Видео системы персональных компьютеров

Дисплей.

Под видеосистемой понимается комбинация дисплея и адаптера. Монитор (дисплей) компьютера IBM PC предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Адаптер управляет дисплеем с платы в одном из разъемов расширения (в некоторых компьютерах адаптер находится на основной схемной плате). Мониторы могут быть цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

Текстовый режим. В текстовом режиме экран монитора условно разбивается на отдельные участки- знакоместа, чаще всего на 25 строк по 80 символов (знакомест). В каждое знакоместо может быть выведен один из 256 заранее заданных символов. В число этих символов входят большие и малые латинские буквы, цифры, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и т. д.

В число символов, изображаемых на экране в текстовом режиме могут входить и символы кириллицы (буквы русского алфавита). На цветных мониторах каждому знакоместу может соответствовать свой цвет символа и свой цвет фона, что позволяет выводить красивые цветные надписи на экран.

На монохромных мониторах для выделения отдельных частей текста и участков экрана используются повышенная яркость символов, подчеркивание и инверсное изображение (темные символы на светлом фоне).

Графический режим. Графический режим монитора предназначен для вывода на экран графиков, рисунков и т. д. Разумеется, в этом режиме можно выводить также и текстовую информацию в виде различных надписей, причем эти надписи могут иметь произвольный шрифт, размер букв и т.д.

В графическом режиме экран монитора состоит из точек, каждая из которых может быть темной или светлой на монохромных мониторах или одного из нескольких цветов -на цветном. Количество точек по горизонтали и вертикали называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Например, выражение разрешающая способность 640 x 200 - означает, что монитор в данном режиме выводит 640 точек по горизонтали и 200 точек по вертикали. Следует заметить, что разрешающая способность не зависит от размера экрана монитора, подобно тому как и большой, и маленький телевизоры имеют на экране 625 строк развертки изображения.

Типы дисплеев.

Различаются по способу передачи изображения от компьютера к дисплею.

1. Композитный дисплей: имеет одну аналоговую входную линию. Может быть как цветным так и монохромным. Видеосигнал подается на дисплей в стандарте NTSC. Используется с ВА CGA.

2. Цифровой дисплей: имеет до шести входных линий. На нем может отображаться до 2n различных цветов, где n - число входных линий. Используется с ВА EGA.

3. Аналоговый RGB дисплей: имеет три аналоговые входные линии. Количество цветов, которые может отображать аналоговый дисплей ограничено только возможностями ВА. Используется с ВА VGA, SVGA, XGA.

Полоса частот. Мониторы, подобно динамикам акустических системах, проектируются на работу с информацией в определенном частотном диапазоне. Когда мы покупаем динамик, то хотим иметь гарантию, что он сможет без искажений работать с выходным сигналом усилителя нашей стереосистемы. То же самое применимо и к мониторам. Каждый дисплей характеризуется некоторой заданной шириной полосы, определяющей диапазон частот сигналов, с которыми он может работать. Если требуется, чтобы изображение на экране было четким и не искажалось, то необходимо согласовать разрешение и частоту регенерации с техническими параметрами монитора.

Ширина полосы - это тот диапазон частот, с которым может работать электроника данного устройства. Все электронные схемы конструируют так, чтобы они могли обрабатывать сигналы, частоты которых не выходят за пределы некоторого диапазона. На ограничение частот иногда идут сознательно (предотвращают радиоизлучение и паразитные автоколебания). Чем шире полоса частот дисплея, тем выше рабочие частоты и лучше качество изображения на экране, поскольку четкость каждого пикселя определяется тем, как быстро происходит переход видеосигнала от уровня ?0? к уроню ?1? (этот промежуток называют временем нарастания). Согласовывать полосу частот дисплея с разрешением не надо (производители обеспечивают номинальное соответствие полосы разрешению), но если она слишком мала, то изображение может оказаться нечетким.

В состав видеоадаптера входит синхронизатор, частота работы которого настраивается изготовителем с запасом (на 50%). Т.о. полоса частот определяется так:

ПЧ=Час_синхрониз.*1.5=Nгориз. *Nвертик. *Час._регенерации.

