Семинар 12. Видеосистема ПК и режимы графической акселерации

Введение

Под видеосистемой понимается комбинация дисплея (монитора) и адаптера (видеокарта). Монитор компьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Видеокарта управляет дисплеем с платы в одном из разъемов расширения (в некоторых компьютерах видеокарта находится на основной схемной плате).

Мониторы

Мониторы могут быть цветными и монохромными, жидкокристаллические, ЭЛТ и NEC. Мониторы различаются по способу передачи изображения – аналоговый, цифровой, композитный. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

Текстовый режим. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки- знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм. Чтобы отобразить на экране символы, ЦП копирует их в видеопамять в виде байтов. Кроме того с каждым символом связывается атрибутивный байт, который описывает атрибуты символа (цвет, интенсивность, характер и т.д.). Таким образом, изображение 25х80 символов требует наличия 25х80х2 байта = 4000 байт.

Графический режим. Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т. д. Разумеется, в этом режиме можно выводить также и текстовую информацию в виде различных надписей. В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов - на цветном. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение разрешающая способность 640x200 - означает, что монитор в данном режиме выводит 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора.

В этом режиме цветовое значение каждого пикселя хранится как один или несколько бит в видеобуфере и считывается на экран с дополнительным преобразованием. Графический режим называется еще режимом с двоичным или точечным отображением (bit - mapped display), т.к. в нем имеется взаимно однозначное соответствие между битами в видеобуфере и пикселями на экране. Оценим требуемый объем видеопамяти ОЗУ. В настоящее время обычно используются мониторы 800х600 (SVGA), 1024x768 или 1280x960 (XVGA). Чтобы получить цвет необходимо 8 бит для каждого из трех основных цветов или 3 байта на пиксел. Следовательно, для монитора 1024х768 требуется 2,3 Мбайт видео-ОЗУ. Это крайне расточительно, поэтому идут на различные компромиссы (например, индексация цветов, цветовая палитра и т.д.)

Говорят, что в видеобуфере хранится образ экрана. Если в видеобуфере пиксел кодируется n битами, то одновременно на экране можно наблюдать 2ⁿ цветов. Число бит, отведенных для кодирования цвета, иногда называют числом цветовых плоскостей. Адаптеры EGA и VGA осуществляют дополнительные преобразования битовых полей пикселов с целью расширения отображаемой палитры. С помощью специальных схем n-битный код расширяется до m-битного, причем m>n. При этом получается палитра из 2^m цветов, однако одновременно на экране можно наблюдать по-прежнему лишь 2ⁿ цветов.

Благодаря управлению каждым пикселем в графическом режиме появляется возможность формирования сложных изображений и движущихся графических объектов. Однако это требует от ПК повышенных ресурсов. Сравним объемы информации с которыми приходится оперировать в текстовом и графическом режиме: а) 16-ти цветный текстовый режим (80 х 25): 80 х 25 х 2 = 4000 байт; б) 16-ти цветный графический режим с разрешением 640х480: (640х480х4)/ 8 = 153600 байт (или 150Кб); Это те объемы информации, которые необходимо пересылать из видеобуфера в монитор (и преобразовывать) при регенерации. По этой причине компьютеры с низкой производительностью медленно работают в графической среде даже при редактировании текстов. Ведь в графическом режиме для хранения 25 строк текста (т.е. экран) все равно требует 150Кб памяти. Если 256 цветов, то объем видеобуфера (640х480х8)/8 = 307200 байт, т.е. точно 300 Кб. Видео данные графических режимов хранятся в виде двоичных полей представляющих значения пикселов. Они прямо (CGA)или косвенно(EGA,VGA) определяют цвет каждого пикселя на экране.

 

Видеоадаптеры

Видеоадаптер, видеоконтроллер, видеокарта, графическая карта, графический ускоритель — все это синонимы, обозначающие специальную карту расширения, устанавливаемую в одном из слотов материнской платы. Цель и назначение этого устройства очевидны из названия. Видеосистема персонального компьютера предназначена для формирования изображений, наблюдаемых на экране монитора. Ее основу составляют специализированные схемы для генерирования электрических сигналов, управляющих мониторами и сам дисплей. В большинстве клонов IBM PC нет встроенных видеосхем и видеоадаптер является отдельным модулем, который устанавливается в слот системной шины. Наиболее распространенным сейчас является видеоадаптеры VGA (и SVGA). Если говорить об эволюции, то были MDA (Monochrome Display Adapter), затем CGA (Color Graphic Adapter), после (Enhanced Graphic Adapter) - EGA, VGA и, наконец, адаптеры SVGA.

