація пам'яті, де за кожний піксель відповідає 1-4 суміжні байти. При режимах High Color і True Color вміст цих байтів безпосередньо задає колір через двійкові коди рівнів інтенсивності базисних кольорів RGB. Формати байт (молодший біт – справа) виглядають таким чином:

15 біт/піксель: URRR RRGG GGGB ВВВВ (5-5-5)

16 біт/піксель: RRRR RGGG GGGB ВВВВ (5-6-5)

24 біт/піксель: RRRR RRRR GGGG GGGG ВВВВ ВВВВ (8-8-8)

32 біт/піксель: UUUU UUUU RRRR RRRR GGGG GGGG ВВВВ ВВВВ (8-8-8)

Тут U позначає біти, що не використовуються для формування кольору, а в ланцюжках біт базисних кольорів (R, G, В) молодший біт розташований справа.

Контроллер атрибутів управляє трактуванням колірної інформації, що зберігається у відеопам'яті. В текстовому режимі він обробляє інформацію з байт атрибутів знакомісць (звідки й пішла його назва), в графічному – з біт поточного пікселя, що виводиться. Контроллер атрибутів дозволяє пов'язати об'єм збереженої колірної інформації з можливостями монітора. Для монохромних (не півтонових) моніторів частина колірної інформації може перетворюватися в такі елементи оформлення, як мигання, підкреслення і інверсія знакомісця. До складу контроллера атрибутів входять регістри палітр, які служать для перетворення кольорів, закодованих бітами відеопам'яті, в реальні кольори на екрані. В адаптері CGA колірна палітра міняється зовсім просто: у вихідний сигнал додається (або не додається) один із базисних кольорів (синій), внаслідок чого управління двома іншими кольорами даватиме по чотири кольори в двох різних палітрах. В адаптері EGA застосовані вже справжні програмовані регістри палітр, що дозволяють кожному з 16 можливих кодів поставити у відповідність один з 64 можливих кольорів, що відображаються монітором EGA. З появою адаптерів, здатних задавати велику (256 і більше) кількість кольорів, на плату графічного адаптера з монітора «переїхали» і цифро-аналогові перетворювачі (ЦАП) сигналів базисних кольорів. Функціонально виявилося доцільним об'єднати ці перетворювачі разом з регістрами палітр, які були невеликим (спочатку) швидкодійним ОЗП (RAM). Ця функціональна збірка в даний час виконується у вигляді мікросхем RAMDAC (Digital-to-Analog Converter – цифро-аналоговий перетворювач). Мікросхеми RAMDAC характеризуються розрядністю перетворювачів, яка може доходить до 8 біт на колір, і граничною частотою вибірки точок (DotCLK), з якою вони здатні працювати. Природно, що чим точнішим повинно бути перетворення, тим важче його виконати швидко. Труднощі і висока вартість досягнення високого дозволу при високій частоті відрядкової розгортки (ці фактори вимагають високої швидкодії RAMDAC) з великою глибиною кольору (потребуючої високої точності перетворення) пов'язані і з цією причиною.

Знакогенератор призначений для формування растрового зображення символів в текстовому режимі екрану. Знакогенератори адаптерів MDA/HGC і CGA програмно недоступні; вони виконані у вигляді мікросхем ПЗП, що ніяк не відображаються в адресному просторі процесора. Ці знакогенератори визначають фіксований набір з 256 відображуваних символів, і з їх «начинкою» доводиться стикатися при «русифікації» адаптерів даного класу. Знакогенератор CGA має формат 8х8 і найпростішу дуже наочну організацію: біт 7 відповідає найлівішій точці рядка розкладання, а біт 0 – правій. Кожному символу відводиться по 8 байт (рядків його розкладання), об'єм ПЗП рівний 2 Кбайт. Знакогенератор MDA/HGC має формат 8×14 (при знакомісці 9×14) з тим же розташуванням біт у рядку, і для нього потрібен ПЗП місткістю 4 Кбайт. Проте в розташуванні рядків трапляються різноманітні варіанти. Це може бути і виділення для кожного символу по 16 суміжних байт ПЗП з ігноруванням двох останніх, і більш хитромудрі варіанти, включаючи чергування рядків. Поширений, наприклад, варіант, коли в першій половині ПЗП розташовані по 8 перших рядків для кожного символу, а їх нижня частина (по чотири використовуваних і чотири фіктивні рядки) розташовується в другій половині. Хоча для даного знакогенератора потрібно всього 4 Кбайт, часто використовують більш поширені мікросхеми 2764 (8Кх8). Іноді в них поміщають два знакогенератори, і адаптер дозволяє вибирати таблицю програмно (звичайно нікому не відомим способом). Для визначеності, при програмуванні можна в обидві половини записати однакові таблиці. Самі таблиці для русифікації можна запозичити, наприклад, із завантажуваних русифікованих фонтів для адаптера EGA.

Знакогенератори адаптерів EGA і VGA розміщуються в другому шарі відеопам'яті і тому програмно доступні. При ініціалізації адаптера вони завантажуються з образів, що зберігаються в ПЗП розширення BIOS, встановлених на плати графічних адаптерів. Адаптер EGA дозволяє одночасно зберігати до чотири таблиць по 256 символів, а VGA – до восьми. Активною (використовуваною для відображення) може бути або одна з них, або відразу дві. В останньому випадку набір символів, що одночасно відображаються, розширяється до 512, а одна з двох таблиць, що використовуються для конкретного символу, визначається бітом 3 його байта атрибутів.

