Video görüntüleme denetleyicisi - Video display controller

NEC µPD7220 grafik ekran denetleyicisinin blok şeması

Bir video görüntü denetleyicisi veya VDC (aynı zamanda görüntü motoru , görüntü arabirimi olarak da adlandırılır ), bir bilgisayar veya oyun sisteminde bir TV video sinyalinin üretiminden sorumlu bir cihaz olan bir video sinyali üretecindeki ana bileşen olan entegre bir devredir . Bazı VDC'ler ayrıca bir ses sinyali üretir , ancak bu onların ana işlevi değildir.

VDC'ler 1980'lerin ev bilgisayarlarında ve ayrıca bazı erken video resim sistemlerinde kullanıldı.

VDC, yatay ve dikey senkronizasyon sinyalleri ve boşluk aralığı sinyali gibi video sinyallerinin zamanlamasını oluşturmaktan sorumlu olan video sinyali oluşturucu mantığının ana bileşenidir . Bazen, piksel verilerini tutmak için RAM , karakter yazı tiplerini tutmak için ROM veya kaydırma yazmaçları gibi bazı ayrı mantıklar gibi tam bir sistem oluşturmak için başka destekleyici yongalar gerekliydi .

Çoğu zaman VDC yongası ana bilgisayar sisteminin mantığına tamamen entegredir ( video RAM'i ana CPU'nun bellek haritasında görünür ), ancak bazen video RAM içeriğini bağımsız olarak değiştirebilen bir yardımcı işlemci olarak işlev görür .

Video görüntüleme denetleyicisi ve grafik işlem birimi

Bir ekran denetleyicisi, bir grafik hızlandırıcı ve bir video sıkıştırma/açma IC'si arasındaki fark çok büyüktür, ancak tüm bu mantık genellikle bir grafik işleme biriminin yongasında bulunur ve genellikle son müşteri için ayrı olarak mevcut değildir. , bu çok farklı fonksiyonel bloklar hakkında genellikle çok fazla kafa karışıklığı vardır.

Donanım hızlandırmalı GPU'lar 1990'larda ortaya çıkmaya başladı. VDCs sıklıkla "oluşturulması için özel donanım vardı sprite ", daha modern VDP fiş "ile yapıldığını bir işlev Bit Blitter " kullanarak " Bit blit " fonksiyonunu.

Tipik bir video görüntüleme işlemcisinin bir örneği , Sega Saturn'ün " VDP2 32-bit arka plan ve kaydırma düzlemli video görüntüleme işlemcisidir " . Başka bir örnek, daha sonraki nesil Amiga bilgisayarların geliştirilmiş grafikleri için kullanılan Lisa (AGA) yongasıdır .

Bununla birlikte, bir "video çipinin" ne zaman bir "video görüntüleme denetleyicisi" ve ne zaman bir "video görüntüleme işlemcisi" olduğu tam olarak belli değildir. Örneğin, TMS9918'e bazen "video görüntüleme denetleyicisi" ve bazen de "video görüntüleme işlemcisi" denir. Bununla birlikte, genel olarak, bir "video görüntüleme işlemcisi", video RAM'inin içeriğini "işlemek" için bir miktar güce sahiptir (örneğin, bir RAM alanını doldurmak), bir "video görüntüleme denetleyicisi" ise yalnızca video senkronizasyon sinyallerinin zamanlamasını ve video RAM'e erişim.

Birimi işleme grafik (GPU) vdp daha ileri bir adım gider ve normal olarak, aynı zamanda 3D işlevleri destekler. Bu, modern kişisel bilgisayarlarda kullanılan çip türüdür.

