DJ22 第6章-顯示器.ppt

1、第六章 輸入輸出設(shè)備及接口,6.1 概述, I/O設(shè)備的功能 I/O設(shè)備分類 I/O設(shè)備信息傳送的格式 常見的I/O設(shè)備類型 調(diào)用I/O設(shè)備的層次, 用 戶 界 面:,操作系統(tǒng)為用戶調(diào)用I/O設(shè)備所提供的操作界面。, 設(shè)備驅(qū)動程序:,CPU執(zhí)行設(shè)備驅(qū)動程序, 送出針對具體設(shè)備的命令字, 取回設(shè)備狀態(tài)字。, 設(shè)備控制程序:,對智能型設(shè)備, 接收驅(qū)動程序命令字后, 由接口中的I/O處理器執(zhí)行設(shè)備控制程序, 控制設(shè)備操作。, 設(shè)備具體操作:,涉及到設(shè)備的邏輯組成、工作原理。,硬件組成,6.3 顯示設(shè)備,顯示器適配卡,顯示器件,(控制器、接口),(CRT、LED、PDP、LCD),本節(jié)主要討論:,CR

2、T顯示器,成像原理,屏幕顯示與顯示緩存的對應(yīng)關(guān)系,顯示方式,Cathode Ray Tube,等離子顯示,6.3.1 CRT顯示器的顯示方式與常見顯示規(guī)格,顯示方式:,字符/數(shù)字(A/N)方式:,圖形(APA)方式:,以字符為顯示單位,以點(像素)為顯示單位,顯示規(guī)格:,顯示方式,分辨率,顏色,A/N: 一幀畫面最多可顯示的字符行數(shù)與列數(shù),(字符行數(shù)列數(shù)),APA: 一幀畫面最多可顯示的像點數(shù),(每線點數(shù)水平線數(shù)),如 2580,如 640200,比如: 2色、4色、16色等,適配器提供顯示規(guī)格,VGA,A/N：,APA：,2540、2580，,320200、,2色、4色,800600，,25

3、6色,XGA ：1024768,1. CRT結(jié)構(gòu),6.3.2 光柵掃描成象原理,顯示頭,視頻放大,掃描控制,視頻信號,水平同步信號,垂直同步信號,電子束轟擊屏幕的過程稱為屏幕掃描,2. 掃描方式,電子束無固定掃描路徑,隨機掃描:,控制電路復(fù)雜。,光柵掃描:,電子束掃描路徑固定,(自上而下, 從左向右,全屏掃描),控制電路簡單。,3.光柵的形成,水平偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流, 形成水平掃描線,行掃描,垂直偏轉(zhuǎn)線圈加鋸齒波電流, 使水平線垂直移動,場掃描,行掃描電流:,場掃描電流:,水平正掃,水平回掃,垂直回掃,這些掃描線稱為光柵，代表電子束在屏幕上的運動軌跡。,掃描順序,逐行掃描:,隔行掃描:,一幀

4、一遍掃完,(一幀一場),場頻=幀頻,一幀兩遍掃完,(一幀兩場),場頻=2幀頻,4. 掃描頻率,fx =,行頻(行掃描頻率),fx:,fy:,場頻(場掃描頻率),s:,一幀(一屏)線數(shù),s fy,幀頻不低于25HZ,即每秒鐘掃描的幀數(shù)。 熒光屏余輝時間有限, 低于該頻率, 屏幕將出現(xiàn)閃爍,比如: 幀頻為25HZ, 則每秒需要掃描50場。,水平、垂直同步分別控制電子束X向與Y向偏轉(zhuǎn),5. 像點存在的因素,視頻=0, 變暗,像點,位置:,亮度:,顏色:,視頻信號控制電子束接通或斷開,視頻=1, 點亮,紅、綠、藍三基色控制(彩色顯示器),紅點,綠點,藍點,I用于控制亮度, 見P.326表6-6,設(shè)置了