Таблиці мають 32-байтну розгортку кожного символу в форматі 16×16, з якої в EGA використовується матриця 8×14, а в VGA – 9×16. Якщо таблицю знакогенератора (фонти) для EGA завантажити в VGA, символи виглядатимуть дрібнувато, а в лініях, намальованих символами псевдографіки, з'являться розриви. Якщо ж фонти для VGA завантажити в EGA, то символи виглядатимуть усіченими (особливо знизу). Програмна доступність знакогенератора знімає необхідність апаратної русифікації адаптера, але при бажанні можна переписати русифіковані фонти в BIOS графічного адаптера (не забувши виправити контрольну суму в останньому байті ПЗП). Така процедура позбавить від необхідності завантаження резидентного русифікатора, що займає місце в пам'яті. Оскільки знакогенератор розташований в одному з шарів відеопам'яті, після використання більшості графічних режимів його вміст доводиться перезавантажувати, а вбудований драйвер BIOS за умовчанням візьме образ, що зберігався в ПЗП адаптера. Якщо туди підставити потрібний фонт, то додатковий драйвер екрану не буде потрібний.

Графічний контроллер є засобом підвищення продуктивності програмної побудови зображень, точніше їх образів, у відеопам'яті. В перших графічних адаптерах (CGA і HGC) цей блок фактично був відсутній. Він оформився в адаптері EGA, звідки перекочував і в VGA. В цих адаптерах його функції реалізовані апаратними засобами спеціалізованих мікросхем. Розглянемо функції графічного контроллера адаптерів EGA і VGA. Він працює з чотиришаровою моделлю організації відеопам'яті (див. рис. 6). Адаптери EGA і VGA мають чотири 8-бітні регістри-клямки, в яких фіксуються дані з відповідних їм колірних шарів при виконанні будь-якої операції читання відеопам'яті. В подальших операціях запису у формуванні даних для кожного шару можуть брати участь дані від процесора (1 байт) і дані з регістрів-клямок відповідних шарів (рис. 7). Дані від процесора можуть бути заздалегідь циклічно зсунуті. Над даними від процесора (можливо, зсунутими) і з регістрів-клямок можуть виконуватися логічні операції І, АБО і ВИКЛЮЧНЕ АБО. Крім того, замість результатів цих операцій в деякі шари можуть бути записані байти нулів або одиниць. Регістр бітної маски дозволяє побітно управляти джерелом записуваних даних: якщо біт регістра маски має нульове значення, то у відеопам'ять цей біт у всіх шарах буде записаний з регістра-клямки. Дані від процесора (логічно оброблені) поступатимуть тільки для біт з одиничним значенням маски. І нарешті, запис проводитиметься тільки в дозволені шари, правда, функція дозволу шарів відноситься вже до синхронізатора.

Рис. 7. Тракт запису графічного контроллера

При читанні графічний контроллер може задати номер читаного шару. Можливе і читання з порівнянням кольорів. В цьому випадку вказується код шуканого кольору (значення біт для відповідних шарів) і результатом читання відразу всіх шарів стане байт, в якого одиничне значення приймуть біти пікселів, колір яких співпадає із зразком (рис. . В порівнянні кольорів можуть брати участь і не всі шари.

Рис. 8. Зчитування з порівнянням кольору

Всіма функціями графічного контроллера управляють через його регістри. Звичайно, можливе і пряме звернення до окремого колірного шару як по читанню, так і по запису. Але знання можливостей графічного контроллера дозволяє багато часто використовуваних функцій покласти на його апаратні засоби. Проте якщо такий апаратний графічний контроллер ще прийнятний для чотиришарової організації (4 біти на піксель), то для більш глибоких кольорів (8 біт на піксель і більше) він буде вже дуже громіздким. В сучасних адаптерах функції графічного контроллера суттєво розширені в порівнянні з EGA і VGA, виконуються вбудованим мікропроцесором – графічним акселератором.

Синхронізатор, що з'явився з адаптером EGA, дозволяє синхронізувати цикли звертання процесора до відеопам'яті з процесом регенерації зображення. Адаптери мають власні кварцовані генератори синхронізації (іноді й по декілька). Від внутрішнього генератора виробляється частота виведення пікселів DotCLock (DotCLK), щодо якої будуються всі тимчасові послідовності сканування відеопам'яті, формування відеосигналів і синхронізації монітора. В той же час процесор звертається до відеопам'яті асихронно щодо процесу регенерації. В задачу синхронізатора входить узгодження цих асинхронних процесів. В адаптерах SVGA для шини PCI в якості опорної для деяких відеорежимів може використовуватися і частота 33 Мгц прямо з шини, а цикли звертання процесора і так вже прив'язані до цього синхросигналу. Таким чином, задача синхронізатора спрощується. Шина PCI допускає частоти і 30 і 25 Мгц, а при частоті системної шини 83 Мгц частота PCI буде вже 41,5 Мгц. Отже не варто дивуватися, коли зміна процесора (при якій іноді доводиться міняти і системну частоту) приводить до зміни геометрії зображення на екрані монітора. Правда, монітор з хорошим автоматичним підстроюванням генераторів зміни частот синхронізації може і компенсувати.