Разъемы адаптеров. На плате видеоадаптера имеется внешний разъем, через который с помощью кабеля адаптер соединяется с монитором. В адаптерах CGA и EGA применяется 9- контактный разъем. В адаптерах VGA и SVGA применяется 15-контактный разъем (3 ряда контактов).

Типы видеоадаптеров и доступ к периферии.

Программное обеспечение (ПО), чтобы быть полезным должно взаимодействовать с периферийным оборудованием и в первую очередь с дисплеем. Такое взаимодействие может осуществляться на трех уровнях:

Программа может взаимодействовать с ВС с помощью BIOS, в которую встроены аппаратно-программные средства такого взаимодействия. Управление дисплеем осуществляется через прерывание INT 10h, функции которого образуют драйвер дисплея Такой вариант обеспечивает переносимость программ на ПК с однотипными видеоадаптерами и хорошую производительность.

Второй метод - на уровне операционной системы с помощью программного системного прерывания. Такой способ обеспечивает наилучшую переносимость ПО, но имеет невысокую производительность.

Третий способ - прямое управление ВС через программно доступные регистры (порты I/0). Производительность при этом максимальная, а мобильность низкая. Например для реализации некоторой функции обслуживание дисплея DOS требуется 100 команд CPU, BIOS - 10, а при прямом доступе к регистрам - единицы.

Видеосистема персонального компьютера предназначена для формирования изображений, наблюдаемых на экране монитора. Ее основу составляют специализированные схемы для генерирования электрических сигналов, управляющих мониторами и сам дисплей. В большинстве клонов IBM PC нет встроенных видеосхем и видеоадаптер является отдельным модулем, который устанавливается в слот расширения системной шины.

Наиболее распространенным сейчас является видеоадаптеры VGA (и SVGA). Если говорить об эволюции, то были MDA (Monochrome Display Adapter), затем CGA (Color Graphic Adapter), после (Enhanced Graphic Adapter) - EGA, VGA и наконец адаптеры SVGA.

Скорость работы. Важной характеристикой монитора и его адаптера скорость работы. В текстовом режиме все мониторы работают достаточно быстро, но при выводе графических изображений с высокой разрешающей способностью скорость работы может быть довольно существенна. В приложениях с интенсивным использованием графики (обработке изображений, анимации, конструировании и т.д.) может оказаться необходимым использование "быстрого" адаптера и соответствующего монитора. Многие фирмы выпускают ВА с графическим сопроцессорами или ускорителями. Они работают параллельно с CPU и освобождают CPU от специализированных задач формирования изображений и делают это быстрее CPU. CPU выдает ВА команды высокого уровня для формирования графических примитивов. Примеры таких команд: пересылка блока изображения, формирование отрезка прямой, изменение масштаба, заполнение графического окна заданным цветом и т.д. Часто такие ВА устанавливаются на локальную шину (VL - bus, PCI), что существенно увеличивает скорость передачи данных между CPU и видеопамятью.

Режимы работы видеосистемы

Все видеосистемы персональных компьютеров (за исключением адаптера MDA) могут работать в двух основных режимах - текстовом и графическом. Различия этих режимов работы связаны со способом интерпретации содержимого видеобуфера.

Текстовый режим

В этом режиме, называемом также символьным экран разделяется на отдельные символьные позиции, в каждой из которых выводится один символ. Символьные позиции определяются двумя координатами: номер текстовой строки и номер текстового столбца. Начало координат находится в верхнем левом углу рабочей области экрана.

Рис. 26. Логическое представление экрана в текстовом режиме

После загрузки компьютер всегда начинает работать в текстовом режиме. На принимаемой по умолчанию текстовый режим ориентирован на ОС DOS. Процедуры вывода на экран ОС основаны на элементарных функциях BIOS, которые вызываются командой программного прерывания INT 10h.

Изображение символа формируется на точечной матрице, размер которой зависит от используемого адаптера и номера режима. Точки, образующие изображение символа называются передним планом, а остальные фоном. Чем больше размер точечной матрицы, тем выше качество изображения.