Türler

Video görüntüleme denetleyicileri, burada en basitten en karmaşığa doğru sıralanan birkaç farklı türe ayrılabilir;

  • Video kaydırıcılar veya "video kaydırma yazmacı tabanlı sistemler" (bu tür cihazlar için genel olarak üzerinde anlaşmaya varılmış bir isim yoktur), en basit video denetleyici türüdür. Video zamanlama sinyallerinden doğrudan veya dolaylı olarak sorumludurlar, ancak normalde video RAM'e doğrudan erişmezler. Her seferinde bir bayt olacak şekilde ana CPU'dan video verilerini alırlar ve onu bir seri bit akışına dönüştürürler, dolayısıyla teknik adı "video kaydırıcı". Bu seri veri akışı daha sonra bir video sinyalinin çıkışı için senkronizasyon sinyalleriyle birlikte kullanılır. Ana CPU'nun işin büyük kısmını yapması gerekiyor. Normalde bu yongalar yalnızca çok düşük çözünürlüklü raster grafik modunu destekler.
  • Bir CRTC veya katot ışınlı tüp kontrolörü, video zamanlamasını oluşturur ve harici bir karakter üreteci ROM aracılığıyla ( metin modları için ) veya doğrudan video çıkış kaydırma yazmacına (yüksek çözünürlük için) göndermek için CRTC'ye bağlı RAM'den video verilerini okur. grafik modları). Video oluşturucunun gerçek yetenekleri büyük ölçüde harici mantığa bağlı olduğundan, bir CRTC çipine dayalı video oluşturucu, yalnızca basit metin modu sistemlerden geniş bir yelpazeyi destekleyen yüksek çözünürlüklü sistemlere kadar çok çeşitli yeteneklere sahip olabilir. renkler. Ancak Sprite'lar normalde bu sistemler tarafından desteklenmez.
  • Video arabirim denetleyicileri , CRT denetleyicilerinden çok daha karmaşıktır ve bir CRTC ile ihtiyaç duyulan harici devre, video denetleyici yongasına gömülüdür. Yüksek çözünürlüklü veya metin modları için renk özelliklerine ve palet kayıtlarına ( renk arama tabloları ) ayrılmış (RAM tabanlı) karakter oluşturucular ve video RAM'i gibi Sprite'lar genellikle desteklenir .
  • Video yardımcı işlemcilerinin (CPU ile paylaşılabilen) kendi video RAM'lerini okumaya (ve yazmaya) ve bu video RAM'inin içeriğini bir video sinyaline dönüştürmeye adanmış kendi dahili CPU'ları vardır. Ana CPU, örneğin video modlarını değiştirmek veya video RAM içeriğini değiştirmek için yardımcı işlemciye komutlar verebilir. Video yardımcı işlemcisi ayrıca (çoğunlukla RAM tabanlı) karakter oluşturucuyu, RAM renk özniteliğini, palet kayıtlarını ve hareketli grafik mantığını (elbette bunlar olduğu sürece) kontrol eder.

Örnek VDC'lerin listesi

Ayrıca bkz: Video donanımına ve Sprite'a göre ev bilgisayarlarının listesi (bilgisayar grafikleri)

Video görüntüleme denetleyicilerinin örnekleri şunlardır:

Video kaydırıcılar

  • RCA CDP1861 inşa çok basit çip oldu CMOS tamamlayacak (1970'lerin ortalarında için alışılmadık) teknolojisi RCA 1802 esas kullanıldı, mikro işlemci COSMAC VIP . Yalnızca çok düşük çözünürlüklü monokrom grafik modunu destekleyebilir.
  • Televizyon Arayüz Adaptörü (TIA) kalbidir özel video Çipin Atari 2600 da ses üretmek için kullanıldı oyun konsolu, işin çoğunu yapmak için 6502 mikroişlemcisi dayanıyordu çok ilkel çip.

CRT Kontrolörleri

  • Intel 8275 CRT kontrolör kullanılmıştır Yakınsak Teknolojileri AWS / Burroughs B20 kısmı ile birlikte, S-100 bus sistemleri.
  • Motorola 6845 (MC6845) Bir video adresi üreteci ilk getirdiği olan Motorola ve kullanılan Amstrad CPC ve BBC Micro . Ayrıca MDA , CGA ve EGA adaptörleri gibi PC için hemen hemen tüm eski video adaptörleri için kullanıldı . MDA ve CGA gerçek bir Motorola yongası kullanırken, EGA'da beş LSI yongasından oluşan özel bir IBM yonga seti bulunur; bu yongalardan biri, IBM'in bir MC6845 gibi çalışan ancak birkaç kayıt adresi ve işlevi bakımından farklılık gösteren ve bu nedenle %100 uyumlu olmayan CRTC'yi yeniden uygulamasını içerir. Daha sonraki tüm VGA uyumlu adaptörlerde 6845'in işlevi hala video çipinin içinde yeniden üretiliyor, bu nedenle bir anlamda tüm mevcut IBM PC uyumlu PC'ler hala 6845 CRTC'nin mantığını içeriyor.