Внутрішня шина адаптера призначена для високопродуктивного обміну даними між відеопам'яттю, графічним акселератором і зовнішнім інтерфейсом. Типова розрядність каналу даних у цієї шини зараз складає 32 біт, не рідкість адаптери і з 64-бітною шиною. Проте реально розрядність, що використовується, може виявитися меншою, якщо встановлені не всі передбачені мікросхеми відеопам'яті.

Блок зовнішнього інтерфейсу пов'язує адаптер з однією з шин комп'ютера. Якщо раніше для графічних адаптерів використовували шину ISA (8 або 16 біт), то сучасні графічні адаптери використовують в основному високопродуктивні шини. Локальна шина VLB досить швидко зійшла з сцени разом з процесорами класу 486. В даний час для цих цілей використовується канал AGP.

Блок інтерфейсу монітора формує вихідні сигнали відповідного типу (RGB-TTL, RGB-Analog, композитне відео або S-Video). Цей же блок відповідає і за діалог з монітором: в найпростішому випадку – читання біт ідентифікації (для VGA-моніторів), а в складнішому – обмін даними по каналу DDC. Ідентифікація типу підключеного монітора VGA може проводитися і по рівню відеосигналу на виходах червоного або синього кольору: монітор має термінатори (75 Ом) на кожному з аналогових входів. Таке навантаження при підключенні знижує напругу вихідного сигналу. В монохромного монітора використовується тільки канал зеленого кольору – лінії червоного і синього залишаються без навантаження. Цей факт і може зафіксувати інтерфейсний блок і повідомити систему про виявлення монохромного монітора. Правда, буває і конфуз: якщо в кольорового монітора відключити термінатори (деякі великі монітори дозволяють це зробити), то його приймуть за монохромний.

Модуль розширення BIOS (Video BIOS) зберігає код драйверів відеосервісу (INT10h) і таблиці знакогенераторів. Цей модуль з'явився з адаптерами EGA і VGA і забезпечує можливість установки будь-якої карти, не замислюючись про проблеми програмної сумісності. Модуль розширення отримує управління для ініціалізації графічного адаптера майже на самому початку POST (до тестування основної пам'яті), і його заставка з'являється на екрані до заставки системної BIOS. Модуль має початкову адресу C0000h, його розмір залежить від моделі адаптера: кінцева адреса EGA BIOS – C3FFFh, VGA BIOS – C7FFFh. Оскільки для розширення BIOS застосовують 8-розрядні мікросхеми ПЗП, час доступу до яких суттєво перевищує час доступу мікросхем ОЗП, для підвищення продуктивності відеопобудов застосовують тіньову пам'ять (Video BIOS Shadowing) або кешування (Video BIOS Caching). Драйвери для адаптерів MDA і CGA вбудовані в системну BIOS. Природно, що для графічних адаптерів, інтегрованих в системну плату, програмна підтримка також вбудована в системну BIOS.

Відеокомпоненти поки що не стали обов'язковими обладнаннями дисплейного адаптера. Вони можуть включати апаратну підтримку різних кодеків (частіше всього – MPEG-плейєр), засоби підтримки відеооверлеїв, фрейм-граббер, TV-тюнер.

Перші графічні адаптери будувалися на базі контроллера ЕПТ (6845), обрамованого масою мікросхем середнього ступеня інтеграції. В сучасних дисплейних адаптерах застосовуються набори спеціалізованих інтегральних схем високого ступеня інтеграції - графічні і відеочіпсети. Ці мікросхеми разом з вживаними мікросхемами відеопам'яті визначають основні характеристики адаптерів.

В якості відеопам'яті дисплейних адаптерів звичайно застосовується динамічна пам'ять, що зумовлено необхідним об'ємом (до декілька мегабайт) і обмеженнями на ціну, швидкодію й енергоспоживання. Специфіка використання пам'яті в даному вузлі зумовлена необхідністю регулярного послідовного зчитування її даних в RAMDAC (або на елементи вихідної логіки адаптерів MDA, CGA, EGA). Період зчитування, відповідний частоті кадрової розгортки монітора, звичайно дозволяє не застосовувати спеціальних схем регенерації пам'яті. Проте постійна зайнятість відеопам'яті регенерацією зображення суттєво гальмує процес обміну даними з центральним процесором або графічним акселератором. Паузи у видачі даних в процесі регенерації чреваті «снігом» на екрані, очікування зворотного ходу променя (коли відеопам'ять «відпочиває» від регенерації) для обміну даними сильно знижують продуктивність графічної системи і, отже, комп'ютера в цілому.

В найпростіших моделях графічних адаптерів застосовується стандартна динамічна пам'ять, велику продуктивність мають графічні адаптери з EDO DRAM.

SGRAM (Synchronous Graphic RAM) – синхронна динамічна пам'ять для графічних адаптерів – здатна працювати без тактів очікування на робочій частоті 125 Мгц і вище. По суті, ця пам'ять є спеціальною версією SDRAM, орієнтованою на виконання блокових операцій. Так само як і в SDRAM, SGRAM дозволяє програмувати кількість елементів пакетного циклу (1, 2, 4, 8 або до кінця сторінки), причому цикл може бути по команді перерваний у будь-який момент. Можливе програмування затримки появи даних (Programmable CAS latency) для узгодження тимчасової діаграми. Спеціально для графічних використань (заповнення екранного буфера даними, що повторюються) введений 32-бітний регістр кольору (Color Register) і блоковий запис (8-column Block Write), при якому за один цикл дані з цього регістра записуються у вісім суміжних осередків. Регістр маски (Mask Register) в парі з побітною маскою запису WPB (Write-реr-Bit), передаваного через інформаційні входи, дозволяє захистити від запису задані біти. Ці засоби дозволяють прискорювати такі операції, як заповнення великих областей (наприклад, полігонів) певним кольором.

