- •Аннотация
- •Введение
- •Как связаться с авторами
- •Благодарности
- •Замечания
- •1. Видеоподсистема компьютера
- •Мониторы
- •2. Режимы работы видеоадаптеров
- •Режимы 0 и 1
- •Режимы 0*, 1*
- •Режимы 2 и 3
- •Режимы 2*, 3*
- •Режимы 4 и 5
- •Режим 6
- •Режим 7
- •Режимы 8, 9, 0Ah
- •Режим 0Dh
- •Режим 0Eh
- •Режим 0Fh
- •Режим 10h
- •Режим 11h
- •Режим 12h
- •Режим 13h
- •3. Архитектура видеоадаптеров ega и vga
- •Монитор
- •Видеопамять
- •Текстовый режим
- •Знакогенератор
- •Атрибуты символов
- •Атрибуты символов (монохромный режим)
- •Видеопамять в графических режимах
- •Режимы 4 и 5
- •Режим 6
- •Режимы 0Dh и 0Eh
- •Режим 0Fh
- •Режим 10h
- •Режим 11h
- •Режим 12h
- •Режим 13h
- •Графический контроллер
- •Операция записи
- •Операция чтения
- •Последовательный преобразователь
- •Контроллер атрибутов
- •Контроллер элт
- •Синхронизатор
- •4. Регистры видеоадаптеров ega, vga и svga
- •Краткий обзор
- •Внешние регистры
- •Регистр определения различных режимов работы (Miscellaneous Output Register - mor)
- •Регистр управления дополнительным устройством (Feature Control Register - fcr)
- •Регистр состояния 0 (Input Status Register 0 - isr0)
- •Регистр состояния 1 (Input Status Register 1 - isr0)
- •Регистр разрешения работы системы vga (vga Enable Register - vga_er)
- •Регистр сброса триггера-защелки светового пера (Light Pen Latch Reset Register - lplrr)
- •Регистр установки триггера-защелки светового пера (Light Pen Latch Set Register - lplsr)
- •Регистры контроллера элт
- •Общая длина линии горизонтальной развертки (Horizontal Total Register - htr) (индекс 0)
- •Длина отображаемой части горизонтальной развертки (Horizontal Display Enable End Register - hder) (индекс 1)
- •Начало импульса гашения луча горизонтальной развертки (Start Horizontal Blank Register - shbr) (индекс 2)
- •Конец импульса гашения луча горизонтальной развертки (End Horizontal Blank Register - ehbr) (индекс 3)
- •Начало импульса горизонтального обратного хода луча (Start Horizontal Retrace Register - shrr) (индекс 4)
- •Конец импульса горизонтального обратного хода луча (End Horizontal Retrace Register - ehrr) (индекс 5)
- •Число горизонтальных линий растра (Vertical Total Register - vtr) (индекс 6)
- •Дополнительный регистр (Overflow Register - ovr) (индекс 7)
- •Предварительная установка горизонтальной развертки (Preset Row Scan Register - prsr) (индекс 8)
- •Высота символов текста (Max Scan Line Register - mslr) (индекс 9)
- •Начальная линия курсора (Cursor Start Register - csr) (индекс 0Ah)
- •Конечная линия курсора (Cursor End Register - cer) (индекс 0Bh)
- •Регистры начального адреса
- •Регистры, определяющие положение курсора
- •Начало обратного вертикального хода луча (Vertical Retrace Start Register - vrsr) (индекс 10h)
- •Конец обратного вертикального хода луча (Vertical Retrace End Register - vrer) (индекс 11h)
- •Регистр адреса светового пера (Light Pen Address Register - lpar)
- •Завершение отображения вертикальной развертки (Vertical Display End Register - vder) (индекс 12h)
- •Логическая ширина экрана (Offset Register - ofr) (индекс 13h)
- •Положение подчеркивания символа (Underline Location Register - ulr) (индекс 14h)
- •Начало импульса гашения вертикальной развертки (Start Vertical Blank Register - svbr) (индекс 15h)
- •Конец импульса гашения вертикальной развертки (End Vertical Blank Register - evbr) (индекс 16h)
- •Управление режимом (Mode Control Register - mcr) (индекс 17h)
- •Регистр сравнения линий (Line Compare Register - lcr) (индекс 18h)
- •Регистры синхронизатора
- •Регистр сброса синхронизатора (Reset Register - rr) (индекс 0)
- •Регистр режима синхронизации (Clock Mode Register - cmr) (индекс 1)
