Реферат: Адаптер VGA. Организация и работа

--PAGE_BREAK--
VideoGraphics  Array -  VGA

    Весь процесс разработки IBM дисплеев для своих персональных компьютеров поддается и не поддается логическомуобъяснению. С одной стороны, некоторые видеосистемы IBM для отдельныхприменений подходили лучше других. Но с другой отказ от узкой специализации на отдельное видеоустройство дает возможность настроитьадаптер на разные типы дисплеев, что открывает огромный рынок длядополнительной видеопродукции, поступающей от независимых  поставщиков,  чтообеспечивает в свою очередь расширение снабжения рынка. При переходек новому видеостандарту адаптерная платаможет быть легко заменена другой. С другойстороны, объединение дисплея и адаптера поддается логическому обоснованию также.

    КомпьютерыPortable, такие, как PC Portable (которые не содержат на своей системной плате дисплейнуюсистему) и переносные компьютеры Convertible (содержащие ее там) требуют полной интеграции дисплея и центрального блока для увеличения транспортабельности переносных компьютеров. Такойподход имеетпреимущество простоты сборки системы. Система поступает в виде одного большого блока и не нужно задумываться, как собрать систему из составляющих. Болеетого, такой способ реализации  видеосистемы чаще всего обходится дешевле, потому что не требует устанавливать платы расширения,  интерфейсные цепи и взымать деньгиза дополнительные разработки. Для снижениястоимости PCjr в этой модели IBM сначала  использовала видеосистему, реализуемую на системной плате.

    Промежуточным вариантом является реализация видеосистемы на базе платырасширения, чьястоимость входит в стоимость системы. Большинство персональных компьютеров продается по такойметодике.

Разрешающая способностьVGA в графическом режиме

    Точно так же, как и в предыдущие системы, VGA обеспечивают различные уровни разрешающей способности в различных режимахфункционирования. Но VGA обеспечивает гораздо большее количество режимов. Их общее число равно 17. Однако вграфическом и текстовом режимах достигаются отличающиесяуровни разрешающей способности.

    В графических режимах при формировании растрового цветного  изображения  достигаетсяразрешающая  способность 640 х 480  пикселей. При  этом формируется 16 цветов выбранных  из палитры в 256.  Такой же  уровень  разрешающей  способности обеспечивается и для монохромного изображения.

    Переход кстандарту 640 х480 пикселей от стандарта EGA ( 640x 350 )позволил улучшить точность изображения. Стандарт VGA позволяет создать изображение болееточное с использованием большей гаммы цветов.

    Для программистов, разрабатывающих графику, отношение числа горизонтальных пикселей к вертикальному равное 4:3, является  благоприятствующим фактором, потому что оно равно отношению сторон экрана большинства мониторов.

Цвета VGA

    Новый стандарт способен поддерживать 256различных цветов одновременно. Цвета выбираются из палитры 262144оттенка. Вэтом режиме, разрешающая способность ограничена уровнем 320 х 200пикселей. Эта разрешающая способность CGA, работающего в режиме со средней разрешающей способностью, но последний может работать одновременно с четырьмя цветами, выбранными изпалитрыв шестнадцать цветов.

Электронно — лучевая трубка.

    Электронно- лучевая трубка ( ЭЛТ) состоит из электронной пушки длямонохромного дисплея или 3 пушек для цветного, отклоняющей системы и экрана, покрытого слоем люминофора. Все эти устройства помещеныв вакуумный балон. Электронная пушка служитисточником электронов, направляемых припомощи

отклоняющей системы в нужную частьэкрана, где электроны взаимодействуют с покрытием экрана, врезультате чегоиспускается свет.След отлуча наэкране называется растр. Изображение  на ЭЛТ формируется за счет пробега  луча электронов слева на право по горизонтальным линиям экрана. Луч электронов начинает пробегать по экрану с левого верхнего угла до правого верхнего угла. Когда луч доходит до правой стороны, он гасится и перемещается на следующую горизонтальную линию, находящуюся подпредыдущей. После того, как лучпробе-

жит по всему экрану, он гасится и перемещается в левый верхний угол.

Видеопамять.

    Видеопамять VGA разделенана 4 банка или цветовых слоя. Все банки находятся водном адресномпространстве таким образом, что покаждомуадресу размещается 4 байта – поодному байту из каждого банка. В текстовых режимах в первомцветовом слое размещаются ASCII-коды отображаемых символов, во втором — атрибуты символов, в третьем — знакогенератор. В графических режимах организация памяти зависит от режима.

ВНЕШНИЕРЕГИСТРЫ.

    Эти регистры называют внешними, так как в видеоадаптере EGA они не принадлежат центральной микросхеме, содержащий остальные контроллеры. В видеоадаптере VGA эти регистры находятся на одной микросхеме, но по традиции их называют «внешними».