Во всех видеосистемах персональных компьютеров совместимых с IBM применяется один и тот же формат хранения текстовых данных в видеобуфере. Каждый символ представлен двумя байтами.

Байт с четным адресом содержит код символа и определяет, что выводится на экран. Соседний байт с большим нечетным адресом содержит атрибуты и определяет как они выводятся на экран. Байты, содержащие коды символов и атрибуты, размещаются в видеобуфере последовательно. Адаптер считывает их и с помощью аппаратного знакогенератора преобразует код каждого символа в точечное изображение на экране. Одновременно контроллер атрибутов формирует заданные атрибуты символа - цвет, яркость, мерцание. Благодаря принятому способу представления текстовых данных обеспечивается независимое управление атрибутами каждого символа. Изображение символа формируется на прямоугольной матрице пикселов.

Распространено два формата текстового режима 25х40 или 25х80 (строк х символов), т.е. емкость видеобуфера составляет 2000 или 4000 байт (по 2 байта на символ). Эту область называют страницей.

Для вывода символа на экран необходимо поместить его код и атрибуты в определенную ячейку видеобуфера. Способ интерпретации байта атрибутов зависит от конкретного адаптера. В адаптере VGA для преобразования атрибутов в сигналы цветов предназначен форматер и ЦАП. Форматер дешифрирует атрибуты и образует 8-ми битные коды, которые передаются в ЦАП. ЦАП формирует аналоговые сигналы RGB, подаваемые в монитор. При этом используется 8-ми битный вход для выбора одного из 256 внутренних 18-битных регистров цвета. Каждый из них имеет 3 поля по 6 бит на каждый цвет. Эти поля выбранного регистра ЦАП отдельно преобразуются в аналоговые сигналы для монитора.

Графический режим

В этом режиме цветовое значение каждого пикселя хранится как один или несколько бит в видеобуфере и считывается на экран с дополнительным преобразованием. Графический режим называется еще режимом с двоичным или точечным отображением (bit - mapped display), т.к. в нем имеется взаимно однозначное соответствие между битами в видеобуфере и пикселями на экране. Говорят, что в видеобуфере хранится образ экрана.

Если в видеобуфере пиксел кодируется ?n? битами, то одновременно на экране можно наблюдать 2n цветов. Число бит, отведенных для кодирования цвета, иногда называют числом цветовых плоскостей. Адаптеры EGA и VGA осуществляют дополнительные преобразования битовых полей пикселов с целью расширения отображаемой палитры. С помощью специальных схем n-битный код расширяется до m-битного, причем m>n. При этом получается палитра из 2m цветов, однако одновременно на экране можно наблюдать по-прежнему лишь 2n цветов.

Благодаря управлению каждым пикселем в графическом режиме появляется возможность формирования сложных изображений и движущихся графических объектов. Однако это требует от ПК повышенных ресурсов.

Сравним объемы информации с которыми приходится оперировать в текстовом и графическом режиме:

а) 16-ти цветный текстовый режим (80 х 25):

80 х 25 х 2 = 4000 байт;

б) 16-ти цветный графический режим с разрешением 640х480:

(640х480х4)/ 8 = 153600 байт (или 150Кб);

Это те объемы информации, которые необходимо пересылать из видеобуфера в монитор (и преобразовывать) при регенерации. По этой причине компьютеры с низкой производительностью медленно работают в графической среде даже при редактировании текстов. Ведь в графическом режиме для хранения 25 строк текста (т.е. экран) все равно требует 150Кб памяти. Если 256 цветов, то объем видеобуфера (640х480х8)/8 = 307200 байт, т.е. точно 300 Кб.

Видео данные графических режимов хранятся в виде двоичных полей представляющих значения пикселов. Они прямо (CGA)или косвенно(EGA,VGA) определяют цвет каждого пикселя на экране.

