Відеоадаптер

При розвитку відео систем ПК використовувались наступні види відеоадаптерів: 1) Монохромний MDA. Адаптер монітора розроблений на базі контролера дисплея Motorola 6845. 2) Кольоровий графічний адаптер CGA – реалізований також на мікросхемі 6845. 3) Розширений графічний адаптер EGA – в адаптері сформувалась архітектура, яка з невеликими доповненнями являється стандартною для сучасних відеоадаптерів. Адаптер EGA фірми IBM забезпечує можливість роботи в різноманітних відеорежимах в сукупності з кольоровими або монохромними моніторами з цифровими входами. В архітектурі EGA виділяються наступні блоки: блок керування електро-проміневою трубкою(СRTC), блок синхронізації(SEQ), графічний контролер(Graph), контролер атрибутів(ATTRIB). Починаючи з адаптера EGA, для доступу до відеопам’яті з боку процесора виділено 2 сегменти адресного простору. З ціллю сумісності з більш ранішими моделями відеоадаптерів, адреси відео буфера можуть змінюватись в залежності від встановленого відеорежиму.

Адаптер VGA. В цьому адаптері наявні всі блоки адаптера ЕGA, програмування яких аналогічне ЕGA. Збільшене кольорове розширення, що призвело до переходу на аналогове керування відео терміналом.

Адаптер SVGA. До даного класу відносяться адаптери сучасних ПК. Адаптер SVGA має весь набор стандартних регістрів VGA, але має покращені характеристики. Для керування додатковими можливостями адаптери SVGA мають набор додаткових програмно-доступних регістрів.

Адаптери мають об’єм відеопам’яті, перевищуючий виділений адресний простір, тому вони містять спеціальні регістри перемикання банків. Сучасні адаптери SVGA мають можливість пере адресації відеопам’яті в область старших адрес, що дозволяє в захищеному режимі працювати з цільними образами екранів. Крім апаратно-виділяємої відеопам’яті і снує і архітектура уніфікованої пам’яті. При такому підході під відео буфер виділяється область системного ОЗУ, що дозволяє декілька здешевити комп’ютер.

20. Робота відеосистем в текстових режимах

В текстових режимах встановлюється наступна відповідність між відеопам'ятю і зображенням на екрані: в початку пам’яті записуються дані о символі, що знаходиться на першій строчці в лівому кутку, потім дані об решті символів першої строки, потім дані о символах 2 строки починаючи зліва і т.д. При виводі текса різні відео системи працюють однаково. Для екрана відводиться 4000 байт, так що на кожну з 2000 позицій екрана (25 строк* 80 символів) приходиться 2 байта. Перший байт місить код ASCII символу. Апаратура дисплея змінює номер коду ASCII в пов'язаний з ним символ і відправляє зображення на екран. 2-й байт(байт атрибутів) містить інформацію про те, як повинен бути виведений даний символ. Для монохромного дисплея він установлює, чи буде даний символ підкреслений, виділений яскравістю чи негативом і т.д. В кольорових системах байт атрибутів установлює основний і фоновий кольори символу, а також ознаку його мерехтіння.

Відеоатрибути символів. Адаптери MDA і CGA. Кольоровий адаптер може виводити в кольорі як символ, так і всю область, відведену даному символу. Монохромний адаптер обмежений тільки чорним і білим кольором, але він може генерувати підкреслені символи, чого не може кольоровий адаптер. Адаптер EGA. В 16-кольорових текстових режимах в адаптері EGA діє такий самий формат атрибутного байта, що і в адаптері CGA. Проте в адаптері EGA введені додаткові зміни 4-бітних значень кольорів переднього плану і фону. Кожне 4-бітне значення маскується молодшими бітами регістру розширення кольорової площини в атрибутному контролері; отримане після цього 4-бітне значення обирає 1 з 16 регістрів палітри. Адаптери VGA і SVGA. В адаптері VGA емалюється дешифрування атрибутів адаптера EGA, але разом з 16 регістрами палітри мається ЦАП зі своїми 256 регістрами кольору PEL. Тому зміст обраного регістра палітри подається як індекс ЦАП і обираємий регістр кольору визначає кінцевий колір символу/фона.

21. Робота відеосистем в графічних режимах

В цьому режимі кольорове значення кожного пікселя зберігається як один чи декілька біт в відео буфері і зчитується(переноситься) на екран, можливо, з додатковими табличними змінами. Графічний режим часто називають режимом з адресацією всіх точок. Якщо в відео буфері пік сель кодується n бітами, одночасно на екрані можна спостерігати 2ⁿ кольорів. За допомогою спеціальних схем індексування кольору n-бітний код може розширюватися до m біт. В різних відео режимах використовується представлення 1, 2, 4, 8, 16 і 24 біт на піксель.

Режим 1 біт на піксель. Монохромний графічний режим 06h. Два кольори(чорний і білий) вимагають тільки 1 біт пам’яті для кожної точки на екрані. Використовується лінійна організація відеопам’яті.