Video arabirim denetleyicileri

Video yardımcı işlemcileri

  • ANTİK ( bir lpha- K umeric T elevision I nterface Cı ircuit ) 'de kullanılan bir erken bir video sistemi işlemci olan Atari 8 bit ailesinin bir mikrobilgisayarları . Kendi yerleşik CPU'su ile bir " Görüntü listesi " okuyabilir ve bu verileri karmaşık bir video sinyali oluşturmak için kullanabilir.
  • TMS9918 Video Görüntüsü Processor (VDP) olarak bilinir ve ilk için dizayn edilmiştir Texas Instruments TI-99 / 4'e , ancak daha sonra da benzeri sistemlerde kullanılan MSX (MSX-1), ColecoVision , MEMOTECH MTX serisi ve için Sega SG-1000 ve SC-3000 . Usta Sistemi TMS9918 dayalı gelişmiş VDP ve Sega kullanan 315-5313 (Yamaha YM7101) VDP kullanılan Sega Genesis ve bazı çarşı makineleri kaldırıldı TMS9918 modları (aşağı) orjinali ile Usta Sistemi vdp bir diğer gelişme olduğunu .
  • Yamaha V9938 TMS9918 geliştirilmiş bir versiyonudur ve özellikle kullanılan MSX2 .
  • Yamaha V9958 ağırlıklı olarak kullanılan Video Görüntü İşlemcisi (VDP) 'dir MSX2 + ve MSX Turbor bilgisayarlar.
  • VLSI VS21S010D-L, değişken bit derinlikli piksellere ve blok hareket kırpıntısına sahip entegre bir video görüntüleme denetleyicisine sahip 128 kB SPI/paralel bir SRAM'dir.
  • Thomson EF936x 1000000 bir beraberlik ücreti sunmaktadır Grafik Ekran İşlemci serisi (GSYH),  piksel  1024 × 512, ikinci ve çözünürlüklerde kadar başına.

VDC çipine alternatifler

Birçok eski ev bilgisayarının bir VDP yongası kullanmadığını, ancak tüm video görüntüleme denetleyicisini birçok ayrık mantık yongasından oluşturduğunu unutmayın (örnekler Apple II , PET ve TRS-80'dir ). Bu yöntemler çok esnek olduğundan, video görüntüleme oluşturucuları çok yetenekli (veya tasarımın kalitesine bağlı olarak son derece ilkel) olabilir, ancak aynı zamanda çok sayıda bileşene ihtiyaç duyar.

Birçok erken sistem, bir video sistemi oluşturmak için erken programlanabilir bir mantık dizisinin bazı biçimlerini kullandı ; örnekler ZX Spectrum ve ZX81 sistemlerini ve Elektronika BK-0010'u içerir , ancak daha birçokları vardı. İlk uygulamalar genellikle çok ilkeldi, ancak sonraki uygulamalar bazen SAM Coupé'deki gibi oldukça gelişmiş video sistemleriyle sonuçlandı .

Bu sistemler böylece nispeten az bileşenle çok yetenekli bir sistem kurabilir, ancak erken programlanabilir mantığın düşük transistör sayısı, erken PLA tabanlı sistemlerin yeteneklerinin, mevcut video arabirim denetleyicilerini veya video yardımcı işlemcilerini kullananlardan genellikle daha az etkileyici olduğu anlamına geliyordu. aynı zamanda. CPLD'leri veya FPGA'ları kullananlar gibi daha sonraki PLA çözümleri, kullanıma hazır bileşenler kullanılarak oluşturulanları geride bırakarak çok daha gelişmiş video sistemleriyle sonuçlanabilir.

