SDRAM (Synchronous Dynamic RAM - синхронное динамическое ОЗУ) продвигается как стандарт на замену EDO DRAM и других асинхронных одно-портовых типов памяти. После того, как произведено первое чтение из памяти, или первая запись в память, последующие операции чтения или записи происходят с нулевыми задержками. Этим достигается максимально возможная скорость чтения и записи данных.
FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM - динамическое ОЗУ с быстрым страничным доступом) - основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах. Использует асинхронный доступ, при котором управляющие сигналы жестко не привязаны к тактовой частоте системы. Активно применялся примерно до 1996 г.
VRAM (Video RAM – видео ОЗУ) - так называемая двухпоpтовая DRAM с поддержкой одновременного доступа со стороны видеопроцессора и центрального процессора компьютера. Позволяет совмещать во времени вывод изображения на экран и его обработку в видеопамяти, что сокращает задержки и увеличивает скорость работы.
EDO DRAM (Extended Data Out DRAM - динамическое ОЗУ с расширенным временем удержания данных на выходе) - тип памяти с элементами конвейеризации, позволяющий несколько ускорить обмен блоками данных с видеопамятью.
SGRAM (Synchronous Graphics RAM - синхронное графическое ОЗУ) - вариант DRAM с синхронным доступом, когда все управляющие сигналы изменяются только одновременно с системным тактовым синхросигналом, что позволяет уменьшить временные задержки за счет "выравнивания" сигналов.
WRAM (Window RAM) - вариант VRAM, с увеличенной на 25% пропускной способностью и поддержкой некоторых часто применяемых функций, таких как отрисовка шрифтов, перемещение блоков изображения и т.п. Применяется практически только на акселераторах фирм Matrox и Number Nine, поскольку требует специальных методов доступа и обработки данных, наличие всего одного производителя данного типа памяти сильно сократило возможности ее использования. Видеоадаптеры построенные с использованием данного типа памяти не имеют тенденции к падению производительности при установке больших разрешений и частот обновления экрана, на одно-портовой же памяти в таких случаях RAMDAC все большее время занимает шину доступа к видеопамяти и производительность видеоадаптера может сильно упасть.
MDRAM (Multibank DRAM - многобанковое ОЗУ) - вариант DRAM, организованный в виде множества независимых банков объемом по 32 Кб каждый, работающих в конвейерном режиме.
RDRAM (RAMBus DRAM) – память, использующая специальный канал передачи данных (Rambus Channel), представляющий собой шину данных шириной в один байт. По этому каналу удается передавать информацию очень большими потоками, наивысшая скорость передачи данных для одного канала на сегодняшний момент составляет 1600MB/сек (частота 800MHz, данные передаются по обеим срезам импульса). Hа один такой канал можно подключить несколько чипов памяти. Контроллер этой памяти работает с одним каналом Rambus, на одном чипе логики можно разместить четыре таких контроллера, значит теоретически можно поддерживать до 4 таких каналов, обеспечивая максимальную пропускную способность в 6.4GB/сек. Hа сегодняшний момент этот тип памяти обеспечивает наивысшую пропускную способность на один чип памяти среди всех остальных типов памяти. Увеличение скоpости обpащения видеопpоцессоpа к видеопамяти, помимо повышения пpопускной способности адаптеpа, позволяет поднять максимальную частоту pегенеpации изобpажения, что снижает утомляемость глаз опеpатоpа.
3.2 Видеоадаптеры
Когда появился компьютер IMB PC, единственным совместимым с ним видеоадаптером был адаптер MDA. Он оказался неплохим дополнением для посимвольно ориентированного коммерческого программного обеспечения, в том числе для таких текстовых процессоров, как WordStar, устанавливавшихся в микрокомпьютерах того времени. Но по мере роста объема данных, вводимых в электронные таблицы, появилось желание отобразить эти данные в графическом виде. Для первых пользователей электронных таблиц существовало два выхода:
Использовать видеоадаптер Color Graphics Adapter (CGA) фирмы IBM. Адаптер CGA позволил решить проблему отсутствия графики в MDA и увеличить количество цветов. Кроме того, в нем были предусмотрены отдельные режимы для текста и для графики. Графическое разрешение было недостаточно высоким для качественного отображения текста, и даже в текстовом режиме матрица символов имела размер 8х8 точек вместо 9х14 у MDA. При замене MDA на CGA приходилось покупать новый монитор. Многие использовали MDA и CGA одновременно.
Использовать видеоплату Hercules Graphics Card (HGC). Видеоплата HGC сохраняла качественное отображение монохромного текста MDA и дополняла его монохромной графикой для коммерческих приложений. Возможно, это стало наиболее заметным вкладом в создание рынка независимых производителей аппаратного обеспечения для IBM PC. Плата HGC открыла доступ к каждому пикселю на экране монохромного адаптера, имеющем разрешение 720х350, что составляло более 80% пикселей на стандартном дисплее с разрешением 640х480, все еще используемом в настоящее время.
У адаптера CGA было слишком низкое разрешение и очень мало цветов – аппаратное обеспечение превращало изображение на экране в нечто наподобие мультфильмов. У него также была проблема с совместным доступом к видеопамяти генератора изображения и шины. Если процесс обращался к видеопамяти в тот момент, когда луч на электронно-лучевой трубке не возвращался снизу вверх, на экране появлялся белый шум ("снег", или импульсный точечный узор).
