Билет № 9. Назначение узла ramd ac видеоадаптера

RAMDAC (рис. 3.10) представляет собой быстродействующий ЦАП, оснащенный 256-ю регистрами цвета, образующими его собственное ОЗУ.

RAMDAC предназначен для преобразования двоичных чисел, содержащихся в ячейках видеопамяти, в 3 аналоговых сигнала R, G, B, уровень которых пропорционален яркости каждого из 3-х основных цветов.

Видеоконтроллер VGА имеет цветовую палитру шириной 8 бит. После вывода из блока атрибутов данные поступают в блок цифро-аналогового преобразования (RAMDAC). В блоке RAMDAC имеется 256 18-разрядных регистра, в которые CPU заносит коды цветов для изображаемых на мониторе точек. Данные из блока атрибутов задают адрес регистра блока RAMDAC, при обращении к которому считывается слово, содержащее три 6-разрядных значения для трех основных RGB - цветов. Это слово поступает в цифро-аналоговые преобразователи, и цифровые биты преобразуются в 3 аналоговых RGB-сигнала.

В графическом режиме каждый байт определяет цвет одной точки и поступает на регистр цвета точки (регистр адреса таблицы цветов). В текстовом режиме цвет точки кодируется также как в видеоадаптере CGA, т.е. кодом цвета символа и кодом цвета фона символа. Поэтому, одновременно в текстовом режиме может выводится только 16 цветов. Общее количество цветов определяется разрядностью (18) регистров таблицы цветов по формуле

N= 2 ¹⁸ = 256K.

На практике количество цветов, которое видеосистема VGA может отображать одновременно равно количеству регистров цвета (256). Содержимое регистров таблицы цветов RAMDAC можно изменять программно по командам ввода-вывода. Для этих регистров выделено 2 порта в адресном пространстве ввода-вывода ПК: 3С8H – порт адреса регистра таблицы цветов и 3C9H – регистр данных таблицы цветов.

Рис. 3.10. Структура схемы RAMDAC

Пример программного обращения к регистру таблицы цветов под номером 35 с заданием в этот регистр информации о красном цвете соответствующей точки

Исходные данные:

mov al, 35 ; адрес регистра таблицы цветов

mov bh, 111111b ; установка красного цвета (R)

mov bl, 0 ; установка зеленого цвета (G)

mov ch, 0 ; установка синего цвета (B)

Занесение данных в регистр таблицы цветов:

mov dx, 3c8h ; адрес регистра цвета

out dx, al ; ввод адреса регистра таблицы цветов

mov dx, 3c9h ; адрес регистра данных

mov al, bh ; ввод красного цвета

out dx, al ;

mov al, bl ; ввод зеленого цвета

out dx, al ;

mov al, ch ; ввод синего цвета

out dx, al ;

Билет № 10. Архитектура шины usb

Увеличение числа устройств, подключаемых к ПК, и, соответственно, развитие внешних интерфейсов привело к довольно неприятной ситуации: с одной стороны, компьютер должен иметь множество различных разъемов, а с другой – большая часть из них не используется. Другая проблема – каждое периферийное устройство имеет свой протокол обмена, что требует конкретного драйвера обслуживания, увеличивая занятость памяти и ОС.

Для устранения ряда недостатков, связанных с тем, что каждое ПУ подключалось в ПК с помощью специализированного интерфейса, была разработана спецификация нового универсального последовательного интерфейса USB.

Обычная архитектура шины USB подразумевает подключение одного или нескольких USB - устройств к компьютеру. Компьютер в такой конфигурации является главным управляющим устройством и называется хостом. Подключение устройств к хосту производится с помощью кабелей. Для соединения компьютера и устройства используется хаб. Если ПК имеет встроенный хаб, то этот хаб называется корневым хабом. На рис. 4.6 представлена общая архитектура шины USB.

Согласно спецификации на интерфейс USB устройства, работающие на шине могут иметь следующее назначение: а) хабы; б) функции – ПУ, подключенные к хабу; в) комбинированные устройства – ПУ со встроенным хабом. Физическое соединение устройств, соединенных по шине USB по топологии представляет собой многоярусную звезду, вершиной которой является корневой хаб (рис. 4.7).

Таким образом, каждый кабельный сегмент соединяет между собой две точки:

• хост с хабом или с функцией;

• хаб с функцией или с другим хабом.

Хаб выполняет коммутацию сигналов и выдачу питающего напряжения, а также отслеживает состояние подключенных к нему устройств, уведомляя хост об изменениях. Хаб состоит из двух частей - контроллера (Hub Controller) и повторителя (Hub Repeater).

