6.4. Видеоконтроллеры

Электронные схемы компьютера, обеспечивающие формирование видеосигнала и тем самым определяющие изображение, показываемое монитором, называются видеоконтроллером, рис.6.9. Видеоконтроллер обычно выполняется в виде специальной платы,

Рис.6.9. Общий вид видеоконтроллер

вставляемой в разъем системной шины компьютера, но на некоторых компьютерах он входит в состав системной (материнской) платы. Видеоконтроллер получает от микропроцессора компьютера команды по формированию изображения, конструирует это изображение в своей служебной памяти – видеопамяти и одновременно преобразует содержимое видеопамяти в сигнал, подаваемый на монитор – видеосигнал.

Текстовые и графические режимы

На IBM PC-совместимых компьютерах видеоконтроллеры могут работать в различных режимах. Эти режимы бывают двух основных видов: текстовые и графические.

Графический режим. В графическом режиме работающая с монитором программа выводит изображение в виде прямоугольной сетки точек, цвет каждой из которых может задаваться отдельно. Таким образом, на экран в графическом режиме можно выводить тексты, графики, рисунки и т.д. А при выводе текстов можно использовать различные шрифты, любые размеры, цвета и расположения букв. Большинство современных операционных систем (Windows, OS/2 и т.д.) и рассчитанные на них программы используют именно графический режим монитора.

Однако работа в графическом режиме связана с обработкой очень больших объемов информации. Поэтому, для того чтобы она выполнялась с приемлемой скоростью, необходим достаточно мощный микропроцессор и высокопроизводительный видеоконтроллер. На IBM PC-совместимых компьютерах начала и середины 80-х годов ничего этого не было, поэтому в них (как и практически во всех других компьютерах того времени) использовался другой режим работы с экраном – текстовый.

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 буквы, цифры, знаки препинания и различные специальные символы. Для каждого знакоместа на экране работающая с экраном программа сообщает видеоконтроллеру всего два байта – байт с кодом символа и байт с кодом цвета символа и цвета фона. А видеоконтроллер по этим данным формирует изображение на экране.

Для формирования изображения каждого символа видеоконтроллер использует матрицу точек фиксированного размера (например, 816 точек), в которой отмечено, какие точки соответствуют символу, а какие фону. Совокупность этих матриц для каждого из 256 возможных символов и составляет шрифт (font).

Текстовый режим работает быстро даже на самых медленных компьютерах, поскольку при его использовании для вывода изображения надо сообщить видеоконтроллеру в сотни и даже в тысячи раз меньше данных, чем в графических режимах. Однако изобразительные возможности текстового режима крайне ограничены: всего 256 символов, не более 16 вариантов для цвета символа и цвета фона, невозможность вывода на экран картинки и т.д. Поэтому сейчас текстовый режим применяют только лишь операционная система DOS и многие (не все) рассчитанные на нее программы.

Кроме текстового режима с 25 строками по 80 символов (2580), иногда используются режимы с 43 и 50 строками по 80 символов (4380 и 5080). Другие текстовые режимы распространения не получили.

В старых видеоконтроллерах (MDA, CGA, Hercules и др.) шрифты символов, выводимых в текстовом режиме, записывались в видеоконтроллер при изготовлении и не могли меняться. В более новых видеоконтроллерах (EGA, VGA и SuperVGA) эти шрифты можно загружать и программным путем, поэтому для данных видеоконтроллеров проблем с отображением символов русского алфавита в текстовом режиме не возникает – надо только установить соответствующую программу-русификатор.

EGA, VGA и др.

Поскольку в компьютерной литературе вы наверняка встретитесь с терминами: VGA, EGA, SuperVGA и т.д., стоит объяснить, что они значат. MDA, CGA, EGA и VDA – это видеостандарты, созданные фирмой IBM. Они использовались в подавляющем большинстве производимых в начале и середине 80-х годов видеоконтроллеров и мониторов. Характеристики этих стандартов приведены в табл.6.1.

Таблица 6.1.

	Цвет/моно	Текстовые режимы	Графические режимы
MDA	Моно	8025, 2 цвета	-
CGA	Цветной	8025, 16 цветов	640200, 2 цвета; 320200, 4 цвета
EGA	Цветной	8025 и 8043, 16 цветов	640350, 16 цветов + режимы CGA
VGA	Цветной	8025 и 8050, 16 цветов	640480, 16 цветов; 320200, 256 цветов + режимы CGA и EGA

В конце 80-х годов в связи с распространением работающих в графическом режиме программ разрешение 640480 точек стало казаться явно недостаточным. Поэтому многие фирмы стали разрабатывать более совершенные видеоконтроллеры, сохраняющие совместимость с VGA, но обеспечивающие также работу в графических режимах с большим разрешением (800600 точек и более). Такие видеоконтроллеры стали называться SuperVGA или SVGA. Иногда термин SuperVGA или SVGA применяется и к мониторам, это значит, что монитор поддерживает работу с видеорежимами с большим разрешением (800600 точек и более).

Многие современные программы уже не поддерживают видеоконтроллеры и мониторы, существовавшие до VGA, то есть считают, что у пользователя должна быть видеосистема не хуже, чем VGA.

