Периферийные устройства

Рис. 1. Примерная архитектура видеосистемы

Видеопроцессор производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате, разгружается центральный процессор вычислительной системы. Отсюда следует, что видеопроцессор должен оперировать своей собственной памятью. Тип памяти, в которой хранятся гра

фические данные называется буфер кадра (frame buffer). В системах, ориентированнных на обработку 3D приложениий, требуется еще и наличие специальной памяти, называемо z-буфер (z-buffer), в котором хранится информация о глубине изображаемой сцены. В некоторых системах может иметься собственная память текстур (texture memory), т.е. память для хранения элементов, из которых формируются поверхности объекта. Наличие текстурных карт ключевым образом влияет на реалистичность изображения трехмерных сцен.

Видеопамять компьютера

Для обеспечения скоростного обмена данными с видеосистемой компьютера используется специальная двухвходовая память VRAM. В такой памяти чтение данных из памяти для воспроизведения их на экране видеомонитора и обновление данных процессором может осуществляться одновременно. Альтернативой VRAM считается память WRAM, также двух портовая. От традиционной, типа VRAM, она отличается большей на 50% скоростью доступа и наличием встроенной поддержки ряда массовых операций. В частности, она ускоряет пересылки выровненных данных, что особенно удобно при копировании экранного буфера как целого и операциях заливки прямоугольных областей. Более плотная упаковка транзисторов на кристалле обусловила снижение себестоимости этой памяти по сравнению с VRAM приблизительно на 20%.

Еще один способ увеличения скорости обмена данными с памятью - увеличение ширины шины доступа к памяти. Видеоадаптеры с 32-разрядной шиной данных применяются сейчас только в системах начального уровня. Стандартом на сегодняшний день стали 64-разрядные видеоадаптеры и 128 - разрядные. Для того чтобы использовать все линии шины данных, надо либо сформировать многобанковую память большого объема на микросхемах DRAM или EDO DRAM, либо воспользоваться памятью multibank DRAM (MDRAM). Архитектура MDRAM обеспечивает ширину шины 128 разрядов при общем объеме памяти всего 2 Мбайт. Применение многобанковой памяти в графических картах имеет смысл еще и потому, что ее можно наращивать относительно небольшими квантами. Это единственная архитектура, позволяющая имея на плате всего 2 Мбайта памяти, обеспечить поддержку режима TrueColor при разрешении 1024x768. Графическая плата на основе традиционных микросхем DRAM или VRAM для работы в этом режиме должна содержать 4 Мбайта памяти. У некоторых видеоадаптеров, предназначенных для САПР, ширина шины данных 192 разряда. В них вместо одного видеопроцессора используется сразу три, по числу базовых цветов. Такие платы плохо приспособлены для данных мультимедиа, поскольку преобразование цветовых координат занимает в них слишком много времени. Альтернативой MDRAM служит технология Rambus, которая также позволяет повысить скорость обмена с памятью при увеличении ширины шины. Для персональных компьютеров из-за наличия КЭШ- памяти эффект от применения EDO DRAM в качестве основной памяти, как правило, не превышает нескольких процентов, для графических плат он весьма значителен. Еще большее ускорение дает память SGRAM (вариант SDRAM, адаптированный для применения в видео картах).

Несмотря на то что стоимость микросхем памяти постоянно снижается, вклад памяти видеоадаптера в общую стоимость системы продолжает оставаться заметным. В то же время во многих типичных офисных приложениях, работающих в текстовом режиме, она используется всего на 10 20%., так нельзя ли в качестве графической памяти применять основную память компьютера, тем более что с появлением EDO DRAM, BEDO DRAM или SDRAM процесс чтения из нее значительно ускорился? Оказывается можно. Это решение называется Unifited Memory Architecture (UMA). В архитектуре UMA часть основной памяти компьютера резервируется для графики, а отдельный кадровый буфер отсутствует вовсе. Такое решение позволяет разработчикам интегрированных материнских плат существенно сэкономить на графической подсистеме.

