Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 10.1: Card màn hình

Nội dung text: Bài giảng Kiến trúc máy tính - Chương 10.1: Card màn hình

1. Card màn hình
2. ◼ Màn hình chỉ là thiết bị xuất ◼ Tín hiệu hiển thị trên monitor là do mạch điều hợp hiển thị (video adapter hoặc display adapter). ◼ Thường là các bo mạch (card) mở rộng, được gắn vào các khe mở rộng. ◼ dữ liệu ảnh được card điều hợp hiển thị chuyển từ dữ liệu thô của máy chứa trong bộ nhớ hiển thị.
3. ◼ Lượng bộ nhớ tùy thuộc vào card điều hợp cụ thể và những chế độ hiển thị. ◼ Những card đời mới hiện nay cung cấp đến 256MB hoặc hơn nữa. ◼ Card điều hợp hiển thị chuyển nội dung trong của bộ nhớ hiển thị thành những tín hiệu hình tương ứng để đẩn đến monitor. ◼ Những ứng dụng phần mềm hiện nay đòi hỏi có những trình điều khiển thiết bị (video driver).
4. ◼ Video driver cho phép một ứng dụng truy cập các chế độ hiển thị độ phân giải cao hoặc độ sâu màu (thường ở SVGA). ◼ Trục trặc về hiển thị: ◼ Do màn hình. ◼ Do card màn hình. ◼ Do phần mềm driver.
5. Card hiển thị truyền thống ◼ Dùng kiểu vùng đệm khung (frame buffer). ◼ dữ liệu hình ảnh được nạp và lưu trữ trong bộ nhớ hiển thị, mỗi lần một khung (frame). ◼ Trọng tâm của card là IC điều khiển hiển thị (mạch CRTC). ◼ CRTC đọc nội dung trong bộ nhớ (VRAM) rồi đưa nội dung đi tiếp để xử lý. ◼ Các chipset cung cấp khả năng hiển thị nhanh, hữu hiệu.
6. Hiển thị văn bản, hiển thị đồ họa ◼ Video Ram đóng vai trò quan trọng: chứa những dữ liệu và hình ảnh cần hiền thị. ◼ Họat động được ở cả 2 chế độ (mode): ◼ Chế độ văn bản. ◼ Chế độ đồ họa. ◼ Chế độ văn bản: ◼ Các ký tự ASCII chứa trong video RAM. ◼ ROM ký tự kết hợp bộ sinh ký tự, thanh ghi dịch → sản sinh ra những hình điểm ảnh với mổi ký tự ASCII
7. ◼ Chế độ đồ họa: ◼ Video RAM chứa thông tin về sắc xám hoặc màu sắc dành cho mỗi điểm ảnh. Không phải ký tự ASCII. ◼ Không dùng ROM ký tự và bộ sinh ký tự trong chế độ văn bản ◼ Card đơn sắc dùng 1 bit cho mỗi điểm ảnh. ◼ Card 16 màu dùng 4 bit cho mỗi điểm ảnh. ◼ Card 256 màu dùng 8 bit cho mỗi điểm ảnh.
8. BIOS hiển thị ◼ Mạch hiển thị đòi hỏi những thay đổi lệnh khi chuyển từ văn bản sang đồ họa, → định lại cầu hình và điều khiển CRTC. ◼ Các card điều hợp tử EGA trở về sau đều dùng ROM BIOS tại chỗ để lưu trữ phần dẻo. ◼ Kiến trúc PC hiện tại dùng 128KB lưu trữ, từ C0000h đến DFFFFh trong vùng nhớ trên cho các thiết bị mở rộng: mạch điều khiển ổ cứng, mạch điều hợp hiển thị BIOS của bo mạch chính
9. Lịch sử tiến hóa card hiển thị ◼ PC mới ra đời: card MDA (monochrome display adapter). ◼ Card CGA (color graphics adpapter). ◼ Đều ở chế độ văn bản. MDA (monochrome display adapter- 1981). ◼ Các máy PC đời củ. ◼ chế độ văn bản 80x25. dùng các ký tự 9x14 (ngang 9 điểm ảnh, dọc 14 điểm ảnh).
