Core

Апертура может быть отключена в соответствии с требованиями пользователя: вы можете выбрать стандартный 64 К подход. Отключение видеоапертуры и использование 64 К страницы будет замедлять вашу работу, но иногда это единственный способ заставить систему работать. Плата акселератора XGA обычно позволяет устанавливать апертуру объемом 2 М -но эта апертура должна располагаться в нижних 16 М адресного пространства. Это достаточно унизительно, поскольку большинство пользователей OS/2 и Windows имеют по крайней мере 16 М ОЗУ. Поскольку видеоапертура должна располагаться в нижних 16 М, а они уже заняты ОЗУ системой, обладатель XGA адаптера принципиально не сможет ею воспользоваться. Впрочем эта проблема возникает не перед всеми. Например, система ATImach32 может использовать любой адрес из первых четырех гигабайт — и до тех пор, пока адресное пространство вашей 486 машины не превысит 4 Г, ATImach32 будет продолжать использовать апертуру. Я полагаю, что, если кто-нибудь из нас заполучит компьютер с 4 Г ОЗУ, он как-нибудь примирится с таким недостатком, как видеоплата.

Последние строки означают, что вам необходимо:

Поэтому в некоторых SVGA платах используется другой подход. Они используются в основном для работы в среде OS/2 и Windows, а не DOS. И OS/2 и Windows легко преодолевают 1024 К барьер, и SVGA плата может занимать непосредственно в основной памяти свои 2 М, точно так же, как и другие программы, находящиеся в ОЗУ. При таком подходе ВОЗУ может быть модифицировано очень быстро, без напрасных затрат времени на обработку и пересылку 64 К страниц. Диапазон адресов, используемых для такого 2 М блока памяти, и называется видео апертурой.

Отображение видеопамяти в расширенную память в общем-то хорошая вещь, поскольку позволяет значительно увеличить скорость выполнения видео операций. Но есть одно ограничение. Вы уже неоднократно читали о том, что нельзя иметь две разные задачи, расположенные по одному и тому же адресу в памяти. Если ВОЗУ напрямую отображается в адресное пространство расширенной памяти, вы должны быть уверены в том, что данный диапазон адресов не используется другой программой. Например, если в вашем ПК установлено 8 М памяти, убедитесь, что видео апертура расположена выше 8 М, чтобы избежать конфликтов с системной памятью.

Остановимся и подумаем над тем, что должно быть выполнено для того, чтобы обновить одно изображение на экране VGA монитора: переслать в основную память красную страницу, модифицировать ее и переслать обратно; затем переслать зеленую страницу, модифицировать ее и переслать обратно; затем переслать синюю страницу, модифицировать ее и переслать обратно; и, наконец, переслать страницу, содержащую информацию о яркости изображения, модифицировать и ее, а затем вернуть назад. Это большая работа. Такой большой объем работы приходится выполнять потому, что остальное пространство памяти занято серьезными DOS программами, которые должны находиться ниже границы в 640 К.

Теперь подумаем над тем, что же произойдет с SVGA платой, имеющей ОЗУ объемом 2 М. Если такая SVGA будет работать описанным выше образом, значит она по прежнему будет использовать 64 К окно. 2 М ОЗУ хватит на 32 страницы по 64 К. Это означает, что драйвер такой платы должен заниматься пересылкой и модификацией 32 страниц памяти. Теперь становится понятным, что такой способ построения изображения выглядел бы удручающе медленно.

Давайте посмотрим, как видеоплата использует память. В графическом режиме EGA, VGA и прочие новейшие видеоплаты используют участок памяти между 640 и 704 К. На первый взгляд это кажется бессмысленным. Между 640 К и 704 К помещается всего 64 К, а даже простейшая VGA плата содержит ОЗУ объемом 256 К. SVGA карты имеют ОЗУ объемом до 4 М. Как же вся эта память пролазит через адресное пространство объемом 64 К?

Просто: по частям.

VGA плата использует 256 К ОЗУ внутри 64 К пространства, разбив 256 К на 4 области по 64 К каждая. Большая часть видеопамяти недоступна процессору в течение всего времени работы. Для того, чтобы обновить содержимое VGA, программа обслуживающая видеокарту, спрашивает, сделать ли первую 64 К область видимой для процессора. Эти 64 К предназначены для описания красной части изображения. После того, как красные 64 К стали видимыми для процессора — или, если говорить точно, он получил доступ к красной странице — программа, обслуживающая VGA, может модифицировать красную часть изображения. После того, как эта страница будет обработана, наступает черед следующей 64 К страницы - зеленой. Потом этот же процесс повторяется с третьей (синей) и четвертой (яркостной) страницами.

Еще одной особенностью памяти является блочная адресация. Современные графические интерфейсы пользователя имеют тенденцию адресовать память большими блоками, а не побайтно; например, чтобы нарисовать на экране цветной фон, процессор должен сказать целому большому блоку памяти "принять значение X", где X — это величина, устанавливающая желаемый цвет фона. А процессор будет продолжать свой нелегкий труд в другом месте видеопамяти.

Такая разновидность памяти называется оконным ОЗУ (Window RAM), поскольку позволяет легко адресовать блоки памяти с помощью нескольких команд. Она дороже обычной видеопамяти, но хорошо продается в составе видеоплат.

Видеоапертура

Некоторые высокопроизводительные видеоакселераторы (мы рассмотрим их чуть ниже) достигают этих значений производительности, отображая свою память непосредственно в адресное пространство компьютера. Такое видео называется видеоапертурой, и вам необходимо понимать, что скрывается за этим понятием, чтобы вы могли успешно решать некоторые проблемы конфигурирования.

