Frequently Asked Questions (Часто Задаваемые Вопросы) по видеоаппаратуре для IBM PC Создан: 07.04.97Последняя модификация: 02.05.98 Автор: Евгений Музыченко (Eugene Muzychenko) 2:5000/14@FidoNet, music@spider.nrcde.ru Copyright (C) 1997, Eugene V. Muzychenko Все права в отношении данного текста принадлежат автору. При воспроизведении текста или его части сохранение Copyright обяза- тельно. Коммерческое использование допускается только с письмен- ного разрешения автора. При наличии изменений с момента последней публикации они отмеча- ются знаком ">-". - Как устроена типовая видеокарта? Она состоит из четырех основных устройств: памяти, контроллера, ЦАП и ПЗУ. Видеопамять служит для хранения изображения. От ее объема зави- сит максимально возможное полное разрешение видеокарты - A x B x C, где A - количество точек по горизонтали, B - по вертикали, и C - количество возможных цветов каждой точки. Например, для раз- решения 640x480x16 достаточно 256 кб, для 800x600x256 - 512 кб, для 1024x768x65536 (другое обозначение - 1024x768x64k) - 2 Мб, и т.д. Поскольку для хранения цветов отводится целое число разря- дов, количество цветов всегда является степенью двойки (16 цве- тов - 4 разряда, 256 - 8 разрядов, 64k - 16, и т.д.). Видеоконтроллер отвечает за вывод изображения из видеопамяти, регенерацию ее содержимого, формирование сигналов развертки для монитора и обработку запросов центрального процессора. Для уско- рения вывода изображения на экран монитора и снижения частоты конфликтов при обращении к памяти со стороны видеоконтроллера и центрального процессора первый имеет отдельный буфер, который в свободное от обращений ЦП время заполняется данными из видеопа- мяти; внутренняя шина данных контроллера обычно шире внешней (32, 64 или 128 разрядов против 16 или 32). Если конфликта избе- жать не удается - видеоконтроллеру приходится задерживать обра- щение ЦП к видеопамяти, что снижает производительность системы; для исключения подобных конфликтов в ряде карт применяется так называемая двухпортовая память (VRAM, WRAM), допускающая однов- ременные обращения со стороны двух устройств. Многие современные видеоконтроллеры является потоковыми - их ра- бота основана на создании и смешивании воедино нескольких пото- ков графической информации. Обычно это основное изображение, на которое накладывается изображение аппаратного курсора мыши и от- дельное изображение в прямоугольном окне, поступающее, например, от TV-приемника или декодера MPEG. Видеоконтроллер с потоковой обработкой, а также с аппаратной поддержкой некоторых типовых функций называется акселератором или ускорителем, и служит для разгрузки ЦП от рутинных операций по формированию изображения. ЦАП (цифроаналоговый преобразователь, DAC) служит для преобразо- вания результирующего потока данных, формируемого видеоконтрол- лером, в уровни интенсивности цвета, подаваемые на монитор. Все современные мониторы используют аналоговый видеосигнал, поэтому возможный диапазон цветности изображения определяется только па- раметрами ЦАП. Большинство ЦАП имеют разрядность 8x3 - три кана- ла основных цветов (красный, синий, зеленый, RGB) по 256 уровней яркости на каждый цвет, что в сумме дает 16.7 млн. цветов. Обыч- но ЦАП совмещен на одном кристалле с видеоконтроллером, однако это делается в основном для недорогих ЦАП, поскольку близкое со- седство с интенсивно работающими схемами отрицательно влияет на стабильность работы ЦАП. Видео-ПЗУ (Video ROM) - 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, и в результате выполне- ния им программ из ПЗУ происходят обращения к видеоконтроллеру и видеопамяти. На многих современных картах устанавливаются элек- трически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допуска- ющие перезапись пользователем под управлением специальной прог- раммы из комплекта карты. ПЗУ необходимо только для первоначального запуска адаптера и ра- боты в режиме MS DOS, Novell Netware и других ОС, работающих преимущественно в текстовом режиме; операционные системы Windows, OS/2 и им подобные, работающие через собственные виде- одрайверы, не используют ПЗУ для управления адаптером, либо ис- пользуют его только при выполнении программ для MS-DOS. На карте обычно размещаются один или несколько разъемов для внутреннего соединения; один из них носит название Feature Connector и служит для предоставления внешним устройствам досту- па к видеопамяти и изображению. К этому разъему может подклю- чаться телеприемник, аппаратный декодер MPEG, устройство ввода изображения и т.