адрес

м.р.| адрес | название регистра   |

|  ц.р. |   |3C2

3CC(w) | Регистр определенияразличных режимов  |

(r) | работы   |3C2| Регистр состояния 0( для чтения )   |3BA

3CA|  3DA  | Регистр управления дополнительным   |

(r) | устройством   |3BA|  3DA  | Регистр состояния 1( для чтения )   |3C3

======| Регистр разрешения работ   |

==================================================Регистр определения различныхрежимовработы

X-----   |-----   |---- Выбор адресов

||||ввода/вывода

|||-------- Разрешениедоступак

|||видеопамяти

||-------------- Выбор частоты

|------------------------ Бит четной/нечетной

|страницы

— Скорость сканирования

 D7,D6 скорость сканирования 0 0   не используется 0 1   350 линий

1 0   400 линий

1 1   480 линий

    D5 используется врежимах, которые передают четные адреса в 0 цветовой слой, а нечетные — в1. Данный бит выбирает одну из двух 64 Кбайтных страниц видеопамяти.

 D3,D2 управляют тактовой частотой 0 0   640 ( 320 ) столбцов 0 1   720 столбцов

1 0   внешний генератор

1 1   зарезервировано

    D1если бит равен 0, то запрещен доступ к видеопамяти для операций чтения и записи. Циклы регенерации выполняются.

    D0если бит равен 0, то происходитвыбор адресногопространства монохромного режима ( 3Bx ), иначе адресноепространство цветного режима ( 3Dx).

Регистр управления дополнительным устройством

XXXX0XXXРегистр состояния 0

XXXXXX|-------------------- Тип дисплея

— Бит прерывания от ЭЛТ

    D4бит устанавливается в 1, когда произошло прерывание по IRQ2 из-за обратного вертикального хода луча.

    D7 для определения типа дисплея (цветнойили монохромный )

Регистр состояния 1

XXXX-----   |---- Бит разрешения

||отображения

|---------------- Бит обратного вертикаль-

|ного хода луча

— Диагностические биты

    D5,D4 применяются для получения 2 из 8 цветовых сигналов, вырабатываемых контроллером атрибутоввидеоадаптера VGA.

    D3бит принимает значение 1 в течение обратного вертикального хода луча.

D0бит равен 0 во время любого обратного хода луча.

Регистр разрешения работ

XXXXXXX---- Бит разрешение доступа

    D0 если бит разрешения доступа равен 0, то запрещен доступ к видеопамяти и портам ввода/вывода кроме данного регистра.

РЕГИСТРЫ СИНХРОНИЗАТОРА.

  Синхpонизатоp упpавляет всеми вpеменными паpаметpами видеоадаптеpа и pазpешением ( запpещением ) доступа к отдельным цветовым слоям. Доступ к pегистpам пpоизводится чеpез индексный поpт с адpесом 3C4h и чеpезпоpт данных с адpесом 3C5h.

|индексназвание регистра  ||00Регистр сброса синхронизатора  ||01Регистр режима синхронизации  ||02Регистр разрешениязаписи цветового слоя  ||03Регистр выбора знакогенератора  ||

=04

======= Регистр определения структуры памяти | ===============================================Регистрсброса синхронизатора|X |X |X |X | X |X |   |  ||--

— Бит асинхpонного сбpоса

— Бит синхpонного сбpоса    D0 пpи записи в этот бит 0 пpоисходит немедленный сбpос и остановка синхpонизатоpа. Пpи этом могут быть потеpяны видеоданные.

    D1 аналогично D0, но синхpонизатоp останавливается и сбpасывается в конце исполняемого цикла.

Регистр режима синхронизации

XXXXXX|---- Шиpина символов

— Бит доступа пpоцессоpа

    D0бит задает шиpину символов в текстовых монохpомных pежимахс pазpешением 720 пикселов погоpизонтали. Если бит pавен 0, тошиpина матpицы символов — 9 пикселов, иначе 8 пикселов.

    D1 если бит pавен1, то пpоцессоp получает монополию на доступ к видеопамяти ( экpан пpи этомгаснет ).

Регистр разрешения записи цветовогослоя

XXXX||   |---- 0 цветовойслой

||   — 1 цветовойслой

|------------ 2 цветовойслой

— 3 цветовойслой

    D0,D1,D2,D3 если бит pавен1, то можно записыватьданные в соответствующий цветовой слой.