Видеорежимы, превосходящие VGA по разрешению и числу цветов, стали называть Super VGA или SVGA. Так же стали именовать поддерживающие эти режимы видеоадаптеры и мониторы. В настоящее время к стандартам VESA SVGA и стандартам SVGA, действующим де-факто, относятся:

Разрешения: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1152 x 864, 1280 x 1024, 1600 x 1280 (или 1200), 1800 x 1350

Количество бит/цветов: 4 бита / 16 цветов, 8 бит / 256 цветов, 16 бит / 32768 или 65536 цветов (режим HiColor), 24 бит / 16,7 млн. цветов (режим TrueColor), 32 бит (24 бит - цвет и 8 бит - альфа-канал) / 16,7 млн. цветов (режим TrueColor).

Частоты кадровой развертки(Гц): 56, 60, 72, 75, 85, 90, 120.

Под альфа-каналом понимается степень прозрачности цвета, что часто используется в трехмерной машинной графике. Кроме того, зачастую хранение цветовой информации в 32 разрядах оказывается более эффективным по скорости работы, чем в хранение в 24 разрядах, так как разрядности современных процессоров, шин и интерфейсов памяти кратны именно 32.

Для использования SVGA-видеорежимов под MS-DOS (в основном в компьютерных играх) ассоциация VESA предложила стандартное расширение системы команд обычного VGA, который хранится в VGA BIOS. Этот набор, называемый VESA BIOS Extension, реализуется

производителем видеоадаптера либо в системе команд BIOS, либо в виде загружаемого драйвера. Существуют драйверы сторонних производителей, например программа UniVBE компании Scitech Software.

Принцип действия видеосистемы.

Все видеосистемы содержат электронные компоненты, формирующие сигналы синхронизации, цветности и управляющие генерированием текстовых символов. Кроме того, во всех видеосистемах имеется видеобуфер. Он представляет собой область ОЗУ, которая предназначена только для хранения текста или графической информации, выводимой на экран. Основная функция ВА заключается в преобразовании данных из видеобуфера в те сигналы, которые управляют дисплеем и формируют наблюдаемое на экране изображение.

Любое текстовое или графическое изображение на экране состоит из большого числа элементов изображения (пикселов или пэлов). Такая точечная структура хорошо видна на ранних моделях мониторов - CGA.

Программисту в большинстве случаев не требуется детального знания схем адаптера и монитора. Но для разработки эффективного ПО необходимо знать где и как программа взаимодействует с аппаратными средствами, чтобы сформировать требуемое изображение. Хотя переход к визуальному программированию ставит под сомнение необходимость и таких знаний.

В терминалах, которые подключаются к компьютеру по последовательным линиям связи, видеобуфер находится в самом терминале. Процессор передает по линии связи данные, а терминал выводит их на экран.

В персональных компьютерах видеобуфер (видеопамять) является частью адресного пространства ЦП и в них реализуется видеоподсистема с отображением на память. Каждая группа бит в видеобуфере определяет цвет и яркость определенного участка на экране. Такая организация подсистемы позволяет существенно повысить скорость отображения информации на экране, поскольку запись процессором данных в Video RAM превращается в запись на экран, а считывание данных из Video RAM эквивалентно считыванию с экрана.

В видеоподсистеме с отображением на память выводимую на экран информацию можно изменять с такой скоростью, с какой процессор может записывать данные в память плюс задержка на передачу сигналов. При регенерации с частотой 50-70 Гц любое применение Video RAM мгновенно меняет изображение.

Архитектура видеоадаптеров

В видеоадаптере VGA можно условно выделить семь логических блоков.

Видеопамять: в видеопамяти размещаются данные, отображаемые на экране дисплея. Логически она содержится в едином адресном пространстве ОС. Минимальный объем видеопамяти для VGA = 256 КБ. Физически видеопамять разделена на четыре банка, или цветовых слоя, использующих единое адресное пространство. Понятно, что чем больше емкость видеопамяти, тем большее разрешение или цветов можно получить, а следовательно вывести более сложное изображение.

