Контроллер видеодисплея ( VDC ), также называемый механизмом отображения или интерфейсом дисплея , представляет собой интегральную схему , которая является основным компонентом генератора видеосигнала , устройства, ответственного за производство телевизионного видеосигнала в вычислительной или игровой системе. . Некоторые VDC также генерируют аудиосигнал , но это не их основная функция. VDC использовались в домашних компьютерах 1980-х годов, а также в некоторых ранних системах видеоизображения.
VDC является основным компонентом логики генератора видеосигнала, отвечающим за генерацию синхронизации видеосигналов, таких как сигналы горизонтальной и вертикальной синхронизации и сигнал интервала гашения . Иногда для создания полноценной системы были необходимы другие вспомогательные микросхемы, такие как ОЗУ для хранения данных пикселей , ПЗУ для хранения символьных шрифтов или некоторая дискретная логика , такая как регистры сдвига .
Чаще всего чип VDC полностью интегрирован в логику основной компьютерной системы (его видеоОЗУ отображается в карте памяти основного ЦП), но иногда он функционирует как сопроцессор , который может самостоятельно манипулировать содержимым видеоОЗУ.
Разница между контроллером дисплея, графическим ускорителем и микросхемой сжатия/декомпрессии видео огромна, но, поскольку вся эта логика обычно находится на кристалле графического процессора и обычно недоступна конечному потребителю отдельно, , часто возникает путаница в отношении этих совершенно разных функциональных блоков.
Графические процессоры с аппаратным ускорением стали популярными в 1990-х годах, включая S3 ViRGE , Matrox Mystique и Voodoo Graphics ; хотя более ранние примеры, такие как NEC μPD7220, уже существовали некоторое время. VDC часто имели специальное оборудование для создания « спрайтов », функция, которая в более современных чипах VDP выполняется с помощью « Bit Blitter » с использованием функции « Bit Blitter ».
Одним из примеров типичного процессора видеодисплея является « 32-битный процессор видеодисплея VDP2 с фоновым изображением и плоскостью прокрутки » Sega Saturn . Другой пример — чип Lisa (AGA), который использовался для улучшенной графики компьютеров Amiga последнего поколения .
Тем не менее, не совсем ясно, когда «видеочип» является «контроллером видеодисплея», а когда — «процессором видеодисплея». Например, TMS9918 иногда называют «контроллером видеодисплея», а иногда «процессором видеодисплея». Однако в целом «процессор видеодисплея» обладает некоторой мощностью для «обработки» содержимого видеоОЗУ (например, заполнения области ОЗУ), в то время как «контроллер видеодисплея» управляет только синхронизацией сигналов видеосинхронизации и доступ к видеопамяти.
Графический процессор (GPU) идет на шаг дальше, чем VDP, и обычно также поддерживает функции 3D. Именно такой чип используется в современных персональных компьютерах.
Контроллеры видеодисплеев можно разделить на несколько типов, перечисленных здесь от самого простого к самому сложному;
Примеры контроллеров видеодисплея:
Видеопереключатели
ЭЛТ-контроллеры
Контроллеры видеоинтерфейса
Видео сопроцессоры
Обратите внимание, что многие ранние домашние компьютеры не использовали чип VDP, а создавали весь контроллер видеодисплея из множества дискретных логических микросхем (примерами являются Apple II , PET и TRS-80 ). Поскольку эти методы очень гибки, генераторы видеоизображения могут быть очень функциональными (или чрезвычайно примитивными, в зависимости от качества проекта), но при этом требуют большого количества компонентов.
Многие ранние системы использовали ту или иную форму ранней программируемой логической матрицы для создания видеосистемы; примеры включают системы ZX Spectrum и ZX81 и Elektronika BK-0010 , но было и много других. Ранние реализации часто были очень примитивными, но более поздние реализации иногда приводили к довольно продвинутым видеосистемам, как, например, в SAM Coupé . На нижнем уровне, как и в ZX81, аппаратное обеспечение выполняло только электрические функции, а синхронизация и уровень видеопотока обеспечивались микропроцессором. Поскольку скорость видеоданных была высокой по сравнению со скоростью процессора, компьютер мог выполнять фактические вычисления без отображения только во время периода обратного отслеживания между кадрами отображения. Это ограничивало производительность не более чем 25% от общего количества доступных циклов ЦП.
