А це вже висока частота для електронних схем.

Крім того, сусідні точки виведеного сигналу не пов'язані один з одним, тому частоту керування інтенсивністю променя повинна бути ще збільшена на 25% і тоді складе близько 60 мГц.

Таку частоту пропускання повинні забезпечувати всі пристрої відеотракту: відеоусілітелі, сигнальні лінії інтерфейсів і сам графічний адаптер. На всіх цих стадіях обробки і передачі сигналу висока частота створює технічні труднощі. Для зменшення частоти рядків забезпечують розгорнення зображення за один полукадр:

парні рядки засвічуються в одному напівкадрів;

непарні рядки - в іншому напівкадрів.

Однак якість зображення вимагає збільшення частоти кадру з метою виключення мерехтіння зображення, цього ж вимагає і збільшення розміру екрана монітора, на яке виводиться саме зображення. При цьому, чим вище частота, тим нижче продуктивність графічної системи при побудові зображень.

Таким чином, існують деякі оптимальні співвідношення роботи графічного редактора і монітора виведення зображення: графічний редактор є задаючим пристроєм, а монітор зі своїми генераторами розгорток повинен забезпечувати задані параметри синхронізації розгорток променя і кадру.

^ Графічний режим.

У графічному режимі є можливість індивідуального управління світінням кожної точки екрану незалежно від інших. Позначення цього режиму следущее:

^ G r (Graphics) графічний;

APA (All Points Addressable) усі точки адресується.

У графічному режимі кожній точці екрану - пікселю - відповідає осередок спеціальній пам'яті, яка читається схемами адаптера синхронно з рухом променя монітора. Процес постійного читання відео пам'яті називається регенерацією зображення.

Кількість біт пам'яті, що відводиться на кожен піксель, визначає можливий стан кольорів піксела, його яскравість, мерехтіння та ін Наприклад, при 1 біті на піксел можливо тільки 2 состоянія6 світиться або не світиться піксель.

При 2 бітах на піксель - 4 кольори на екрані;

при 4 бітах на піксель - 16 кольорів на екрані;

при 8 бітах на піксель - 256 кольорів на екрані - кольорова фотографія;

В даний час маємо 15 або 16 біт на піксел (режим High Color), що відповідає 65 536 кольорів, а при 24 бітах на піксель (режим Tru Color) відповідає 16,7 мільйона кольорів.

При 15 або 24 біти на піксел розподіл між базисними квітами До: З: З рівномірне, при 16 бітах - не рівномірне з урахуванням сприйняття кольорів (5:6:5 або 6:6:4).

2.1. Принципи організації відеопам'яті.

Логічно відеопам'ять може бути організована по-різному, в залежності від кількості біт на піксель.

У разі одного або двох біт на піксель кожен байт пам'яті відповідає восьми або чотирьом сусіднім пікселям рядки (рис. 3.3, а, б). При скануванні осередок зчитується в регістр зсуву, з якого інформація про сусідніх точках послідовно надходить на вихідні ланцюги адаптера. Такий спосіб відображення називається лінійним - лінійній послідовності пікселів відповідає лінійна послідовність біт (або груп біт) відеопам'яті.

В адаптері EGA кількість біт на піксель збільшили до чотирьох і відеопам'ять розбили на чотири області-шару, званих також і колірними плоско стями (рис. 3.4). У кожному шарі використовується лінійна організація, де кожен байт містить по одному біту восьми сусідніх пікселів. Шари зчитуються в сдвіговиє регістри одночасно, в результаті паралельно формуються по чотири біта на кожен піксел. Таке рішення (а саме паралельне зчитування шарів) дозволяє знизити частоту зчитування комірок пам'яті - одна операція читання проводиться за час проходу променем восьми пікселів. Зниження частоти зчитування обмежується швидкодією пам'яті. Осередки шарів, що відповідають за одні й ті ж пікселі, мають співпадаючий адресу. Це дозволяє проводити паралельний запис інформації відразу в кілька колірних площин (запис для кожного шару дозволяється індивідуально), що також економить час. Зчитування з боку магістралі, звичайно, можливо тільки пошарове.