п. На некоторых картах предусмотрены отдельные разъемы для подобных устройств. - Что такое ускоритель и зачем он нужен? Ускоритель (accelerator) - набор аппаратных возможностей адапте- ра, предназначенный для перекладывания части типовых операций по работе с изображением на встроенный процессор адаптера. Различа- ются ускорители графики (graphics accelerator) с поддержкой изображения отрезков, простых фигур, заливки цветом, вывода кур- сора мыши и т.п., и ускорители анимации (video accelerators) - с поддержкой масштабирования элементов изображения и преобразова- ния цветового пространства. Популярны также ускорители трехмер- ной графики с поддержкой многослойного изображения, теней и пр. - Что такое VESA и VBE? VESA (Video Electronics Standards Association - ассоциация стан- дартизации видеоэлектроники) - организация, выпускающая различ- ные стандарты в области электронных видеосистем и их программно- го обеспечения. VBE (VESA BIOS Extension - расширение BIOS в стандарте VESA) - дополнительные функции видео-BIOS по отношению к стандартному видео-BIOS для VGA, позволяющие запрашивать у адаптера список поддерживаемых видеорежимов и их параметров (разрешение, цвет- ность, способы адресации, развертка и т.п.) и изменять эти пара- метры для согласования адаптера с конкретным монитором. По сути, VBE является унифицированным стандартом программного интерфейса с VESA-совместимыми картами - при работе через видео-BIOS он позволяет обойтись без специализированного драйвера карты. - Что такое JPEG, MPEG и MJPEG? JPEG (Joint Picture Experts Group) - объединенная группа экспер- тов по изображениям, выпускающая стандарты сжатия неподвижных изображений. Предложенный группой формат JPEG, основанный на ко- дировании плавных цветовых переходов, позволяет в несколько раз уменьшить объем данных при незначительной потере качества. Файлы с изображениями в формате JPEG имеют расширение JPG. MPEG (Motion Pictures Experts Group) - группа экспертов по дви- жущимся изображениям, выпускающая стандарты сжатия движущегося изображения. Серия предложенных ею форматов MPEG, основанная на сжатии избыточной информации, удалении незначительных деталей и представлении каждого следующего кадра в виде списка отличий от предыдущего, позволяет в несколько десятков (до 50) раз умень- шить объем данных - опять же, при незначительной потере качес- тва. Кадры в формате MPEG имеют размер 360x240 точек по 24 раз- ряда цвета на точку, и воспроизводятся со скоростью 25 кадров в секунду. Файлы с роликами в формате MPEG имеют расширение MPG. MJPEG (Motion JPEG) - стандарт формата для сжатия изображений в реальном времени, используемый в системах Miro Video DC20, DC30 и Matrox Rainbow Runner. В этом формате кодируются отдельные кадры, а не изменения между ними, как в MPEG. Для воспроизведения фильмов в форматах MPEG необходимо декодиро- вать либо весь фильм заранее, либо по ходу вывода кадров, в ре- альном времени. Чаще всего используется второй способ, требующий довольно значительных процессорных ресурсов. Для ускорения деко- дирования на медленных процессорах были разработаны аппаратные декодеры MPEG, выполненные либо в виде дочерних плат, либо встроенные в основной видеоадаптер. Однако быстрые процессоры (Pentium-133 и выше, а особенно - Pentium MMX) выполняют декоди- рование быстрее многих обычных аппаратных декодеров, поэтому программное декодирование может оказаться выгоднее аппаратного, а при использовании нестандартной частоты кадров - обеспечить более высокую скорость вывода