Продуктивність відеопам'яті можна підвищувати і ускладненням архітектури, добиваючись розпаралелювання процесів звертання для регенерації і побудови зображення.

VRAM (Video RAM) – двохпортова пам'ять для відеоадаптерів, заснована на комірках DRAM. На додаток до інтерфейсу звичайної динамічної пам'яті VRAM має додатковий порт для послідовного зчитування даних, який використовується схемою регенерації зображення. Цей порт реалізується на регістрах SAM (Serial Access Memory) і після ініціації чергового циклу забезпечує незалежне виведення, що синхронізується спеціальним тактовим сигналом. Інший порт, що має інтерфейс звичайного DRAM, використовується для доступу з боку процесора і графічного контроллера, що забезпечує побудову зображень. VRAM має 32-бітний регістр кольору (Color Register), забезпечує блоковий запис (8-column Block Write) і побітне маскування через регістр маски (Mask Register) в парі з побітною маскою запису WPB (Write-реr-Bit). Крім того, є функція Flash Write, що забезпечує стирання цілого рядка даних за один цикл.

VRAM здатна одночасно обслуговувати запити від обох портів. Оскільки матриця VRAM, що запам'ятовує, побудована на звичайних комірках DRAM, наявність другого порту зовсім не означає можливість подвоєння потенційної пропускної спроможності DRAM, обмеженої мінімальним часом передзаряду ліній вибірки рядка і стовпця. Проте вживання VRAM дозволяє підвищити частоту регенерації екрану в режимах високого дозволу з 24-бітним кольором. Існують двохпортові варіанти прогресивних модифікацій динамічної пам'яті; EDOVRAM – з розширеною часом відкриття вихідних буферів, SVRAM (Synchronous VRAM) – синхронна і CVRAM (Cached VRAM) – кешована пам'ять.

WRAM (Window RAM) – більш ефективна, ніж VRAM, і дорога двохпортова пам'ять для відеоадаптерів. В ній використовується 256-бітна внутрішня шина даних, що зв'язує масив елементів, що запам'ятовують, з внутрішньокристальною логікою. За допомогою мультиплексорів ця шина узгоджується із зовнішньою 32-розрядною шиною. Мікросхема має два послідовні регістри вихідних даних, що використовуються для регенерації зображення. Під час виведення даних одного з регістрів інший заповнюється даними з пам'яті, після чого регістри перемикаються і міняються ролями. Мікросхеми пам'яті мають чотири 32-бітні регістри, що використовуються для зберігання кольору фону, колір зображення, що будується, маскування і управління.

RDRAM (Rambus™ DRAM) – унікальна розробка динамічної пам'яті фірми Rambus, що має інтерфейс, принципово відмінний від звичайного пам'яті. Її «канал» невеликої розрядності забезпечує передачу даних з продуктивністю, що майже вдесятеро перевершує звичайну DRAM. Ця пам'ять є синхронною, передачі даних здійснюються кожні 2 нс по обох перепадах синхросигналу з частотою 250 Мгц, забезпечуючи продуктивність до 500 Мбайт/с. Високі частоти вимагають більш компактного розміщення мікросхем і спеціальної розводки провідників для мінімізації паразитних ємностей.

MDRAM (Multibank DRAM) – пам'ять для відеоадаптерів, що складається з незалежних 32-Кбайтних банків DRAM, що забезпечує можливість одночасного незалежного звернення до різних областей. Випускається модулями на 0,5, 0,75, 1, 1,125 і 1,25 Мбайт, що дозволяє набирати необхідний об'єм пам'яті з меншими невживаними залишками в порівнянні із звичним рядом 1, 2, 4... Мбайт.

Порівняти перераховані типи пам'яті за піковою продуктивністю допоможе табл. 3.

Таблиця 3

Порівняння типів відеопам'яті

Пам'ять

Розрядність, біт

Продуктивність, Мбайт/с

Фірми, що використовують даний тип

DRAM

64

200

Chips & Technologies

EDO DRAM

64

320

Chips & Technologies, ATI Technologies, S3

SDRAM

64

530

Chips & Technologies, Number Nine, Tseng Labs

RDRAM

Два 8-бітні канали

1000

Cirrus Logic, Silicon Graphics

MDRAM

64

800

Trident, Tseng Labs

WRAM

64

800

Matrox Graphics, Trident

VRAM

64

600

ATI Technologies

 


3. Тестування, настройка

Комп'ютерний монітор, як і звичайний телевізор, формує зображення на екрані з рядків, які малюються зліва направо і зверху вниз (рис. 9). Кожний рядок починається від лівого краю екрану. Після відображення останнього, самого нижнього рядка робиться невелика перерва у виведенні рядків, щоб електроніка монітора з вакуумним кінескопом змогла повернути електронний промінь в початкове положення - у верхній лівий кут екрану (це так звана прогресивна, порядкова розгортка, Progressive, Non-interlaced). В моніторах, де використовується рідкокристалічна чи плазмова панель, хоч і немає необхідності робити перерву на повернення променя (зворотний хід променя), оскільки зображення створюється на інших принципах, все одно робиться невелика зупинка у виведенні інформації.