Контроллер содержит регистры для взаимодействия с хостом. Доступ к регистрам осуществляется по специфическим командам обращения к хабу. Команды позволяют конфигурировать хаб, управлять нисходящими портами и опрашивать их состояние.

Повторитель представляет собой управляемый ключ, соединяющий выходной порт с входным. Он имеет средства сброса и приостановки передачи сигналов.

ПК

(хост)

Хаб

о о о о

USB -

. . . устройства

Рис. 4.6. Общая архитектура шины USB

ХОСТ

Корневой хаб

функция

хаб

функция

функция

хаб

функция

функция

функция

Рис. 4.7.Физическая архитектура USB

Нисходящие порты хабов могут находится в следующих состояниях:

• питание отключено (Powered off) - на порт не подается питание (возможно только для хабов, коммутирующих питание). Выходные буферы переводятся в высокоимпедансное состояние, входные сигналы игнорируются;

• отсоединен (Disconnected) - порт не передает сигналы ни в одном направлении, но способен обнаружить подключение устройства;

• запрещен (Disable) - порт передает только сигнал сброса (по команде контроллера), сигналы от порта (кроме обнаружения отключения) не воспринимаются;

• разрешен (Enabled) - порт передает сигналы в обоих направлениях. По команде контроллера или по обнаружении ошибки кадра порт переходит

в состояние запрещен, а по обнаружении отключения - в состояние отсоединен;

• приостановлен (Suspended) - порт передает сигнал перевода в состояние останова ("спящий режим"). Если хаб находится в активном состоянии сигналы через порт не пропускаются ни в одном направлении.

Состояние каждого порта идентифицируется контроллером хаба с помощью отдельных регистров. Имеется общий регистр, биты которого отражают факт изменения состояния каждого порта. Это позволяет хосту быстро узнать состояние хаба, а в случае обнаружения изменений специальными транзакциями уточнить состояние.

Корневой хаб расположен в одном из чипсетов. Всего через один корневой хаб может быть подключено до 127 устройств (хабов и функций (ПУ)). Версия USB 1.0 имеет относительно невысокую пропускную способность шины равную 12 Мбит/с. Поэтому, оптимальным считается подключение 4-5 устройств, так как с увеличением числа устройств снижается скорость обмена передачи.

Версия USB 2.0 имеет пиковую пропускную способность 480 Мбит/с. Этого вполне хватает для подключения принтеров, сканеров, цифровых фотокамер и др. подобных ПУ. Но для более быстродействующих ПУ типа внешние носители требуются более скоростные интерфейсы. Длина кабеля для интерфейса USB в среднем 2-5 метров в зависимости от версии.

Шина USB представляет собой четырехжильный кабель. Кабель USB содержит одну экранированную пару с импедансом 90 Ом для сигнальных цепей и одну не экранированную для подачи питания (+5В) (рис. 4.8).

Рис. 4.8. USB - кабель

На концах кабеля монтируются разъемы типов «А» и «В». С помощью разъема «А» кабель подключается к хабу, разъем «В» предназначен для подключения кабеля к ПУ.

Назначение выводов разъема USB следующее:

• Контакт 1 – питание (+5В);

• Контакт 2 – данные ( D - );

• Контакт 3 – данные ( D + );

• Контакт 4 – GND.

По одной паре “D+“ и “D-” линий шины USB передаются данные, по другой – питание, которое при необходимости подключается автоматически к ПУ. В шине используется дифференциальный способ передачи сигналов “D+“ и “D-” по двум проводам. Передача цифровых данных («0» и «1») задается не только двумя уровнями сигналов. Устанавливается так называемый порог срабатывания (порог передачи), который зависит от скорости передачи.

Скорость передачи определяется рабочим быстродействием подключаемого устройства. Скорость устройства, подключенного к конкретному порту, определяется хабом по уровням сигналов на линиях “D+“ и “D-”, смещаемых нагрузочными резисторами приемопередатчиков.

Шина USB позволяет производить обмен информацией с периферийными устройствами на трех скоростях :

• низкоскоростной (Low Speed - LS) - 1,5 Мбит/с (используется для интерактивных устройств: клавиатуры, мыши, джойстики)

• полноскоростной (Full Speed - FS) - 12 Мбит/с (аудио/видео устройства);

• высокоскоростной (High Speed - HS) - 480 Мбит/с (видео устройства, устройства хранения информации) – только для версии USB 2.0.