12.2. Відеокарти (відеоадаптери)

Зв'язок комп’ютера з монітором здійснюється за допомогою відеоадап­тера, або відеокарти, – пристрою, який повинен забезпечувати сумісність різних моніторів з мікропроцесорним комплектом комп’ютера. Конструк­тивно відеокарта є платою, яка вставляється в слот розширення AGP.

Як сучасний стандартний відеоадаптер використовується відеоадаптер VESA, що підтримує технологію Plug&Play.

Раніше існувало п'ять стандартних відеоадаптерів, які повною мірою забезпечували сумісність різних за конструкцією моніторів з комп’ютером:

• MDA – монохромний дисплейний адаптер;

• CGA – кольоровий графічний адаптер;

• MGA – монохромний графічний адаптер;

• EGA – поліпшений графічний адаптер;

• VGA – відеографічна матриця.

Окрім них, існують і інші адаптери, наприклад, Геркулес, PGA, SVGA та ін. Але вони не підтримують деякі загальноприйняті режими роботи моніторів і внаслідок неповної сумісності не дозволяють реалізувати будь-яке програмне забезпечення IBM PC.

Адаптер MDA, розроблений фірмою IBM, є одним з перших адаптерів, який може відтворювати лише алфавітно-цифрову інформацію і невелику кількість службових символів. У ньому відсутні графічні можливості. Він забезпечує роздільну здатність екрана 80 х 25 символів, розмір точкової матриці символу 9 х 14 пікселів.

Адаптер CGA, розроблений тією ж фірмою, забезпечує відтворення інформації тільки з обмеженою кількістю кольорів (цей адаптер призначений для роботи з цифровими RGB-моніторами). Він забезпечує роздільну здатність 80 х 25 символів на екрані, має точкову символьну матрицю 8 х 8 пікселів. Через невеликий обсяг відеопам'яті (всього 16 Кб) в графічному режимі адаптер забезпечує при низькій роздільній здатності (320 х 200 пікселів) відтворення 4 кольорів (здатність монітора – 8 кольорів), а при нормальній роздільній здатності може працювати тільки в монохромному режимі. Оскільки монітор дозволяє відтворити велику кількість кольорів, всі кольори були розділені на дві палітри: палітра 0 – зелений, червоний і коричневий (+ чорний), палітра 1 – голубий, фіолетовий і білий. Перемикання палітр здійснюється за допомогою переривання BIOS.

Адаптер EGA почав випускатися з 1984 р. і був оснащений відеопам'яттю місткістю 64, 128 або 256 Кб. Адаптер розроблявся для монітора RGB, здатного відтворювати 64 кольори. Але невеликий обсяг відеопам'яті дозволяв працювати з 4 палітрами по 16 кольорів.

Відеографічний матричний адаптер VGA, розроблений в 1988 р., дозволяв реалізувати 640 х 480 точок у графічному режимі при 64 – 256 (залежить від обсягу відеопам'яті) кольорах, що одночасно відображаються, з 262 144 можливих кольорів. У текстовому режимі адаптер VGA дозволяє відображати на екрані 80 х 25 або 80 х 50 символів. Кількість кольорів, що відображаються в цьому режимі, обмежена 16 кольорами з 256 можливих. Обмеження на кількість відтворюваних кольорів накладає архітектура адаптера, обумовлена прагненням зробити його сумісним з адаптером EGA.

Основними складовими відеокарти є:

1. Video BIOS – містить: набір команд, що виконують виведення зображення на екран монітора; інформацію про модель, виробника і параметри відеокарти.

2. Набір мікросхем, що включають 64- або 128-розрядний спеціалізований суперконвеєрний і суперскалярний процесор, набір апаратних засобів для обробки відеозображень різних форматів. Відеопам'ять є звичайною динамічною (DRAM) або спеціальною двохпортовою (Video RAM), яка допускає одночасний обмін як з боку системної магістралі, так і з боку монітора. Фізично відеопам'ять може мати лінійну структуру. Розбиття її на відеоплощини в цьому випадку може здійснюватися програмним шляхом – за допомогою драйвера дисплея. Тому є можливість одну і ту ж відеопам'ять використовувати для різної роздільної здатності екрана (змінюючи довжину бітової площини) і для різної кількості відтворюваних на екрані кольорів (змінюючи кількість бітових площин). Тому при фіксованому обсязі пам'яті можна збільшити роздільну здатність (але при цьому скоротиться кількість відтворюваних кольорів) або збільшити кількість відтворюваних кольорів (понизивши відповідно роздільну здатність екрана). Якщо ж відеоплощини реалізовані апаратно, перемикання режимів може емулюватися обмежено драйвером дисплея. Для відтворення динамічних (що рухаються, анімаційних) зображень відеопам'ять доводи­ться ділити на сторінки, які по черзі виводяться на екран при кожній регенерації (поки одна сторінка виводиться на екран, друга заповнюється черговим кадром). У всіх адаптерах частина відеопам'яті відводиться під знакогенератор, в якому записані коди форм символів, що виводяться на екран. У деяких випадках у відеопам'яті доводиться зберігати декілька знакогенераторів, наприклад з національними шрифтами.