В телевізорах і дешевих моніторах використовується черезрядкова розгортка зображення (рис. 10), коли на екрані спочатку промальовуються непарні рядки (перший напівкадр), а потім парні (другий напівкадр).

Такий спосіб виведенні є вимушеною мірою, коли існують обмеження на смугу передаваних частот, як у телебаченні, або вимагається знизити вартість монітора за рахунок використання більш простої електроніки. Наприклад, стандартний телевізійний канал займає всього 5,5-6,5 Мгц, а в сучасних моніторах смуга частот давно вже більше 100 Мгц. Блок рядкової розгортки телевізора працює на одній частоті - 15,65 кГц, а навіть монітори EGA використовували дві різні частоти, які мало не вдвічі перевищуючі рядкову частоту в телевізорах.

Рис. 9. Спосіб побудови зображення на екрані монітора

Рис. 10. Черезрядковий спосіб побудови зображення

В сучасного монітора мінімальна рядкова частота рівна 31,5 кГц, що серйозно ускладнює електронну схему блоку розгортки і підвищує вимоги до технічних параметрів використовуваних електронних компонентів.

Якщо включити монітор окремо, то після прогрівання кінескопа ви на екрані побачите білий прямокутник - растр, який створюється з рядків. Щоб на екрані з'явилося корисне зображення, треба управляти яскравістю кожної точки рядка по мірі її прорисовування на екрані.

В звичайному телевізорі яскравість рядка в процесі розгортки міняється довільним чином, і про кількість точок в рядку не йде мови. Якість отримуваного зображення визначається тільки можливостями телестудії й технічними параметрами телевізора. В комп'ютерах, які вимагають для вирішення будь-якої задачі вказати конкретні значення кожного параметра, рядок умовно розбивається на точки - пікселі. Чим більше точок в рядку і більше самих рядків, тим якіснішим виходить зображення. Відмітимо, що місцеположення кожної точки в будь-якому рядку строго зумовлене, а значення яскравості і кольору кожної точки перебуває за конкретною адресою у відеопам'яті.

Монітор з'єднується з відеоадаптером обмеженою кількістю дротів, по яких передається інформація про всі точки, які повинні бути відображені на екрані. По трьох дротах передається інформація про колір і яскравість точки, а два дроти служать для посилання імпульсів синхронізації, які вказують монітору, коли починаються новий кадр і рядок.

Імпульси синхронізації зображення в персональних комп'ютерах не мають строго певної прив'язки за часом до рядків і кадрів, як це регламентовано у відеотехніці. В різних типах моніторів через технічні обмеження на швидкодію електронних схем початок виведенні зображення зсунутий на якусь величину від моменту дії імпульсу синхронізації. Крім того, імпульси синхронізації мають тривалість, нерівну тривалості гасіння (під час гасіння зворотного ходу променя як би припиняється виведення інформації на екран, точніше, передається сигнал, відповідний "найчорнішому" кольору або "чорніше за чорний"). Також тривалості імпульсів синхронізації і гасіння рядків і кадрів значно відрізняються за часом.

Монітор, будучи пасивним пристроєм, завжди старанно відображає все те, що передає йому відеоадаптер, навіть у тому випадку, якщо йому посилається явно неможлива для нього інформація, тому для кожного типу монітора вимагається правильно встановити параметри синхроімпульсів, а також початок і закінчення виведенні корисної інформації. Це досягається установкою службових регістрів в чіпсеті відеоплати.

Якщо будуть вибрані неправильні співвідношення між всіма згаданими параметрами, то на екрані монітора буде відображена незрозуміла смугаста картинка. Так виходить, коли в операційній системі Windows у вікні Властивості: екран вибираються параметри, неприпустимі для монітора чи відеоадаптера. На щастя, в операційній системі Windows користувача оберігають від зайвих технічних подробиць, тому йому пропонується вибрати тільки типи монітора і відеоадаптера (рис. 11). Далі вже для конкретної вибраної пари пропонується дуже обмежений набір, що складається з величини дозволу і кількості кольорів в палітрі (рис. 12) і частоти розгортки (рис. 13).

Рис. 11. Вибір типу відеоадаптера в операційній системі Windows

Рис. 12. Вибір дозволу і глибини кольору

Більш зрозумілі технічні деталі установки параметрів відеоадаптера і монітора в операційній системі Linux (хоча це й приводить до великих проблем у користувачів, які, як завжди, не в курсі того, якими можливостями володіють монітор і відеоадаптер). Наприклад доводиться вказувати не тільки назви фірм і типів вживаних вузлів, але й параметри імпульсів синхронізації.

В операційній системі Linux для вказівки параметрів синхронізації у файлі XF86Config є рядок:

Modeline "найменування" р h hss hse hm v vss vse vm [опції], де:

p - частота елементів зображення в Мгц;

h - розмір видимої частини зображення по горизонталі;

hss - початок імпульсів рядкової синхронізації;

hse - кінець імпульсів рядкової синхронізації;

hm - повна широта кадру (видимої і невидимої частини);

v - розмір видимої частини зображення по вертикалі;

vss - початок імпульсів кадрової синхронізації;

vse - кінець імпульсів кадрової синхронізації;

vm - повна висота кадру (видимої і невидимої частини).