5、三只電子槍, 分別發(fā)射三束電子束, 電子束轟擊三種不同基色的像點:,例. 2513字符發(fā)生器,6. 字符點陣的形成與屏幕組織,可提供64種字符點陣,(1) 字符發(fā)生器,產(chǎn)生字符點陣代碼(將字符編碼轉(zhuǎn)換成點陣代碼)。,(58點陣),字符點陣代碼:,點陣的一行占據(jù)ROM的一個單元, 一個字符需要8個單元;,當(dāng)需要顯示某字符時, 依次讀取該點陣的8個單元, 并送往顯示器。,(2) 屏幕組織,每行字符逐線掃描。,1) 掃描順序,例.,A B C D E F,比如: 字符79, 字符區(qū)914,2) 間隔,橫向間隔2點(消隱),縱向間隔5線(消隱),共計512個單元,需9位地址,6.3.3 屏幕顯示與顯示

6、器緩存(VRAM)的對應(yīng)關(guān)系,顯存功能,顯示信息的緩存,屏幕刷新,(存放需顯示的字符編碼或者圖形像點),(以保持熒光屏余輝),字符編碼寫入,顯 示 緩 存,字符 發(fā)生器,.,對顯示緩存(Viedo RAMVRAM)的操作直接影響屏幕顯示。,對應(yīng)關(guān)系表現(xiàn)在:,顯存內(nèi)容與容量的確定、顯存地址組織、信息轉(zhuǎn)換、同步控制。,若顯示規(guī)格為25行80列(字符), 則有:,(1) A/N方式,VRAM內(nèi)容:,基本容量= 25 80= 2KB,1. 顯存內(nèi)容和容量,字符的編碼(ASCII碼),VRAM容量:,一字節(jié)存放一個字符的編碼,(2) APA方式,圖形的像點代碼,VRAM內(nèi)容:,一位存放一點, 單色,VR

7、AM容量:,若考慮字符屬性(如下劃線、閃爍功能等), 需增加顯存容量。,若顯示規(guī)格(分辨率)為640點200線, 則有:,基本容量=,=16KB,若考慮顏色, 則:,分辨率不變:,若顏色種類增加,則顯存容量增加,緩存容量不變:,則分辨率下降,若顏色種類增加,即需要更多的位數(shù)來表示一個像點。,即減少一幀所顯示的像點數(shù)量。,屏幕顯示從左向右, 自上而下, 顯存地址從低到高安排。,2. 顯存地址組織,顯存單元的地址由屏幕顯示的行、列號決定。,行號(字符行)決定高位地址,列號決定低位地址,例: 一個44的顯示器,一幀的內(nèi)容為:,顯存的容量為16單元, 地址安排如下:,第1行,第3行,第2行,第4行,注

8、: 同一行字符, 高位地址相同。,3. 信息轉(zhuǎn)換,如何將顯存中的信息(字符編碼/圖形像點信息-二進制代碼)轉(zhuǎn)換為字符/圖形顯示在屏幕上。,(1) A/N,VRAM,屏幕,移位寄存器,并行,串行,字符編碼,字符發(fā)生器,掃描時序,一行點陣代碼(并),移位器,視頻信號(串),顯示頭,A,N,D,例:,字符點陣79, 顯示字符A,字符A的ASCII編碼位41H, 由顯示軟件將該編碼寫入VRAM。,該字符編碼與字符發(fā)生器ROM中的一個字符點陣相對應(yīng)。,即: 字符A的編碼位41H指向下列點陣,41,高位地址,低位地址,000000010010001101000101011001111000,來自于掃描線編

9、碼,來自于字符編碼,字符點陣代碼,10H28H44H82H82HFEH82H82H00H,讀出的點陣送往顯示器,(2) APA,VRAM,移位寄存器,并行,串行,一字節(jié)點代碼(并),移位器,視頻信號(串),顯示頭,視頻的發(fā)送與電子束掃描嚴(yán)格同步:,4. 同步控制,電子束掃描到某點位置, 相應(yīng)視頻信號(需要顯示的字符或圖形像點)應(yīng)同時送到, 控制點亮或不亮。,需要解決以下問題:, 何時發(fā)水平同步信號?, 何時發(fā)垂直同步信號?,以控制電子束掃描, 如何產(chǎn)生VRAM的地址?, 如何產(chǎn)生字符發(fā)生器ROM的地址?,以輸出字符編碼和點陣代碼,在顯示器控制器中, 設(shè)置若干級計數(shù)器, 對顯示器點頻進行若干級分

