Режимы работы видеокарты - IT Справочник
Llscompany.ru

IT Справочник
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Режимы работы видеокарты

Режимы работы видеокарты

Режимы работы видеокарты

Основной видеорежим у персональных компьютеров – это текстовый режим. В этом режиме графические элементы – линии и прямоугольники создаются с использованием псевдографических символов. И лишь по командам операционной системы видеокарта переключается в графический режим.

Это хорошо заметно, когда после включения питания компьютер работает под управлением программ BIOS . Во время начальной загрузки вывод информации на экран осуществляется в текстовом режиме с разрешением 720×400 (частота строк – 31,5 кГц, частота кадров – 70 Гц). Лишь изредка, во время тестирования самого видеоадаптера, происходит переключение в графический режим с разрешением 640×480 (частота строк – 31,5 кГц, частота кадров – 60 Гц). Пользователи используют текстовый режим работы видеоподсистемы только в режиме MS — DOS или, например, в операционной системе Linux в режиме терминала.

Появление двух различных принципов построения изображения на экране монитора возникло исторически. Текстовый режим достался персональному компьютеру IBM PC от вычислительных машин, где графический режим в то время являлся весьма уникальной особенностью, для поддержки которой требовалось необычайно много ресурсов. При этом чтобы рисовать на экране или печатающем устройстве, использовались различные ухищрения, например, создавали изображение с помощью набора символов букв, цифр и знаков препинания.

На заре компьютерной эпохи текстовый режим был выгоден тем, что для хранения изображения экрана нужно было всего 4 Кбайта оперативной памяти (80 знаков в строке и 25 строк). Для каждого символа требовалось всего 2 байта видеопамяти (1-й байт – код символа, 2-й байт – яркость, цвет, мигание).

После удешевления микросхем памяти и повышение производительности процессоров текстовый режим перестал пользоваться популярностью у пользователей, которые теперь предпочитают работать в графической оболочке, например, операционной системы Windows . Но в таком случае компьютеру приходится помнить о каждой точке на экране, т.е. один байт управляет не группой точек, как текстовом режиме, а всего лишь одной. Причем, когда требуется выводить на экран монитора более качественное изображение, для хранения информации о цвете и яркости точки необходимо отводить 2,3 или 4 байта.

Вначале человеку приходилось работать за черно-белым монитором, потом появились цветные с довольно скромными характеристиками. Далее последовательно увеличилось число выводимых на экран точек и количество цветов, которые можно было отобразить. Соответственно, каждый стандарт характеризовался разрешением и глубиной цвета (одновременно менялись значения кадровой и строчной развертки монитора, а также способ синхронизации изображения).

Для того чтобы видеоадаптер и монитор могли корректно работать в любом стандарте, введены номера режимов, которые однозначно характеризуют разрешение, глубину цветности, частоту развертки, а также режим работы – текстовый и графический (номер режима используется программистами для работы с видеоадаптерами). Для старых стандартов MDA , CGA , HGC и EGA предназначены режимы работы видеокарт от 0 до 13 h . Для стандарта VGA были введены режимы от 18 h до 27 h . Для современных режимов работы, согласно стандарту VESA VGA , определены номера от 101 h до 11 Ah (это также и режимы SVGA ).

После режима VGA следует режим SVGA ( Super VGA ). В принципе, для каждой комбинации разрешения и количества цветов существует собственное обозначение, но широко эти аббревиатуры не используются, т.к. фирмы-изготовители присваивают своим новым изделиям названия, чаще всего, с учетом рекламной привлекательности. Периодически делают попытки ввести единую классификацию, но особых успехов пока ни одна международная организация не добилась.

Устройство видеокарты, основные функции, определение

Содержание

Определение:

Видеокарта (видеоадаптер) — является компонентом видеосистемы ПК, выполняющим преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри ПК, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. По существу видеокарта выполняет роль интерфейса между ПК и устройством отображения информации (монитором).

Основные функции видеокарты

  • ускорение 2D- и 3D-графики;
  • обработка видеосигналов;
  • приём телевизионных сигналов;
  • формирование сигналов горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемых при формировании растра на экране монитора;
  • и многое другое.

