Главная страницаОбратная связьКарта сайта

Типы видеоадаптеров


На заре развития персональных компьютеров у пользователей был небольшой выбор между адаптерами MDA (монохромный) и CGA (цветной графический), при этом все они поддерживали текстовые режимы. Затем последовал период резкого увеличения количества видеорежимов и стандартов для видеоадаптеров, с которыми необходимо познакомиться, прежде чем приступать к модернизации компьютера или диагностики неисправностей видеосистемы. В этой части главы речь пойдет о видеостандартах, которые были разработаны за последние 20 лет и видеорежимах, которые обеспечиваются этими стандартами. Втабл. 18.1 и 18.2 приведен переченьвозможных режимов для графических ускорителей Matrox Millennium G550 и PNY Verto (на базе GeForce 4) соответственно.





Главное различие в видеорежимах, поддерживаемых двумя видеоускорителями это большая частота обновления, обеспечиваемая новым комплектом микросхем GeForce 4. Функции и возможности современных видеоускорителей нацелены на повышение скорости выполнения мультимедийных, графических, и игровых приложений.

MDA (Monochrome Display Adapter, 1981)

Адаптер монохромного дисплея (MDA) является самым старым типом среди видеоадаптеров, предназначенных для использования в персональных компьютерах. Текст выводится в 80 колонках и 25 строках с использованием символов размером 9x14 пикселов. Будучи только текстовой системой, адаптер MDA не предоставляет графических возможностей отображения, но он завоевал популярность благодаря относительно низкой стоимости, хорошему качеству отображения текста и встроенному в него порту принтера (LPT). На рис. 18.3 показана разводка контактов разъема платы MDA. В 9-ти контактном разъеме присутствуют 4 активных сигнала ТТЛ: сигнал яркости, видеосигнал, горизонтальный и вертикальный синхроимпульсы. Видеосигнал содержит информацию о каждом пикселе — отображать или не отображать его. Сигнал яркости несет информацию об уровне яркости выводимых пикселов (высокая или низкая). Импульсы горизонтальной и верти
кальной синхронизации управляют синхронизацией монитора. Платы адаптеров MDA уже давно вышли из употребления.



1.     Земля

2.     Земля

3.  Не используется

4.  Не используется

5.     Не используется

6.  Яркость (+)

7.  Видеосигнал (+)

8.     Горизонтальные синхроимпульсы (+)

9.     Вертикальные синхроимпульсы (-)


CGA (Color Graphics Adapter, 1981)

Адаптер CGA был первым адаптером, предоставляющим цветной текстовый и графический режимы вывода информации на персональном компьютере. Режим низкого разрешения (160x200) поддерживал 16 цветов, но такое низкое разрешение не привлекло большого внимания. Графический режим среднего разрешения (320x200) обеспечивает отображение более мелких деталей, но обеспечивал только четыре цвета. Режим максимального разрешения (640x200) обеспечивал всего два цвета (обычно один из них черный). Соотношение между разрешением и количеством цветов имеет большое значение, поскольку для одного кадра CGA требуется 16 000 байт видеопамяти. При разрешении 640x200 изображение состоит из 128 000 пикселов. 8 бит представляют 8 пикселов, поэтому видеопамяти в 16 000 байт (128 000/8) оказывается достаточно. Разрешение 320x320 дает 64000 пикселов экранного изображения, но для представления одного пиксела нужно два бита (4 пиксела на байт), и 16 000 байт (64000/4) все еще хватает. Отсюда видно, что объем видеопамяти непосредственно влияет на параметры видеорежима. Поскольку обычно емкость видеопамяти превышает необходимый минимум для построения изображения на экране монитора, то видеокарты поддерживают многостраничный видеорежим. На рис. 18.4 приведена разводка сигналов разъема CGA.

Также как и в случае адаптера MDA, в разъеме CG А1 -й и 2-й выводы используются для земли, импульсы горизонтальной синхронизации выведены на вывод 8, а импульсы вертикальной синхронизации — на вывод 9. CGA является цифровой дисплейной системой с сигналами ТТЛ, выведенными на контакты: 3 (красный), 4 (зеленый), S (синий) и 6 (интенсивность).