- •Регистр разрешения записи цветового слоя (Color Plane Write Enable - cpwe) (индекс 2)
- •Регистр выбора знакогенератора (Character Generator Select Register - cgsr) (индекс 3)
- •Регистр определения структуры памяти (Memory Mode Register - mmr) (индекс 4)
- •Регистры графического контроллера
- •Регистр установки/сброса (Set/Reset Register - srr) (индекс 0)
- •Регистр разрешения установки/сброса (Set/Reset Enable Register - srer) (индекс 1)
- •Регистр сравнения цветов (Color Compare Register - ccr) (индекс 2)
- •Регистр циклического сдвига и выбора функции (Data Rotate & Function Select - drfs) (индекс 3)
- •Регистр выбора читаемого слоя (Read Plane Select Register - rpsr) (индекс 4)
- •Регистр режима работы (Mode Register - mdr) (индекс 5)
- •Регистр смешанного назначения (Miscellaneous Register - mir) (индекс 6)
- •Регистр маскирования цветовых слоев (Color Don't Care Register - cdcr) (индекс 7)
- •Регистр битовой маски (Bit Mask Register - bmr) (индекс 8)
- •Регистры контроллера атрибутов
- •Регистры цветовой палитры (0-15) (Color Palette Register's - cpr)
- •Улучшенный цветной монитор
- •Регистр цвета рамки экрана (Screen Border Color Register - sbcr) (индекс 11)
- •Регистр разрешения цветового слоя (Color Plane Enable Register - cper) (индекс 12)
- •Регистр горизонтального панорамирования (Horizontal Panning Register - hpr) (индекс 13)
- •Регистр выбора цвета (Color Select Register - csr) (индекс 14)
- •Регистры цифро-аналогового преобразователя vga
- •Регистр маскирования пикселов (Pixel Mask Register - pmr)
- •Регистр состояния цап (dac State Register - dac_sr)
- •Индекс читаемого регистра таблицы цветов (Look-up Table Read Index Register - ltrir)
- •Индекс записываемого регистра таблицы цветов (Look-up Table Write Index Register - ltwir)
- •Регистр данных таблицы цветов (Look-up Table Data Register - ltdr)
- •Нестандартные режимы видеоадаптера vga
- •Организация видеопамяти
- •Режим 320х400 пикселов, 256 цветов
- •Режим 360х480 пикселов, 256 цветов
- •5. Использование функций bios для работы с видеоадаптерами
- •Выбор режима работы - функция 00h
- •Изменение формы курсора - функция 01h
- •Изменение положения курсора - функция 02h
- •Определение положения и формы курсора - функция 03h
- •Использование светового пера - функция 04h
- •Выбор активной страницы видеопамяти - функция 05h
- •Свертка окна вверх - функция 06h
- •Свертка текстового окна вниз - функция 07h
- •Чтение символа и его атрибутов - функция 08h
- •Запись символа с атрибутами в текущей позиции курсора - функция 09h
- •Запись символа в текущей позиции курсора - функция 0Ah
- •Установка цветовой палитры (режимы 4,5,6) - функция 0Bh
- •Вывод пиксела - функция 0Ch
- •Чтение пиксела - функция 0Dh
- •Запись символа в режиме телетайпа - функция 0Eh
- •Определение текущего режима работы видеоадаптера - функция 0Fh
- •Управление регистрами палитры - функция 10h
- •Установка регистра палитры - подфункция 00h
- •Установка цвета рамки - подфункция 01h
- •Установка всех регистров палитры - подфункция 02h
- •Управление атрибутом мигания и атрибутом интенсивности - подфункция 03h
- •Чтение регистра палитры - подфункция 07h
- •Чтение регистра цвета рамки - подфункция 08h
- •Чтение всех регистров палитры - подфункция 09h
- •Установка регистра таблицы цветов (регистров цап) - подфункция 10h
- •Установка нескольких регистров таблицы цветов (регистров цап) - подфункция 12h
- •Выбор подмножества цветов - подфункция 13h ???
- •Чтение регистра таблицы цветов - подфункция 15h
- •Чтение нескольких регистров таблицы цветов (регистров цап) - подфункция 17h
- •Определение режима подмножества цветов - подфункция 1Ah ???
