MDA CGA EGA Hercules SVGA TIGA Windows ...

8. Standard Grafikadapter 

8.1 Adapter-Stammbaum 

• Monochrome Display Adapter (MDA): 

- nur Text, keine Pixelgrafik, 

- 25 Zeilen mit 80 Zeichen, 

- schwarz/weiss. 

• Color Graphics Adapter (CGA): 

- 640 * 200 Punkte, 

- 8 * 8 Zeichenmatrix, 

- Text mit 16 Farben, 

- Grafik mit 4 Farben. 

• Hercules Karte S/W mit 720 * 350 Pixeln. 

• Enhanced Graphics Adapter (EGA): 

- 16 aus 64 Farben sind wählbar, 

- Maskierung der Farbebenen, 

- bis 8 * 14 Zeichenmatrix, 

- BIOS auf Adapterkarte, 

- 640 * 350 Pixel. 

MDA 

CGA 

EGA 

VGA 

SVGA 

Systemprogrammierung I, Sommer 2000, P. Schulthess 1 

Monochrom 

Hercules 

Windows- 

Beschleunigerkarten 

Ansteuerung 

digital 

Ansteuerung 

analog 

TIGA

• Video Graphics Array (VGA): 

- 320 * 200 Pixel mit 256 Farben aus 2**18, 

- 640 * 480 Pixel mit 16 Farben aus 2**18, 

- maximal 64 KByte pro Farb-Ebene. 

• Super VGA (SVGA/XGA): 

- empfohlen als Kompatibilitäts-Basis, 

- Bank-Select Register, 

- Höhere Auflösung. 

• Texas Instruments Graphics Array (TIGA): 

- programmierbarer Graphikprozessor, 

- wenig Abwärtskompatibilität. 

• Beschleunigerkarten mit umfangreichen HW-Funktionen: 

- nach Vorgabe durch DirectDraw & Direct3D, 

- OpenGL als Alternative zu MS-Direct3D, 

- eventuell Koordinaten transformieren, 

- BitBlockTransfer, Glyphen zeichnen, 

- Polygone zeichnen und schattieren, 

- Dreiecke zeichnen & bewegen, 

- texturieren ... 

Systemprogrammierung I, Sommer 2000, P. Schulthess 2

8.2 Konfigurierung und Ansteuerung 

8.2.1 Direkte Konfigurierung über Geräteregister im E/A-Adressraum: 

• Grosse Anzahl von Geräteregistern. 

• Mühselig und herstellerabhängig. 

• Zeitkritische Umschaltvorgänge. 

• Taktung der Bildpunkte und Erzeugen der Bildfrequenz: 

- Pixeltakt mithilfe einer PLL erzeugen (verschiedene Frequenzteiler), 

- Anzahl Pixel pro Zeile bestimmen, Strahlrücklauf pro Zeile, 

- Anzahl Zeilen pro Bild, vertikaler Strahlrücklauf. 

• Speicherung der Bildpunkte für VGA Adapter: 

- maximal 128KiloBytes (zu klein für moderne Adapter), 

- Grafikspeicher ist in den Realspeicher eingeblendet, 

- Bei SVGA nur ein Ausschnitt eingeblendet, 

- Direkter Pixelzugriff möglich, 

- Video-Fenster bei $a0000. 

• Interpretation der Bytes im Grafikspeicher: 

- Als attributierte Buchstaben (Vordergrund- & Hintergrundfarbe, Blinken), 

- Als separate Farbebenen mit selektivem Ebenenzugriff, 

- Als 4-Bit oder 8-Bit Pixel. 


8.2.2 Softwareunterstützung für die Grafikausgabe: 

• Entweder direkt in den Grafikspeicher schreiben, oder 3D-Funktionen verwenden. 

• BIOS hauptsächlich für die Initialisierung: 

- BIOS auf Hauptplatine oder/und im Adapter-ROM, 

- BIOS eigentlich nur für Real-Mode. 

• Über DOS: 

- ohne echte Grafik, nur Spezialbuchstaben, mager. 

• Linux Treiber: 

- XFree 386, OpenGL, Direct Rendering Interface, 

• Microsoft DirectDraw und Direct3D: 

- Beschleuniger-Schnittstelle z.B. für Spiele, 

- SW-Emulation nicht implementierter Fkt., 

- Leistungspotential nicht ausgeschöpft 

- echte 3D Modellierungen. 