Режим 2 біт на піксель. Колір 1 пікселя задається 2 бітами. Перший байт буфера містить інформацію про 4 найлівіші точки строки 0. Другий байт буфера містить інформацію про наступний сегмент строки і т.д. 4 можливі комбінації цих бітов являють собою один фоновий і 3 основних кольори.

Режим 4 біт на піксель. В даному режимі код кольору має ту саму розрядність, що і в текстових режимах, тому код кольору відеопам’яті містить індекс регістра палітри контролера атрибутів, який зберігає істинний 6-бітний колір пікселя.

Режим 8 біт на піксель. Код кольору відеопам’яті містить індекс регістра PEL блока цифро-аналогового перетворювача, який зберігає істинний 18-бітний колір пікселя.

Режим 16 і 24 біт на піксель. Дані режими високого кольорового розширення з’явились в сучасних адаптерах SVGA. Використовується лінійна організація відеопам’яті, індексація кольору не застосовується. Код кольору з відеопам’яті подається безпосередньо на цифро-аналоговий перетворювач.

Позиція пікселя на екрані характеризується екранними координатами (x, y), причому х – номер пікселя в строчці(нумерація зліва направо), а у- номер строки (нумерація зверху вниз). Початок системи координат(0; 0) відповідає верхньому лівому кутку екрана. При програмуванні відео систем виникає необхідність перетворень координат екрана(х, у) в відповідаючу їм адресу відео буфера(байт і біти).

22. Підтримка відеосистем з боку BIOS

ROM BIOS розрахований на підтримку адаптерів MDA і CGA. Починаючи з адаптера EGA введений певний набір процедур керування відео системою, який фізично розташовується на відео карті і відображається на адресний простір пам’яті, починаючи з адреси С000: 0000h. При запуску комп’ютера вектор 10h ініціалізується на відповідаючу адресу. Крім того, вектор 42h адресує процедури керування дисплеєм планарного BIOS. Звернення до всіх обслуговувань(відео сервісу) або функціям BIOS керування відеосистемою обслуговується командою INT 10h. Конкретна функція задається номером, який перед викликом INT 10h завантажується в регістр АН. Процедури відео BIOS зберігають зміст регістрів DS, ES, BX, CX, DX, SI, DI, BP. Відеосервіс дозволяє установити відео режим (BIOS Video Mode), означений формат екрана і виконувати необхідні дії. BIOS підтримує декілька динамічних змінних в області пам’яті, що називається областю даних дисплея. Для процедур BIOS адаптерів EGA і вище передбачено декілька областей збереження, являючи собою динамічні таблиці інформації об апаратних засобах відео системи і самого BIOS. Ці таблиці служать розширенням стандартної області даних BIOS. Вони застосовуються для збереження замінюючи символьних наборів, програмування палітри і інших функцій конфігурування. Області збереження пов’язуються з допомогою повних показників типа FAR, представлених двійними словами в форматі сегмент: зміщення. Розташування областей збереження визначає покажчик SAVE_PTR з області даних дисплея за адресою 0040: 00A8h.

23. Послідовний інтерфейс COM-порт

При послідовному зв’язку ПК посилає або приймає байти інформації побітно, тому для передачі даних в один бік використовується 1 сигнальна лінія. Послідовна передача даних може здійснюватись як в асинхронному, так і в синхронному режимах. Послідовний зв'язок настільки складний, що були розроблені спеціальні мікросхеми, що виконують роботу по перетворенню паралельного коду в послідовний для передачі та зворотному перетворені при прийманні даних. Ці ж мікросхеми формують і обробляють синхроімпульси і керуючі сигнали інтерфейсу. Такі мікросхеми називають універсальним синхронним приймачем-передавальником(UART). До складу IBM PC можуть входити до 4 послідовних інтерфейсів, що називаються СОМ1-СОМ4. Кожний з пристроїв СОМ-порту являє собою контролер, оснащений 25- або 9-штирьковим отвором на задній стінці корпуса ПК. Контролер СОМ порту є повністю програмуємим пристроєм. Можна програмно задати: кількість бітов даних і стоп-бітов, вид парності і швидкість обміну. Мікросхема UART 16550А має 12 програмуємих 1-байтних регістрів, за допомогою яких керується і контролюється порт комунікації. Сучасні периферійні пристрої, що підключаються до СОМ порту, можуть підтримувати специфікацію РпР. основна задача ОС РпР – ідентифікація підключеного пристрою.

24. Паралельний інтерфейс LPT-порт

ПК може працювати з 3 паралельними портами(LPT1-LPT3), до яких підключаються принтери, плотери і т.д. Для підключення використовується стандартний роз’їм Centronix. Кожний паралельний порт має свій адаптер, який керується регістрами вводу/виводу. Спочатку LPT порт розроблювався для паралельних матричних принтерів, працюючих в основному в текстовому режимі під керуванням MS-DOS. Це обумовило його однонаправлений режим роботи і специфіку керуючих сигналів. Зараз цей режим носить назву стандартного режиму або SPP і підтримується всіма адаптерами. Пізніше були розроблені покращені протоколи обміну і відповідаючі їм режими(EPP, ECP).