10. ◼ Tích hợp một cổng LPT. ◼ Mối kết nối 9 chân, sử dụng tín hiệu TTL. CGA (Color graphics Adapter-1981). ◼ Card văn bản và đồ họa đầu tiên. ◼ Cung cấp độ phân giải thấp 160x200. ◼ Cung cấp 16 màu. ◼ → độ phân giải trung bình 320x200. chỉ với 4 màu. độ phân giải cao nhất 640x200 với 2 màu.
11. ◼ Mỗi khung hình đòi hỏi 16KB RAM hiển thị. ◼ 640x200=128.000 điểm ảnh, Với 2 màu (mỗi điểm 1bit màu → 1 byte biểu biễn 8 điểm). 128000/8=16000byte. ◼ 320x200=64.000 điểm ảnh, Với 4 màu (mỗi điểm 2 bit màu → 1 byte biểu biễn 4 điểm). 128000/4=16000byte. ◼ Ram hiển thị liên quan đến khả năng hiển thị ◼ Dùng đầu nối 9 chân
12. EGA (Enhanced Graphichs Adapter-1984) ◼ Khả năng tương thích ngược. giả lập chế độ CGA va MDA. ◼ Các khả năng hiển thị: ◼ 320x200x16 ◼ 640x200x16 ◼ 640x350x16 ◼ Thường có các lọai 128KB RAM ◼ Tín hiệu TTL: ◼ Primary RED (chân 3). ◼ Primary Green (chân 4) ◼ Primary Blue (chân 5).
13. PGA (Professional Grapphics Adapter-1984) ◼ khả năng hiển thị 640x480x256. ◼ Tính năng quay 3 chiều và cắt xén hình ảnh. ◼ Cung cấp tốc độ hiển thị 60 khung hình/s ◼ Đòi hỏi 2 hoặc 3 bảng mạch mở rộng MCGA (Multi color Graphics Array 1987). ◼ Lúc đầu tích hợp máy PS/2-25 và PS/2-30 củ IBM
14. ◼ Hỗ trợ tất cả chế độ CGA và vài chế độ hiển thị mới. ◼ Ưa htích đối với các phần mềm game. ◼ hệ thống hiển thị đầu tiên sử dụng các tín hiệu analog. ◼ Cho phép tạo 256 màu chỉ với 3 đường tín hiệu màu chính. ◼ Đầu nối kiểu chữ D: 15 chân. ◼ Cáp tín hiệu MCGA chứa hộp kim loai vuông để lọc nhiễu.
15. ◼ Là lọai analog đầu tiên và còn được sử dụng cho các lọai card sau này. VGA (video graphics Array - 1987). ◼ Dùng đầu nối 15 chân. ◼ Cung cấp chế độ 640x480 quen thuộc. ◼ Cấp thấp nhất khi chay “Safe mode” hay cài đặt windows lúc đầu. ◼ khả năng tương thích ngược
16. SVGA (super VGA): ◼ Vượt qua giới hạn 640x480x16. ◼ Không có tiêu chuẩn rõ ràng. Mỗi nhà SX hỗ trợ nhiều chế độ hiển thị khác nhau. Vd: 1024x768 với 65 nghìn màu 640x480 với 16 triệu màu. ◼ Các phần mềm và ứng dụng không thể tận dụng triệt để ưu thế hiển thị SVGA mà không có driver. ◼ Driver (của nha SX) cho phép các làm việc với phần cứng SVGA.