8.2.3 Zugriff über BIOS 

• Standardisierte Initialisierung von: 

- Speichermodell (Linearer Framebuffer), 

- Farbmodell (Masked, Indexed, True-Color), 

- Auflösung und Bildfrequenz einstellen. 

• Aufruf des BIOS: 

- über INT $10, Funktion in AH, 

- Unterfunktion AL, evtl. Teilfunktion in DL. 

• Motherboard BIOS für MDA & CGA. 

• BIOS Routinen im ROM der EGA/VGA Adapterkarte: 

- installiert in INT $10, Motherboard BIOS über INT $42. 

• BIOS Ergänzung für SVGA Adapter (VESA): 

- aus Adapter ROM, 

- INT $10, Funktion $4f, ... 

- ergänzend zum EGA/VGA BIOS. 

• BIOS Datenbereich zur Ablage des Bildformates: 

- ab $40:$10 bei MDA, CGA Adapter, 

- Zusätzlich ab $40:84 für EGA, VGA. 


8.3.1 Map-Mask Register 

• Für aktuelle Grafiksysteme irrelevant. 

• Schreiben gleichzeitig in mehreren 

Ebenen im Videomodus (13,14,15,17): 

• 16 Farbwerte mit 4 Ebenen. 

• maximal 128 KByte pro Farbebene. 

• spart Adressbereich im Real-Mode. 

8.3.2 High-Color und True-Color 

• 15/16 Bit pro Pixel (High-Color). 

• 24/32 Bit pro Pixel (True-Color). 

• Z-Puffer, Alpha Puffer etc.. 

8.3 Videospeicherorganisation 

640 K 


CPU-RAM 

Map-Mask 

Register 

Video-RAM 

15 bis 32 Bit 

RGB Pixel 

DAC 

DAC 

DAC 

Pixel 

Analog 

Video-Out

8.3.3 Palettenregister 

• Ab VGA analoges Signal aus den DAC (Dig.-Analog Convertert) zum Bildschirm. 

• Farbwert im Grafikspeicher abgespeichert. 

• Pro Pixel 4 Farbbits. 

• 16 Palettenregister à 6 Bits. 

• 4 * 64 Farbtabelleneinträge. 

• Tabellenseite umschalten. 

4 Bit 

16 Paletten- 

register 


Color Page 

Register 

CLUT - 

Color 

Lookup 

Table 

Analog 

Video-Out 

DAC 

DAC 

DAC

8.3.4 Indexed Color 

• 256 Farbwerte pro Pixel. 

• Farbtabelleneinträge: 

- 15 Bit (5R, 5G, 5B), 

- 16 Bit (5R, 6G, 5B), 

- 24 Bit (8R, 8G, 8B). 

• Optimieren der Farbtabelle 

für ein gegebenes Bild. 

• Farbtabelle jeweils für das 

Vordergrundfenster. 

8 Bit Pixel 


CLUT – 

Color 

Lookup 

Table 

Analog 

Video- Out 

DAC 

DAC 

DAC

8.3.5 Videospeicher einblenden 

• Im Protected Mode werden auch große Video- 

Speicher ganz in den Adressraum gelegt. 

• Problem: Im Real-Mode kann nur ein Teil des 

Video-Speichers in den CPU-Adressraum 

eingeblendet werden. 

• Bank-Select Register bildet den CPU-Adressbereich 

$a0000-$affff in das Video-RAM ab. 

• Die Plazierung kann nur auf mindestens 1 

KByte Grenzen geschehen: 


CPU-RAM 

Video-RAM 

640 K Bank-Select 

Display 

Granula- 

rität

8.4 SVGA VESA Standard 

• VESA = Video Electronic Standards Association: 

3Dlabs, Apple, ATI, Evans & Sutherland, Fujitsu, Genesis, Hewlett-Packard, 

Hitachi Ltd., IBM, Intel, Matrox, Microsoft, NVidia, Qualcomm, Samsung, 

Sony, Sun, Texas Instruments, Trident,ViewSonic, WayTech, XFree 86 Project 

• Speicher für Super VGA: 

- Speicherseite[0]: 000a0000-000bffff 

- Speicherseite[1]: 000e4000-000effff 

• I/O Adressen für Super VGA (Laut PnP): 

- 03b4-03b5 03ba-03ba 03bf-03bf 

- 03c0-03cf 03d0-03d7 03da-03dc 

• Zugriff auf weitere Register nach Indexierung an Port $3d4: 

- Indexregister: $3d4 

- Datenregister: 3d5 

• Linearer Framebuffer bei VESA 3.0 möglich. 