В отличие от них, у чипов видео ОЗУ нет выбора и им приходится общаться с двумя устройствами одновременно: центральный процессор помещает данные об изображении в видеопамять, а видеопроцессор забирает их оттуда. Видеоплаты с обычным ОЗУ имеют весьма невысокие характеристики, поскольку такие чипы могут адресоваться одновременно только одним устройством. Такие платы предоставляют поочередный доступ центральному процессору и видеопроцессору, что замедляет работу видеосистемы.

Поэтому на быстрых видеоплатах используется специальная разновидность памяти, первоначально называемая Dual Ported RAM (двухпортовое ОЗУ), которую сейчас называют видео ОЗУ или ВОЗУ. Ничего интригующего в таком ОЗУ нет; это просто логическое развитие памяти, применяемой на видеоплатах.

Двухпортовая, блочная память: WRAM

Видеоизображения хранятся в видеопамяти. Чем больше этой памяти, и чем она быстрее, тем лучше. (Почему лучше? Разрешение и палитру цветов мы рассмотрим позже, а сейчас краткий ответ: чем больше точек изображения вы сможете поместить на экран и чем больше цветов вы сможете использовать для этих точек, тем больше памяти потребуется иметь на видеоплате.) Но видеопамять имеет некоторые специфические особенности: она должна адресоваться блоками и доступ к ней необходим двум процессорам — главному процессору, установленному на материнской плате и видеопроцессору видеокарты.

Двуликая память (Dual Ported Memory - VRAM)

Сначала остановимся на второй особенности. Обычно чипы ОЗУ адресуются только процессором и ни кем иным, до тех пор, пока не используется режим DMA — как только он включен, процессор не может обратиться к памяти.

Что же это означает? Только одно: чем быстрее ваша шина, тем лучше для вашей видеоплаты. И еще: если вы покупаете видеоплату, вам лучше купить видеоплату с локальной шиной.

Фактически единственной периферией, которая извлекает максимальную пользу из быстрой шины, является видеокарта. Вот почему один из главных стандартов локальных шин был разработан группой стандартизации в видеоэлектронике — VESA.

Чем хороша локальная шина. Стандартный ISA слот может передавать 16-разрядные данные с частотой 8 МГц. Слот локальной шины ПК с тактовой частотой 33 МГц может использовать 32-разрядную шину данных процессоров 386DX или 486 с тактовой частотой 33 МГц. Увеличение тактовой частоты в 4 раза и разрядности шины данных в 2 раза позволяет увеличить теоретическую пропускную способность шины в 8 раз! "Теоретическую?" Да, к сожалению, теоретическую. Проверив нескольких поставщиков видеоплат с локальной шиной, я обнаружил, что их характеристики превышают характеристики ISA шины всего лишь на 20 %. Поэтому проявляйте здоровое недоверие, когда вы покупаете видеоплату; поинтересуйтесь у продавца результатами тестирования видеокарт, прежде чем выкладывать свои кровные. Для проверки характеристик видеоплаты можно воспользоваться тестами WinBench.

Если речь идет о системе, в которой есть ISA-шина, то знайте, что все платы, подключенные к этой шине, будут работать с частотой 8 МГц. Вы можете потратить все деньги на ваш новый Pentium-166, но все, что вставлено в его ISA-слот, работает с частотой 8 МГц. Как бы вы не пытались изменить установки Windows, ваш 166 МГц компьютер все равно будет общаться с монитором с частотой ISA-шины.

Процессор подключен к видеокарте с помощью шины. Тактовая частота этой шины может налагать ограничения на скорость обновления данных в видеосистеме. С какой максимальной частотой должны попадать данные на видеоплату? Видеосистеме нет необходимости обновлять данные чаще, чем 72 раза в секунду, поскольку зрение человека уже не воспримет дальнейшего увеличения частоты обновления. На высококачественной видеоплате установлено ОЗУ объемом 4 М, поэтому максимальное количество данных, которое видеоплате потребуется обработать, составит 72x4=288 М за секунду. Предполагая, что нам не надо тратить время на создание каждого байта, и предполагая, что мы используем 64-битную шину — лучшее, что у нас есть сегодня, т.е. PCI шину — мы получим, что частота передачи данных должна составлять 288/8 или 36 МГц. Теоретически, сегодня шина PCI может работать на частоте 66 МГц, но лучшее, что мне удалось видеть — это 33 МГц. Итак, даже при таких весьма мягких условиях, можно сказать, что нет шины ПК, которая могла бы полностью удовлетворить потенциальные нужды видеосистемы.

Главной целью видеоплаты является получение информации от процессора и отображение ее на мониторе. Когда программа хочет отобразить данные, ей необходимо сообщить процессору, чтобы он сохранил эти данные на видеоплате. Конкретный способ работы процессора с видеоплатой имеет определенные вариации, но существуют два основных типа видеоплат: с буферным запоминающим устройством (обычно на кадр) и платы с процессором/ускорителем. Чуть ниже мы рассмотрим эти два типа плат, а сейчас достаточно понять, что процессор в определенном смысле осуществляет управление видеоплатой.

Тот, кто пытается повысить быстродействие видеосистемы, должен использовать более быстрый процессор, который позволит увеличить быстродействие всего компьютера в целом, поскольку эти вещи взаимосвязаны.

Типичная видеоплата

Видео ОЗУ: принимает и хранит информацию об изображении,

VGA чип: сканирует ОЗУ для извлечения оттуда данных и преобразования их в цифровое изображение.

ПЗУ: содержит VGA BIOS.