Sık kullanılan bir hibrit çözüm, temel olarak bir video arabirim denetleyicisi (genellikle Motorola 6845 ) kullanmak ve yeteneklerini programlanabilir mantık veya bir ASIC ile genişletmekti . Böyle bir hibrit çözümün bir örneği, bir ASIC ile birlikte bir 6845 kullanan orijinal VGA kartıdır. Bu nedenle, mevcut tüm VGA tabanlı video sistemleri hala 6845 tarafından sağlanan donanım kayıtlarını kullanıyor .

Modern çözümler

ATi R300 çip blok şeması. Ekran denetleyicisi "ekran arayüzü" olarak etiketlenmiştir.

Yarı iletken cihaz imalatında yapılan gelişmelerle birlikte , çoğu zaman yarı iletken fikri mülkiyet çekirdeği (SIP çekirdeği) olarak lisanslanabilen entegre devreler olarak giderek daha fazla işlevsellik uygulanmaktadır . Görüntü kontrolörü SIP blok bulunabilir kalıbın arasında GPU'lar , APU ve sakıncalı .

Çeşitli arabirimleri desteklerler : VGA , DVI , HDMI , DisplayPort , VHDCI , DMS-59 ve daha fazlası. PHY içeren LVDS , TMDS ve Düz Panel Bağlantı Display , OpenLDI ve KML .

Örneğin, ekran denetleyicisi tarafından oluşturulan bir VGA sinyali, bir VGA kablosu üzerinden ekrana taşınıyor. Kablonun her iki ucu bir VGA konektörüyle biter . Dizüstü bilgisayarlar ve diğer mobil bilgisayarlar , ekran denetleyicisi ile ekran arasında farklı arabirimler kullanır. Bir görüntü denetleyicisi genellikle birden çok bilgisayar görüntüleme standardını destekler .

KMS sürücüsü , ekran denetleyicileri için bir aygıt sürücüsü örneğidir ve AMD Eyefinity , çoklu monitör desteğine sahip özel bir ekran denetleyicisi markasıdır .

RandR (yeniden boyutlandırma ve döndürme), ekran çözünürlüğünü ve her bir çıktıda yenileme hızını ayrı ayrı yapılandırmak ve aynı zamanda pencereleme sisteminin ayarlarını buna göre yapılandırmak için bir yöntemdir.

Bu ikiliğe bir örnek ARM Holdings tarafından sunulmaktadır : 3D işleme hızlandırma ve bağımsız olarak ekran denetleyicisi için SIP çekirdeği sunarlar. İlki Mali-200 veya Mali-T880 gibi pazarlama adlarına sahipken, ikincisi Mali-DP500, Mali-DP550 ve Mali-DP650 olarak mevcuttur.

Tarih

1982'de NEC , 1980'lerin kişisel bilgisayarlarında en yaygın kullanılan video görüntüleme denetleyicilerinden biri olan NEC μPD7220'yi piyasaya sürdü . Bu kullanılmıştır NEC PC-9801 , APC III , IBM-PC uyumlu , Aralık Rainbow , Lale Sistemi-1 ve Epson QX-10 . Intel , tasarımı lisansladı ve buna 82720 grafik ekran denetleyicisi adını verdi.

Önceden, grafik kartlarına grafik bağdaştırıcıları da deniyordu ve bu ISA / EISA kartlarında kullanılan yongalar , bir bilgisayarı bir ekrana bağlamak için gereken tek işlevsellik olduğundan, yalnızca bir ekran denetleyicisinden oluşuyordu. Daha sonraki kartlar, CPU ile paralel olarak 2B işleme ile ilgili hesaplamaları gerçekleştirmek için IC'leri içeriyordu; bu kartlara grafik hızlandırıcı kartlar deniyordu. Benzer şekilde, 3D işleme için IC'ler sonunda izledi. Bu tür kartlar VLB , PCI ve AGP arayüzleri ile mevcuttu; modern kartlar tipik olarak PCI Express veri yolunu kullanır, çünkü bunlar ISA veri yolunun sunabileceğinden çok daha fazla bant genişliği gerektirir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Dış bağlantılar