Рис. 13. Вибір частоти кадрової розгортки

Програміст може примусити відеоадаптер видавати синхроімпульси достатньо довільно щодо зображення. Але, наприклад для монітора з вакуумним кінескопом потрібні цілком певні затримки для повернення променя в початкове положення після закінчення малювання останньої точки рядка і останнього рядка кадру. Відповідно, відеоадаптеру необхідно точно вказувати, де повинні знаходитися синхроімпульси щодо один одного і початкової точки растру. При цьому використовуються дещо дивні для більшості користувачів параметри - розміри видимої частини зображення по горизонталі і вертикалі, початок і кінець імпульсів рядкової і кадрової синхронізації, повна висота і ширина кадру (видимої і невидимої частини).

На рис. 14 і 15 показано, як прив'язані синхроімпульси до зображення.

Рис. 14. Рядкова синхронізація

Рис. 15. Кадрова синхронізація

Людина дуже погано сприймає зображення на екрані монітора з частотою кадрової розгортки 60 Гц. Воно здається миготливим, а свічення від ламп денного світла, які живлення від мережі змінного струму 50 Гц, створює неприємні відчуття. Щоб підвищити комфортність від роботи з комп'ютером, прагнуть підвищувати частоту кадрової розгортки - спочатку рекомендувалася частота 85 Гц, потім 100 Гц (рідкокристалічні панелі працюють на іншому принципі, тому в них немає такої необхідності підвищення частоти кадрової розгортки). Тепер, після вдосконалення електроніки моніторів рекомендована частота кадрової розгортки лежить в діапазоні 120-200 Гц. Відповідно, користувачу необхідно вибирати для роботи той режим відеоадаптера, який підтримується монітором, оскільки інакше монітор дуже швидко виходить з ладу. В табл. 4 наведені можливі комбінації дозволу, кадрових і рядкових частот розгортки, які можуть забезпечити сучасні відеоадаптери, а в табл. 5 вже тільки для двох найбільш популярних дозволів наведені комбінації кадрової і рядкової частот розгортки.

Таблиця 4

Дозвіл, глибина кольору і можлива частота кадрової розгортки відеоадаптера Abit Siluro GeForce 3

Дозвіл

Глибина кольору

Частота кадрової розгортки

640×480

8/16/32 біт

60-240 Гц

800×600

8/16/32 біт

60-240 Гц

1024×768

8/16 біт

60-240 Гц

1024×768

32 біт

60-200 Гц

1152×864

8/16 біт

60-200 Гц

1152×864

32 біт

60-170 Гц

1280×960

8/16 біт

60-170 Гц

1280×960

32 біт

60-150 Гц

1280×1024

8/16 біт

60-170 Гц

1280×1024

32 біт

60-150 Гц

1600×900

8/16 біт

60-150 Гц

1600×900

32 біт

60-120 Гц

1600×1200

8/16 біт

60-120 Гц

1600×1200

32 біт

60-100 Гц

1920×1080

8/16 біт

60-100 Гц

1920×1080

32 біт

60-85 Гц

1920×1200

8/16 біт

60-100 Гц

1920×1200

32 біт

60-85 Гц

1920×1440

8/16 біт

60-85 Гц

1920×1440

32 біт

60-75 Гц

2048×1536

8/16 біт

60-75 Гц

2048×1536

32 біт

60 Гц

 

Таблиця 5

Частоти кадрової і рядкової розгортки для дозволів 640х480 і 800х600 відеоадаптера ASUS AGP-V3400TNT/TV/8MB Layout

Дозвіл

Частота кадрової розгортки

Частота рядкової розгортки

640×480

60  Гц

31,4 кГц

 

70  Гц

34,9 кГц

 

72  Гц

36,1 кГц

 

75  Гц

37,6 кГц

 

85  Гц

43,0 кГц

 

100  Гц

51,0 кГц

 

120  Гц

61,8 кГц

 

140  Гц

72,9 кГц

 

144 Гц

75,2 кГц

 

150 Гц

78,7 кГц

 

170 Гц

92,6 кГц

 

200 Гц

108,6 кГц

 

240 Гц

132,8 кГц

 

250 Гц

138,6 кГц

800×600

60 Гц

37,9 кГц

 

70  Гц

43 кГц

 

72  Гц

45,1 кГц

 

75  Гц

47,0 кГц

 

85  Гц

53,6 кГц

 

100  Гц

63,7 кГц

 

120 Гц

77,2 кГц

 

140 Гц

91,1 кГц

 

144 Гц

94,0 кГц

 

150 Гц

98,2 кГц

 

170 Гц

112,8 кГц

 

200 Гц

135,0 кГц

 

240 Гц

166,3 кГц

 

250 Гц

172,5 кГц

 

Характеристики відеоадаптерів

Технічні характеристики відеоадаптерів міняються значно швидше, ніж всієї решти вузлів персонального комп'ютера. Наприклад, спочатку цілком вистачало пару кілобайтів відеопам'яті на платі відеоадаптера, щоб він відображав на екрані все, що треба. Після того, як користувачі "розкуштували", що таке персональний комп'ютер IBM PC, почався стрімкий розвиток схемотехніки допоміжної, здавалося б, карти. Наприклад, вже для стандарту EGA було потрібно не менше 64 Кбайт оперативної пам'яті. Сьогодні ж навіть 128 Мбайт надшвидкісної відеопам'яті здаються не таким вже великим ресурсом!