Стандартний режим SPP. Передача одно направлена, програмно-керуємий обмін. В SPP використовуються 3 регістри, що мають зміщення відносно базової адреси 0, 1 і 2 відповідно. Програми повинні ініціалізувати порт кожного пристрою перед першим використанням.

Режим ЕРР. Протокол ЕРР відповідає специфікації IEEE 1284, призначений для підвищення продуктивності обміну по паралельному порту і забезпечує двунаправлений обмін даними з кількома пристроями. Протокол ЕРР забезпечує 4 типа циклів обміну(запис/читання даних і запис/читання адреси). Головною відрізняючою ознакою ЕРР є виконання зовнішньої передачі під час одного процесорного циклу вводу/виводу. Це дозволяє досягати високих швидкостей обміну. Периферійний пристрій, підключений до паралельного порту ЕРР може працювати на рівні продуктивності пристрою, підключеного через слот ISA.

Режим ECP. Протокол ECP був запропонований фірмами Hewlett Packard і Microsoft як прогресивний режим зв’язку з периферією типу принтерів і сканерів. Даний протокол забезпечує високопродуктивний двунаправлений обмін даними хосту з периферійними пристроями. Протокол ECP в обох напрямках забезпечує 2 типи циклів: цикли запису і читання даних; командні цикли запису і читання. Командні цикли поділяються на 2 типа: передача канальних адрес і лічильника RLC. Протоколу ECP відповідає стандарт IEEE 1284, але з деякими специфічними особливостями реалізації.

1. Універсальна послідовна шина USB.

USB (Universal Serial Bus) є промисловим стандартом розширення архітектури РС, орієнтованим на інтеграцію з телефонією і пристроями побутової електроніки. USB – кабельна шина, яка підтримує обмін даними між хост комп'ютером і одночасно підключеними периферійними пристроями. Приєднані периферійні пристрої спільно використовують пропускну здатність USB через маркерний метод доступу. Шина дозволяє приєднувати, конфігурувати, використовувати і від'єднувати периферійні пристрої, в той час як хост і інші периферійні пристрої знаходяться в роботі.

Архітектура USB описується наступними визначеннями: з'єднання USB, пристрої USB і USB хост.

З'єднання USB – це спосіб, відповідно до якого пристрої USB з'єднуються і зв'язуються з хостом. Сюди входять: топологія шини, взаємодія між рівнями, потокові моделі, планування USB, яке забезпечує загальнодоступну систему зв'язків.

Система USB розділяється на 3 рівня з певними правилами взаємодії. Пристрій USB ділиться на інтерфейс, логічний пристрій і функціональну частину. Кожна частина відповідає тільки за певне коло завдань.

Архітектура USB включає в себе 4 базисних типи передач даних:

- передачі управляючої інформації, яка використовується для конфігурації пристрою під час приєднання і може використовуватися іншим пристроєм для специфічних цілей;

- передачі даних типу Bulk, генеруються або використовуються при відносно великих обсягах інформації;

- передачі типу переривання з підтвердженням прийому за обмежений час;

- ізохронні або потокові передачі даних в реальному часі, які займають заздалегідь обумовлену пропускну здатність шини USB.

26. Шина SCSI

Системний інтерфейс малих комп'ютерних систем SCSI був стандартизований ANSI в 1986р. В сучасних ПК інтерфейс призначений для зовнішнього підключення пристроїв різних класів. Пристрої підключаються в ланцюжок один за іншим. Пристрої ідентифікуються за допомогою перемичок і перемикачів, при цьому адаптеру шини на хості присвоюється максимальний номер, що дає найвищий пріоритет при доступі до шини.

Хост-адаптер пов'язує шину SCSI внутрішньою системною шиною комп'ютера. З точки зору шини всі пристрої можуть бути рівноправними і являтися як ініціаторами обміну (ІУ), так і центральними пристроями (ЦП), однак найчастіше в ролі ІУ виступає хост-адаптер. Кожний ЦП може містити до 8 незалежно адресуємих логічних пристроїв (ЛП) зі своїми номерами LUN, що представляють ПУ або їх частини.

Фізично паралельний SCSI являє собою шину, що складається з сигнальних і живлючих ланцюгів. Для захисту від перешкод кожний сигнальний ланцюг має свій окремий зворотний провід.

По типу сигналів розрізняють лінійні і диференціальні версії SCSI. Їх кабелі і роз'єми ідентичні, але електричної сумісності пристроїв немає.

Кожний пристрій SCSI, підключений до шини, повинен мати свій унікальний адресу, яка призначається при конфігуруванні. Адреса задається попередньою установкою перемикачів або джамперів. Для хост-адаптера можливе програмне конфігурування. Адреса визначає номер тієї лінії шини даних, яка здійснює вибірку даного пристрою.

Система команд SCSI включає загальні команди, застосовні для пристроїв всіх класів і специфічні для кожного класу.