Для приложений, где генерацию всего изображения на экране полностью выполняет ЦП, такая организация видеоподсистемы имеет существенные преимущества.

5. Видео монитор

Видео монитор - это устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов, поступающих от видеоадаптера, в изображение на экране. Мониторы классифицируются:

-по совместимости с видео адаптерами определённых типов (CGA, EGA, VGA);

-по типу входного интерфейса (цифровой или аналоговый);

-по типу экрана (ЭЛТ, жидкокристаллический экран, экран электролюминесцентный,

плазменный) и т.д.

-Электронно-лучевая трубка

Изображение на лицевой панели электронно-лучевой трубки создают светящиеся точки люминофора (pixel - picture element). Среднее расстояние между точками называют “зерном”. Зерно может иметь размеры от 0,25 до 0,41 мм . Распространены типовые размеры экранов: 14,15,17,19,20,21, 28 и 33 дюйма по диагонали. 14 - дюймовый экран имеет 265 мм в ширину. При разрешении 800x600 отображается 800 точек в строке. Расстояние между точками определится как 265/800 = 0,32 мм. В цветных мониторах каждый пиксель образован триадой люминофоров, излучающих в красном, зеленом и синем цвете. Люминофор каждого цвета освещается лучом своей электронной пушки. Луч движется по строкам, интенсивность луча изменяется модулятором, это приводит к изменению яркости светового пятна на экране. Движение луча происходит по определенному пути- растру. Такие дисплеи называют растровыми. Разрешающая способность монитора зависит от числа элементов изображения 640x480, 800х600 или 1024x768 пикселей.

Сегодня большинство мониторов выпускаются на ЭЛТ с теневой маской (они еще называются трубками с плоским экраном) или с апертурной решеткой это мониторы Trinitron фирмы Sony. Остальные производители, закупившие лицензию на эту технологию, выпускают продукцию под собственными торговыми марками.

Экран трубки с теневой маской покрыт точками люминофора, на которые электронный луч попадает через маску с небольшими круглыми отверстиями. Приводимый в описании монитора параметр "шаг точки" обозначает расстояние между точками люминофора одного цвета (красного, зеленого или синего). Чем меньше это расстояние, тем ближе точки друг к другу и тем резче изображение.

Рис. 2. Лучи фокусируются в отверстиях теневой маски

В трубках с апертурной решеткой люминофор нанесен в виде вертикальных полосок, разделенных тонкими металлическими проволочками. Электронный луч, попадая на полоски, вызывает их свечение. Для этой конструкции трубок под шагом подразумевается расстояние между полосками одного цвета. Чем меньше это расстояние, тем лучше.

Hельзя сравнивать размер шага для трубок разных типов: шаг точек ("триад") трубки с теневой маской измеряется по диагонали, в то время как шаг апертурной решетки, иначе называемый горизонтальным шагом точек, - измеряется по горизонтали. Поэтому при одинаковом шаге точек трубка с теневой маской имеет большую плотность точек, чем трубка с апертурной решеткой. Оба типа трубок имеют свои преимущества и своих сторонников. Трубки с теневой маской дают более точное и детализированное изображение, поскольку свет проходит через отверстия в маске с четкими краями. Поэтому мониторы с такими ЭЛТ хорошо использовать при интенсивной и длительной работе с текстами и мелкими элементами графики, например, в CAD/CAM-приложениях. Трубки типа Trinitron имеют более ажурную маску, она меньше заслоняет экран и позволяет получить более яркое, контрастное изображение в насыщенных цветах. Мониторы с такими трубками хорошо подходят для настольных издательских систем и других приложений, ориентированных на работу с цветными изображениями. Посмотрев на включенный экран, особенно на белый фон, можно заметить тонкие нити, идущие поперек решетки, они стабилизируют ее положение. Из-за более сложной конструкции дисплеи с такими трубками обычно немного дороже аналогичных моделей с теневой маской.

 Скачать реферат