Avdeev

223

Рис. 9.1. Траектория лучей в масочном мониторе Рис. 9.2. Формирование растра

При движении лучей по строке происходит изменение яркости каждого из сотен пикселов. Во времяобратного горизонтального и вертикальногоходов лучи гасятся. Совокупность строк (прямых ходов лучей) образует растр экрана (рис. 9.2). Для получения немерцающего изображения выполняется регенерация растра с частотой

50-70 Гц.

Свечениемпикселовуправляетвидеосигнал,поступающийвмонитор.Вадаптерах MDA, CGA и EGA для этого используются уровни ТТЛ. Наличие узкого положительного сигнала вызывает свечение пиксела, а отсутствие – гашение. В адаптерах VGA применяют аналоговые сигналы, управляющие свечением цветных пикселов. Получение растрового изображения на экране синхронизируется сигналами горизонтальной (строчной) HSYNC и вертикальной (кадровой) VSYNC синхронизации.

Различают режимы строчного и чересстрочного отображения. В чересстрочном режиме в первом этапе вычерчиваются нечетные строки развертки, а на втором этапе – четные строки. Чересстрочная развертка наиболее подходит для изображения движущихся объектов, а строчная (последовательная) развертка – для статических объектов.

Упрощенная структурная схема растрового видеомонитора показана на

рис. 9.3.

224

Рис. 9.3. Упрощенная структурная схема растрового видеомонитора

Обычно для интерфейсного соединения видеоадаптера и видеомонитора используются разъемы D-9 или D-15, например разъем типа СНП101. Подключение интерфейсных линий к контактам разъема D-15 представлено в табл. 9.3.

Таблица 9.3

225

15 Резерв

Разъем видеоадаптера VGA изображен на рис. 9.4.

Рис. 9.4. Разъем видеоадаптера VGA

С помощью линий ID2-ID0 видеоадаптер VGA определяет тип подключаемого к нему монитора. В зависимости от полярности сигналов синхронизации HSYNC и VSYNC задаются режимы с разными строками развертки (350, 400 и 480). Например, отрицательная полярность сигналов HSYNC и VSYNC соответствует режиму, имеющему 480 строк развертки.

Буферный блок схемы видеомонитора предназначен для согласования его уровней сигналов с видеоадаптером и предварительной обработки сигналов.

Блок цветности используется для регулировки яркости, цветовой насыщенности, контрастности и для формирования цветовых видеосигналов R, G и B, которые через выходные усилители поступают на соответствующие пушки электроннолучевой трубки (ЭЛТ).

Выходные усилители осуществляют усиление сигналов основных цветов R, G и B до уровня, необходимого для модуляции токов лучей с помощью катодов трубки.

Модули строчной и кадровой разверток предназначены для создания отклоняющих токов строчной и кадровой частоты, поступающих в отклоняющую систему (ОС) ЭЛТ, и формирования импульсных напряжений, необходимых для стабилизации размера кадра по вертикали и горизонтали экрана.

226

Блок питания содержит выпрямитель напряжения сети, устройство пуска, стабилизации и защиты от перегрузок и обеспечивает сигналы питания всех модулей и блоков видеомонитора.

К основным органам настройки относятся регуляторы яркости, контрастности, частоты, размера и смещения по горизонтали (строкам) и вертикали (кадрам).

9.4. Адаптер VGA

Структурная схема адаптера VGA представлена на рис. 9.5.

Адаптер VGA содержит ПЗУ, например микросхему 127256 (Intel), имеющую емкость 32 Кбайта и хранящую систему BIOS, которая поддерживает функционирование процессора с адаптером VGA. Начальный адрес ячеек ПЗУ равен C000:0000h, а конечный адрес – 1000:3FFFh.

BIOS имеет следующие основные компоненты: программу инициализации адаптера, драйверы управления работой адаптера, наборы знакогенераторов для различных режимов с матрицами 8 8, 8 14 и 9 16 и таблицы видеопараметров для задания специальных режимов БИС адаптера.

Рис. 9.5. Структурная схема адаптера VGA

Секвенсер (контроллер синхронизации) координирует работу всех блоков адаптера. В состав секвенсера входят пять программно-доступных регистров, с помощью которых задаются режимы синхронизации, режимы работы видеопамяти (VRAM), выбор банка VRAM и т.д. Доступ к регистрам осуществляется через порт 3C4h (индекса) и порт 3C5h (данных).

Секвенсер обеспечивает циклический доступ процессора к банкам памяти во время обратного хода луча по строке экрана. Для обращения процессора к VRAM секвенсер формирует сигнал готовности (I/O CH RDY).

В адаптерах MDA и CGA в качестве контроллера электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) используется микросхема 6845 фирмы Motorola, предназначенная для управления формированием сигналов HSYNC и VSYNC, курсора и изменения адреса видеопамятисинхроннособразованиемрастра.Этамикросхемасодержит18 програм- мно-доступных регистров, обращение к которым выполняется с помощью двух портов (регистра индекса, 3D4H и регистра данных, 3D5H). В контроллере ЭЛТ четыре

228

регистра (R0–R3) используются для задания параметров строчной развертки (число символов в строке, ширинаи начальная позицияHSYNC).Кроме того, четыре регистра (R4–R7) определяют характеристики кадровой развертки (число строк, ширина VSYNC и т.д.). Два регистра R8 и R9 предназначены соответственно для управления чересстрочным режимом и хранения адреса конечной строки растра. Регистры R0–R9 инициализируются BIOS при включении питания. При смене режимов BIOS модифицирует эти регистры. Регистры R10 (начальная строка) и R11 (конечная строка) применяется для программирования формы курсора, а регистры R12 (старший байт) и R13 (младший байт) отслеживают стартовый адрес выводимого на экран символа. Адрес позиции курсора указывают регистры R14 (старший байт) и R15 (младший байт), а адрес позиции светового пера – R16 и R17. Регистры R12 и R13 могут быть использованы для выполнения горизонтального и вертикального сдвигов изображения на экране.

Вадаптере EGA применяется БИС, сохраняющая регистры микросхемы 6845

иимеющая дополнительные регистры. Эта БИС формирует сигнал прерывания (INTR) в момент времени начала вертикального гашения луча (обратного хода), сообщая П о возможности доступа к видеопамяти. Кроме того, БИС позволяет осуществлять доступ к двум несмежным областям видеопамяти. Каждый регистр БИС дополнен девятым битом переполнения.

Вадаптере VGA (СБИС) также сохраняется преемственность с БИС ЭЛТ EGA (сохранены программно-доступные регистры, обращение к которым выполняется с помощью портов 3D4H и 3D5H). Кроме того, введены дополнительные регистры, связанные с реализацией новых режимов, содержащих 400 и 480 строк. Большая часть регистров доступна по записи и по чтению со стороны П и регистры развертки можно защитить от записи информации. Адаптер VGA может эмулировать работуадаптераCGA,приэтомвтекстовомрежимеповторяетсякаждаястрока(про-

цессдвойногосканирования), т.е.символспозицией8 8придвойномсканировании имеет позицию 8 16.

Видеобуфер или видеопамять (VRAM) использует часть адресного пространства системного П и расположен в видеоадаптере. Доступ к видеобуферу со стороны П может быть прямой (непосредственный), реализуемый в адаптерах MDA и CGA,

229

и косвенный с использованием регистров-защелок, применяемый в адап-

терах EGA и VGA. Для получения немерцающего изображения контроллер ЭЛТ адаптера периодически считывает содержимое видеобуфера с частотой 50–70 Гц и преобразует его в видеосигнал (цифровой или аналоговый), поступающий в монитор. Емкость видеобуфера находится в интервале от 4 Кбайт (MDA) до 256 (512)

Кбайт (VGA).