10、頻, 產(chǎn)生相應(yīng)控制信號。,控制方法:,例. 顯示規(guī)格25行80列, 字符79, 字符區(qū)914,(1) A/N方式(字符顯示的同步控制),9點,80字符,14線,7,9,2,5,25行,設(shè)置4級計數(shù)器:, 點計數(shù), 線計數(shù), 字符計數(shù), 行計數(shù),1) 點計數(shù)器:,點計數(shù)器,字符計數(shù)器,線計數(shù)器,行計數(shù)器,對一個字符的一行的點數(shù)計數(shù)。,點頻,9:1,一次點計數(shù)循環(huán)訪問一次VRAM、ROM。,2) 字符計數(shù)器:,對一幀的字符列數(shù)計數(shù)。,(80+L):1,一次字符計數(shù)循環(huán)發(fā)一次水平同步信號。,3) 線計數(shù)器:,對一行字符的掃描線計數(shù)。,14:1,線計數(shù)值提供ROM行地址(低位地址)。,4) 行計數(shù)器:

11、,對一幀的字符行計數(shù)。,(25+m):1,幀頻,一次行計數(shù)循環(huán)發(fā)一次垂直同步信號。,字符計數(shù)值提供VRAM列地址(低地址)。,行計數(shù)值提供VRAM行地址(高地址)。,上述四個計數(shù)器是CRT控制器的核心。,計數(shù)器與水平及垂直同步的關(guān)系如以下電路框圖所示:,關(guān)于計數(shù)器(以四位計數(shù)器為例),比如，作“9”循環(huán)計數(shù):,復(fù)位信號,9:1,注: VRAM和字符發(fā)生器ROM地址的形成,行計數(shù)器提供VRAM高位地址,字符計數(shù)器提供VRAM低位地址, VRAM的地址, 字符發(fā)生器ROM的地址,VRAM中的字符編碼提供ROM高位地址,線計數(shù)器提供ROM低位地址,(2) APA方式(圖形顯示的同步控制),00000

12、000000000 00000100000000 00000110000000 00001001000000 00001000100000 00010000010000 00010000001000 00100000000100 00111111111110 00000000000000 00000000000000,視頻控制器,VRAM(幀緩沖器),顯示屏幕,實際效果(消隱),圖形以像點(像素)為單位, 每8個像點為一個字節(jié), 自左向右, 存放在VRAM一個編址單元中。,依次讀出這些字節(jié), 送移位寄存器, 串行輸出作視頻信號。,例如: 顯示以下圖形:(假設(shè)為單色),00000001 0000

13、0000,第一字節(jié),第二字節(jié),00000010 10000000,00000100 01000000,00001000 00100000,00010000 00010000,00100000 00001000,01000000 00000100,11111111 11111110,圖形點陣代碼,圖形點陣代碼存放在VRAM中:,點陣代碼第一行第1和第2字節(jié),點陣代碼第二行第1和第2字節(jié),.,注: 為簡單方便起見, VRAM中代碼排列中, 忽略了其它應(yīng)被消隱的像點, 即其它為0的字節(jié), 顯示緩沖存儲器(幀緩沖存儲器), 作用: 存儲屏幕上像素的顏色值;, 單色時, 幀緩存中每一位與圖形的一個像點對應(yīng);, 彩色時, 顯示顏色的數(shù)量與表示每個像點的位數(shù)相關(guān)。,若分辨率為640點200線, 則VRAM容量為:,比如:,單 色:,四 色:,(2位表示一個像點),十六色:,(4位表示一個像點),(1