Регистр выборазнакогенератора

XX||   -----   -----

||     |      — Выбоp таблицы

||     |   знакогенеpатоpа ( D3= 0 )

||     — Выбоp таблицы

||   знакогенеpатоpа ( D3= 1 )

|------------------ Выбоp таблицы

|   знакогенеpатоpа ( D3= 0 )

— Выбоp таблицы

знакогенеpатоpа ( D3= 1 )

    Регистp используется для выводасимвола на экpан для адаптеpов VGA 8 таблиц знакогенератора. Одновременно могут использоваться 1 или 2 таблицы. Бит D3 байта атрибутов определяет, какаятаблицабудет использована:

D5  D3D2  ( D3 = 1 )

D4  D1D0  ( D3 = 0 )

0001

0012

0103

0114

1005

1016

1107

1118

    Если нужна только1 активная таблица, то значение битов D5, D3, D2 и D4, D1, D0 должны совпадать.

Регистр определения структуры памяти

XXXXXX0------------ Доступ к четным/нечетным

адресам

    Если D2 содержит 0, то доступ по четным адресам происходит к0 цветовому слою, а по нечетным- к первому.

РЕГИСТРЫГРАФИЧЕСКОГО КОНТРОЛЛЕРА.

    Графический контроллер поддерживает обмен данными между процессором и видеопамятью. Графический контроллер содержит 9 регистров. Обращение к ним происходит черезиндексный порт с адресом 3CEh и портданных с адресом 3CFh.

=========================================================

| индекс | название регистра  |

=========================================================

|   00   | Регистр установки/сброса  |

|01| Регистрразрешенияустановки/сброса||02| Регистрсравнения цветов  ||03| Регистрциклического сдвига и выборафункции ||04| Регистрвыбора читаемого слоя  ||05| Регистррежима работы  ||06| Регистрразличногоназначения  ||07| Регистрмаскирования цветовых слоев||

==08

=====| Регистр

=========битовой маски  |

=====================================Регистр установки/сброса

-------------   ||   |---- Данные, записываемые в

|||   |0 цветовойслой

|||   — Данные, записываемые в

|||1 цветовойслой

||------------ Данные, записываемые в

||2 цветовойслой

|---------------- Данные, записываемые в

|3 цветовойслой

— Зарезервировано

    Используется совместно с регистром разрешения установки/сброса для записив любойцветовой слой 8 битов, равных соответствующему битуданногорегистра.

Регистр разрешения установки/сброса

-------------   ||   |---- Разрешениезаписи в

|||   |0 цветовойслой

|||   — Разрешениезаписи в

|||1 цветовойслой

||------------ Разрешениезаписи в

||2 цветовойслой

|---------------- Разрешениезаписи в

|3 цветовойслой

— Зарезервировано

    D3, D2, D1, D0 — если данный бит равен 0 то в соответствующий цветовой слой записывается бит, переданный центральным процессором, в противном случае — бит из одноименного бита регистра установки/сброса.

Регистр сравнения цветов

XXXX||   |---- Искомая величина для

||   |0 цветового слоя

||   — скомая величина для

||1 цветового слоя

|------------ Искомая величина для

|2 цветового слоя

— Искомая величина для

3 цветового слоя

    Данный регистр используется для поиска на экране пикселов требуемого цвета. За 1 цикл чтения видеопамяти провести сравнениес 8 пикселами ивозвратрезультата. Какпроисходит операцияпоиска пикселовданногоцвета изображено на рис. 4.

Регистр циклического сдвига ивыбора функции

XXX--------------

|-------- Счетчик сдвига

— Логическаяфункция

    D2, D1, D0 — содержат число бит( 0 — 7 ), на которое данные, поступающие от процессора циклически сдвинутся вправо

    D4, D3 — логическая операция, выполняемаямежду данными, поступающими от процессора и содержимым регистров-защелок:

D4  D3выполняемая логическая операция

0   0   запись немодифицированных данных

0   1   " И "

1   0   " ИЛИ "

1   1   " ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ "

Результат записывается в соответствующие цветовые слои.

Регистр выбора читаемого слоя

XXXXXX-----

— Номер цветового слоя

    D1, D0 — определяют номер цветового слоя видеопамяти, из которого процессора может читать данные.

Регистр режима работы

XX|   ||   |-----

|   ||   |------ Режим записи

|   ||   — Разрешениесравнения

|   ||цветов

|   |-------------------- Четный/нечетный режим

|   — Режим регистра сдвига

— Управлениережимом с 256

цветами

D1, D0 — определяют режим записи ввидеопамять :

D1 D0N   режим записи

0  00   непосредственная запись

0  11   использование для записи регистров-защелок

1  02   заполнение N-го цветового слоя битом номер

     N из данных, записываемых процессором 1  1-   не используется

    Режим 0: процессор имеетдоступ к видеопамяти, при этом возможны циклические сдвиги, логические функции и использованиерегистра битовой маски ( рис. 1).

