Контроллер видеодисплея - Video display controller

Блок-схема NEC µPD7220 контроллер графического дисплея

А контроллер видеодисплея или же VDC (также регулярно называется дисплей двигателя, интерфейс дисплея) является Интегральная схема который является основным компонентом в генератор видеосигнала, устройство, отвечающее за производство телевидение видеосигнал в вычислительной или игровой системе. Некоторые VDC также генерируют звуковой сигнал, но это не их основная функция.

VDC использовались в домашние компьютеры 1980-х годов, а также в некоторых ранних видео картинка системы.

VDC является основным компонентом логики генератора видеосигналов, отвечающим за генерацию синхронизации видеосигналов, таких как горизонтальный и вертикальный. сигналы синхронизации и интервал гашения сигнал. Иногда для построения полной системы требовались другие поддерживающие микросхемы, например баран держать пиксель данные, ПЗУ держать шрифты символов, или несколько дискретная логика Такие как регистры сдвига.

Чаще всего микросхема VDC полностью интегрирована в логику основной компьютерной системы (ее видео RAM появляется в карта памяти основного процессора), но иногда он функционирует как сопроцессор которые могут независимо управлять содержимым видеопамяти.

Контроллер видеодисплея против графического процессора

Разница между контроллером дисплея, графическим ускорителем и ИС сжатия / декомпрессии видео огромна, но, поскольку вся эта логика обычно находится на микросхеме графический процессор и обычно не доступен для конечного потребителя отдельно, часто возникает путаница в отношении этих очень разных функциональных блоков.

Графические процессоры с аппаратным ускорением начали появляться в 1990-х годах.[нужна цитата ] У VDC часто было специальное оборудование для создания "спрайты ", функция, которая в более современных чипах VDP выполняется с помощью"Битовый блиттер " с использованием "Бит блит "функция.

Одним из примеров типичного процессора видеодисплея является "VDP2 32-битный процессор фонового отображения и отображения видео плоскости прокрутки " из Sega Saturn Другой пример - Расширенная графическая архитектура (AGA) чип, который использовался для улучшенной графики более позднего поколения Amiga компьютеры.

При этом не совсем понятно, когда «видеочип» является «контроллером видеодисплея», а когда - «процессором видеодисплея». Например, TMS9918 иногда называют «контроллером видеодисплея», а иногда «процессором видеодисплея». В целом, однако, «процессор видеодисплея» имеет некоторую мощность для «обработки» содержимого видеопамяти (например, заполнения области ОЗУ), в то время как «контроллер видеодисплея» только управляет синхронизацией сигналов видеосинхронизации и доступ к видеопамяти.

В графический процессор (GPU) идет на шаг дальше, чем VDP, и обычно также поддерживает функции 3D. Это тот вид микросхемы, который используется в современных персональных компьютерах.

Типы

Контроллеры видеодисплея можно разделить на несколько различных типов, от самых простых до самых сложных;

  • Видео переключатели, или «системы на основе регистра сдвига видео» (для этого типа устройств не существует общепринятого названия), являются наиболее простым типом видеоконтроллеров. Они прямо или косвенно несут ответственность за синхронизирующие видеосигналы, но обычно не имеют прямого доступа к видеопамяти. Они получают видеоданные от главного ЦП, побайтно, и преобразуют их в последовательный поток битов, отсюда и техническое название «видеопереключатель». Этот последовательный поток данных затем используется вместе с сигналами синхронизации для вывода видеосигнала. Основной процессор должен делать основную часть работы. Обычно эти чипы поддерживают только очень низкое разрешение. растровая графика режим.
  • А CRTC, или же электронно-лучевая трубка контроллер, генерирует тайминги видео и считывает видеоданные из ОЗУ, подключенного к CRTC, для вывода через ПЗУ внешнего генератора символов (для текстовые режимы ) или непосредственно в регистр сдвига видеовыхода (для графических режимов высокого разрешения). Поскольку фактические возможности видеогенератора в значительной степени зависят от внешней логики, видеогенератор на базе микросхемы CRTC может иметь широкий спектр возможностей, от простых систем только с текстовым режимом до систем с высоким разрешением, поддерживающих широкий диапазон цвета. Однако спрайты обычно не поддерживаются этими системами.
  • Контроллеры видеоинтерфейса намного сложнее, чем контроллеры CRT, и внешняя схема, необходимая для CRTC, встроена в микросхему видеоконтроллера. Спрайты часто поддерживаются как есть (на основе ОЗУ) генераторы персонажей и видеопамять, предназначенная для атрибуты цвета и регистры поддонов (таблицы поиска цветов ) для режима высокого разрешения или текста.
  • Сопроцессоры видео имеют собственный внутренний ЦП, предназначенный для чтения (и записи) собственной видеопамяти (которая может использоваться совместно с ЦП) и преобразования содержимого этой видеопамяти в видеосигнал. Главный ЦП может отдавать команды сопроцессору, например, для изменения видеорежимов или для управления содержимым видеопамяти. Сопроцессор видео также управляет генератором символов (чаще всего на основе RAM), RAM атрибутов цвета, регистрами палитры и логикой спрайтов (если они, конечно, существуют).