Рассмотрим адресацию видеобуфера. В адаптере MDA 4 Кбайт занимают неизменяемое адресное пространство от B000:0000h, а в адаптере CGA 16 Кбайт – от В800:0000h. В адаптере EGA используется 4 области адресного пространства в зависимостиотбитов3и2шестоговспомогательногорегистраграфическогоконтроллера. Если эти биты принимают значения 00 или 01, то адресный диапазон начинается от А000:0000h. Коды 10 или 11 указанных битов соответственно определяют адресный диапазон от В000:0000h или В800:0000h. Для исключения всего видеобуфераизадресногопространстваП следуетсброситьбит1выходного регистра(порта 3С2Н). Управление выбором адресного пространства VGA выполняется так же, как и в EGA за исключением разрешения (запрещения) адресации. В текущий момент времени обычно на экран выводится только часть информации видеопамяти, называемой экранной страницей. Если емкость видеобуфера равна 16 Кбайтам (CGA), то для текстового режима 80 25 видеобуфер содержит четыре страницы (80 25 2=4 Кбайт). В текстовом режиме в видеобуфере хранится код символа и код атрибута (2 байта). Для построения видеобуфера применяются микросхемы памяти, имеющие два независимых (параллельных) канала доступа к ее ячейкам. Один канал используется П для записи или чтения содержимого видеобуфера, а другой необходим контроллеру ЭЛТ для регенерации изображения на экране.

В адаптерах EGA и VGA применяется графический контроллер для управления передачей данных между видеобуфером и П, между видеобуфером и атрибутным контроллером. Графический контроллер содержит 9 программнодоступных регистров, обращение к которым выполняется с помощью портов 3СЕН (индекса) и 3СFh (данных). Атрибутный контроллер в адаптере VGA преобразует символьные атрибуты текстового режима и пикселные данные графического режима в восьмиразрядные индексы для выбора регистра цвета ЦАП. Доступ к 20-ти регистрам

230

атрибутного контроллера осуществляется через порты 3С0h (индекса) и 3С1h (данных).

9.5. Текстовый режим

После загрузки компьютера дисплей начинает работать в текстовом режиме. В этом режиме видеобуфер хранит код символа и код атрибута. Младшие четыре разряда кода атрибута определяют цвет символа (биты I, R, G и B, где I – интенсивность свечения). Старшие четыре разряда задают цвет фона (биты I/B, R, G и B, где I/B – интенсивность или мигание символа), программируются битом 5 регистра управления режимом (порта 3D8h).

Используя 3 основных цвета R, G и B, можно получить 8 цветовых комбинаций. Управляя еще и интенсивностью (I) свечения, образуют 16 цветовых комбинаций с помощью кода IRGB. В табл. 9.4 представлено базовое кодирование цветов (палитра цветов).

231

В адаптере CGA байт атрибута непосредственно управляет выбором цветов символа и фона, а в адаптере EGA каждые четыре бита атрибута используются как индекс для выбора одного из шестнадцати режимов палитры, 6-разрядный код Rr Gg Bb которого поступает в монитор. В этом коде для каждого цвета применяются два бита (00 – цвет выключен, 01 – слабый цвет, 10 – обычный и 11 – яркий). Такое кодирование увеличивает число цветов до 64. Адаптер VGA содержит дополнительно 256 18-разрядных регистров цвета ЦАП, выбор каждого из которых осуществляется 8-разрядным кодом, причем младшие 6 или 4 бита считываются из регистра палитры, используемого также в EGA, а старшие 2 или 4 бита берутся из регистра выбора цвета. Объединением битов (6 и 2, 4 и 4) управляет бит 7 регистра управления режимом. Каждый 18-разрядный регистр цвета ЦАП содержит три 6- разрядных поля R, G и B, которые соответственно поступают на ЦАП R, ЦАП G и ЦАП B, аналоговые сигналы которых передаются в монитор. Этапы дешифрирования битов атрибута в VGA показаны на рис. 9.6.

232

ЦАП R ЦАП G ЦАП B

Рис. 9.6. Этапы дешифрации битов атрибута

В адаптерах MDA и CGA символы хранятся в последовательных ячейках видеобуфера, которые отображаются на прямоугольные координаты экрана (рис. 9.7).

.

. j

. 24

Рис. 9.7. Отображение видеобуфера на экране

В видеобуфере в младшем байте с четным (меньшим) адресом хранится код символа, а в старшем байте с нечетным (большим) адресом – код атрибута. Схема отображения кода символа на экран имеет следующий вид:

Код символа ПЗУ (знакогенератор) сдвиговый регистр экран. На экран в символьную позицию построчно отображается матрично-пиксел-

ное изображение символа (рис. 9.8).