Видеоадаптеры

Вторым после монитора основным компонентом видеосистемы PC является видеоадаптер. Иногда его называют видеокартой, но мы будем употреблять первый, более строгий, по нашему мнению, термин. Основная функция видеоадаптера — преобразование цифрового сигнала, циркулирующего внутри ПК, в аналоговые электрические сигналы, подаваемые на монитор. Другими словами, видеоадаптер выполняет роль интерфейса между компьютером и устройством отображения информации (монитором).

Интерфейс между компьютером и устройством отображения был единственным назначением первых видеоадаптеров (MDA, CGA, HGC, EGA, VGA). Однако по мере развития ПК на видеоадаптер стали возлагаться дополнительные обязанности: аппаратное ускорение 2D- и ЗD-графики, обработка видеосигналов, прием телевизионных сигналов и многое другое. Для решения этих задач в состав видеоадаптера начали включать дополнительные элементы, в результате чего современный видеоадаптер, часто именуемый SuperVGA или SVGA, превратился в мощное универсальное графическое устройство. Однако по сложившейся традиции такие интегрированные изделия по-прежнему называются видеоадаптерами.

Видеоадаптер является исключительно важным элементом видеосистемы, поскольку определяет следующие ее характеристики:

n максимальное разрешение и частоты разверток (совместно с монитором);

n максимальное количество отображаемых оттенков цветов;

n скорость обработки и передачи видеоинформации, определяющую производительность видеосистемы и ПК в целом.

В самом общем случае видеоадаптер включает в себя следующие основные элементы:

n видеопамять, предназначенную для хранения цифрового изображения;

n набор микросхем (Chipset), реализующий все необходимые функции обработки цифрового изображения и преобразования его в видеосигнал, подаваемый на монитор;

n схемы интерфейса с шиной ввода/вывода PC;

n ROM Video BIOS, в котором хранится расширение BIOS, предназначенное для управления видеосистемой ПК (для видеоадаптеров EGA, VGA, SVGA).

n цифро-аналоговый преобразователь, выполняющий преобразование цифровых данных, хранящихся в видеопамяти, в аналоговый видеосигнал (для видеоадаптеров VGA и SVGA);

n тактовые генераторы.

Помимо видеосигнала, видеоадаптер формирует сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации, используемые при формировании растра на экране монитора, — сигналы H-Sync и V-Sync. Параметры этих сигналов должны соответствовать возможностям монитора, используемого совместно с видеоадаптером.

Кратко логику работы видеоадаптера можно изложить следующим образом.

CPU формирует цифровое изображение в виде матрицы NxM n-разрядных чисел и записывает его в видеопамять. Участок видеопамяти, отведенный для хранения цифрового образа текущего изображения (кадра), называется кадровым буфером, или фрейм-буфером (от англ. frame buffer — кадровый буфер). Видеоадаптер 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 ЭЛТ.

В результате яркость каждого пиксела на экране монитора оказывается пропорциональной содержимому соответствующей ячейки памяти видеоадаптера. По окончании просмотра ячеек, соответствующих одной строке растра, видеоадаптер формирует импульсы строчной синхронизации H-Sync, инициирующие обратный ход луча по горизонтали, а по окончании сканирования кадрового буфера — сигнал V-Sync, вызывающий движение луча снизу вверх. Таким образом, частоты строчной и кадровой развертки монитора определяются скоростью сканирования содержимого видеопамяти, т. е. видеоадаптером. Очевидно, что блок разверток монитора должен поддерживать эти частоты. В противном случае изображение на экране монитора будет нестабильным или вовсе отсутствовать.