Видеокарта определяет следующие характеристики видеосистемы ПК:

  • максимальное разрешение и максимальное количество отображаемых оттенков цветов;
  • скорости обработки и передачи видеоинформации, определяющие производительность видеосистемы и ПК в целом.
  • формирование сигналов горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемых при формировании растра на экране монитора.

Принцип действия видеокарты

состоит в следующем.

  1. Процессор формирует цифровое изображение в виде матрицы NхM n-разрядных чисел и записывает его в видеопамять. Участок видеопамяти, отведённый для хранения цифрового образа текущего изображения (кадра), называется кадровым буфером или фрейм-буфером.
  2. Видеокарта последовательно считывает (сканирует) содержимое ячеек кадрового буфера и формирует на выходе видеосигнал, уровень которого в каждый момент времени пропорционален значению, хранящемуся в отдельной ячейке. Сканирование видеопамяти осуществляется синхронно с перемещением электронного луча по экрану монитора. В результате яркость каждого пикселя на экране монитора пропорциональна содержимому соответствующей ячейки памяти видеокарты.
  3. По окончанию просмотра ячеек, соответствующих одной строке растра, видеокарта формирует импульсы строчной синхронизации, инициирующие обратный ход луча по горизонтали, а по окончании сканирования кадрового буфера формирует сигналы, вызывающие движение луча снизу вверх.

Таким образом, частоты строчной и кадровой развёртки монитора определяются скорость сканирования содержимого видеопамяти, т.е. видеокарта.

Режимы работы видеокарты

(видеорежимы) представляют собой совокупность параметров, обеспечиваемых видеокартой: разрешение, цветовая палитра, частоты строчной и кадровой развёртки, способ адресации участков экрана и др.

Все видеорежимы делятся на 2 основные группы: графические и текстовые, причём в различных режимах используются разные механизмы формирования видеосигнала, а монитор в обоих случаях работает одинаково.

Графический режим является основным режимом работы видеосистемы современного ПК. В этом режиме на экран монитора можно вывести текст, рисунок, фотографию, анимацию или видеосюжет. В графическом режиме в каждой ячейке кадрового буфера содержится код цвета соответствующего пикселя экрана. Разрешение экрана при этом также равно NхM. Адресуемым элементом экрана является минимальный элемент изображения – пиксел. Поэтому графический режим называют также режимом АРА (All Point Addressable – все точки адресуемы). Иногда число n называют глубиной цвета. При этом количество одновременно отображаемых цветов равно 2 n , а размер кадрового буфера, необходимого для хранения цветного изображения с разрешением NхM и глубиной цвета n, составляет NхM бит.

Читать еще:  Критическая температура для видеокарты

В текстовом (символьном) режиме, как и в графическом, изображение на экране монитора представляет собой множество пикселей и характеризуется разрешением NхM. Однако все пиксели разбиты на группы, называемые знакоместами, или символьными позициями (Character boxes – символьные ячейки) размером pхq. В каждом из знакомест может быть отображён один из 256 символов. Таким образом, на экране умещается М/q = Мt символьных строк по N/p = Nt символов в каждой. Типичным текстовым режимом является режим 80х25 символов.

Устройство видеокарты

Современная видеокарта (видеадаптер) включает следующие основные элементы:

  • графический процессор;
  • модули оперативной памяти;
  • RAMDAC – цифроаналоговый преобразователь, выполняющий преобразование цифровых сигналов ПК в сигналы, формирующие изображение на мониторе;
  • ТV-тюнеры – для приёма телевизионных сигналов и вывода их на монитор; встроенные ТV-тюнеры не отличаются высоким качеством изображения, которое может воспроизводиться в небольшом окне Windows. ТV-тюнеры, устанавливаемые в отдельный слот ПК, обеспечивают полноэкранный режим и высокое качество изображения, обеспечивая при этом выполнение дополнительных сервисных функций (телефонные переговоры через Интернет, прослушивание радио, приём спутникового телевидения при наличии спутниковой антенны). Внешние ТV-тюнеры, подключаемые через порт USB, обеспечивают воспроизведение телепередач в «оконном» режиме на экране монитора;
  • специальный блок «трансформации и освещения» (Т&T) – для поддержки спецэффектов в игровых приложениях, обеспечивает высокое качество изображения.

Основные характеристики видеокарты:

  • частота смены кадров (framepersecondfps); качество современного видеокарты можно считать удовлетворительным, если при разрешении 1600х1200 он обеспечивает 60-70 fps; сфера применения этого показателя – компьютерные игры, причём в каждой трёхмерной игре этот показатель будет различным;
  • максимальное число обрабатываемых элементарных простых объектов (многоугольников, треугольников) в секунду; для отдельных видеокарт эти значения составляют 800-1200 млн/с;
  • объём оперативной памяти; в недорогих моделях используется память SDRAM или её более быстрая графическая модификация SGRAM со временем доступа 7-8 нс; более совершенные модели оснащены памятью DDR SDRAM со временем доступа 5-6 нс; для современных видеокарт объём оперативной памяти достигает 128 Мбайт и намного более;
  • частота работы графического чипа и памяти видеокарты; она может быть одинаковой или разной; например, базовая частота чипа самых популярных видеокарт в 2000 г. составляла 166-250 МГц, а частота памяти – 140-180 МГц;
  • частотаRAMDAC определяет качество видеокарты; большинство современных видеокарт имеют частоту RAMDAC в диапазоне 250-400 МГц;
  • тип интерфейса с шиной ввода/вывода, который оказывает существенное влияние на быстродействие всей видеокарты; для эффективной работы с трёхмерной графикой современные видеокарты комплектуются интерфейсом AGP. AGP4x – суперскоростной режим, обеспечивающий скорость обмена 1,06 Гбайт/с.

Режимы работы видеокарты

Hard: Режимы работы видеокарты

Как это не покажется парадоксальным, но основным режимом работы видеокарты у ПК именно текстовый. В текстовом режиме линии и прямоугольники, являющиеся элементами графики воспроизводятся на экране с применением псевдографических символов. И только при возникновении соответствующего прерывания операционной системы режим видеокарты переходит из текстового на графический. Это сильно заметно, при загрузке компьютера сразу же после включения, когда все команды обрабатывает еще BIOS. При стартовой загрузке персонального компьютера текстовый режим устанавливается с разрешением в 720×440 точек. Следует отметить что пользователи системы применяют текстовый режим работы видеокарты только при работе с MS-DOS, либо в терминале операционной системы Linux.

Становление 2х различных видов построения изображения произошло исторически, благодаря множеству факторов. Текстовый режим перешел к ПК от вычислительных машин, где графика не использовалась, а графические элементы создавались путем набора последовательности символов. Текстовый режим был крайне выгоден еще тем, что использовал малый объем для хранения информации. Так чтобы заполнить все изображение на экране достаточно было выделить ячейки в оперативной памяти суммарным объемом всего 4 Кбайт (из расчета 80 символов в строке, при количестве строк равном 25). Каждый символ занимал всего 2 байта памяти, один из которых определял тип символа, а другой интенсивность мерцания.

Текстовый режим перестал пользоваться своей большой популярностью, когда технология производства микросхем своим развитием способствовала резкому падению цены, на комплектующие. Операционные системы Windows использовали уже графический режим. В данном случая экран состоит уже не из решетки символов, а из пикселей, каждый из которых занимает объем, как минимум, одного байта. Для повышения качества изображения при кодировании каждый элементарный участок занимает уже 2,3, а иногда и 4 байта. С течением времени работа в графическом режиме стала обыденностью для пользователей. Происходило постепенное увеличение разрешающей способности экрана, т.е. возможность вывода большего количества точек на участке, начали появляться стандарты графических режимов. Каждый из стандартов характеризовался глубиной цвета и разрешением. Для корректной совместной работы видеокарты и монитора режимы были пронумерованы. Каждая цифра подразумевала за собой конкретную частоту развертки экрана, глубину цвета, ну и конечно же соотношение точек в ширину и в высоту.

Наиболее старые стандарты MDA, HGC, EGA соответствовали режимам видеокарты от 0 до 13h. Более новый стандарт Video Graphics Array (сокращенно VGA) использует режимы в диапазоне значений 18h – 27h. Еще более современные видеорежимы VESA определяют значения от 101h до 11Ah. (Супер VGA-режим с параметрами 640×480 точек и глубиной цветности в 16 бит).
Современные видеокарты в настоящее время могут оперировать уже не битами и байтами, а мегабайтами видеоинформации.

Читать еще:  Что такое видеокарты

Программирование видеоадаптеров CGA, EGA и VGA

2. Режимы работы видеоадаптеров

Существуют несколько стандартных режимов работы видеоадаптеров, определенных фирмой IBM. Список стандартных режимов работы видеоадаптеров представлен в таблице 3.1. Стандартные раежимы работы не включают все режимы, в которых могут работать видеоадаптеры. Многие фирмы — производители видеоадаптеров выпускают адаптеры, поддерживающие нестандартные режимы, имеющие улучшенные характеристики.

Характеристики нестандартных режимов отличаются для видеоадаптеров разных фирм. В приложении приведены параметры нестандартных режимов для наиболее распространенных видеоадаптеров.

Режимы работы видеоадаптеров характеризуются типом информации, которую они отображают (текстовая или графическая), количеством используемых цветов, разрешающей способностью и размерами символов.

Таблица 3.1 Стандартные режимы работы видеоадаптеров.

2.1. Режимы 0 и 1

При использовании видеоадаптеров EGA или VGA не существует функциональных различий между режимом 0 и режимом 1. В данных режимах дисплей отображает цветную текстовую (алфавитно-цифровую) информацию — 25 строк и 40 столбцов. В качестве дисплея могут использоваться цветной дисплей (CD), улучшенный цветной дисплей (ECD), дисплей VGA, а также некоторые многчастотные дисплеи, с разрешением 25 строк и 40 столбцов.

Для отображения каждого символа используется матрица 8 на 8 пикселов, что соответствует низкому качеству изображения (можно различить отдельные пикселы из которых состоит символ).

Символы текста можно отображать в 8 основных и 8 дополнительных цветах. Последние имеют большую интенсивность, чем основные. Для каждого символа можно независимо задать его цвет и цвет фона. Список стандартных и дополнительных цветов представлен в таблице 3.2.

Для видеоадаптеров EGA и VGA можно изменить используемую палитру цветов. EGA с улучшенным цветным дисплеем позволяет выбрать 16 цветов из 64 возможных, а VGA 16 из 262144.

Таблица 3.2 Стандартные и дополнительные цвета.

Видеоадаптер CGA совместим с EGA и VGA не полностью. Вследствие этого не все программное обеспечение, разработанное для видеоадаптера CGA, будет правильно работать на EGA и VGA.

В основном несовместимость между этими видеоадаптерами возникает из-за различий в наборе регистров. Адаптеры EGA и VGA имеют больше регистров, чем CGA и их формат различен. На уровне BIOS происходит нивелировка этих отличий. Поэтому наиболее простой способ создания легко переносимых программ заключается в использовании исключительно функций BIOS и DOS.

В режимах 0 и 1 адаптеры EGA и VGA поддерживают восемь страниц видеопамяти. Страницей называется часть видеопамяти, полностью определяющая содержимое одного экрана дисплея. Одна из этих восьми страниц является активной, то есть ее содержимое отображается на экране. Для изменения активной страницы можно либо вызвать соответствующую функцию BIOS, либо непосредственно изменить содержимое регистра начального адреса, расположенного в контроллере электронно лучевой тубки (ЭЛТ).

Следующий рисунок демонстрирует страничную организацию памяти. На дисплее отображается содержимое первой страницы видеопамяти, расположенной по адресу B000:0800.

Рисунок 3.1 Страничная организация видеопамяти.

К каждой странице экрана вы можете обратиться как через функции BIOS, так и напрямую. Во втором случае процессор записывает необходимую информацию непосредственно в видеопамять.

Страницы видеопамяти располагаются по следующим адресам:

При работе видеоадаптера VGA в режимах с низким разрешением реализуется двойное сканирование.

Двойное сканирование заключается в том, что при работе VGA в режимах с разрешением 200 строк, каждая из строк отображается на экране дважды, увеличивая разрешение по вертикали до 400 строк. В результате улучшается восприятие текста на экране, так как фактически увеличивается разрешающая способность.

Двойное сканирование реализуется видеоадаптером VGA в режимах 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 0Dh и 0Eh.

2.2. Режимы 0*, 1*

Режимы EGA 0* и 1* являются расширенными версиями режимов 0 и 1 адаптера CGA. Эти режимы отличаются только размером матрицы пикселов, используемой для отображения символов текста. В режимах 0* и 1* матрица имеет большее число элементов — 8х14.

Из-за различий в размерности матриц символов ухудшается совместимость между видеоадаптерами CGA и EGA. В частности возникают трудности при установке формы курсора и положения линии подчеркивания символов.

2.3. Режимы 0+, 1+

Режимы VGA 0+ и 1+ являются расширенными версиями режимов 00 и 01 адаптера CGA. Эти режимы отличаются только размером матрицы пикселов, используемой для отображения символов текста. В режимах 0+ и 1+ матрица имеет большее число элементов — 9х16.

Как и для режимов 0* и 1*, отличие размерности матриц символов создает трудности при создании совместимых программ для адаптеров CGA, EGA и VGA. Необходимо быть уверенным в правильности установки формы курсора и положения линии подчеркивания символов.

2.4. Режимы 2 и 3

Во втором и третьем режимах дисплей отображает цветную текстовую информацию.

Число строк, также как и в режимах 0 и 1, равно 25, а число столбцов увеличено до 80. Для видеоадаптеров EGA и VGA данные режимы не имеют различий.

В качестве дисплея могут использоваться цветной дисплей (CD), улучшенный цветной дисплей (ECD), дисплей VGA, а также некоторые многчастотные дисплеи с разрешением 25 строк и 80 столбцов. Для отображения каждого символа используется матрица 8 на 8 пикселов, что соответствует низкому качеству изображения (можно различить отдельные пикселы, из которых состоит символ).

Символы текста можно отображать в 8 основных и 8 дополнительных цветах, имеющих большую интенсивность, чем основные. Для каждого символа можно независимо задать его цвет и цвет фона. Список стандартных и дополнительных цветов представлен в таблице 3.2.

В данных режимах работы видеоадаптеры EGA и VGA поддерживают 8 страниц экрана. Исключение составляют конфигурации, в которых EGA имеет только 64К видеопамяти. В этом случае EGA поддерживает только 4 страницы.

Одна из этих восьми страниц является активной, то есть ее содержимое отображается на экране. Для изменения активной страницы можно вызвать соответствующую функцию BIOS или изменить содержимое регистра начального адреса, расположенного в контроллере электронно-лучевой тубки (ЭЛТ).

Читать еще:  Wot на встроенной видеокарте

К каждой странице экрана вы можете обратиться как через функции BIOS, так и напрямую. Во втором случае процессор записывает необходимую информацию прямо в видеопамять.

Страницы видеопамяти располагаются по следующим адресам:

Режимы работы видеосистем ПК. Организация видеопамяти видеоадаптера в текстовых и графических режимах.

Для отображения информации на экране используются: текстовый и графический режимы.

В текстовом режиме на экран выводятся только — символы, а в графическом можно строить любые сложные изображения.

В текстовом режиме используется алфавитно-цифровой метод формирования изображения. Суть метода заключается в том, что изображение на экран дисплея строится из отдельных фрагментов выводимых символов (букв, цифр, математических знаков, графических элементов и др.

В текстовом режиме экран дисплея делится на отдельные знакоместа, в каждое из которых может быть помещен символ. Экран разбивается на 25 строк по 80 знакомест в каждой строке, чем обеспечивается вывод одновременно до 2000 символов.

В текстовом режиме для каждого символа нужно хранить код символа и атрибут символа, т.е. указание, как изобразить символ. Поэтому каждому символу соответствуют два байта: в первом из них записывается, что следует изобразить (код символа), во втором — как это изобразить (код атрибута символа). Так как в текстовом режиме на экран одновременно выводятся 2000 символов, то для запоминания информации полного экрана требуется 4 Кбайт видеопамяти.

Цвет фона Цвет символа

Установка бита яркости в «1» делает цвет символа более светлым. Всего можно получить 16 цветов символа. Если бит мерцания установлен в «1», символ начинает мерцать с частотой приблизительно 4 раза в секунду.

