Контроллер видеодисплея ( VDC ), также называемый дисплеем или интерфейсом дисплея , представляет собой интегральную схему , которая является основным компонентом генератора видеосигнала , устройства, отвечающего за создание 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 построения полной системы требовались другие вспомогательные чипы, такие как RAM для хранения данных пикселей , ROM для хранения шрифтов символов или некоторая дискретная логика, такая как регистры сдвига .
Чаще всего микросхема VDC полностью интегрирована в логику основной компьютерной системы (ее видеопамять отображается в карте памяти основного ЦП), но иногда она функционирует как сопроцессор , который может независимо манипулировать содержимым видеопамяти.
Разница между контроллером дисплея, графическим ускорителем и ИС сжатия/декомпрессии видео огромна, но поскольку вся эта логика обычно находится на кристалле графического процессора и обычно недоступна конечному потребителю отдельно, часто возникает большая путаница относительно 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 blit ».
Одним из примеров типичного процессора видеодисплея является " VDP2 32-битный фоновый и прокручиваемый видеопроцессор отображения " Sega Saturn . Другим примером является чип Lisa (AGA), который использовался для улучшенной графики компьютеров Amiga более позднего 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» имеет некоторую мощность для «обработки» содержимого видеопамяти (например, заполнения области ОЗУ), в то время как «контроллер видеодисплея» управляет только синхронизацией сигналов видеосинхронизации и доступом к видеопамяти.
Графический процессор (GPU) идет на шаг дальше VDP и обычно также поддерживает 3D-функциональность. Это тот тип чипа, который используется в современных персональных компьютерах.
Контроллеры видеодисплеев можно разделить на несколько различных типов, перечисленных здесь от самых простых до самых сложных;
Примерами контроллеров видеодисплеев являются:
Видеоперевертыши
Контроллеры ЭЛТ
Контроллеры видеоинтерфейса
Видео сопроцессоры
Обратите внимание, что многие ранние домашние компьютеры не использовали чип VDP, а строили весь контроллер видеодисплея из множества дискретных логических чипов (примерами являются Apple II , PET и TRS-80 ). Поскольку эти методы очень гибкие, генераторы видеодисплеев могли быть очень эффективными (или крайне примитивными, в зависимости от качества конструкции), но также требовали большого количества компонентов.
Многие ранние системы использовали некоторую форму ранней программируемой логической матрицы для создания видеосистемы; примерами служат 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, таким как система в SAM Coupé . На нижнем конце, как в ZX81, оборудование выполняло только электрические функции, а синхронизация и уровень видеопотока обеспечивались микропроцессором. Поскольку скорость передачи видеоданных была высокой относительно скорости процессора, компьютер мог выполнять только фактические вычисления, не связанные с отображением, в течение периода обратного хода между кадрами отображения. Это ограничивало производительность максимум 25% от общего количества доступных циклов ЦП.
Таким образом, эти системы могли построить очень эффективную 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 контроллеры видеоинтерфейса или видеосопроцессоры, которые были доступны в то же время. Более поздние решения PLA, такие как те, которые использовали CPLD или FPGA , могли привести к гораздо более продвинутым видеосистемам, превосходящим те, которые были 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 , которая использовала 6845 в сочетании с ASIC. Вот почему все современные видеосистемы на базе VGA по-прежнему используют аппаратные регистры , которые были предоставлены 6845.
С достижениями в производстве полупроводниковых устройств все больше и больше функций реализуется в виде интегральных схем , часто лицензируемых как ядро интеллектуальной собственности полупроводника (ядро SIP). Блоки контроллера дисплея System In Package (SiP) можно найти на кристалле графических процессоров , гибридных процессоров и систем на кристалле . [ требуется ссылка ]
Они поддерживают множество интерфейсов : VGA , DVI , HDMI , DisplayPort , VHDCI , DMS-59 и другие. PHY включает LVDS , TMDS и Flat Panel Display Link , OpenLDI и CML . [ требуется ссылка ]
Например, VGA-сигнал, который создается графическим процессором, передается по VGA-кабелю на контроллер дисплея. Оба конца кабеля заканчиваются разъемом VGA . Ноутбуки и другие мобильные компьютеры используют различные интерфейсы между контроллером дисплея и дисплеем. Контроллер дисплея обычно поддерживает несколько стандартов компьютерных дисплеев .
Драйвер KMS — это пример драйвера устройства для контроллеров дисплея, а AMD Eyefinity — это специальная марка контроллера дисплея с поддержкой нескольких мониторов .
RandR (изменение размера и поворот) — это метод настройки разрешения экрана и частоты обновления на каждом отдельном выходе по отдельности и одновременной соответствующей настройки параметров оконной системы.
Примером этой дихотомии является ARM Holdings : они предлагают ядро SIP для ускорения 3D-рендеринга и для контроллера дисплея независимо друг от друга. Первое имеет маркетинговые названия, такие как Mali-200 или Mali-T880, а последнее доступно как Mali-DP500, Mali-DP550 и Mali-DP650. [4]
В 1982 году NEC выпустила NEC μPD7220 , один из наиболее широко используемых контроллеров видеодисплея в персональных компьютерах 1980-х годов . Он использовался в NEC PC-9801 , APC III , IBM PC-совместимых , DEC Rainbow , Tulip System-1 и Epson QX-10 . [5] Intel лицензировала дизайн и назвала его графическим контроллером дисплея 82720. [6]
Раньше графические карты также назывались графическими адаптерами, а чипы, используемые на этих картах ISA / EISA, состояли исключительно из контроллера дисплея, поскольку это была единственная функциональность, необходимая для подключения компьютера к дисплею. Более поздние карты включали ИС для выполнения вычислений, связанных с 2D-рендерингом параллельно с ЦП; эти карты назывались картами графических ускорителей. Аналогично со временем появились ИС для 3D-рендеринга. Такие карты были доступны с интерфейсами VLB , PCI и AGP ; современные карты обычно используют шину PCI Express , поскольку они требуют гораздо большей пропускной способности, чем может обеспечить шина ISA.
{{cite book}}: |work=проигнорировано ( помощь )