Таким образом, эти системы могли создать очень мощную систему с относительно небольшим количеством компонентов, но малое количество транзисторов ранней программируемой логики означало, что возможности ранних систем на основе PLA часто были менее впечатляющими, чем те, которые использовали доступные контроллеры видеоинтерфейса или видеосопроцессоры. в то же время. Более поздние решения PLA, например, использующие CPLD или FPGA , могут привести к созданию гораздо более совершенных видеосистем, превосходящих те, которые построены с использованием готовых компонентов.
Часто используемым гибридным решением было использование контроллера видеоинтерфейса (часто Motorola 6845 ) в качестве основы и расширение его возможностей с помощью программируемой логики или ASIC . Примером такого гибридного решения является оригинальная карта VGA , в которой использовалась 6845 в сочетании с ASIC. Вот почему все современные видеосистемы на базе VGA по-прежнему используют аппаратные регистры , предоставленные 6845.
Благодаря достижениям в производстве полупроводниковых устройств все больше и больше функций реализуется в виде интегральных схем , которые часто лицензируются как ядро полупроводниковой интеллектуальной собственности (ядро SIP). Блоки контроллера дисплея System In Package (SiP) можно найти на кристалле графических процессоров , APU и SoC . [ нужна цитата ]
Они поддерживают различные интерфейсы : VGA , DVI , HDMI , DisplayPort , VHDCI , DMS-59 и другие. PHY включает LVDS , TMDS и Flat Panel Display Link , OpenLDI и CML . [ нужна цитата ]
Например, VGA-сигнал, создаваемый графическим процессором, передается по VGA-кабелю на контроллер дисплея. Оба конца кабеля заканчиваются разъемом VGA . Ноутбуки и другие мобильные компьютеры используют разные интерфейсы между контроллером дисплея и дисплеем. Контроллер дисплея обычно поддерживает несколько стандартов компьютерного дисплея .
Драйвер KMS — это пример драйвера устройства для контроллеров дисплея, а AMD Eyefinity — контроллер дисплея специальной марки с поддержкой нескольких мониторов .
RandR (изменение размера и поворот) — это метод настройки разрешения экрана и частоты обновления на каждом отдельном выходе отдельно и в то же время соответствующим образом настраиваются параметры оконной системы.
Пример этой дихотомии предлагает ARM Holdings : они предлагают ядро SIP для ускорения 3D-рендеринга и отдельно для контроллера дисплея. Первый имеет маркетинговые названия, такие как Mali-200 или Mali-T880, а второй доступен как Mali-DP500, Mali-DP550 и Mali-DP650. [2]
В 1982 году NEC выпустила NEC μPD7220 , один из наиболее широко используемых контроллеров видеодисплеев в персональных компьютерах 1980-х годов . Он использовался в NEC PC-9801 , APC III , совместимых с IBM PC , DEC Rainbow , Tulip System-1 и Epson QX-10 . [3] Intel лицензировала этот дизайн и назвала его контроллером графического дисплея 82720. [4]
Раньше графические карты также назывались графическими адаптерами, и чипы, используемые в этих картах ISA / EISA , состояли исключительно из контроллера дисплея, поскольку это была единственная функциональность, необходимая для подключения компьютера к дисплею. Более поздние карты включали микросхемы для выполнения вычислений, связанных с 2D-рендерингом, параллельно с ЦП; эти карты назывались картами графического ускорителя. Точно так же в конечном итоге последовали микросхемы для 3D-рендеринга. Такие карты были доступны с интерфейсами VLB , PCI и AGP ; современные карты обычно используют шину PCI Express , поскольку им требуется гораздо большая пропускная способность, чем может обеспечить шина ISA.
{{cite book}}
: |work=
игнорируется ( помощь )