Рис. 3.3, а. Лінійне відображення груп пам'яті 1 біт на піксель.

Піксел 3

Рис.3.3, б. Лінійне відображення груп пам'яті 2 біт на піксель.

Рис. 3.4. Багатошарове відображення пікселів пам'яті

Таким чином, обсяг відеопам'яті (в бітах) V, необхідний для зберігання образу екрану, визначається, як добуток кількості пікселів p в рядку на кількість рядків n і на кількість біт на піксель b.

V = pxnxb

Так, для режиму HGC 720 х 350 з одним бітом на точку він становить 252 000 біт або близько 31 Кбайт, а 800 х 600 х 256 кольорів - 480 000 біт або близько 469 Кбайт.

Якщо фізичний обсяг відеопам'яті перевищує обсяг, необхідний для відображення матриці всього екрану, відеопам'ять можна розбити на сторінки. Сторінка - це область відеопам'яті, в якій уміщається образ цілого екрану. При багатосторінкової організації відеопам'яті тільки одна з них може бути активною - відображуваної на екран. Цим сторінки принципово відрізняються від шарів, які відображаються одночасно.

Формування бітової карти зображення в відеопам'яті графічного адаптера проводиться під управлінням програми, що виконується центральним процесором. Сама по собі задача формування процесору цілком під силу, але при її вирішенні потрібно пересилання великого обсягу інформації у відеопам'ять, а для багатьох побудов ще й читання відеопам'яті з боку процесора. При цьому, канал зв'язку процесора з відеопам'яттю являє собою вузьку шийку, через яке намагаються проштовхнути чималий потік даних, причому чим більш високий дозвіл екрану і чим більше кольорів (біт на піксель), тим цей потік інтенсивніше. Для вирішення питання обміну інформацією необхідно:

Підвищення швидкодії пам'яті.

Розширення розрядності шин графічного адаптера, причому як внутрішньої (шини відеопам'яті), так і інтерфейсної.

Підвищення швидкості відеопостроеній за допомогою кешування відеопам'яті або затіненням відеопам'яті, що, по суті, майже одне і те ж. У цьому випадку при запису в область відеопам'яті дані будуть записані як в відеопам'ять, так і в ОЗП (або навіть в кеш), а при зчитуванні з цієї області звернення буде тільки до швидкодії ОЗУ.

Принципова скорочення обсягу інформації, що передається графічному адаптеру за рахунок наділення адаптера своїм «інтелектом», тобто процесором.

У сучасному комп'ютері використовуються всі ці рішення, причому необхідно щоб розрядність шин відеоадаптреа повністю співпадала б з розрядністю відеопам'яті. Інакше виходить не ефективне використання одного або іншого.

2.2.Особенності роботи відеоадаптера.

До основних типів команд «інтелектуального» відео адаптера відносяться:

- ^ Команди рісованіÑ (Drawing Commands) забезпечують побудову графіків чеських примітивів - точки, відрізка прямої, прямокутника, дуги, еліпса. Примітиви такого типу в командах описуються у векторному вигляді, що набагато компактніше, ніж їх растровий образ. Таким чином, вдається значно скоротити обсяг переданої графічної інформації за рахунок застосування більш ефективного способу опису зображень. До командам малювання відноситься і заливка замкнутого контуру, заданого в растровому вигляді, деяким кольором або візерунком (pattern). Вона прискорюється особливо ефективно: при програмній реалізації процесор повинен переглянути вміст відеопам'яті навколо заданої точки, рухаючись по всіх напрямках до виявлення кордону контуру і змінюючи колір пікселів на своєму шляху.