- •Установка палитры из градаций серого цвета - подфункция 1Bh
- •Загрузка таблиц знакогенератора - функция 11h
- •Загрузка набора символов пользователя - подфункция 00h
- •Загрузка набора символов из bios - подфункция 01h
- •Загрузка набора символов из bios - подфункция 02h
- •Выбор активных таблиц знакогенератора - подфункция 03h
- •Загрузка набора символов из bios - подфункция 04h
- •Установка вектора прерывания 1Fh - подфункция 20h
- •Установка набора символов для графических режимов - подфункция 21h
- •Установка набора символов 8х14 из пзу bios
- •Установка набора символов 8х8 из пзу bios
- •Установка набора символов 8х16 из пзу bios
- •Получение информации об используемом наборе символов - подфункция 30h
- •Определение конфигурации и выбор программы распечатки экрана - функция 12h
- •Определение конфигурации видеоадаптера - подфункция 10h
- •Выбор программы печати экрана - подфункция 20h
- •Выбор количества линий развертки в текстовом режиме - подфункция 30h
- •Запрещение переустановки палитры - подфункция 31h
- •Управление доступом к видеоадаптеру - подфункция 32h
- •Управление преобразованием серого цвета - подфункция 33h
- •Эмуляция курсора cga - подфункция 34h
- •Выбор активного монитора - подфункция 35h
- •Гашение экрана монитора - подфункция 36h
- •Вывод текстовой строки - функция 13h
- •Чтение/запись конфигурации видеосистемы - функция 1Ah
- •Чтение конфигурации видеосистемы - подфункция 00h
- •Запись конфигурации видеосистемы - подфункция 01h
- •Получение данных о состоянии vga - функция 1Bh
- •Сохранение/восстановление состояния видеоадаптера - функция 1Ch
- •Определение размера буфера - подфункция 00h
- •Сохранение текущего состояния видеоадаптера - подфункция 01h
- •Восстановление текущего состояния видеоадаптера - подфункция 02h
- •Русификация видеоадаптеров
- •6. Область данных видеофункций bios
- •Переменные в младших адресах памяти
- •Область сохранения
- •Дополнительная таблица окружения
- •Вторая таблица символов текстового режима
- •7. Видеоадаптеры svga
- •Видеопамять svga
- •Слоеный пирог
- •Увидеть весь мир через замочную скважину
- •Больше цветов больше бит
- •Стандарт vesa
- •Получить информацию о реализации vbe и видеоадаптере
- •Получить информацию о режиме видеоадаптера
- •Установить режим видеоадаптера
- •Определить текущий режим видеоадаптера
- •Сохранить/восстановить состояние видеоадаптера
- •Управление адресацией видеопамяти
- •Установить/определить длину строки развертки
- •Установить/определить видимую область экрана
- •Установить/определить размер регистров цап
- •Управление монитором
- •Определение возможностей управления
- •Включить режим сохранения электроэнергии
- •Определить состояние монитора
- •8. Использование функций ms-dos для управления видеоадаптерами
- •Функция puts
- •Функция printf
- •Функция putch
- •Функция cputs
- •Функция cprintf
- •Литература
- •Оглавление
- •5. Использование функций bios для работы с видеоадаптерами 100
- •6. Область данных видеофункций bios 152
- •7. Видеоадаптеры svga 159
- •8. Использование функций ms-dos для управления видеоадаптерами 175
- •9. Стандартные функции вывода языка Си 176
Слоеный пирог
В большинстве стандартных режимов адаптеров EGA и VGA видеопамять организована из четырех слоев. По каждому адресу расположены сразу четыре байта. Благодаря специальным схемам видеоадаптер может получить доступ к отдельным слоям памяти.
Простейший путь втиснуть в адресное пространство объемом 64 Кбайт больше памяти лежит в увеличении количества слоев видеопамяти. Действительно у некоторых моделей видеоадаптера SVGA видеопамять организована в 8 и даже в 16 слоев. Каждый байт видеопамяти определяет 8 пикселов. Восемь слоев памяти позволяют закодировать 256 возможных цветов для пиксела, а шестнадцать слоев - 65536 различных цветов.
Однако увеличение числа слоев влечет за собой усложнение аппаратуры видеоадаптера и ее удаление от стандарта адаптера VGA, регистры которого рассчитаны только на четыре слоя памяти.
Увидеть весь мир через замочную скважину
Многие современные видеоадаптеры применяют давно известный прием, ранее использовавшийся для подключения к компьютеру дополнительной памяти. Центральный процессор получает доступ к видеопамяти через небольшое окно. Это окно может иметь небольшой размер - до 64 Кбайт и располагаться в адресном пространстве процессора. Обычно окно занимает адресное пространство A000:0000h - A000:FFFFh, то есть расположено также как и для стандартных цветных режимов видеоадаптеров EGA, VGA и SVGA. Процессор компьютера может перемещать это окно по всей видеопамяти адаптера получая доступ к разным ее участкам.
Таким образом, процессор может одновременно получить доступ только к части видеопамяти. Чтобы обратиться к другому участку видеопамяти, необходимо переместить окно доступа. Обычно для этого достаточно записать в определенный регистр видеоадаптера SVGA положение окна относительно начала видеопамяти.
Доступ к видеопамяти через небольшое окно создает определенные трудности для программного обеспечения. Теперь чтобы отобразить на экране монитора пиксел вы должны не только вычислить положение соответствующей ячейки видеопамяти, но также определить смещение для окна доступа.
Одновременно усложняются процедуры, отображающие на экране линии и другие геометрические фигуры. Возможно, что выводимое на экран изображение не помещается в одно окно. Процедура должна будет соответственно перемещать окно по видеопамяти.