Список примеров VDC

Смотрите также: Список домашних компьютеров по видеооборудованию и Sprite (компьютерная графика)

Примеры контроллеров видеодисплея:

Видео переключатели

  • В RCA CDP1861 был очень простой чип, встроенный CMOS технологии (что было необычно для середины 1970-х годов) для дополнения RCA 1802 микропроцессор, он в основном использовался в COSMAC VIP. Он мог поддерживать только монохромный графический режим с очень низким разрешением.
  • В Адаптер телевизионного интерфейса (TIA) - это специальный видеочип, который является сердцем Atari 2600 игровая консоль, очень примитивный чип, который полагался на микропроцессор 6502 для выполнения большей части работы, также использовался для генерации звука.

Контроллеры CRT

  • В Intel 8275 Контроллер CRT не использовался ни в одной основной системе, но использовался в некоторых Автобус S100 системы.
  • В Motorola 6845 (MC6845) - генератор видеоадресов, впервые представленный Motorola и используется для Амстрад КТК, а BBC Micro. Он также использовался почти для всех ранних видеоадаптеров для ПК, таких как MDA, CGA и EGA переходники. MDA и CGA используют реальный чип Motorola, в то время как EGA имеет специальный набор микросхем IBM из пяти чипов LSI; один из этих чипов включает в себя повторную реализацию IBM CRTC, который работает как MC6845, но отличается несколькими адресами регистров и функциями, поэтому он не совместим на 100%. Во всем позже VGA совместимых адаптеров функция 6845 по-прежнему воспроизводится внутри видеочипа, так что в некотором смысле все текущие Совместимость с IBM PC ПК по-прежнему используют логику 6845 CRTC.

Контроллеры видеоинтерфейса

Сопроцессоры видео

  • В АНТИК (Аlpha-NУмерик Твозвышение яинтерфейс Cцепь) был первым чипом видеосистемы, который использовался в Семейство 8-битных Atari из микрокомпьютеры. Он мог читать "Список отображения "с собственным встроенным процессором и использовать эти данные для генерации сложного видеосигнала.
  • В TMS9918 известен как процессор видеодисплея (VDP) и был впервые разработан для Инструменты Техаса ТИ-99/4, но позже также использовался в таких системах, как MSX (MSX-1), ColecoVision, Серия Memotech MTX, а для Sega SG-1000 и SC-3000. В Мастер Система использует расширенный VDP на основе TMS9918 и Sega 315-5313 (Yamaha YM7101) VDP, используемый в Sega Genesis и некоторые аркадные автоматы являются дальнейшим развитием Master System VDP с удаленными исходными (низшими) режимами TMS9918.
  • В Yamaha V9938 является улучшенной версией TMS9918 и в основном использовалась в MSX2.
  • В Yamaha V9958 Процессор видеодисплея (VDP) в основном используется в MSX2 + и MSX turboR компьютеры.
  • VLSI VS21S010D-L представляет собой SPI / параллельную SRAM 128 Кбайт со встроенным контроллером видеодисплея с пикселями с переменной битовой глубиной и блиттером с перемещением блоков.
  • В Томсон EF936x серия процессоров графического дисплея (GDP), которая обеспечивает скорость прохождения 1 млн.пиксели в секунду и разрешением до 1024 × 512.

Альтернативы чипу VDC

Обратите внимание, что многие ранние домашние компьютеры не использовали чип VDP, а построили весь контроллер видеодисплея из большого количества дискретная логика чипы, (примеры Яблоко II, ДОМАШНИЙ ПИТОМЕЦ, и TRS-80 ). Поскольку эти методы очень гибкие, генераторы видеодисплеев могут быть очень эффективными (или чрезвычайно примитивными, в зависимости от качества дизайна), но также требуют большого количества компонентов.