История вопроса - Стандарт MDA

Для компьютеров платформы IBM PC исторически первым был стандарт MDA (Monochrome Display Adaptor). Этот адаптер не был графическим. С его помощью на экран монитора выводилась только текстовая (символьная) инфор­мация, причем только в одном цвете.

Стандарт CGA

Переход к простейшей графике и к цвету произошел с появлением адаптеров CGA (Color Graphics Adapter). Эта карта обеспечивала на экране одновременное наличие четырех цветов из шестнадцати возможных (например, черного, белого, голубого и пурпурного или черного, желтого, красного и зеленого и т. п.).

Стандарт EGA

Дальнейшее развитие компьютерной графики произошло с введением стандарта EGA (Enhanced Graphics Adapter), который воспроизводил одновременно до 16 цветов из 64 возможных.

Стандарт VGA

Начиная с компьютеров 2-го поколения (80286) и по сей день применяются видеоадаптеры VGA (Video Graphics Array) и SVGA (Super VGA). Для адапте­ров VGA характерна возможность работы в одном из нескольких графических режимов, отличающихся количеством точек, воспроизводимых на экране, и коли­чеством цветов.

Так, например, особенно широкое применение для стандарта VGA нашли два режима: 640х480х16 и 320х200х256. Такая форма записи показывает, во-первых, количество точек, воспроизводимых на экране, например 640х480. Этот пара­метр называют графическим разрешением экрана. Во вторых, здесь указано количество одновременно воспроизводимых цветов, например х16. Этот пара­метр называют цветовым разрешением или глубиной цвета.

Режимы SVGA

Одна из ценных особенностей стандарта VGA состоит в том, что он «открыт сверху». Так, например, увеличением объема видеопамяти на плате видеоадаптера можно добиваться более высокого графического расширения и (или) увеличения количества цветов, воспроизводимых одновременно. Такие режимы получили назва­ние SVGA (Super VGA).

В стандартный ряд графических разрешений, относящихся к режимам SVGA входят:

640х480; 800х600; 1024х768; 1280х1024; 1600х1200 и т. д.

 

Освоив пропускную способность шины PCI разработчики графических адаптеров столкнулись с проблемой ее недостаточного быстродействия для ряда задач, возникающих при обработке трехмерной графики. На помощь пришла испытанная идея организации локальной шины для обмена с видеоадаптером. Так родился ускоренный графический порт AGP (Accelerated Graphic Port). Действительно, даже в самом простом случае для каждого кадра необходимо 2,3 Мбайт данных в видео-ОЗУ. Для двигающегося изображения должно сменяться по крайней мере 56-60 кадров в секунду, тогда скорость передачи данных между ЦП и видеокартой должна быть не меньше 128,8 Мбайт/с.

Ускоренный графический порт AGP необходим прежде всего для ускорителя трехмерной графики (3D ускорителя) для которого требуется видеопамять большого объема для Z-буфера и хранения текстур. Объем этой памяти напрямую определяет качество 3D-изображения и поддерживаемые разрешения. Эта память может быть размещена или на плате 3D-ускорителя, или в основной оперативной памяти компьютера. Для быстрого доступа к последней компания Intel предложила использовать AGP. При этом для хранения текстур используется основная память, а на плате 3D-ускорителя расположена только память кадрового буфера и Z-буфера.

Ускоренный графический порт AGP занимает отдельный разъем, отличающийся от PCI, который работает на частоте 66 МГц. Предусмотрены два режима передачи данных — 1x (66 МГц, 266 Мбайт/с) и 2х (133 МГц, 532 Мбайт/с за счет передачи данных по фронту и срезу тактовых импульсов).

 

⇐ Предыдущая17181920212223242526Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: