Монитор — это периферийное устройство вывода информации, которое преобразует синхронные аналоговые или цифровые (обычно ТТЛ) видеосигналы в наблюдаемое на экране монитора изображение. От автономного монитора, на который не поступают внешние сигналы, мало пользы — его можно использовать разве что в качестве нагревательного прибора. Откуда же на компьютерный монитор поступают видеосигналы? Все видеосигналы, поступающие на монитор, формируются в схемах видеоадаптера (рис. 18.1). Термин «адаптер» часто используется потому, что компьютер «адаптируется» (приспосабливается) к конкретному монитору посредством этих схем. В большинстве случаев видеоадаптер реализуется в виде отдельной платы расширения, которая устанавливается в свободный разъем шины персонального компьютера. Именно видеоадаптер превращает необработанные данные, поступающие из компьютера, в видеоданные, которые записываются в видеопамять адаптера. Объем этой памяти зависит от модели адаптера и видеорежимов, которые он обеспечивает. Первые модели адаптеров имели объем видеопамяти только 256 Кбайт, у современных видеоадаптеров объем памяти составляет 64 Мбайт и более. Видеоадаптер также преобразует содержимое видеопамяти в видеосигналы, которые управляют монитором.
Рис. 18.1 Графический ускоритель Maxtor Parhelia
Конечно, видеоадаптер выполняет гораздо больше операций, но даже исходя из выше сказанного, можно оценить ту важную роль, которую играет видеоадаптер в компьютере. Если видеоадаптер выходит из строя, то монитор будет показывать ерунду (или совсем не будет работать). Еще больше усложняет дело тот факт, что некоторые прикладные программы для своей работы требуют присутствия драйверов устройств (называемых видеодрайверами). Видеодрайвер — это небольшая служебная программа, с помощью которой операционная система (например, Windows) осуществляет доступ к видеорежимам высокого разрешения и высокой цветовой насыщенности практически без взаимодействия с системной BIOS. Видеодрайверы оказывают огромное влияние на быстродействие видеосистемы и стабильность ее работы. При диагностике неисправности видеосистемы вначале требуется локализовать ее местонахождение: мониторе, видеоадаптер или видеодрайвер. В этой главе описываются операции, выполняемые типичными видеоадаптерами 2-х и 3-х мерной графики (2D и 3D), а также диагностика их неисправностей Видеоадаптеры
Самым старой и хорошо себя зарекомендовавшей технологией, применяющейся в видеоадаптерах, является обыкновенный буфер кадров. Термин буфер кадров характеризует основную функцию адаптера — видеоданные загружаются и хранятся в видеопамяти по одному кадру за один раз. Архитектура буфера кадров (рис. 18.2) мало изменилась с момента появления первых видеоадаптеров. Главной частью буфера кадров видеоадаптера является интегральная микросхема контроллера дисплея или контроллера электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Контроллер ЭЛТ вырабатывает управляющие сигналы для монитора и управляет операциями адаптера. Именно этот контроллер читает содержимое видеопамяти и передает его для дальнейшей обработки. Во многих типах новых видеокарт применяются специально разработанные наборы или комплекты микросхем, которые предназначены для совместной работы. Комплекты микросхем обеспечивают быструю и эффективную работу видеосистемы при минимальной избыточности цепей, необходимых для работы видеоадаптера. В настоящее время наблюдается жесткая конкуренция между разработчиками и производителями комплектов микросхем в деле создания самых быстрых видеоадаптеров, обладающих современными функциями. Об их уровне сложности можно судить по следующему факту: графический процессор Maxtor Parhelia содержит 80 млн. транзисторов, что почти вдвое больше, чем процессор Intel Pentium 4.
Рис. 18.2 Блок-схема видеоадаптера на основе буфера кадров
Текстовый и графический режимы
Видеопамять также играет важную роль, поскольку именно здесь хранятся видеоданные, предназначенные для отображения на экране монитора. Видеоадаптер может работать в двух режимах — в текстовом и в графическом. В текстовом режиме (например, режим командной строки DOS) в видеопамять записываются ASCII-символы. Знакогенератор, память знакогенератора и сдвиговый регистр формируют точечные изображения экранных ASCII-символов. Память знакогенератора содержит пикселные образы всех ASCII-символов (букв, цифр и знаков препинания). Знакогенератор преобразует данные из видеопамяти в последовательность пикселных битов и передает их в сдвиговый регистр. Сдвиговый регистр генерирует поток двоичных сигналов (битов). В это же время декодер атрибутов определяет режим отображения соответствующего ASCII-символа: стандартный, мигающий, инверсный, высокой яркости, а для цветных мониторов определяет цвет символа и цвет фона. Генератор сигналов отвечает за превращение битовых потоков, поступающих из регистра сдвига и генератора атрибутов, в информационные и синхронизирующие сигналы, которые поступают на монитор, формируя собственно изображение. В зависимости от режима работы монитора генератор сигналов может вырабатывать аналоговые сигналы или сигналы ТТЛ. В настоящее время практически все цветные графические мониторы управляются аналоговыми видеосигналами.
В графическом режиме (например, в операционной системе Windows) ячейки видеопамяти содержат не ASCII-коды символов, а информацию о цвете каждого пиксела. То есть знакогенератор и его память, которые используются в текстовом режиме, в графическом режиме не задействуются. Например, в монохромной графике используется один бит на пиксел, в 16-цветной графике используются 4 бита на пиксел, в 256-цветной графике — 8 бит на пиксел и т.д. Коды пикселов из видеопамяти передаются контроллером ЭЛТ через знакогенератор без изменений. Затем они поступают непосредственно на сдвиговый регистр и на генератор сигналов. Именно генератор сигналов вырабатывает по командам контроллера ЭЛТ аналоговые или ТТЛ-видеосигналы (наряду с сигналами синхронизации).
Видео BIOS
Существует еще одна компонента классического видеоадаптера, о которой пока не говорилось, — это видео BIOS. Для работы в текстовом и графическом режимах контроллеру ЭЛТ требуются различные наборы команд. Поскольку необходимые для настройки видеосистемы и управления контроллером ЭЛТ команды зависят от конкретной модели видеокарты, то для функционирования видеосистемы невозможно полагаться только на прикладное программное приложение или системную BIOS. Поэтому, начиная с видеоадаптеров EGA, в видеокартах стала применяться своя микросхема ПЗУ для хранения базовой системы ввода-вывода (BIOS), необходимой для конкретной модели контроллера дисплея. В архитектуре современных персональных компьютеров 128 Кбайт (диапазон COOOOh—DFFFFh) в пределах первого мегабайта отводится под ПЗУ плат расширения, таких как контроллеры накопителя на жестком диске и видеоадаптеры. Системная BIOS в период прохождения тестов самодиагностики (POST) опознает и инициализирует видео BIOS.
Современные видеоадаптеры часто предоставляют возможность обновлять содержимое видео BIOS (с помощью специальной утилиты). Подобная утилита используется и для обновления системной BIOS. В каждом конкретном случае следует обращаться к инструкции по обновлению BIOS.
Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Видеоадаптеры. Текстовый и графический режимы", оказалась полезной или интересной, Вы можете поставить закладку в социальной сети или в своём блоге на данную страницу:
Так же Вы можете задать вопрос по статье через форму обратной связи, в сообщение обязательно указывайте название или ссылку на статью!
Обсудить статью на форуме