Усложняются процедуры копирования изображения из одной позиции экрана в другую. Они должны учитывать, что при копировании может понадобиться перемещать окно доступа к видеопамяти.
Чтобы немного помочь программистам в решении этих и многих других задач, некоторые реализации видеоадаптеров SVGA отводят для доступа к видеопамяти не одно, а два окна. Обычно они обозначаются как окно A и окно B. В некоторых моделях видеоадаптеров через одно окно можно только записывать данные в видеопамять, а через другое только читать из видеопамяти.
Больше цветов больше бит
Многие режимы видеоадаптера SVGA позволяют одновременно отображать на экране больше чем 256 различных цветов. Естественно что для этого каждый пиксел должен быть представлен большим количеством бит.
Количество различных цветов |
Количество бит для кодировки пиксела |
256 |
8 |
32768 |
15 |
65536 |
16 |
16777216 |
24 |
4294967296 |
32 |
Рассмотрим 256-цветный режим видеоадаптера VGA. Каждый пиксел экрана представлен 8 битами данных видеопамяти. Видеоадаптер VGA содержит таблицу цветов (набор из 256 регистров ЦАП), которые согласно значениям, записанным в ней преобразует 8 битные данные видеопамяти в три 6-битных сигнала. Эти три сигнала поступают на три ЦАП и вырабатывающие красную, зеленую и синюю компоненты, определяющие цвет пиксела. Благодаря применению таблицы цветов вы можете выбрать для одновременного отображения на экране монитора любые 256 цветов из 262144 возможных.
Видеоадаптеры SVGA для каждого пиксела используют больше чем 8 бит. Обычно пиксел определяется 15, 16 или 24 битами. Естественно, что в этом случае использование таблицы цветов адаптера VGA затруднено. Например, для режима 65536 цветов (16 бит на пиксел) требуется увеличить размер таблицы цветов до 65536 18-битных регистров. Если адаптер SVGA кодирует пиксел 24 битами, то придется увеличивать размерность таблицы цветов с 18 до 24 или выше.
Поэтому в большинстве режимов SVGA реализована схема прямого кодирования цвета(Direct Color Mode). Биты, определяющие пиксел, группируются на три основные группы, непосредственно определяющие красную, зеленую и синюю компоненты цвета. Данные из этих трех групп передаются на три ЦАП и формируют видеосигнал. Таблица цветов не используется.
В некоторых режимах SVGA существует дополнительная, четвертая группа бит, также соответствующая каждому пикселу. Как правило, четвертая группа бит не используется. Некоторые модели видеоадаптеров могут использовать ее по своему усмотрению.
Например, на видеоадаптере Diamond Stealth 64, в режиме 110h, соответствующему спецификации VESA, для кодирования одного пиксела отводится два байта (рис. 7.1). Они разделены на четыре группы. Три из них имеют размер 5 бит и отвечают за красный, зеленый и синий компоненты цвета пиксела. Четвертая группа, резервная, состоит из одного бита. На рисунке 7.1 резервная группа отмечена символом 'X'.
Рисунок 7.1 Формат видеопамяти, 15 бит на пиксел
Таким образом, в режиме 110h видеоадаптер может отображать пикселы 25+5+5 = 32768-и различных цветов.
В режиме 111h на каждый пиксел также как и в режиме 110h отводится 2 байта, однако они имеют другой формат (рис. 7.2). Резервное поле отсутствует. За счет этого увеличен размер поля, управляющего зеленым компонентом цвета пиксела. Поэтому, в данном режиме видеоадаптер может отображать пикселы 25+6+5 = 65536-и различных цветов.
Рисунок 7.2 Формат видеопамяти, 16 бит на пиксел и резервное поле
Чтобы видеоадаптер мог одновременно отображать на экране 16777216 различных цветов, необходимо, чтобы для кодирования каждого пиксела отводилось 24 бита. Обычно видеоадаптеры используют для этого два различных формата кодирования пиксела (рис. 7.3 и 7.4)
Рисунок 7.3 Формат видеопамяти, 24 бит на пиксел
В режимах 112h, 115 и 118h на один пиксел отводится 4 байта (рис. 7.4). Они разделены на четыре группы по 8 бит в каждой. Три группы отвечают за красный, зеленый и синий компоненты цвета пиксела. Четвертая группа резервная. Такой формат позволяет одновременно отображать на экране монитора пикселы 28+8+8= 16777216 различных цветов.
Рисунок 7.4 Формат видеопамяти, 24 бит на пиксел и резервное поле
Интересно отметить, что даже в режиме 118h, имеющем разрешение 1024x768 пикселов, на экране отображается 786432 пиксела. То есть меньше, чем количество цветов, которое видеоадаптер может одновременно отобразить на экране монитора.