ВИДЕОУСТРОЙСТВА ПЕРСОНАЛЬНЫХ ЭВМ И ИХ ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ.
Видеоустройства ПЭВМ состоят из 2-х частей: монитора и адаптера.
Пользователь видит только монитор – похожий на телевизор прибор, а
адаптер спрятан в корпус машины. На экране монитора воспроизводится
видеосигнал, поступающий от адаптера. В самом мониторе находится
только электронно-лучевая трубка и схемы развертки.
В адаптере содержатся логические схемы, преобразующие данные,
поступающие для отображения, в видеосигнал. Адаптер обеспечивает
формирование также строчных и кадровых синхроимпульсов, необходимых для
управления работой схем развертки. Так как электронный луч
“пробегает” экран примерно за 1/50 долю секунды (период кадровой
развертки – 20 миллисекунд),а изображение на экране монитора меняется
довольно редко, то видеосигнал, поступающий на монитор, должен снова
и снова порождать (регенерировать) одно и то же изображение. Для его
хранения в адаптере имеется буферная память (видеобуфер).
Каждому участку видеобуфера соответствует своя область на экране
монитора. Информация в видеобуфер заносится центральным процессором
компьютера программным путем. А адаптер периодически, с частотой
смены кадров, считывает видеобуфер и преобразует его содержимое в
видеосигналы, поступающие на управляющий электрод ЭЛТ монитора.
Центральный процессор имеет к видеобуферу точно такой же доступ, как и
к основной памяти машины. Благодаря этому несложное изображение можно
формировать на ПЭВМ очень быстро – в тысячи раз быстрее, чем на
традиционной ЭВМ, соединенной с дисплеем медленным интерфейсом.
Монитор и адаптер должны быть совместимы, но это вовсе не означает, что
они должны жестко соответствовать друг другу. Напротив,
большинство адаптеров способно работать с мониторами нескольких типов,
правда не всегда в оптимальном режиме.
Совместимость монитора с тем или иным типом адаптера во многом
определяется его характеристиками.
Характеризуя монитор, прежде всего говорят о его цветности – цветной
или монохромный (одноцветный). Далее мониторы отличаются разрешением.
Наконец, они подразделяются на RGB и композитные, а также на аналоговые
и цифровые. Особый класс образуют многочастотные мониторы –
“мультисинки”.
Разрешение монитора измеряется количеством строк в кадре и числом
элементов изображения (“пиксел”, а проще говоря – точек) в строке.
Оно обозначается формулой H x V. Например, на мониторе разрешением 720 х
348 изображается 348 строк по 720 пиксел в строке. Практически все
профессиональные мониторы имеют разрешение 640 х 200 и более. В
настоящее время чаще всего встречаются мониторы с разрешением от 640 х
350 до 720 х 480.
Луч монитора обычно пробегает строку за строкой, слева направо и
сверху вниз (горизонтальная и вертикальная развертки),а затем
возвращается к началу верхней строки кадра. Частота, с которой луч
пробегает весь экран, называется частотой кадров или частотой
вертикального сканирования, и обычно равна 50-70 Гц. Частота, с
которой выводятся строки, называется частотой строк. Она примерно равна
числу строк в кадре и у подавляющего числа мониторов лежит в пределах
15-40 кГц. Наконец, частота, с которой на экран выводятся точки, т.е.
с которой адаптер может переключать видеосигнал, примерно равна числу
пиксел в строке, умноженному на частоту строк и составляет десятки
мегагерц. В то время, пока электронный луч возвращается к началу
следующей строки (обратный ход горизонтальной развертки) и к вершине
кадра (обратный ход вертикальной (кадровой) развертки),на экран ничего
не выводится. В это время центральный процессор может обновлять
информацию в видеобуфере.
Изредка в мониторах используется чересстрочная развертка, используемая
в обычных телевизорах: сперва выводятся все нечетные строки кадра,
а затем луч возвращается на верх экрана и начинает роспись четных
строк.
Известно, что каждый цвет можно разложить на сумму трех основных цветов
– красного, зеленого и синего. Различные соотношения интенсивностей
основных цветов дают целую гамму цветов и оттенков. На этом принципе
основана работа цветных мониторов (и телевизоров). Экран цветного
кинескопа покрыт фосфором трех цветов. Участки каждого цвета
расположены обычно в виде перемежающихся узких полосок с шагом около
1/3 мм. Каждый участок возбуждается своим электронным лучом, однако все
три луча движутся синхронно и всегда освещают соседние точки.
При управлении монохромным монитором видеосигнал должен нести
информацию об уровне яркости каждой точки экрана, а при управлении
цветным монитором – об уровнях яркости трех основных цветов, образующих
цвет пиксела.
Различия между RGB и композитными мониторами связано с их сопряжением с
адаптером. RGB – мониторы получают сигналы яркости трех основных цветов
по отдельным проводам (красный, зеленый и синий по-английски red,
green и blue, сокращенно RGB). Композитные мониторы получают все три
сигнала по одному каналу, как в обычном телевизоре. Другими словами,
сначала три сигнала объединяются в адаптере в один, а затем уже в
мониторе вновь разделяются. Очевидно, что объединение и разделение
сигналов вносит помехи, поэтому композитные мониторы дают гораздо
худшие качества изображения и в настоящее время ис-пользуются редко.
Различия между аналоговыми мониторами во многом совпадают с различием
между композитными и RGB-мониторами. Так, для управления цветным RGB
аналоговым монитором нужны три канала – по одному на каждый основной
цвет. Амплитуда сигнала в каждом канале, а следовательно и
интенсивность основных цветов, может меняться плавно. Это
обеспечивается высококачественной дорогостоящей электроникой адаптера,
однако большие затраты компенсируются возможностью получать любые
цвета любой точки экрана.
