Министерство образования РФ

Московский государственный институт электроники и математики

(Технический университет)

КАФЕДРА "ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА"

Методические указания

по выполнению лабораторной работы №2

"Изучение возможностей VGA адаптеров"

по курсу

"Компьютерная графика"

Москва, 1999 г.

Изучение приемов программирования видеоадаптеров VGA.

Методические указания к лабораторной работе № 2 “Изучение возможностей VGA адаптеров” являются учебно-методическим материалом по дисциплине “Компьютерная графика”, изучаемой студентами 3 курса специальности “Вычислительные машины, комплексы, системы и сети”.

Лабораторная работа выполняется в объеме 4-6 часов.

Основным содержанием работы является приобретение навыков программирования и использования видеоадаптеров VGA при решении различных графических анимационных задач.

1. Цель работы и ее краткое содержание.

Целью данной работы является ознакомление с видеосистемой компьютеров, рассмотрение архитектуры и принципов программирования видеоадаптеров VGA, а также демонстрация приемов работы с видеоадаптерами VGA для создания улучшенных анимационных графических изображений.

2. Теоретические сведения.

2.1. Общие сведения о видеосистеме компьютера.

Видеосистема любого компьютера состоит из двух основных частей:

• видеоадаптера (видеокарты),

• монитора, подключенного к видеоадаптеру.

Видеоадаптер включает в себя видеопамять, в которой хранится изображение в растровом виде, отображаемое на экране монитора, функции BIOS для работы с видеоадаптером (установка режимов, видеостраниц, палитры, определение адреса системного шрифта и т.д.). Аппаратные средства видеоадаптера обеспечивают регулярное считывание растрового изображения из видеопамяти адаптера и отображение на мониторе (предварительно изображение должно быть записано в видеопамять адаптера). Регулярность обновления изображения на экране монитора зависит от типа видеоадаптера и может варьироваться в пределах 50 ~ 100 Гц. Таким образом, вся работа с изображением сводится к операциям чтения/записи информации из/в видеопамяти видеоадаптера.

Наиболее документированными видеокартами сейчас являются клоны карт EGA (Enhanced Graphics Adaptor, может отображать 16-цветную графическую информацию с разрешением 640х350; объем памяти 256 Кб) и VGA (Video Graphics Array, может отображать 16-цветную графическую информацию с разрешением 640х480 и 256-цветную с разрешением 320х200; объем памяти 256 Кб). Существует большое количество различных по своим характеристикам видеокарт SVGA с памятью 4М, 8М, 16М и др. Видеокарты SVGA сильно различаются по своим возможностям (в отличии от EGA или VGA), их возможности определяются фирмами-изготовителями. Однако существует стандарт на расширенные VESA-режимы, которые реализуются при помощи расширенного набора функций BIOSа.

Мониторы. Сейчас существует огромное количество мониторов разных моделей. Мониторы можно классифицировать по их основным характеристикам:

• типу интерфейса с видеокартой,

• разрешающей способности, которая тесно связана с частотой кадров,

• количеству цветов,

• по размеру отдельных зерен изображения.

По типу интерфейса с видеокартой мониторы делятся на:

• Композитный. Монитор имеет один аналоговый вход. Видеосигнал поступает в монитор в стандарте NTSC (National Television System Commitete). Стандарт NTSC используется в бытовом телевидении. Композитный монитор обычно применяется совместно с видеоадаптером CGA.

• Цифровой. Имеет от одной до шести входных линий. На цифровом монитором может отображаться до 2ⁿ различных цветов, где n — количество входных линий. Этот тип монитора используется вместе с видеоадаптерами CGA и EGA.

• Аналоговый RGB. Имеет три аналоговые входные линии, управляющие красным, зеленым и синим цветом. Уровень напряжения на каждой линии отвечает за интенсивность соответствующего цвета на экране. Количество цветов, которые может отображать аналоговый монитор, ограничено практически только возможностями видеоадаптера. Аналоговый монитор используется совместно с видеокартами VGA, SVGA, графическими сопроцессорами, графическими ускорителями.

2.2. Структура видеоадаптера.

В идеоадаптер VGA можно условно разделить на 6 логических блоков:

Видеопамять.

В видеопамяти размещаются данные, отображаемые адаптером на экране монитора. Видеопамять находится в адресном пространстве процессора. Программы могут непосредственно выполнять с ней обмен данными.

Графический контроллер.

Используется при обмене данными между центральным процессором компьютера и видеопамятью. Аппаратура графического контроллера позволяет выполнять простейшие операции (И, ИЛИ, ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, циклический сдвиг) над данными, поступающими в видеопамять.

Преобразователь последовательностей.

Выбирает из видеопамяти байты, преобразует их в последовательный поток битов и передает контроллеру атрибутов.

Контроллер ЭЛТ.

Генерирует временные синхросигналы, управляющие электронно-лучевой трубкой.

Контроллер атрибутов.

Преобразует информацию о цвете из формата, в котором она хранится в видеопамяти, в формат, необходимый для ЭЛТ. Преобразование цветов осуществляется в соответствии с таблицей цветовой палитры (Color Look-up Table). Модифицируя таблицу цветовой палитры, можно выбирать 16 цветов, поддерживаемых видеоадаптером EGA, из 64 цветов, которые может отображать монитор.

Видеоадаптер VGA также содержит набор регистров палитры и набор регистров цветов. Они позволяют видеоадаптеру VGA одновременно отображать на экране монитора 16 или 256 цветов (в зависимости от режима) из 256К различных оттенков цветов.

Синхронизатор.

Определяет все временные параметры видеоадаптера. Синхронизатор также управляет доступом процессора к цветовым слоям видеопамяти.

2.3. Графические режимы работы видеоадаптера vga и организация видеопамяти.

Ниже перечислены стандартные графические режимы видеоадаптера VGA и их краткая характеристика.

Режим	Разрешающая способность	Количество цветов
0Dh	320х200	16
0Eh	640х200	16
0Fh	640х350	2
10h	640х350	16
11h	640х480	2
12h	640х480	16
13h	320х200	256

В режимы 11h, 12h и 13h могут использоваться только видеоадаптером VGA.

В различных графических режимах работы организация видеопамяти реализуется по-разному. Используются 2 способа организации видеопамяти: линейный и плоскостной.

Линейная организация видеопамяти.

Линейная организация видеопамяти используется в режиме 13h. Этот режим поддерживается только VGA. Он обеспечивает 256 цветов с разрешающей способностью 320х200 пикселов. Структура видеопамяти приведена ниже. Линейность организации памяти определяется тем, что под каждый пиксел кодируется одним байтом, цветовые плоскости не используются, и видеопамять используется как обычный линейный массив байтов.

Следующая формула позволяет определить смещение от начала видеопамяти байта, управляющего пикселом с кооррдинатами (x,y):

• Смещение байта в сегменте = 140h * y + x.