1.     Земля

2.     Земля

3.     Красный

4.  Зеленый

5.     Синий

6.     Интенсивность

7.  Не используется

8.  Горизонтальные синхроимпульсы

9. Вертикальные синхроимпульсы

6         Разъем CGA           9



Рис. 18.4Разводка сигналов разъема видеоадаптера CGA

EGA (Enhanced Graphics Adapter, 1984)

Этот тип адаптера появился незадолго до того, как ограничения адаптера CGA стали болезненно ощутимыми. Требование большего разрешения и количества цветов вызвало необходимость разработки и внедрения следующего поколения видеоадаптеров, известного под именем улучшенного графического адаптера (EGA). Одной из привлекательных черт адаптера EGA была обратная совместимость — плата EGA-адаптера могла эмулировать режимы CGA и MDA на соответствующем мониторе, а также обеспечивать свои собственные режимы на мониторе EGA Адаптер EGA обеспечивает видеорежимы с разрешением 320x200x16, 640x200x16 и 640x350x16. Для работы адаптера EGA требуется больше памяти, поэтому 128 Кбайт стало нормой для EGA-плат (хотя видеопамять многих EGA-плат может быть расширена до 256 Кбайт).

Разводка сигналов разъема EGA показана на рис. 18.5. Сигналы ТТЛ используются для передачи цветовых сигналов основного красного (3), основного зеленого (4) и основного синего (S). За счет добавления дополнительных цветовых сигналов (или сигналов цветовой яркости) таких как яркость красного цвета (2), яркость зеленого цвета (6) и яркость синего цвета (7) EGA-адаптер может воспроизводить до 64 возможных цветовых оттенков. На практике цветовая палитра может из 64 возможных цветов одновременно содержать только 16 цветов. Вывод 8 обеспечивает импульсы горизонтальной синхронизации, вывод 9 — вертикальной синхронизации, а вывод 1 остался общим.



1.     Земля

2.  Яркость красного цвета

3.     Основной красный цвет

4.  Основной зеленый цвет

5.     Основной синий цвет

6.  Яркость синего цвета

7.  Яркость зеленого цвета

8.     Горизонтальнызе синхроимпульсы

9.     Вертикальные синхроимпульсы

PGA (Professional Graphics Adapter, 1984)

Профессиональный графический адаптер (PGA) также появился в 1984 году. По тем временам PGA-адаптер предоставлял революционные возможности отображения в режиме 640x480x256. Трехмерное вращение и графическое отсечение осуществлялось аппаратным способом, и адаптер мог обновлять изображение с частотой 60 кадров в секунду. Адаптер PGA был чрезвычайно дорогим, и его могли себе позволить только очень серьезные пользователи. Для реальной работы PGA-системытребовалосьдве или три платы расширения, что создавало серьезную проблему свободного места (для плат расширения) в системном блоке компьютера. Адаптеры этого типа не нашли широкого применения. И в настоящее время их трудно встретить.

MCGA (Multi-Color Graphics Array, 1987)

Первоначально адаптер многоцветной графики (MCGA) встраивался в системную плату персональных компьютеров IBM PS/2-2S и PS/2-30. Адаптер MCGA поддерживает все видеорежимы CGA и обеспечивает несколько новых видеорежимов, включая 320x200x256, который стал предпочтительным режимом игрового программного обеспечения того времени. Система MCGA стала одной из первых графических систем, в которых использовались аналоговые цветовые сигналы вместо сигналов ТТЛ. Использование аналоговых сигналов позволило воспроизводить 256 цветов с помощью всего лишь трех линий основных цветов — красного, зеленого и синего (так называемая цветовая модель «RGB» — Red, Green, Blue).

Компания IBM стала использовать новый, 15-контактный разъем D-типа с трехрядным расположением выводов, показанный на рис. 18.6. Одним из разительных отличий между этим аналоговым разъемом и старым разъемом ТТЛ стало использование индивидуальных линий заземления для каждого цвета. Тщательное заземление является важным фактором, поскольку любой шумовой сигнал на аналоговых линиях приводит к искажению цвета. Если внимательно исследовать видеокабель, то можно обнаружить, что один или оба его конца имеют утолщения, содержащие противопомеховые фильтры. Важно понимать, что хотя адаптер MCGA может эмулировать CGA-видеорежимы, старые ТТЛ-мониторы не совместимы с аналоговыми уровнями RGB-сигналов.