Формат хранения в памяти в текстовом режиме:

Строка 1 160 ячеек

В видеопамяти хранятся последовательно коды символов и коды атрибутов. Адрес первой ячейки — SEGM:0000Н, где SEGM-двухбайтовое значение сегмента видеопамяти

При работе в графическом режиме программное обеспечивает для вывода изображений на экран должно непосредственно управлять цветом всех точек на экране. При работе видеоконтроллера СGА в режиме цветной графики каждой точке экрана соответствуют два бита видеопамяти, что позволяет задавать один фоновый и три основных цвета.

00-фоновая
1т | 2т | 3т | 4т 01-

CGA 320×200 10- точки изобржения(основной цвет)

Точка, выводимая на экран, является фоновой либо основной, формирующей рисунок. Цвета для основных точек можно выбирать только из двух палитр.

22. Назначение и принцип работы узла RAMDAC видеоадаптера. Назначение регистров RAMDAC, обращение к регистрам.

RAMDAC – быстродействующий 3х канальный ЦАП, оснащенный 256 регистрами цвета, образующими его собственное маленькое ОЗУ – RAM. Назначение – преобразование двоичных чисел, определяющих цвета точки в 3 аналоговых RGB сигнала, величина которых пропорциональна яркости всех цветов (каждого из RGB сигналов).

чипсет оперирует данными цветовой гаммы, или палитры (palletized data). В этом режиме 8-битные данные конвертируются в RGB цвета. Каждому из 256 возможных значений цвета соответствует положение в цветовой палитре, которая размещается в DAC (цифро-аналоговый преобразователь). Цветовая палитра формируется и хранится в RAM (память с произвольной выборкой) — отсюда и название RAMDAC — и может быть загружена с любой комбинацией цветов. Каждый раз, когда новый пиксел передается в DAC для отображения на экране, значение передаваемых данных используется в качестве указателя положения в палитре, информация из палитры используется в качестве значения цвета для DAC. Палитра, хранящаяся в RAM, имеет 256 позиций, каждая из которых хранит 24 бита данных о цвете, по 8 бит для каждого из трех основных составляющих цветов Red, Green и Blue. Емкость RAM соответствует значению 256 х 24 = 6144 бит или 768 байт. Для RAM используется стандартная память, изготовленная по технологии DRAM и интегрированная вместе с графическим контроллером и DAC в одну микросхему.

23. Формирование сигналов R, G, B для монитора при работе видеоадаптера CGA в графическом режиме.

В графическом режиме экран монитора — это не совокупность знакомест для символов, а массив точек графических изображений и иллюстраций. Вывод изображения осуществляется управлением цветом и яркостью каждой из точек экрана.

В процессе работы по заданной программе записываются прообразы символьных и графических изображений, выдаваемых на экран дисплея в специальную область оперативной памяти, которая называется видеопамятью или буфером экрана. В графическом режиме в видеопамяти хранится код цвета для каждой точки. И какой код цвета столько и цветов. 256 цветов для каждой точки.

При работе в графическом режиме программное обеспечивает для вывода изображений на экран должно непосредственно управлять цветом всех точек на экране. Изображение целиком хранится в видеопамяти. Объем памяти и адресное пространство зависит от типа видеоадаптера. Ее объем зависит, от разрешающей способности монитора и количества цветовых оттенков, которыми может быть изображена точка. При объеме памяти 16 Кбайт для получения отображения на всем экране в графическом режиме с высокой разрешающей способностью (640×200 точек) каждой из точек выделяется один бит. Поэтому в данном случае изображение будет только черно-белым. В режиме нормальной разрешающей способности размеры изображения составляют 320×200 точек. Двумя битами можно кодировать 4 различных состояния. Это означает, что каждая точка может иметь один из четырех цветов. Увеличение объема видеопамяти позволяет в графическом режиме увеличить число цветовых оттенков.

При работе видеоконтроллера СGА в режиме цветной графики каждой точке экрана соответствуют два бита видеопамяти, что позволяет задавать один фоновый и три основных цвета.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты 220 Вольт
Adblock
detector