- ^ Копіювання блоку з одного місця екрану на інше застосовується для «прокрутки» зображення екрану в різних напрямках. Ця команда зводиться до пересилання блоку біт - BitBIT (Bit Block Transferring), і ця операція інтелектуальним адаптером може бути сильно прискорена.

^ Апаратна підтримка вікон (Hardware Windowing) спрощує і прискорює роботу з екраном в багатозадачних (багатовіконний) системах. На традиційному графічному адаптері при наявності декількох, можливо, перекривають один одного вікон програмі доводиться відслідковувати координати оброблюваних точок з тим, щоб не вийти за межі свого вікна. Апаратна підтримка вікон спрощує вивід зображень: кожній задачі виділяється своє вікно - область відеопам'яті необхідного розміру, в якому вона працює монопольно. Взаємне розташування вікон повідомляється інтелектуальному адаптеру, і він для регенерації зображення синхронно з рухом променя по растру сканує відеопам'ять не лінійно, а перескакуючи з області пам'яті одного вікна на інше.

Якщо обсяг відеопам'яті перевищує необхідний для даного формату екрану і глибини квітів, то в ній можна будувати зображення, що перевищує за розміром отображаемую частина. Інтелектуальному адаптеру можна доручити па норамірованіе (Panning) - відображення заданої області. При цьому горизонтальна і вертикальна прокрутка зображення не зажадає операцій блокових пересилань - для переміщення достатньо лише змінити покажчик положення.

Вищеописані функції інтелектуального адаптера відносяться до двовимірної графіки (2D).

^ Тривимірне зображення повинно складатися з ряду поверхонь різної форми. Ці поверхні «збираються» з окремих елементів-полігонів, частіше трикутників, кожний з яких має тривимірні координати вершин і опис поверхні (колір, візерунок). Переміщення об'єктів призводить до необхідності перерахунку всіх координат.

^ Прискорення побудов в інтелектуальному адаптері забезпечується кількома чинниками:

По-перше, це скорочення обсягу передачі по магістралі.

По-друге, під час роботи процесора адаптера центральний процесор вільний, що прискорює роботу програм навіть в однозадачной режимі.

По-третє, процесор адаптера орієнтований на виконання меншої кількості інструкцій, а тому здатний виконувати їх набагато швидше центрального.

По-четверте, швидкість обміну даних усередині адаптера може підвищуватися за рахунок кращого узгодження звернень до відеопам'яті для операцій побудови з процесом регенерації зображення, а також за рахунок розширення розрядності внутрішньої шини даних адаптера.

Сучасні адаптери з ЗD-акселераторами (найкритичніші до продуктивності пам'яті) будуються на пам'яті SGRAM (SDRAM) з 128-розрядної шиною, а в самих потужних застосовується пам'ять з подвоєною частотою передачі DDR SGRAM / SDRAM.

Для побудови складних тривимірних зображень графічному акселератору буде явно тісно в обмеженому об'ємі відеопам'яті. Для забезпечення доступу до основної пам'яті комп'ютера він повинен мати можливість керувати шиною (bus mastering). Спеціально для потужних графічних адаптерів в 1996 році з'явився новий канал зв'язку з пам'яттю - AGP (Accelerated Graphic Port). Забезпечивши високу пропускну здатність порту, розробники AGP запропонували технологію DIME (Direct Memory Execute). За цією технологією графічний акселератор є майстром шини AGP і може користуватися основною пам'яттю комп'ютера для своїх потреб при тривимірних побудовах. Наприклад, в основній пам'яті можуть зберігатися текстури, які акселератор накладає на тривимірні поверхні. При цьому знімається обмеження на розмір опису текстур, які без AGP доводиться тримати в обмеженому об'ємі відеопам'яті. На дешеве рішення проблеми «тісноти» націлена і архітектура однорідної пам'яті UMA, яка може бути реалізована за допомогою AGP. Однак AGP дозволяє зберегти і локальну пам'ять на графічному адаптері (відеобуфер) і розширення доступної пам'яті не відгукується зниженням продуктивності.