Несмотря на присутствие нескольких заметных технических улучшений, сделанных в компьютерах PS/2, ни одно из них не обеспечило широкое распространение компьютеров этой серии. Однако система MCGA перешла в новый век аналоговой дисплейной технологии, и практически все последующие видеоадаптеры стали использовать 15-контактный аналоговый разъем. Хотя MCGA адаптеры с технической точки зрения также устарели, стандарт этот продолжает использоваться в адаптерах последующих поколений: VGA и SVGA.



1.     Красный

2.     Зеленый

3.     Синий

4.     Земля

5.     Земля

6.     Земля красного

7.  Земля зеленого

8.  Земля синего

9.     Не используется

10.    Земля

11.    Земля

12.    Не используется

13.    Горизонтальные синхроимпульсы

14.    Вертикальные синхроимпульсы

15.    Не используется

Рис. 18.6

Разводка сигналов разъема видеоадаптера VGA/MCGA/SVGA

VGA (Video Graphics Array, 1987)

Адаптер VGA появился вместе с MCGA-адаптером и был внедрен в другие компьютеры серии IBM PS/2. Граница между MCGA- и VGA-видеоадаптерами всегда была немного размыта, поскольку оба типа были выпущены одновременно (оба использовали одинаковый 15-контактный разъем), и VGA-адаптер обеспечивал те же режимы, что и адаптер MCGA. С практической точки зрения можно утверждать, что система MCGA является подмножеством системы VGA

Именно VGA-адаптер обеспечил хорошо известный сейчас экранный режим 640х480х 16, который сейчас используется в безопасном режиме (Safe mode) работы операционных систем Windows. Использование аналоговых цветовых сигналов позволило VGA-системам иметь палитру в 16 цветов из 262144 возможных вариантов. Адаптер VGA также обеспечивает обратную совместимость со всеми другими видеорежимами. Хотя компьютеры серии PS/2 больше не выпускаются, гибкость и совместимость адаптеров VGA оказались настолько привлекательными, что VGA-адаптеры были быстро разработаны для остальных персональных компьютеров. Со временем, поддержка VGA-системы стала рассматриваться в качестве стандарта для всех новых персональных компьютеров, но платы SVGA быстро заменили VGA адаптеры. Почти все SVGA-адаптеры оказывают полную поддержку VGA-видеорежимам.

8514/А (1987)

Видеоадаптер 8514/А является системой высокого разрешения, которая также была разработана для компьютеров серии PS/2. В дополнение к полной поддержке режимов MDA, CGA, EGA и VGA, адаптер 8514/А может воспроизводить 256 цветов с разрешением 640x480 и 1024x768. К сожалению, адаптер 8514/А опередил свое время. Отсутствие подходящего программного обеспечения и прекращение развития компьютеров серии PS/2 стали причинами отказа от использования адаптера 8514/А до того, как он мог бы стать общепринятым стандартом. Отчасти по этой причине система XGA (описывается ниже) быстро стала стандартом для видеосистем с высоким разрешением/высокой цветовой насыщенностью в персональных компьютерах на основе платформ MicroChannel (MCA).

XGA(1990)

Адаптеры XGA и XGA/2 — это высокопроизводительные 32-разрядные видеоадаптеры, разработанные компанией IBM для работы в компьютерах, основанных на архитектуре шины MicroChannel (MCA). Система XGA с архитектурой MicroChannel позволяет видеоадаптеру брать на себя управление компьютером с целью выполнения быстрой передачи данных. При этом поддерживаются все режимы MDA, CGA, EGA и VGA. Кроме того, при разрешающей способности в 1024x768 имеется несколько степеней цветовой насыщенности, а при разрешении 640x480 доступны 6S636 цветов. Для еще большего увеличения производительности видеосистемы в адаптер XGA добавлены быстрая видеопамять и графический сопроцессор. Адаптеры XGA предназначены для работы с высокопроизводительными приложениями в системах с архитектурой MicroChannel. Использование XGA в ISA-компьютерах было невозможно, так как шина ISA является 16-разрядной и не поддерживает режим монопольного управления шиной (bus mastering), как это делает шина MicroChannel.