изображения. Ускорители анимации видеоадаптеров эффективно используются для вывода фильмов в форматах MPEG, снимая с процессора нагрузку по масштабированию изображения и приведению его цветности к текуще- му цветовому режиму экрана. Видеоадаптеры с такими ускорителями часто называют "Software MPEG" - "программный MPEG", подразуме- вая программное декодирование с аппаратным выводом. - Какие типы видеопамяти используются в видеоадаптерах? FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM - динамическое ОЗУ с быс- трым страничным доступом) - основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах. Использует асинхронный доступ, при котором управляющие сигналы жестко не привязаны к тактовой частоте системы. Активно применялся примерно до 1996 г. Наиболее распространенные микросхемы FPM DRAM - 4-разрядные DIP и SOJ, а также - 16-разрядные SOJ. VRAM (Video RAM - видео-ОЗУ) - так называемая двухпортовая DRAM с поддержкой одновременного доступа со стороны видеопроцессора и центрального процессора компьютера. Позволяет совмещать во вре- мени вывод изображения на экран и его обработку в видеопамяти, что сокращает задержки и увеличивает скорость работы. EDO DRAM (Extended Data Out DRAM - динамическое ОЗУ с расширен- ным временем удержания данных на выходе) - тип памяти с элемен- тами конвейеризации, позволяющий несколько ускорить обмен блока- ми данных с видеопамятью. SGRAM (Synchronous Graphics RAM - синхронное графическое ОЗУ) - вариант DRAM с синхронным доступом, когда все управляющие сигна- лы изменяются только одновременно с системным тактовым синхро- сигналом, что позволяет уменьшить временнЫе задержки за счет "выравнивания" сигналов. WRAM (Window RAM - оконное ОЗУ) - EDO VRAM, в котором порт (ок- но), через который обращается видеоконтроллер, сделан меньшим, чем порт для центрального процессора. MDRAM (Multibank DRAM - многобанковое ОЗУ) - вариант DRAM, орга- низованный в виде множества независимых банков объемом по 32 кб каждый, работающих в конвейерном режиме. Увеличение скорости обращения видеопроцессора к видеопамяти, по- мимо повышения пропускной способности адаптера, позволяет под- нять максимальную частоту регенерации изображения, что снижает утомляемость глаз оператора. - Какие типы видеоадаптеров используются в IBM PC? MDA (Monochrome Display Adapter - монохромный адаптер дисплея) - простейший видеоадаптер, применявшийся в IBM PC. Работает в тек- стовом режиме с разрешением 80x25 (720x350, матрица символа - 9x14), поддерживает пять атрибутов текста: обычный, яркий, ин- версный, подчеркнутый и мигающий. Частота строчной развертки - 15 кГц. Интерфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, основной видеосигнал, дополнительный сигнал яркости. HGC (Hercules Graphics Card - графическая карта Hercules) - рас- ширение MDA с графическим режимом 720x348, разработанное фирмой Hercules. CGA (Color Graphics Adapter - цветной графический адаптер) - первый адаптер с графическими возможностями. Работает либо в текстовом режиме с разрешениями 40x25 и 80x25 (матрица символа - 8x8), либо в графическом с разрешениями 320x200 или 640x200. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа - 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графических режимах доступно четыре палитры по четыре цвета каждая в режиме 320x200, режим 640x200 - монохромный. Вывод ин- формации на экран требовал синхронизации с разверткой, в против- ном случае возникали конфликты по видеопамяти, проявляющиеся в виде "снега" на экране. Частота строчной развертки - 15 кГц. Ин- терфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, основной видеосигнал (три канала - красный, зеленый, синий), дополнитель- ный сигнал яркости. EGA (Enhanced Graphics Adapter - улучшенный графический адаптер) - дальнейшее развитие CGA, примененное в первых PC AT. Добавлено разрешение 640x350, что в текстовых режимах дает формат 80x25 при матрице символа 8x14 и 80x43 - при матрице 8x8. Количество одновременно отображаемых цветов - по прежнему 16, однако палит- ра