Слід сказати, що стрімке збільшення об'єму відеопам'яті в даний час не пов'язано з таким же прогресом підвищення дозволу зображення на екрані. Практично, вже досягнута стеля для традиційних систем відображення відеоінформації. Основна ж причина все більшого нарощування оперативної пам'яті відеоадаптера полягає в тому, що на платі відеоадаптера тепер знаходиться відеопроцесор, який може самостійно, за управляючими командами центрального процесора, будувати об'ємні зображення (вони ж - 3D), а це вимагає надзвичайно багато ресурсів для зберігання проміжних результатів обчислень і зразків текстур, якими заливаються умовні площини модельованих фігур.

На рис. 16 можна побачити, які елементи встановлені на традиційному для персональних комп'ютерів відеоадаптері.

Рис. 16. Схематичне зображення відеоадаптера ASUS AGP-V3400TNT/8MB Layout

Почесне місце в середині плати займає відеопроцесор (Graphics Processor, графічний процесор), основне заняття якого - обрахування фігур в двомірній (2D Graphics) і тривимірній (3D Graphics) графіці. Чотири мікросхеми відеопам'яті SGRAM бережуть не тільки дані по кожній точці, що відображається на екрані, але й результати проміжних обчислень і різні заготовки для стандартних елементів (наприклад текстури). Мікросхема VGA BIOS відповідає за стандартні функції початкового завантаження комп'ютера (до неї звертається BIOS системної плати) і ряд специфічних функцій, властивих конкретному відеоадаптеру.

Тут деяку увагу слід надати термінології.

2D Graphics - це двомірна графіка, яка дозволяє малювати в одній площині. Наприклад, призначений для користувача інтерфейс операційної системи Windows є яскравим прикладом двомірної графіки.

3D Graphics - це тривимірна графіка, яка дозволяє створювати візуальне відображення тривимірного об'єкту на площині екрану. При цьому відеопроцесор створює (математично розраховує) у відеопам'яті тривимірний об'єкт.

При описі способів побудови 2- і 3-мірних зображень використовуються спеціальні терміни, які часто є так званими "кальками" з відповідних англійських термінів (відмітимо, що не для всіх англійських термінів є вдалі українські варіанти). Наприклад, рендерінг (Rendering) - це термін, що позначає процес створення зображення на екрані з використанням математичної моделі об'єкту і формул для додавання кольору і тіні. Термін растеризація (Rasterization) позначає процес розділення об'єкту на пікселі. Часто згадуваний термін текстура (Texture) позначає двовимірне зображення якоїсь поверхні, наприклад паперу або металу, що зберігається в пам'яті в одному із стандартних піксельних форматів.

Бажання користувачів виводити інформацію не тільки на монітор, але й на звичайний побутовий телевізор, а також дивитися відеозаписи і відеофільми на комп'ютері привело до того, що на ряд відеоадаптерів стали встановлювати чіпи, що відповідають за роботу з відеоапаратурою (у тому числі і цифровим звуком, правда, аналоговий звук передається без обробки на звукову плату). Один з варіантів такого відеоадаптера показаний на рис. 17, де видно, що до стандартного набору компонентів додалися чіпи Digital Video Decoder і Digital PC to TV Encoder.

Рис. 17. Схематичне зображення відеоадаптера ASUS AGP-V3400TNT/TV/8MB Layout

Як тільки з'явилися процесори Pentium 4, що дозволяють обробляти відеосигнал в реальному часі з високою якістю, і плоскі панелі, що використовують цифровий інтерфейс, розробники відеоадаптерів вирішили спробувати свої сили в створенні багатофункціональних пристроїв, точно так, як і творці новітніх аудіокарт. (Відповідно, можна не дивуватися, що основні світові гравці стали просувати свої стандарти, випускаючи різні комбіновані карти, малосумісні одна з одною.)

Для прикладу (рис. 18) познайомимося з можливостями, які надає користувачам відеокомбайн ATI ALL-ІN-WONDER RADEON 8500DV. В основі цього пристрою лежить відеоадаптер з 2D/3D-акселератором (графічний прискорювач, він же - відеопроцесор). На платі встановлений відеопроцесор ATI Radeon 8500, виконаний по 0,15 мкм технології, з тактовою частотою ядра 235 Мгц. RAMDAC функціонує на частоті 400 Мгц при роботі з аналоговими моніторами і 240 Мгц з цифровими. На карті встановлено 64 Мбайт DDR-пам'яті, що працює на тактовій частоті 190 Мгц (380 Мгц при подвійному читанні пам'яті за один такт), а розрядність шини пам'яті рівна 128 бітам.

Рис. 18. Відеокомбайн ATI ALL-ІN-WONDER RADEON 8500DV

"На борту" карти знаходиться стерео-ТV-тюнер, що дозволяє приймати і оцифровувати телевізійний сигнал. При роботі з відеомагнітофонами, відеокамерами і при програванні відеодисків користувач може "захоплювати" і редагувати аналогове і цифрове відео. Підтримуються формати відеозахоплення MPEG-1, MPEG-2, DV і WMF. Крім того, в комбайні реалізована функція цифрового відеомагнітофона ATI Multimedia Center.

Для підключення різноманітної відеоапаратури призначені:

       цифровий інтерфейс DVI-І - для плоских панелей і традиційних моніторів, оснащених таким інтерфейсом;

       роз'їм S-VHS - для входу/виходу відеосигналу (Video In/Out) і для композитного відеосигналу;

       S/PDIF - цифровий аудіовихід;

       інтерфейс IEEE І394 Firewire - для підключення відеокамер;

       комбінований 29-контактний роз'єм, до якого підключається перехідній кабель - для підключення побутової відеоапаратури.

Для управління комбайном призначений пульт ДУ, що використовує радіосигнал, а не інфрачервоний світлодіод.

Отже, відеокомбайн ATI ALL-ІN-WONDER RADEON 8500DV володіє дуже принадними властивостями, але його вартість рівна ціні системного блоку хорошого офісного комп'ютера, тобто користувач може вибирати - купити таку симпатичну іграшку або десяток традиційних відеоадаптерів.

Цифровий інтерфейс

Поява цифрового інтерфейсу у відеоадаптерів і моніторів (як плоских, так і традиційних) - це, фактично, відродження принципів передачі відеоінформації в цифровому вигляді, як було в стародавньому стандарті EGA. На жаль, розробка нового цифрового інтерфейсу натрапила на амбіції різних виробників, а також на те, що останнім часом вимоги до параметрів переданих по інтерфейсу відеоданих різко зросли. Так що користувач сьогодні може зіткнутися з тим, що, маючи монітор і відеоадаптер з цифровими інтерфейсами, він не зможе їх разом з'єднати по цифровому інтерфейсу або йому доведеться купувати дорогий перехідник, вартість якого іноді порівнянна з ціною простого відеоадаптера.

Перший цифровий відеоінтерфейс був розроблений в 1997 р. організацією VESA, що запропонувала стандарт Plug-and-Display (P&D), який не знайшов підтримки в розробників і виробників персональних комп'ютерів. Потім компанія Silicon Image запропонувала технологію PanelLink з протоколом TMDS (Transition Minimized Differential Signaling), а корпорація Compaq - стандарт DFP, які також не отримали широкого розповсюдження.

Більш вдалою була спроба корпорації Intel, спільно з рядом інших фірм запропонувала стандарт DVI, який поступово починають упроваджувати різні виробники комп'ютерного устаткування. Модифікація стандарту DVI-І передбачає підключення традиційного аналогового монітора. Пропускна спроможність інтерфейсу 330 Мгц, що дозволяє використовувати дозволи 2048×1536 при 60 Гц для плоских панелей і 1920×1080 при 85 Гц для моніторів з вакуумним кінескопом.

В стандарті використовується 24+4–контактный роз'єм, по якому передається як цифровий, так і аналоговий відеосигнал. Така дивна комбінація контактів означає, що 4 контакти призначено для передачі аналогового відеосигналу, а інші - для цифрового, а також, можливо, для різних зовнішніх інтерфейсів і аудіосигналів.


Література

1.             Айден К. и др. Аппаратные средства PC: Пер. с нем. / К. Айден, Х. Фибельман, М. Краммер. – Спб.: BHV-Сонет. П., 1996.

2.             Вермань А.Ф., Апатова Н.В. Інформатика. – К.: Форум, 2000.

3.             Вильховченко С. Современный компьютер: устройство, выбор, модернизация. – СПб.: Питер, 2000.

4.             Глушаков С.В., Мельников И.В. Персональный компьютер: Учебный курс. – Харьков: Фолио, М.: ООО "Издательство АСТ", 2000.

5.             Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Карманная энциклопедия. – СПб.: Питер, 1999.

6.             Гук М. Аппаратные средства IBM PC: Энциклопедия. – СПб.: Питер, 2000.

7.             Гук М. Интерфейсы ПК: Справочник. – СПб.: Питер, 1999.

8.             Информатика. Базовый курс. / Симонович С.В. и др. – СПб: Издательство "Питер", 1999.

9.             Інформатика: Комп’ютерна техніка. Комп’ютерні технології: Підручник для вузів / За ред. О.І. Пушкаря. – К.: Академія, 2002.

10.         Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия персонального компьютера – М.: ОЛМА-ПРЕСС, 2003.

11.         Локазюк В.М., Савченко Ю.Г. Надійнсть, контроль, діагностика і модернізація ПК: Посібник для вузів / Під ред. В. М. Локазюка. – К.: Академія, 2004. – 376 с.

12.         Модернизация и обслуживание ПК: Базовый курс / Пер. с. англ. Д.М. Шевеля. – К.: БЕК; М.: ЭНТРОП; СПб.: Корона принт, 2000. – 592 с.

13.         Соломенчук В.Г. Аппаратные средства персональных компьютеров. – СПб.: БХВ-Петербург, 2003. – 512 с.

 

 

 
  Сегодня были уже 1 посетителей  
 
Лаптєв Олег Володимирович © 2010 pc201010.ru.gg
Этот сайт был создан бесплатно с помощью homepage-konstruktor.ru. Хотите тоже свой сайт?
Зарегистрироваться бесплатно