SVGA (Super VGA)

С тех пор как VGA стал фактическим стандартом компьютерной графики, у пользователей появилось желание преодолеть границы разрешающей способности и цветовой насыщенности стандартного видеорежима VGA 640x480x16. В результате на рынок персональных компьютеров пришли адаптеры нового поколения, названные улучшенными или супер-VGA (SVGA). В отличие от адаптера VGA, налагающего жесткие требования на аппаратную конфигурацию, платы адаптеров SVGA не имели таких ограничений, и каждый производитель стал выпускать свои адаптеры SVGA, которые поддерживали множество различных (и не всегда совместимых) видеорежимов. Например, один производитель мог изготавливать плату SVGA, которая поддерживала режим 1024x768x65 К, а другой мог выпускать адаптер, обеспечивающий видеорежим 640х480х16М (более 16 млн. цветов).

Такие вариации разрешения и количества цветов видеоадаптеров привело к конкурентной борьбе за пользователя, но и раздробило рынок — никакие два SVGA-адаптера различных производителей не обеспечивали одинаковые видеорежимы. Такое развитие событий заставило разработчиков программного обеспечения использовать дополнительные служебные программы, называемые видеодрайверами. Видеодрайверы — это драйверы устройств, которые осуществляют взаимодействие между прикладной программой и видеокартой SVGA. Обычно видеодрайверы разрабатываются производителями адаптеров и поставляются на дискете вместе с платой адаптера. Особую пользу видеодрайверы принесли операционной системе Windows, поскольку в ней единственный видеодрайвер обеспечивает интерфейс между операционной системой и видеокартой, а прикладные программы используют стандартный программный интерфейс Windows. Это устранило необходимость разрабатывать отдельные видеодрайвера для каждого отдельного приложения (как это имеет место в DOS). Использование некорректного, устарелого или поврежденного видеодрайвера приводит к снижению производительности и возникновению проблем стабильности работы SVGA-систем. Одним из общих свойств SVGA-адаптеров является их полная поддержка обычного VGA-режима (не требующего использования драйверов), что дает возможность операционной системе Windows в любой ситуации запуститься в «безопасном» VGA-режиме 640х480х 16 (рис. 18.7). Лишь несколько производителей плат SVGA-адаптеров отказались от поддержки обычного VGA-режима работы видеосистемы компьютера.



Рис. 18.7 Режим 640x480x16 используется в безопасном режиме Windows

В настоящее время большая часть плат SVGA-адаптеров демонстрирует огромную производительность, широкий диапазон выбора видеорежимов при чрезвычайно привлекательной стоимости. Если бы не отсутствие стандартизации у SVGA-адаптеров, адаптеры VGA давно бы уже устарели. Ассоциация по стандартам в области видео электроники VESA (Video Electronics Standards Association) начала продвижение стандартов SVGA, предложив и поддерживая универсальный видеодрайвер—VBE (VESA BIOS Extension). Этот драйвер (современная версия 3.0) предоставляет унифицированный набор функций, дающий возможность прикладным программам определять возможности карты видеоадаптера компьютера и использовать оптимальную конфигурацию независимо от модели конкретного аппаратного адаптера. Практически все платы адаптеров SVGA, производимые в настоящее время, поддерживают универсальный видеодрайвер (VBE) и повсеместно рекомендуется использование плат адаптеров, поддерживающих VESA SVGA. В некоторых SVGA-платах драйвер VBE даже встроен в видео BIOS, что приводит к экономии оперативной памяти, ранее занимаемой видеодрайвером. Для компьютеров с SVGA-адаптерами, использование высокопроизводительной шины PCI (а теперь и AGP) привело к расширению количества экранных режимов, по мере их усложнения и использования графических ускорителей.