Чтобы решить проблемы адаптера CGA, фирма IBM разработала видеоадаптер Enhanced Graphics Adapter (EGA), в котором устранялись многие недостатки CGA, а также увеличивалось количество цветов и разрешение экрана. Это улучшило качество текста и графики. Однако разрешение и количество цветов оставались все еще ограниченными. Это открывало широкое поле деятельности для независимых фирм. Адаптер EGA хорошо продавался благодаря программному обеспечению, но был достаточно дорогим. Фирма IBM продавала EGA по частям: сначала вы покупали плату и монитор, а затем, чтобы получить максимальное разрешение и цветность, - дополнительную память и чипы.
Дороговизна и ограниченная производительность адаптера EGA стимулировали спрос на лучшие видеосистемы. Фирма IBM выпустила Professional Graphics Controller, но он оказался дорогим и несовместимым с большей частью программного обеспечения. В Windows никогда не существовало драйверов для этого контролера. Другие предприниматели создали свои адаптеры, свои программы-драйверы и свои проблемы совместимости.
Решением этой проблемы стал один из самых долговечных стандартов, когда-либо существовавших в персональных компьютерах: Video Graphics Adapter (VGA), который IBM впервые представила с компьютерами PS/2 в 1987 году, изменил ключевые характеристики видеоподсистем:
Интерфейс аналоговых сигналов к монитору. Все мониторы с MDA, HGC, CGA и EGA получали от видеоплаты цифровые сигналы, иными словами, сигнал состоял из нулей и единиц. Однако новые функциональные возможности последующих поколений видеоплат нельзя было реализовать в мониторах со стандартом MDA, CGA и EGA. В стандарте VGA цифровой интерфейс сигнала заменен аналоговым; амплитуда сигнала указывает на яркость луча в любой момент времени.
Повышенное разрешение и большее количество цветов. Стандарт VGA повысил графическое разрешение до 640х480 с 16 цветами. В расширении Super VGA обычно используется 256 цветов.
Переход к аналоговому интерфейсу монитора был необходим для увеличения количества цветов, поддерживаемых VGA. Покажем кратко различие интерфейсов EGA и VGA:
EGA – по соединительному кабелю проходят двухразрядные цифровые сигналы для красного, зеленого и синего. Монитор синхронизируется отдельными горизонтальными и вертикальными синхроимпульсами.
VGA - по соединительному кабелю проходят аналоговые сигналы интенсивности для красного, зеленого м синего. Монитор синхронизируется отдельными горизонтальными и вертикальными синхроимпульсами.
Стандарт VGA позволял использовать программное обеспечение с усовершенствованной видеоплатой любого производителя, а операционная система Windows позволила писать программное обеспечение, не зависящее о интерфейса видеоплаты. До появления Windows разработчики были вынуждены вводить в свои программы драйверы устройств низкого уровня; в этих драйверах кодировались методы использования функциональных возможностей видеоплат. Стандарт VGA позволил разработчикам создать довольно общепризнанное изделие со всеми необходимыми свойствами и возможностями. С помощью независимого от устройства графического интерфейса Windows (Graphics Device Interface) разработчики могли создавать программное обеспечение с полной уверенностью, что их программы будут работать как с существующим, так и с будущим аппаратным обеспечением. Независимость от устройств, которую обеспечивает интерфейс GDI, означает, что производители могут встраивать в свои видеоплаты уникальные интерфейсы, будучи уверенными в том, что, стоит только написать драйвер Windows для платы, и приложения будут пользоваться всеми преимуществами аппаратного обеспечения. Кроме всего прочего, аналоговый интерфейс избавил монитор о необходимости синхронизации с видеоплатой, обусловив появление мониторов, которые могут работать с различными разрешениями дисплея и принимать любое количество цветов. Теперь перечислим основные типы и характеристики видеоадаптеров:
MDA (Monochrome Display Adapter - монохpомный адаптеp дисплея) - пpостейший видеоадаптеp, пpименявшийся в IBM PC. Поддеpживает пять атpибутов текста: обычный, яpкий, инвеpсный, подчеpкнутый и мигающий. Частота стpочной pазвеpтки - 15 кГц. Интеpфейс с монитоpом - цифpовой: сигналы синхpонизации, основной видеосигнал, дополнительный сигнал яpкости.
HGC (Hercules Graphics Card - гpафическая каpта Hercules) - pасшиpение MDA с гpафическим pежимом 720x348, pазpаботанное фиpмой Hercules.
CGA (Color Graphics Adapter - цветной гpафический адаптеp) - пеpвый адаптеp с гpафическими возможностями. Работает либо в текстовом pежиме, либо в гpафическом. В текстовых pежимах доступно 256 атpибутов символа - 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атpибут мигания), в гpафических pежимах доступно четыpе палитpы по четыpе цвета каждая в pежиме 320x200, pежим 640x200 - монохpомный. Вывод инфоpмации на экpан тpебовал синхpонизации с pазвеpткой, в пpотивном случае возникали конфликты по видеопамяти, пpоявляющиеся в виде "снега" на экpане. Частота стpочной pазвеpтки - 15 кГц. Интеpфейс с монитоpом - цифpовой: сигналы синхpонизации, основной видеосигнал (тpи канала - кpасный, зеленый, синий), дополнительный сигнал яpкости.