30. Архитектура современных видеосистем. Видеопамять.

Видеопамять вместе с электронными схемами управления дисплеем располагается на одной печатной плате, которая называется дисплейным адаптером (видеокартой). Одной из наиболее важных характеристик видеокарты является размер размещенной на ней видеопамяти. От этого зависят такие важные параметры изображения, как количество пикселов по горизонтали и вертикали – разрешающая способность, а также количество цветов, которые могут одновременно отображаться на экране, - палитра.

Видеопамять. Видеопамять персонального компьютера (VRAM - Video RAM) хранит растровое изображение, которое показывается на экране монитора. Изображение на мониторе полностью соответствует текущему содержанию видеопамяти. Видеопамять постоянно сканируется с частотой кадров монитора. Запись новых данных в видеопамять немедленно изменяет изображение на мониторе.

Необходимый объем видеопамяти вычисляется как площадь экрана в пикселах, умноженная на количество бит (или байтов) на пиксел (установленный видеорежим). Наблюдается тенденция увеличения объемов видеопамяти соответственно увеличению разрешающей способности и глубины цвета видеосистем. В видеопамяти могут храниться несколько кадров изображения, что часто используется при анимации. Кроме того, в некоторых видеоадаптерах предусмотрена возможность использования видеопамяти для хранения другой информации, например Z-буфера, растров текстур.

Физически видеопамять организована в виде одномерного вектора байтов в общем адресном пространстве. Как правило, адрес первого байта видеопамяти равен A000:0000 (сегмент: смещение) или A0000 (абсолютный адрес).

Кроме физической организации видеопамяти следует учитывать ее логическую организацию, которая зависит от видеорежима. Например, в видеорежиме VGA (256 цветов, 320х200) используются четыре массива байтов памяти. Каждый массив назван битовой плоскостью, для каждого пиксела используются одинаковые биты данных различных плоскостей. Каждая битовая плоскость содержит 80 байтов в одной строке. Плоскости имеют одинаковый адрес в памяти, для доступа к отдельной плоскости необходимо устанавливать индекс плоскости в соответствующем регистре видеоадаптера. Подобный способ организации видеопамяти используется во многих других видеорежимах, он позволяет, например, быстро копировать массивы пикселов.

Для сохранения нескольких кадров изображения в некоторых видеорежимах предусматриваются отдельные страницы видеопамяти с одинаковой логической организацией. Тогда можно изменять стартовый адрес видеопамяти – это приводит к сдвигу изображения на экране. Во всех графических видеорежимах стартовый адрес видеопамяти соответствует левому верхнему пикселу на экране. Поэтому координатная система с центром координат (0,0) в левом верхнем углу растра часто используется в качестве основной (или устанавливается по умолчанию) во многих графических интерфейсах программирования, например, в API Windows.

31. Архитектура современных видеосистем. Графический процессор.

Графический процессор. Современные видеоадаптеры представляют собой сложные электронные устройства. Кроме видеопамяти, на плате видеоадаптера (или видеокарты) располагается мощный специализированный графический процессор, который по сложности уже приближается к центральному процессору. Кроме визуализации содержимого видеопамяти графический процессор выполняет как относительно простые растровые операции: копирование массивов пикселов, манипуляции с цветами пикселов, так и более сложные. Там, где ранее использовался исключительно центральный процессор, в настоящее время все чаще применяется графический процессор видеоадаптера, например для выполнения операций графического вывода линий, полигонов. Первые графические процессоры видеоадаптеров выполняли преимущественно операции рисования плоских элементов. Современные графические процессоры выполняют уже много базовых операций 3D-графики, например, поддержку Z-буфера, наложение текстур и т.п. Видеоадаптер выполняет эти операции аппаратно, что позволяет намного ускорить их в сравнении с программной реализацией данных операций центральным процессором. Так появился термин графические акселераторы. Быстродействие таких видеоадаптеров часто измеряется в количестве графических элементов, которые рисуются за одну секунду. Современные графические акселераторы способны рисовать миллионы треугольников за секунду.