3. RAMDAC (RAM Digital – Analogue Converter) – аналого-цифровий перетворювач для перетворення кодів кольорових пікселів в аналоговий сигнал. Частина відеокарт підтримує стандарт DVD, тому передають дані з відеопам'яті в обхід RAMDAC прямо на монітор.

4. Роз'єднання підключення до шини і зовнішніх пристроїв (монітора, плеєра та ін.). Монітори VESA використовують односторонню передачу даних від монітора до комп'ютера (протокол DDС1) і двосторонній обмін інформацією між комп'ютером і монітором (протоколи DDС2, DDC2A, DDS2B, DDS2AB) .

Основні характеристики відеокарти:

1. Роздільна здатність – це кількість пікселів по горизонталі і вертикалі. Мінімальна роздільна здатність 800 х 600 пікселів підтримує текстовий і графічний режими. Звичайно для відеокарти вказують максимальну роздільну здатність (наприклад, 2048 х 1536). В символьному режимі на екран може виводитися обмежений склад символів, що мають чітко певний графічний образ: букви, цифри, знаки пунктуації, математичні знаки і знаки псевдографіки. Склад цих символів визначений системою кодування, наприклад ASCІІ. Для виведення символу на екран дисплея спочатку визначається позиція, в якій повинен з'явитися символ (номер символу в рядку і порядковий номер рядка), а потім за кодом символу визначається його форма, яка і висвічується на екрані. Гранична кількість символів, одночасно розміщуваних на екрані, називається інформаційною місткістю екрана. В символьному режимі на екрані монітора IBM PC можуть бути висвічені 40, 80 або 132 (VESA BIOS EXTENTION) символів у рядку. Всього на екрані поміщаються 25, 50 або 60 рядків. Форма символу, що виводиться, визначається знакогенератором дисплея, в якому зберігаються коди форми всіх символів ASCII. В графічному режимі зображення на екрані формується з окремих точок (пікселів), що мають свої адреси. В найпростішому випадку кожному пікселу екрана відповідає один піксел відеопам'яті, який і визначає, світлою або темною повинна бути відповідна точка на екрані. Якщо окрім цього необхідно вказувати колір піксела, то кількість бітів відеопам'яті, що характеризують кожний піксел, доводиться збільшувати. Тому для графічного режиму потрібна більша пам'ять, ніж для символьного, при тій же роздільній здатності екрана.

2. Частота регенерації, або частота повторення кадрів (наприклад,

75 Гц).

3. Кількість кольорів визначається вибором одного з двох режимів: HiColor (високоякісний колір ) True Color (натуральний колір). У першому випадку підтримується 65536 кольорових відтінків. Для кодування кольору використовуються 16 бітів. У другому випадку підтримується 16,7 млн кольорів при 24-бітовому кодуванні (людське око сприймає приблизно 2 млн кольорів). Більшість моніторів не може забезпеч­ити таку різнома­нітність кольорів. Потужні відеокарти можуть підтримувати до 1 млрд колірних відтінків.

4. Тип шини відеокарти: PCI, AGP. Шина AGP підтримує різні стандарти: AGP, AGPX2, AGPX4, AGPX8.

5. Місткість відеопам'яті сучасних відеокарт складає 256 або 512 Мб. Така місткість необхідна для зберігання і обробки великої кількості даних, що використовуються графічним процесором для побудови зображень, які рухаються, на екрані монітора. Додаткові можливості – підключення до відеокарти декількох моніторів (2–4), а також підтримка відеокартою багатоекранного режиму, коли не екран виводяться декілька вікон.