8.4.1 VESA Videomodi 

• SVGA-Modi $100 oder größer, zusätzlich zu den MDA, CGA, EGA Modi. 

• Verbreitet sind VESA 1.0 und VESA 2.0 nicht jedoch VESA 3.0. 

Video-Modus Grafik Auflösung Farben 

$100 ja 640*400 256 

$101 ja 640*480 256 

$102 ja 800*600 16 

$103 ja 800*600 256 

$104 ja 1024*768 16 

VESA $105 ja 1024*768 256 

$106 ja 1280*1024 16 

$107 ja 1280*1024 256 

$108 Text 60*80 

$109 Text 25*132 

$10a Text 43*132 

$10b Text 50*132 

$10c Text 60*132 

$03 Text 25*80 16 

MDA, CGA, VGA $18 ja 640*480 16 

$19 ja 320*200 256 


8.4.2 VESA SVGA-BIOS Aufrufe: 

• Immer INT $10, Funktion $4f (in AH). 

• SVGA-Info ermitteln: 

- AL =$00, Rückgabe eines Info-Records (s. Programm). 

• SVGA-Modus ermitteln: 

- AL =$01, Rückgabe eines Info-Records (s. M. Tischer). 

• SVGA-Modus einstellen: 

- AL =$02, gewünschter Modus in BX. 

• SVGA-Modus ermitteln: 

- AL =$03, Rückgabe des Modus in BX. 

• SVGA-Status sichern/wiederherstellen: 

- AL =$04, (siehe M. Tischer). 

• CPU-Fenster auf Video-Speicher abbilden: 

- AL =$05, stückweise Fensteradresse in DX (s. Progr.). 

• SVGA-Abtastzeile einstellen: 

- AL =$06, SVGA-Anzeigebeginn in Video-RAM setzen. 


8.4.3 Programmbeispiel SVGADemo.PAS 

• VESA Informationsrecord vereinbaren, holen und prüfen. 

• Grafikspeicherbänke in Hauptspeicher einblenden & mit Pixeln füllen. 

program SVGADemo; (* Super VGA Demo *) uses dos; 

type InfoPtr = ^ InfoBuf; 

IntPtr = ^ IntWurm; 

CharPtr = ^ CharWurm; 

IntWurm = array[ 0..127 ] of integer; 

CharWurm = array[ 0..255 ] of char; 

InfoBuf = record 

signatur : array[ 0..3 ] of char; (* "VESA" *) 

version : integer; (* 1, 2, 3 ...*) 

manufact: CharPtr; (* Name des Herstellers *) 

implFunc: integer; 

suppMods: IntPtr; (* einstellbare Grafikmodi *) 

reserved: CharWurm; 

end; 

var infAdr : InfoPtr; adrval : longint; reg : registers; 


procedure RamWindow( bank, farb: integer ); var offset: longint; 

begin with reg do begin (* set Video-Bank: *) dx := bank; 

ah := $4f; al := $05; bx := $0000 (* page 0 *); 

Intr( $10, reg ); 

if ( ah=0 ) and ( al=$4f ) then (* ok *) else writeln( 'SVGA Error in Subfunction 5' ); 

end; (* with *); 

for offset:=0 to 60000 do (* set pixel *) mem[ $a000 : offset ] := farb; 

end; 

begin new(infAdr); adrVal:=longint(infAdr); 

with reg do begin (* Now obtain and verify SVGA-Info: *) 

ah := $4f; al := $00; 

es := adrVal shr 16; di := adrVal and $ffff; (* Infobuffer, segment and offset *) 

Intr( $10, reg ); 

if (ah=0) and (al=$4f) then (* ok *) else writeln('No SVGA-Bios'); 

(* and now set some SVGA-Videomode : *) 

ah := $4f; al := $02; bx := $101; (*Videomodes ..$101..105.. etc. *) 

Intr( $10, reg ); 

if ( ah=0) and ( al=$4f ) then (* ok *) else writeln( 'SVGA Error in Subfunction 2' ); 

end; 

RamWindow( 0, 40 ); RamWindow( 1, 50 ); RamWindow( 2, 60 ); 

RamWindow( 3, 70 ); RamWindow( 4, 80 ); RamWindow( 5, 90 ); 

readln; 

end.

MDA CGA EGA Hercules SVGA TIGA Windows ...

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?