расширена до 64 цветов (по два разряда яркости на каждый цвет). Введен промежуточный буфер для передаваемого на монитор потока данных, благодаря чему отпала необходмость в синхрониза- ции при выводе в текстовых режимах. Структура видеопамяти сдела- на на основе так называемых битовых плоскостей - "слоев", каждый из которых в графическом режиме содержит биты только своего цве- та, а в текстовых режимах по плоскостям разделяются собственно текст и данные знакогенератора. Совместим с MDA и CGA. Частоты строчной развертки - 15 и 18 кГц. Интерфейс с монитором - цифро- вой: сигналы синхронизации, видеосигнал (по две линии на каждый из основных цветов). MCGA (Multicolor Graphics Adapter - многоцветный графический адаптер) - введен фирмой IBM в ранних моделях PS/2. Добавлено разрешение 640x400 (текст), что дает формат 80x25 при матрице символа 8x16 и 80x50 - при матрице 8x8. Количество воспроизводи- мых цветов увеличено до 262144 (по 64 уровня на каждый из основ- ных цветов). Помимо палитры, введено понятие таблицы цветов, че- рез которую выполняется преобразование 64-цветного пространства цветов EGA в пространство цветов MCGA. Введен также видеорежим 320x200x256, в котором вместо битовых плоскостей используется представление экрана непрерывной областью памяти объемом 64000 байт, где каждый байт описывает цвет соответствующей ему точки экрана. Совместим с CGA по всем режимам и с EGA - по текстовым, за исключением размера матрицы символа. Частота строчной развер- тки - 31 кГц, для эмуляции режимов CGA используется так называ- емое двойное сканирование - дублирование каждой строки формата Nx200 в режиме Nx400. Интерфейс с монитором - аналогово-цифро- вой: цифровые сигналы синхронизации, аналоговые сигналы основных цветов, передаваемые монитору без дискретизации. Поддерживает подключение монохромного монитора и его автоматическое опознание - при этом в видео-BIOS включается режим суммирования цветов по так называемой шкале серого (grayscale) для получения полутоно- вого черно-белого изображения. Суммирование выполняется только при выводе через BIOS - при непосредственной записи в видеопа- мять на монитор попадает только сигнал зеленого цвета (если он не имеет встроенного цветосмесителя). VGA (Video Graphics Array - множество, или массив, визуальной графики) - расширение MCGA, совместимое с EGA, введен фирмой IBM в средних моделях PS/2. Фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлен текстовый режим 720x400 для эмуляции MDA и графический режим 640x480 с доступом через битовые плос- кости. В режиме 640x480 используется так называемая квадратная точка (соотношение количества точек по горизонтали и вертикали совпадает со стандартным соотношением сторон экрана - 4:3). Сов- местим с MDA, CGA и EGA, интерфейс с монитором идентичен MCGA. IBM 8514/a - специализированный адаптер для работы с высокими разрешениями (640x480x256 и 1024x768x256), с элементами графи- ческого ускорителя. Не поддерживает видеорежимы VGA. Интерфейс с монитором аналогичен VGA/MCGA. IBM XGA - следующий специализированный адаптер IBM. Расширено цветовое пространство (режим 640x480x64k), добавлен текстовый режим 132x25 (1056x400). Интерфейс с монитором аналогичен VGA/MCGA. SVGA (Super VGA - "сверх"-VGA) - расширение VGA с добавлением более высоких разрешений и дополнительного сервиса. Видеорежимы добавляются из ряда 800x600, 1024x768, 1152x864, 1280x1024, 1600x1200 - большинство с соотношением 4:3. Цветовое простран- ство расширено до 65536 (High Color) или 16.7 млн (True Color). Также добавляются расширенные текстовые режимы формата 132x25, 132x43, 132x50. Из дополнительного сервиса добавлена поддержка VBE. Фактический стандарт видеоадаптера примерно с 1992 г., пос- ле выхода стандарта VBE 1.0. До выхода и реализации стандарта практически все SVGA-адаптеры были несовместимы между собой. - Можно ли использовать в компьютере две видеокарты? Большинство видеокарт для шин ISA и VLB не может работать сов- местно в одном компьютере, за исключением комбинации MDA (или