Многие ранние системы использовали ту или иную форму раннего программируемая логическая матрица создать видеосистему; примеры включают ZX Spectrum и ZX-81 системы и электроника BK-0010, но было много других. Ранние реализации часто были очень примитивными, но более поздние реализации иногда приводили к довольно продвинутым видеосистемам, таким как та, что в SAM купе.

Эти системы могли, таким образом, построить очень производительную систему с относительно небольшим количеством компонентов, но малое количество транзисторов в ранней программируемой логике означало, что возможности ранних систем на основе PLA часто были менее впечатляющими, чем возможности, использующие контроллеры видеоинтерфейса или сопроцессоры видео, которые были доступны. в то же время. Более поздние решения PLA, например, использующие CPLD или же ПЛИС, может привести к созданию гораздо более совершенных видеосистем, превосходящих те, которые созданы с использованием готовых компонентов.

Часто используемым гибридным решением было использование контроллера видеоинтерфейса (часто Motorola 6845 ) в качестве основы и расширить его возможности с помощью программируемой логики или ASIC. Примером такого гибридного решения является оригинальный VGA карта, которая использовала 6845 в сочетании с ASIC. Вот почему все современные видеосистемы на базе VGA по-прежнему используют аппаратные регистры которые были предоставлены 6845.

Современные решения

Чип ATi R300 блок-схема. Контроллер дисплея обозначен как «интерфейс дисплея».

С достижениями, сделанными в изготовление полупроводниковых приборов, все больше и больше функций реализуется как интегральные схемы, часто лицензируемый как ядро интеллектуальной собственности полупроводников (Ядро SIP). Блоки SIP контроллера дисплея можно найти на умереть из GPU, ВСУ и SoC.

Они поддерживают множество интерфейсы: VGA, DVI, HDMI, DisplayPort, VHDCI, ДМС-59 и больше. В PHY включает LVDS, TMDS и Ссылка на плоский дисплей, OpenLDI и CML.

Например, VGA-сигнал, создаваемый контроллером дисплея, передается по VGA-кабелю на дисплей. Оба конца кабеля заканчиваются Разъем VGA. Ноутбуки и другие мобильные компьютеры использовать разные интерфейсы между контроллером дисплея и дисплеем. Контроллер дисплея обычно поддерживает несколько стандарты компьютерных дисплеев.

Драйвер KMS является примером драйвер устройства для контроллеров дисплея и AMD Eyefinity это специальная марка контроллера дисплея с мультимонитор поддерживать.

RandR (изменение размера и поворот) - это метод настройки разрешения экрана и частоты обновления для каждого отдельного вывода отдельно и в то же время соответствующей настройки параметров оконной системы.

Пример этой дихотомии предлагает ARM Holdings: они предлагают ядро ​​SIP для ускорения 3D-рендеринга и для независимого контроллера дисплея. Первый имеет маркетинговые названия, такие как Mali-200 или Mali-T880, а второй доступен как Mali-DP500, Mali-DP550 и Mali-DP650.[1]

История

В 1982 г. NEC выпустил NEC μPD7220, один из наиболее широко используемых контроллеров видеодисплея в 1980-х гг. персональные компьютеры. Он использовался в NEC PC-9801, БТР III, Совместимость с IBM PC, DEC Rainbow, Тюльпан Система-1, и Epson QX-10.[2] Intel лицензировал дизайн и назвал его контроллером графического дисплея 82720.[3]

Раньше графические карты также назывались графическими адаптерами, а используемые на них микросхемы ЭТО /EISA карты состояли исключительно из контроллера дисплея, поскольку это была единственная функция, необходимая для подключения компьютера к дисплею. Более поздние карты включали микросхемы для выполнения вычислений, связанных с 2D-рендерингом, параллельно с процессором; эти карты назывались графическими ускорителями. Точно так же в конечном итоге последовали ИС для 3D-рендеринга. Такие карты были доступны с VLB, PCI, и AGP интерфейсы; современные карты обычно используют PCI Express bus, поскольку они требуют гораздо большей пропускной способности, чем может обеспечить шина ISA.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Начальная поддержка контроллера дисплея ARM Mali». Список рассылки ядра Linux. 2016-04-01.
  2. ^ Дампф, Гвидо (1986). «Графика с NEC 7220: прямой доступ с Turbo Pascal». Получено 27 июля 2013. (Перевод "Grafik mit dem 7220 von NEC", MC, 1986, H11, стр. 54-65)
  3. ^ Чангон Цай (1 января 1986 г.). Дизайн графической системы на базе контроллера графического дисплея INTEL 82720. Диссертация. Техасский университет в Эль-Пасо.

внешняя ссылка