17. ◼ Nguyên nhân gây trục trặc: không đúng driver, lạc hậu, hoặc bị sai lạc. ◼ Hầu hết đều hỗ trợ VGA truyền thống (không cần driver riêng). ◼ Ưu điểm ở khả năng hiển thị xấut sắc, nhiều độ phân giải. ◼ Khuyết : không có chuẩn hóa ◼ Hiệp hội VESA tạo chuẩn cho SVGA bằng phần mở rộng BIOS VESA. Ngày nay hầu hết đều hỗ trợ lọai BIOS này
18. Các card gia tốc hiển thị ◼ Độ phân giải, độ sâu màu lớn: ◼ VD: 640x480=307200 điểm. có 256 màu→ cần 8 bit. Cần 307200 byte cho mỗi khung hình. ◼ Nếu 1 giây cập nhật 10 lần → cần phải truyền 307200x10=3.072.000 byte/s (3,072MB/s) qua đường PCI hoặc ISA. ◼ Các khe PCI và ISA không đáp ứng → hiện tượng thắc nút cổ chai
19. NGUYÊN LÝ: ◼ Khắc phục hạn chế card hiển thị truyền thống → tích hợp khả năng xử lý lên card hiển thị→ giảm gánh nặng CPU. ◼ tăng hiệu năng lên hơn 3 lần. ◼ Phần cốt lõi của card là IC đồ họa. ◼ Các lệnh và dữ liệu đồ họa được chuyển đổi thành những dữ liệu điểm ảnh, lưu trữ RAM hiển thị (VRAM). ◼ Từ VRAM cung cấp bus dữ liệu thẳng tới chip RAMDAC
20. ◼ IC đồ họa chỉ đạo họat động của RAMDAC và luôn đảm bảo dữ liệu luôn sẵn sàng trong RAMDAC. ◼ Sau đó, RAMDAC chuyển đổi dữ liệu hiển thị thành các tín hiệu analog đỏ, lục và xanh lơ cùng với tín hiệu đồng bộ ngang dọc.
21. CÁC YẾU TỐ QUYẾT ĐỊNH TỐC ĐỘ ◼ IC gia tốc hiển thị. ◼ RAM hiển thị ◼ Driver hoặc BIOS hiển thị ◼ RAMDAC ◼ Kiến trúc bus mở rộng (AGP hoặc PCI).
22. IC GIA TỐC HIỂN THỊ: ◼ Thành phần cốt lõi của card hiển thị. ◼ Nhiều ICcung cấp bus dữ liệu 32 bit ( có những lọai cung cấp 64 hoặc 128 bit). ◼ Tốc độ truyển cao. ◼ Giải quyết được tình trạng thắt cổ chai dữ liệu.
23. ◼ Ram hiển thị lưu giữ dữ liệu cần hiển thị. ◼ Dung lượng RAM không quan trọng đối với card gia tốc hiển thị bằng tốc độ RAM. ◼ RAM nhanh sẽ có khả năng đọc và ghi dữ liệu nhanh hơn → hiệu năng được cải thiện. ◼ VRAM đã lạc hậu, ◼ SGRAM (Synchronous Graphic DRAM) ◼ DDR SRAM
24. BIOS và Driver hiển thị: ◼ Đều là phần mềm. ◼ BIOS hiển thị là phần dẻo(firmware). ◼ Chứa chương trình cho phép card gia tốc tương tác với phần mềm ứng dụng DOS. ◼ Thường hổ trợ các phần mở rộng VESA BIOS vào BIOS hiển thị. ◼ Không nạp một driver điều khiển card dưới DOS.
25. ◼ Driver hiển thị có nhiều ưu điểm hơn. ◼ Windows làm việc với các driver. (không dùng BIOS hiển thị). ◼ Thay đổi Driver rất nhanh chóng: để sữa lỗi hoặc thực hiện sự tăng cường. ◼ Tải từ internet
26. RAMDAC: ( RAM Digital to Analog Convert). ◼ Màu sắc các điểm ảnh được phân chia ra theo mức đỏ, xanh lục, xanh lơ. Các mức màu sẽ được chyển những đại lượng analog tương đương. ◼ Bộ chuyển đổi số ra mức analog (DAC). ◼ Đòi hỏi thời gian chuyển đổi, muốn tốc độ làm tươi nhanh → DAC nhanh. ◼ Thường sử dụng một bảng màu (palette).
27. ◼ Card màn hình cũ lưu trữ mục màu trong thanh ghi. ◼ Card hiện nay phải dùng RAM. ◼ RAMDAC chỉ dùng để chứa thông tin bảng màu, không đùng để chứa dữ liệu hình ảnh thực cấn hiển thị