Таблица 1

Требования к памяти в килобайтах
Разрешение	Число цветов
	16	256	64000	16м
640х480	150	300	600	900
800х600	234	470	940	1400
1024х768	384	770	1500	2300

1. В новых видеоадаптерах применяются специальные микросхемы VRAM они имеют два начала обращения: один для считывания данных и формирование видеосигнала, а второй для чтения и записи данных при обращении CPU. Оба канала действуют параллельно и независимо, поэтому скорость передачи информации возрастает.

2. Графический контроллер: управляет обменом данных между CPU и видеопамятью. Он позволяет производить над данными VRAM и данными в регистрах простейшие логические операции.

3. Последовательный преобразователь(RAMDAC): выбирает из видеопамяти один или несколько байт, преобразует их в последовательный поток битов, которые передаются в контроллер атрибутов.

4. Контроллер ЭЛТ: генерирует временные синхросигналы, управляющие ЭЛТ.

5. Контроллер атрибутов: преобразует информацию о цветах из формата, в котором она хранится в видеопамяти, в формат, необходимый для ЭЛТ. Преобразование цветов осуществляется в соответствии с таблицей цветовой палитры. Например, модифицируя таблицу цветовой палитры можно выбрать 16 цветов из 64, которые может отображать EGA или 256 цветов из палитры 256К для VGA. В адаптере VGA контроллер атрибутов преобразует информацию о цветах текстового режима и пиксельные данные графического режима в 8-битные индексы, выбирающие регистры цвета ЦАП.

6.Синхронизатор: управляет всеми временными параметрами видеоадаптера и доступом CPU к цветовым слоям видеопамяти.

7. Видео-ПЗУ (Video ROM): постоянное запоминающее устpойство, в котоpое записаны видео-BIOS, экpанные шpифты, служебные таблицы и т.п. ПЗУ не используется видеоконтpоллеpом напpямую - к нему обpащается только центpальный пpоцессоp, и в pезультате выполнения им пpогpамм из ПЗУ пpоисходят обpащения к видеоконтpоллеpу и видеопамяти. Hа многих совpеменных каpтах устанавливаются электpически пеpепpогpаммиpуемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допуска-

ющие пеpезапись пользователем под упpавлением специальной пpогpаммы из комплекта каpты. ПЗУ необходимо только для пеpвоначального запуска адаптеpа и pаботы в pежиме MS DOS, Novell Netware и дpугих ОС, pаботающих пpеимущественно в текстовом pежиме; опеpационные системы Windows, OS/2 и им подобные, pаботающие чеpез собственные видеодpайвеpы, не используют ПЗУ для упpавления адаптеpом, либо используют его только пpи выполнении пpогpамм для MS-DOS.

Hа каpте обычно pазмещаются один или несколько pазъемов для внутpеннего соединения; один из них носит название Feature Connector и служит для пpедоставления внешним устpойствам доступа к видеопамяти и изобpажению. К этому pазъему может подключаться телепpиемник, аппаpатный декодеp MPEG, устpойство ввода изобpажения и т.п. Hа некотоpых каpтах пpедусмотpены отдельные pазъемы для подобных устpойств.

Технические подробности работы видео-системы.

Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором и проходят к монитору в четыре этапа:

1. Из шины на видеосхему, где она обрабатывается (цифровая информация).

2. Из видеосхемы в видеопамять, в которой будет храниться отображение экрана (цифровая информация).

3. Из видеопамяти в цифроаналоговый преобразователь (RAM DAC); при этом образ экрана преобразуется в форму, доступную монитору (цифровая информация)

4. Из цифро-аналогового преобразователя в монитор (аналоговая информация)

Как можно видеть, каждый этап, исключая передачу из RAM DAC в монитор, является узким местом, влияющим на производительность графической системы в целом. Общее быстродействие определяется скоростью самого медленного звена. Теперь посмотрим, что означает каждый из этих этапов и что при этом происходит.

Рис. 27. Схема цифро-аналагового преобразователя

Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.

Рассмотрим подробнее этапы следования данных от центрального процессора системы до монитора.

1. Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. При существующих версиях чипсетов шина PCI может иметь рабочие частоты от 25Mhz до 66MHz, иногда до 83Mhz (обычно 33MHz), а шина AGP работает на частотах 66MHz и 133MHz. Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера.