    Режим 1: данный режим полезен для быстрого копирования данных из одной области видеопамятив другую. Причтении

данных  из видеопамяти  происходит  запись байта из  каждого цветового слоя в 4 регистра-защелки. При выполнении операции записи  содержимое регистров-защелок записывается  обратно в видеопамять, но по другому адресу ( рис. 2 ).

    Режим 2: так какв этом режиме каждый цветовой слой заполняется соответствующим битом, то содержимое старшей тетрады записываемого байта значения не имеет ( рис. 3 ).

    D3- если данный бит равен1, то можно осуществлять сравнениецветов.

    D4 — данный бит устанавливается втекстовых режимах, при этом доступ по четным адресам происходит к четным цветовым слоям, а по нечетным адресам — к нечетным цветовым слоям.

    D5- используется в режимах 4 и 5 для обработки видеоданных вформате" 2 бита на пиксел".

D6- используется в режимес 256 цветами.

Регистрмногоцелевого назначения

XXXXXXX---- Разрешение графического

режима

    D0- бит должен содержать 0 для текстовогорежима и 1 для графического.

Регистр маскирования цветовых слоев

XXXX||   |---- 0 цветовойслой

||   — 1 цветовойслой

|------------ 2 цветовойслой

— 3 цветовойслой

    Данный регистр используется в режиме сравнения цветов. Если какие-либо биты D0 — D3 содержат0, то данный цветовой слой при операции сравнения цветов нерассматривается.

Регистр битовой маски

    Данный регистр используется только в 0 режиме записи. Если какой-либо бит содержит 0, то соответствующий бит будет записываться в видеопамять из регистра-защелки, иначе бит поступает из процессора.

РЕГИСТРЫ КОНТРОЛЛЕРА ЭЛТ.

    Регистры контроллера ЭЛТ управляют сигналами синхронизации, определяют формукурсора, а также формат данныхна экране.Назначение и формат ряда регистров у разных фирм-производителей может различаться. Доступ к регистрам производитсячерез индексный регистр и регистр данных. Адреса этих регистров зависят от типа монитора:

    индексный регистррегистрданных

    монохромный  3B4h3B5h

    цветной  3D4h3D5h

Адресиндексного регистра можно прочитать в области переменных BIOS по адресу 0000:0463.

=========================================================

| индекс | название регистра  |

00Общая длина линии горизонтальной развертки|   01   | Длина отображаемойчасти горизонтальной  |

|   | развертки  |

---------------------------------------------------------

|   02   | Начало импульса гашения луча горизонтальной  |

|   | развертки  |

---------------------------------------------------------

|   03   | Конец импульса гашения луча горизонтальной  |

|   | развертки  |

---------------------------------------------------------

|   04   | Начало импульса горизонтального обратного  |

|   | хода луча  |

---------------------------------------------------------

|   05   | Конец импульса горизонтального обратного  |

|   | хода луча  |

---------------------------------------------------------

|   06   | Число горизонтальных линийрастра  |

---------------------------------------------------------

|   07   | Дополнительный регистр  |

---------------------------------------------------------

|   08   | Предварительная установка горизонтальной  |

|   | развертки  |

|09| Высота символов текста  ||0A| Начальная линия курсора  ||0B| Конечная линия курсора  ||0C| Старший байт начального адреса  ||0D| Младший байт начального адреса  ||0E| Старший байт позиции курсора  ||0F| Младший байт позиции курсора  ||10| Начало вертикального обратного хода луча  ||11| Конец вертикального обратного ходалуча  |--

|-----

12------------------------------------------------

| Начало гашения вертикальной развертки  ||13| Логическаяширина экрана  ||14| Положение подчеркивания символа  ||   15   | Начало импульса гашения вертикальной  |

|   | развертки  |

---------------------------------------------------------

|   16   | Конец импульса гашения вертикальной  |

|   | развертки  |

---------------------------------------------------------

|   17   | Управлениережимом  |

---------------------------------------------------------

|   18   | Сравнение линий  |

=========================================================

Общая длина линии горизонтальной развертки

    Данный регистр определяет число знако-местна одной линии сканирования, включаяобратный ход и рамку экрана. Это число будетна 5 больше, чем содержимое этого регистра.

Длина отображаемой части горизонтальнойразвертки

Содержимоерегистра = число символов в строке — 1.

Начало импульса гашения луча горизонтальной развертки

    Определяет началоимпульса гашения лучагоризонтальной развертки.

Конец импульса гашения луча горизонтальной развертки

1----------------------

|------------ Конец импульса

— Биты смещения

    D4- D0 гашение луча горизонтальной развертки происходит, когда эти биты равны счетчикудлины отображаемой части горизонтальной развертки.

D5, D6 — длина смещения в символах. Используются в текстовых режимах, чтобы разрешить отображение символов до разрешения вывода.
    продолжение
--PAGE_BREAK--