+———————–+ общий +——————-+
¦ +——————¦1 ¦ р ¦ ¦
¦ +—————–+ ¦ общий +–¦ а ¦ ¦
¦ ¦ ¦ +——————¦2 ¦ з ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ R (красный) +–¦ ъ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ в
2 ¦ R +———-+ +—¦ ¦ +—+—¦ ¦ и
а +—¦ ¦ ¦ +—¦Rc¦ ¦ +—¦ G д
т 3 ¦ I +———++–+—¦& +–+–++—¦1 +———-> е
р +—¦ ¦ +—¦ ¦ ¦ ++—-¦ ¦ о
и 4 ¦ B +——-+ ¦ ¦ +—¦Ic¦ ¦¦ +—¦ R м
б +—¦ ¦ +—+—¦& ++ ¦ ¦+—-¦1 +———-> о
у 5 ¦ G +—–+ ¦ +—¦ ¦¦ ¦ ¦ +–¦ ¦ н
т +—¦ ¦ ¦ ¦ +—¦¦ ¦ ¦ ¦ +—¦ I и
о 6 ¦ R +—+ ¦ +—–+—¦& ¦+-+-+–+–¦1 +———-> т
в +—¦ ¦ ¦ ¦ +-¦ +–+ ¦ ¦ +¦ ¦ о
7 ¦ Bl+-+ ¦ ¦ ¦ ¦ +—¦Gфон¦ ¦ ¦+—+ р
+—+ ¦ ¦ +——-+-+-¦& +—-+ ¦ ¦ у
¦ ¦ ¦ +-¦ ¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ ¦ +—¦R фона ¦ ¦
¦ +———+-+-¦& +——-+ ¦
¦ ¦ +-¦ ¦ ¦
¦ ¦ ¦ +—¦I фона ¦
+———–+-+-¦& +———+
¦ +-¦ ¦
¦ ¦ +—+
¦ ¦
+———+ +—-+ ¦ ¦
¦ ¦ +–¦1 +—+ ¦
¦ Знако- ¦ ¦ +—-+ ¦
¦генератор+–>¦ ¦
¦ ¦ ¦ +—-+ ¦
¦ ¦ +–¦1 o—–+
+———+ +—-+
Рис.3. К формированию выходного RGBI-видеосигнала.
Особенностью работы видеоадаптера в графическом режиме являет-ся то,что
в этом режиме адресуется каждый пиксел экрана. Так,напри-мер,при работе
адаптера в четырехцветном графическом режиме с раз-решением 320*200
пиксел в видеобуфере каждый пиксел описывается двумя битами.
Поэтому для адресации поля в 320*200 пиксел потребу-ется память
видеобуфера обьемом 16 тысяч байт. В каждом байте опи-сывается четыре
соседние (по строке) пиксела. Между номерами ячеек памяти в видеобуфере
и точками на экране наблюдаются следующие за-висимости : первый четыре
пиксела первой телевизионной строки опи-сываются в первом байте
видеобуфера,вторые 4 пиксела – во втором байте и т.д. Адаптер
постоянно следит за координатами электронного луча и синхронно с его
движением считывает соответствующие ячейки видеобуфера. Считанный байт
имеет следующую структуру :
7 6 5 4 3 2 1 0
+—————————————+
¦ C1 ¦ C0 ¦ C1 ¦ C0 ¦ C1 ¦ C0 ¦ C1 ¦ C0 ¦
+———+———+———+———¦
¦состояние¦состояние¦состояние¦состояние¦
¦1-го пик-¦2-го пик-¦3-го пик-¦4-го пик-¦
¦села ¦села ¦села ¦села ¦
+—————————————+
Элементы кода C1 C0 определяют цвет пиксела :
+—————————————————–+
¦ Код ¦ ¦
+————————¦ Цвет пиксела ¦
¦ С1 ¦ C2 ¦ ¦
+———–+————+—————————-¦
¦ 0 ¦ 0 ¦ цвет фона ¦
+———–+————+—————————-¦
¦ 0 ¦ 1 ¦ зеленый ¦
+———–+————+—————————-¦
¦ 1 ¦ 0 ¦ красный ¦
+———–+————+—————————-¦
¦ 1 ¦ 1 ¦ коричневый ¦
+—————————————————–+
Следует отметить,что пользователь может программным путем из-менить
(переназначить) указанные комбинации С1 С0 цвета на следую-щие:
зеленый –> голубой
красный –> сиреневый
коричневый –> белый.
Т.е. в альтернативном варианте,например,для комбинации C1=”0”,
а C0=”1” цвет пиксела будет не зеленый,а голубой.
Цвет фона может быть выбран любым из 16 цветов,указанных в таблице
1. Этот цвет назначается пользователем программным путем и хранится в
специальном регистре видеоадаптера – регистре выбора цвета.
Как программировать видеоадаптер и управлять выводом информа-ции на
экран монитора Вы узнаете на следующем занятии. А в заключе-ние
отметим,что рассмотренный принцип работы характерен для цветно-го
графического адаптера – CGA. Этот адаптер был разработан фирмой IBM еще
в 1981 г. и широко используется до настоящего времени.
Правда,появившийся в 1985г. усовершенствованный графический адаптер
EGA,существенно потеcнил CGA,а появление в 1987г. адаптера
VGA,поз-волило обеспечить персональные ЭВМ еще более мощными
видеосредства-ми.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