Цифровые интерфейсы

С появлением жидкокристаллических мониторов обнаружилась проблема повсеместно используемого аналогового интерфейса VGA/SVGA. Видеокарта, являясь цифровым устройством, формирует аналоговый видеосигнал, используя быстродействующую микросхему RAMDAC (см. ниже). Жидкокристаллический монитор также является цифровым устройством, но так как он получает аналоговый видеосигнал, он вынужден выполнять обратное преобразование сигнала в цифровую форму. При этом возможно возникновение ошибок синхронизации, изображение может терять четкость в определенных условиях, да и компоненты, которые выполняют оба этих преобразования, достаточно сложные, и как следствие, дорогие.

Естественно, возникла разумная мысль о разработке полностью цифрового интерфейса между видеокартой и монитором, что позволило бы отказаться от сложных схем RAMDAC и повысить качество изображения. При этом, что приятно, схема изменяется в сторону упрощения, так что теоретически стоимость решения должна быть даже ниже На практике, конечно, это не совсем так, так как на цифровой интерфейс возложили еще запрос характеристики монитора и другие служебные функции. На сегодняшний день существует три разновидности цифрового интерфейса для мониторов — P&D (Plug-and-Display), DPF и DVI (Digital Visual Interface).


P&D

Интерфейс Plug-and-Display (P&D) создан ассоциацией VESA в 1997 году. В данный стандарт, помимо поддержки цифрового и аналогового видеосигналов, была заложена интеграция с шинами US В и FireWire. Для этого использовался единый 30-контактный разъем с возможностью горячего подключения. Цифровая передача видеоданных основана на технологии PanelLink, которая разработана компанией Silicon Image. Передача данных осуществляется по трем витым парам с пропускной способностью до 165 МГц. Стандарт не получил широкого распространения, в основном из-за высокой стоимости реализации. Но использованный в нем протокол передачи данных под названием TMDS (Transition Minimized Differential Signaling) получил дальнейшую жизнь в следующих разработках.

DPF

Стандарт был принят ассоциацией VESA в 1999 году в качестве переходного. Образно говоря, за основу был взят стандарт P&D, и из него было удалено все лишнее, осталась только собственно цифровая передача. Максимальная частота передачи видеоданных не изменилась — 165 МГц. Из нововведений добавлена поддержка спецификации DDC (Display Data Channel — стандартизация коммуникационного канала между монитором и видеокартой) и EDID (Extended Display Identification Data — стандартизация формата представления технических характеристик монитора). Из отсутствующих возможностей — поддержка горячего включения и традиционных ЭЛТ-мониторов. При помощи переходника DPF совместим с стандартом P&D. Стандарт также не получил широкого распространения, хотя некоторые производители выпускали видеокарты, совместимые с данной спецификацией.

DVI

Стандарт разработан группой Digital Display Working Group (DDWG) и представлен в апреле 1999 года. Он основан на той же технологии PanelLink, что и его предшественники. Поддерживается DDC и EDID, горячее подключение устройств, а также один аналоговый и два цифровых канала, что дает возможность получить пропускную способность 330 МГц. Это позволяет получить разрешение вплоть до 2048х 1536 (частота кадров 60 Гц) или 1920x1080 (частота кадров 85 Гц). Оговорено и минимально возможное разрешение — 640x480 при частоте кадров 65 Гц (стандарт VGA). Интерфейс совместим с DFP и P&D при использовании соответствующих адаптеров.

Разъем DVI существует в двух основных вариантов. Вариант DVI-D реализует только цифровой интерфейс. Внешний вид такого разъема представлен на рис. 18.8, а назначение контактов разъема приведено в табл. 18.3. Вариант разъема DVI, который содержит как цифровой, так и аналоговый тракт передачи данных, приведен на рис. 18.9, а назначение контактов — в табл. 18.4. Разъем допускает горячее подключение, для чего его контакты имеют разную длину. При соединении контакты замыкаются в определенной последовательности, что и обеспечивает надежное и безопасное горячее подключение устройств. Порядок коммутации контактов при соединении разъемов приведен в табл. 18.5.







Обсудить статью на форуме


Если прочитаная статья из нашей обширной энциклопедия компьютера - "Типы видеоадаптеров", 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!
   


Copyright © 2008 - 2019 Дискета.info