Количество цветов

Хотя монитор может отображать любые цвета, общее количество цветов, воспроизводимых на экране, ограничено, поскольку видеоконтроллер может запомнить для каждой точки лишь ограниченный объем данных о ее цвете. Например, если видеоконтроллер запоминает для каждой точки изображения один байт (= 8 бит) информации о ее цвете, то всего на экране может отображаться 256 (=2⁸) цветов. Чаще всего применяются режимы с 16, 256, 32768, 65536 и 16,8 млн. (точнее, 16777216) цветами, в них для запоминания информации о цвете каждой точки видеоконтроллер использует 4, 8, 15, 16 и 24 бита видеопамяти соответственно.

Для офисных применений, как правило, достаточно 256 цветов, а 16 цветов может оказаться мало. Однако при воспроизведении многоцветных рисунков, для компьютерных игр и многих других нужд гораздо привлекательнее режимы с 32768 или 65536 цветами. А режим с 16,8 млн. цветами используется для профессиональной работы с цветом, например в издательском деле.

Объем видеопамяти

Чем больше разрешающая способность и чем больше может одновременно изображаться цветов на экране, тем больший размер видеопамяти должен иметь видеоконтроллер. Например, для режима с разрешением 1024768 точек и 256 цветами (1 байт информации о цвете на каждую точку) требуется 10247681=768 Кбайт видеопамяти. Поскольку видеопамять обычно формируется блоками по 512 Кбайт и по 1, 2, и 4 Мбайта, значит, данный режим достижим лишь на видеоконтроллерах с объемом видеопамяти не менее 1 Мбайта. Вот минимальный объем видеопамяти, необходимый для реализации различных видеорежимов. Зависимость количества цветов от разрешения приведена в табл.6.2.

Таблица 6.2.

Разрешение	Количество цветов
	2	16	256	65536	16,8 млн.
640480	64 К	256 К	512 К	1 М	1 М
800600	64 К	256 К	512 К	1 М	1,5 М
1024768	128 К	512 К	1 М	1,5 М	2,5 М
12801024	256 К	1 М	1,5 М	2,5 М	4 М
16001200	256 К	1 М	2 М	4 М	5,5 М

Выбор объема видеопамяти.

Современные видеоконтроллеры, предназначенные для массового пользователя, обычно оснащаются 1-2 Мбайтами видеопамяти. По-видимому, для большинства пользователей 2 Мбайта видеопамяти – наиболее рациональное решение, оно представляет достаточно большие возможности при приемлемой цене (около 80-150 долл.). Видеоконтроллеры с объемом видеопамяти 256 и 512 Кбайт уже давно устарели, обычно они рассчитаны на медленную шину ISA, часто несовместимы с современным программным обеспечением. Так что их покупать не следует. Видеоконтроллеры с 4, а тем более с 6-8 Мбайтами видеопамяти стоят в несколько раз дороже (350-1500 долл.), что неудивительно – они должны работать в несколько раз быстрее. В них даже используются специализированные весьма дорогие микросхемы видеопамяти (VRAM или WRAM), так как обычные микросхемы памяти (DRAM) не обеспечивают необходимого быстрыми размерами 17-21 дюйм, которые сами по себе не дешевы.

При выборе видеоконтроллера надо учитывать также следующие обстоятельства:

если ваш компьютер оснащен высокопроизводительной шиной – PCI, VESA или, на худой конец, EISA - то следует выбирать видеоконтроллер, рассчитанный на эту шину. Контроллеры для шины ISA работают слишком медленно;

тот видеорежим, который вы собираетесь использовать в качестве основного, должен обеспечиваться частотой кадров (частотой вертикальной развертки) не менее 75 Гц, в крайнем случае - 70-72 Гц. При этом развертка должна быть построчной (non-interlaced), а ни в коем случае не чересстрочной (interlaced). Этот видеорежим (разрешение + частоты горизонтальной и вертикальной развертки) должен поддерживаться монитором;

к видеоконтроллеру должны прилагаться (обычно на дискетах) драйверы для его поддержки в операционных системах;

желательно обратить внимание и на фирму-производителя видеоконтроллера. Так, заслуженно пользуются хорошей репутацией видеоконтроллеры фирм Matrox, Diamond Multimedia (марки Diamond Stealth и др.), ATI (марки ATI Mach 64), Number Nine и др. А вот на дешевых китайских видеоплатах (марок Cirrus Logic, Trident, SIS и др. можно здорово «наколоться» – часто они работают со сбоями или не работают в нужных видеорежимах вовсе, иногда работают, но медленно и т.д. Впрочем, иногда и с такими видеоконтроллерами все бывает в порядке;

стоит обратить внимание и на дополнительные возможности, обеспечиваемые видеоконтроллером. Так, многие видеоконтроллеры включают в себя функции поддержки вывода видеороликов (тогда в их названии обычно имеется слово Video), работы с трехмерными изображениями (тогда в их названии обычно имеется обозначение 3D) и т.д.;

бывают видеоконтроллеры, предоставляющие такие возможности, как вывод телевизионного изображения или иного видеосигнала в окне на экране монитора, вывод компьютерного изображения на экран телевизора, оцифровка и запись на диск отдельных кадров видеосигнала (получаемого от видеомагнитофона, видеокамеры и т.д.). Некоторые видеоконтроллеры сами не поддерживают эти возможности, но позволяют подключать соответствующие дополнительные платы.