совместимой) с CGA/EGA/VGA (или совместимой). Это возможно толь- ко потому, что в MDA и совместимых с ним адаптерах используются адреса портов и памяти, не пересекающиеся с адресами цветных адаптеров. Соответственно, могут работать вместе даже две EGA- или VGA- совместимые карты, если одна из них при включении авто- матически устанавливается в MDA-совместимый режим, "уходя" с ад- ресов цветных режимов. Современные карты для шины PCI не имеют жестко заданных адресов ввода/вывода, поэтому при инициализации система автоматически разносит их по разным областям адресов. Это позволяет совмещать в компьютере две и более видеокарт при наличии поддержки со сто- роны ОС; при этом основной (размещаемой по стандартным адресам ввода/вывода) будет карта, расположенная в разъеме с наименьшим номером. Конфигурацию из двух видеоадаптеров поддерживают многие отладчи- ки и другие управляющие программы. Более двух видеокарт поддер- живает новая версия Windows 95 (Memphis). - Что такое DDC и DPMS? DDC (Display Data Channel - канал данных монитора - дополнитель- ные линии интерфейса между адаптером и монитором, по которым мо- нитор может сообщать адаптеру информацию о своем коде модели, поддерживаемых режимах, оптимальных параметрах изображения и т.п. Мониторы с DDC называют также PnP (Plug And Play - включи и играйся), поскольку всю работу по настройке такого монитора сис- тема может выполнить автоматически. DPMS (Display Power Management System - система управления пита- нием монитора) - система, при помощи которой монитор может пере- водиться в режимы энергосбережения или отключаться совсем. Раз- личается четыре режима DMPS, управляемых сигналами синхрониза- ции: Режим H-Sync V-Sync Состояние ----- ------ ------ --------- Normal Есть Есть Нормальная работа Standby Нет Есть Кратковременная пауза Suspend Есть Нет Долговременная пауза Off Нет Нет Полное отключение В режиме Standby происходит гашение экрана, в режиме Suspend - снижение температуры накала катодов ЭЛТ. Ряд мониторов трактует режим Standby так же, как и Suspend. Выход синхросигналов за до- пустимые пределы большинство мониторов трактует как их пропада- ние, переходя в режим полного отключения питания. - Какова разводка сигналов на разъемах CGA, EGA, VGA и SVGA? CGA, EGA и некоторые модели VGA используют 9-контактный разъем D-типа: Вывод CGA EGA VGA 1 GND GND GND 2 GND Secondary Red GND 3 Red Primary Red Red 4 Green Primary Green Green 5 Blue Primary Blue Blue 6 Intensity Secondary Green GND /Intensity 7 - Secondary Blue - 8 H-Sync H-Sync H-Sync/Composite Sync 9 V-Sync V-Sync V-Sync Стандартным для VGA и SVGA является 15-контактный разъем D-типа: 1 Red 2 Green 3 Blue 4 Sense 2 5 Self Test 6 Red GND 7 Green GND 8 Blue GND 9 Key - reserved, no pin 10 Sync GND 11 Sense 0 12 Sense 1 13 H-Sync 14 V-Sync 15 Sense 3 Сигналы Sense используются для получения информации от монитора. В VGA и ранних SVGA сигнал Sense 1 использовался для опознания монохромного монитора, в котором эта линия соединялась с общим проводом. В мониторах с DDC линии 12 и 15 используется для пере- дачи данных из монитора: 12 (SDA) - данные, 15 (SCL) - управле- ние. - Для чего нужен 26-контактный разъем на видеоадаптере? Это так называемый Feature Connector - "разъем доступа к возмож- ностям", через который внешние устройства могут работать с виде- опамятью и информационным потоком карты. Обычно он используется для подключения устройств ввода (захвата) видеоизображения, те- леприемников, блоков преобразования стандартов и т.п. Различает- ся два типа разъемов - VGA и VESA. Назначение контактов VGA-разъема: Y 01 color bit 0 Y 02 color bit 1 Y 03 color bit 2 Y 04 color bit 3 Y 05 color bit 4 Y 06 color bit 5 Y 07 color bit 6 Y 08 color bit 7 Y 09 video clock (actve rising edge) Y 10 blank (active negative) Y 11 horizontal sync Y 12 vertical sync Y 13 ground Z 01 ground Z 02 ground Z 03 ground Z 04 select video | "1" or not connected- Z 05 select sync | -internal source, Z 06 select clock | &q
Сайт создан в системе uCoz
| ||||||||||||