2. Ключевой момент, влияющий на производительность видеоподсистемы, вне зависимости от специфических функций различных графических процессоров, это передача цифровых данных, обработанных графическим процессором, в видеопамять, а оттуда в RAMDAC. Самое узкое место любой видеокарты - это видеопамять, которая непрерывно обслуживает два главных устройства видеоадаптера, графический процессор и RAMDAC, которые вечно перегружены работой. В любой момент, когда на экране монитора происходят изменения (иногда они происходят в непрерывном режиме, например движение указателя мыши, мигание курсора в редакторе и т.д.), графический процессор обращается к видеопамяти. В то же время, RAMDAC должен непрерывно считывать данные из видеопамяти, чтобы изображение не пропадало с экрана монитора. Поэтому, чтобы увеличить производительность видеопамяти, производители применяют различные технические решения. Например, используют различные типы памяти, с улучшенными свойствами и продвинутыми возможностями, например VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, или увеличивают ширину шины данных, по которой графический процессор или RAMDAC обмениваются информацией с видеопамять, используя 32 разрядную, 64 разрядную или 128 разрядную видеошину.

Чем более высокое разрешение экрана используется и чем больше глубина представления цвета, тем больше данных требуется передать из графического процессора в видеопамять и тем быстрее данные должны считываться RAMDAC для передачи аналогового сигнала в монитор.

Нетрудно заметить, что для нормальной работы видеопамять должна быть постоянно доступна для графического процессора и RAMDAC, которые должны постоянно осуществлять чтение и запись.

В нормальных условиях доступ RAMDAC к видеопамяти на максимальной частоте возможен лишь после того, как графический процессор завершит обращение к памяти (операцию чтения или записи), т.е. RAMDAC вынужден дожидаться, когда наступит его очередь обратиться с запросом к видеопамяти для чтения и наоборот.

Производители видеоадаптеров по-разному решают эту проблему.

1) Использование двухпортовой видеопамяти.

Т.е. графический процессор осуществляет чтение из видеопамяти или запись в нее через один порт, а RAMDAC осуществляет чтение данных из видеопамяти, используя второй независимый порт. В результате графическому процессору больше не надо ожидать, пока RAMDAC завершит свои операции с видеопамятью, и наоборот, RAMDAC больше не требуется ожидать, пока графический процессор не завершит свою работу с видеопамятью.

Такой тип памяти с двухпортовой организацией называется VRAM (Video RAM). На самом деле реализация этой технологии несколько сложнее, чем просто сделать два независимых порта для чтения и записи, поэтому производство такой памяти обходится не дешево. Зато это объясняет, почему видеоадаптеры, использующие VRAM, стоят так дорого и работают так быстро. Аналогичным образом устроена память WRAM (Window RAM), которая тоже является двухпортовой и применяется на видеоплатах компании Matrox. Эта память имеет лучшую организацию, благодаря чему она работает быстрее, чем VRAM. Видеоадаптеры, оснащенные двухпортовой памятью, обычно обеспечивают высокую частоту обновления экрана при высокой глубине представления цвета, что объясняется просто. Высокая частота регенерации экрана означает, что RAMDAC посылает в монитор полный образ изображения гораздо чаще, чем при более низких показателях частоты вертикальной развертки. Соответственно при этом RAMDAC необходимо чаще обращаться в режиме чтения к видеопамяти.

Такая возможность имеется при использовании видеопамяти типа VRAM/WRAM, за счет возможности обращения к памяти через второй порт. В случае же с обычной видеопамятью (типа FP DRAM/EDO DRAM) такой возможности нет, поэтому производительность видеоадаптера существенно ниже. Все сказанное элементарно подтверждается тестами при их проведении с различными уровнями частоты регенерации (обновления) экрана. Аналогичная ситуация наблюдается и в случае использования режимов с высокой глубиной представления цвета.

Например, при 8-битной глубине представления цвета (256 цветов) при разрешении 1024x768 RAMDAC должен считать из видеопамяти 786,432 байт данных, чтобы послать на монитор полный образ изображения. Если цвет имеет глубину представления 24 бит (16млн. цветов), то для отправки на монитор образа в таком же разрешении RAMDAC требуется считать из видеопамяти уже 2,359,296 байт, что, разумеется, занимает больше времени. Это, кстати, объясняет, почему, используя недорогие видеоадаптеры, нельзя использовать такую же высокую частоту обновления экрана в режиме True color, как и при меньшем количестве цветов.

2) Увеличение разрядности шины.

Другим методом для увеличения производительности является увеличение ширины (разрядности) шины, через которую графический процессор и RAMDAC обмениваются данными с видеопамятью. Около четырех лет назад, когда появились первые 32-битные видеоадаптеры, они казались верхом совершенства. Сегодня такие платы можно смело назвать раритетом. Эти карты имели 32-битную шину данных, соединяющую видеопамять с графическим процессором и RAMDAC. По 32-битной шине может за раз передаваться 4 байта данных. Впечатляюще? Несколько позднее появились 64 разрядные видеоадаптеры, которые могут передавать единовременно 8 байт, являющиеся на сегодня самыми распространенными. И только совсем недавно мы стали свидетелями массового появления графических адаптеров, в архитектуре которых применяется 128 разрядная шина, по которой за одну транзакцию передается 16 байт информации. Нетрудно заметить, что видеоадаптеры, оснащенные 128-битной шиной и использующие видеопамять типа VRAM/WRAM, имеют наилучшие шансы для достижения максимальной производительности.

Но есть и ложка дегтя, как же без нее? Дело в том, что, как правило, микросхемы видеопамяти имеют организацию 8x1 Mbit, т.е. такую же, как и видеопамять на устаревших 32-разрядных видеоадаптерах. В итоге, даже в случае 128-разрядных плат, доступ к видеопамяти может осуществляться только с ограничением ширины потока данных в 32-бита. Кстати, именно этим фактом объясняется то, что 64-битные видеоадаптеры, имеющие на борту лишь 1Мб видеопамяти, работают медленнее, чем те же самые видеоплаты, но с 2Мб видеопамяти.

Соответственно, 128-разрядные графические платы, использующие видеопамять со стандартной организацией, например Number Nine Imagine128 Series 2, для нормальной работы требуют 4Мб минимально установленного объема памяти для реализации возможностей 128-битной шины видеоданных. Не случайно, компания Tseng при разработке своего 128-разрядного графического процессора ET6000, выбрала для работы новый тип видеопамяти MDRAM (Multi bank DRAM) компании MoSys. Этот новый тип памяти имеет совершенно другую организацию, чем стандартная память DRAM. Используя методы чередования (интерливинга) и другие хитрости, при организации MDRAM удалось получить возможность использовать 2Мб видеопамяти на видеоадаптерах, построенных на основе ET6000.

3) Увеличение частоты таймера видеосхемы / видеопамяти / RAM DAC.

Самым распространенным на сегодняшний день методом оптимизации работы видеоадаптеров является применение повышенной тактовой частоты, на которой работает графический процессор, видеопамять и RAMDAC, что позволяет увеличить скорость обмена информацией между компонентами платы. Несколько лет назад графические процессоры работали с тактовой частотой, значения которой не превышали скорость работы шины системной памяти на материнской плате. Теперь ситуация изменилась, например, процессор Tseng ET6000 работает на тактовой частоте до 100MHz, но и процессоры от других производителей не отстают. Для работы на таких частотах требуется специальная видеопамять. Кроме MDRAM работать с высокой тактовой частотой может видеопамять типа SGRAM. На самом деле SGRAM - это просто версия SDRAM, рассчитанная для работы в качестве видеопамяти. Кстати, существующие микросхемы SGRAM могут работать на частотах до 125 MHz, чего вполне достаточно.

Если просуммировать всю написанную выше информацию, то мы придем к выводу, что лучшим видеоадаптером является плата с интерфейсом PCI 2.1 или AGP 1.0, имеющая 128-разрядную шину видеоданных, двухпортовую память типа VRAM/WRAM и высокую тактовую частоту, на которой работают все компоненты.