4.8. Интерфейсы видеосистемы
4.8.1. Назначение интерфейсов и их виды
Для подключения видеоадаптера к материнской плате используются шины ISA (только в старых моделях компьютеров), PCI, AGP, PCI Express. В настоящее время доминирующим является подключение через шину PCI Express.
Для подключения устройства отображения к видеоадаптеру используются специализированные интерфейсы, по которым передается информация о мгновенном значении цветов R, G, B, и сигналы HSync и VSync. Интерфейсы для подключения устройств отображения в большинстве своем стандартизованы VESA. Первыми интерфейсами для подключения устройств отображения были дискретные интерфейсы с уровнями ТТЛ первых видеоадаптеров [МDA, HGG (Hercules), CGA, EGA], которые в современных видеосистемах уже не используются. На смену им пришел аналоговый интерфейс VGA RGB Analog. В настоящее время в связи с повсеместным переходом на плоско-панельные мониторы используется цифровой интерфейс DVI, всё более широко применяется интерфейс HDMI.
Аналоговый интерфейс VGA RGB Analog
Интерфейс VGA RGB Analog с аналоговой передачей сигналов яркости базовых цветов позволяет передавать 224 16,7 млн цветов. Для уменьшения перекрестных помех эти сигналы передаются по витым парам с собственными обратными линиями (Return). Для согласования с кабелем каждая сигнальная пара в мониторе нагружается резистором. Черному цвету пикселя на мониторе соответствует нулевой потенциал на линиях всех цветов, полной яркости каждого цвета соответствует уровень либо 0,7 В, либо 1 В (опциально). Сигналы синхронизации, управления, состояния передаются уровнями ТТЛ. Временные диаграммы интерфейса VGA RGB Analog приведены на рис. 4.32.
На рис. 4.32 сигналы RGB показаны условно: изображены интервалы времени, в которых сигналы приводят к засветке точек экрана, в остальное время входы RGB принудительно запираются специальным напряжением. Значения временных интервалов а, b, c, d, e, f, g, h определяются режимом видеосистемы. Стандарт VESA DMT (Discrete Monitor Timing 1994–1998 гг.) задает дискретный ряд вариантов параметров для соответствующего видеорежима. Более поздний стандарт VESA GTF (Generalized Timing Formula Standard) задает формулы для определения всех параметров синхронизации в зависимости от формата экрана в пикселях, необходимости дополнительного видимого обрамления (Overscan Borders), типа развертки (построчная или чересстрочная), частоты кадров.
В видеоадаптерах VGA и SVGA используется малогабаритный 15-контактный разъем DВ15. На контакты разъема выведены сигналы Red, Green, Blue, Red Return, Green Return, Blue Return, HSync, VSync, GND и либо IDO–ID3, либо сигналы VESA DDC: SDA, SCL.
Отметим, что в компьютерах Macintosh для подключения монитора также используется разъем DB15, на мониторе устанавливается часть DB15P и назначение контактов другое.
Помимо сигналов яркости базовых цветов и синхронизации, по интерфейсу передаются также данные, необходимые для автоматизации согласования параметров и режимов монитора и компьютера. Интересы компьютера представляет видеоадаптер. С его помощью обеспечивается идентификация монитора, необходимая для поддержки PnP, и управление энергопотреблением монитора.
Для простейшей идентификации монитора в интерфейсе вначале ввели четыре логических сигнала IDO-ID3, по которым видеоадаптер мог определить тип подключенного IBM-совместимого монитора. Однако из этих сигналов использовался лишь сигнал ID1, по которому определялся факт подключения монохромного монитора. В принципе, монохромный монитор может быть опознан видеоадаптером по отсутствию нагрузки на линиях Red и Blue. Поэтому параллельную идентификацию мониторов заменили на последовательную – канал цифрового интерфейса VESA DDC (Display Data Channel). Этот канал построен на интерфейсах I2C (DDC 2B) или ACCESS.BUS (DDC 2AB), которые требуют всего два ТТЛ-сигнала –SCL и SDA. По каналам DDC передаются идентификационные параметры монитора.
Данные об идентификационных параметрах монитора хранятся в энергонезависимой памяти в мониторе. Структура блока параметров расширенной идентификации дисплея EDID (Extended Display Identification Data) одна и та же для любой реализации DDC: заголовок (индикатор начала потока EDID); идентификатор изделия (назначается производителем); версия EDID; основные параметры и возможности дисплея; установленные параметры синхронизации; дескрипторы параметров синхронизации; флаг расширения; контрольная сумма.
Рис. 4.32. Временные диаграммы интерфейса RGB Analog:
а – строчная развертка; б – кодовая развертка; в – общая картина
Для управления энергопотреблением монитора, в соответствии со стандартом VESA DPMS (Display Power Management), используются сигналы кадровой и строчной синхронизации.
Предельной для разъемов и кабелей является частота примерно 150 МГц, что для высокого разрешения и высокой частоты регенерации недостаточно.