UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 1
ĆWICZENIE 3_1  TEORIA
Monitor kineskopowy
Parametry monitora
Częstotliwość odświe\
ania pionowego (fV)  określa w [Hz] jak szybko 1 ekran mo\
e zostać narysowany
ponownie, np. 75 Hz oznacza, \
e ekran jest odrysowywany 75 razy w ciÄ…gu sekundy. Gdy parametr ten jest za
niski, widać migotanie obrazu. Zjawisko to jest niepo\
Ä…dane poniewa\
powoduje zmęczenie oka.
Częstotliwość odchylania poziomego (fH)  określa w [kHz] jak szybko wiązka elektronowa porusza się wzdłu\

ekranu od lewej do prawej strony.
Przeplot  obraz na ekranie jest kreślony od góry na dół. Kreślenie z przeplotem polega na tym, \
e najpierw jest
kreślony pierwszy półobraz (linie nieparzyste) następnie następuje odświe\
anie, a potem drugi półobraz (linie
parzyste).
Rozdzielczość  określana w [piksel x piksel] to całkowita liczba punktów świetlnych na ekranie, podawana jako
iloczyn liczby pikseli w 1 linii (nV)
i liczby linii (nH) np. rozdzielczość 1024 x 768 oznacza, \
e ekran monitora składa się z pikseli uło\
onych w 1024
pikseli w 768 liniach.
Oglądana przestrzeń  określa wymiary ekranu:
1. przekątna ekranu podawana w calach (1 cal równy jest w przybli\
eniu 2,45 cm),
2. aspekt ratio, czyli stosunek szerokości ekranu do wysokości ekranu. W większości monitorów aspect ratio =
4:3.
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 2
W celu otrzymania na ekranie stabilnego obrazu, ka\
de rozpoczęcie kreślenia zarówno całego nowego
obrazu, jaki ka\
dej linii wchodzącej w jego skład, musi rozpoczynać się w takim samym, ściśle określonym
momencie. Dlatego tez do monitora dostarczane są specjalne sygnały mówiące o tym, kiedy ma się rozpocząć
kolejny ruch plamki w poziomie lub pionie.
Sygnały te nazywane są odpowiednio sygnałem synchronizacji odchylenia poziomego SYNCHRO H (H od
ang. Horizontal) i sygnałem synchronizacji odchylenia pionowego - SYNCHRO V (V ang. Vertical).
Trzecim sygnałem potrzebnym do uzyskania obrazu jest oczywiście sygnał jasności świecenia plamki,
oznaczany często jako sygnał VIDEO.
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 3
Wzory i standardy:
Częstotliwość odchylania poziomego (fH) mo\
na wyliczyć ze wzoru
fH = nH " fV
(nH)  liczba linii w poziomie (rozdzielczość pozioma)
(fV)  częstotliwość odświe\
ania pionowego
ZakÅ‚adajÄ…c przykÅ‚adowo pracÄ™ monitora z rozdzielczoÅ›ciÄ… 640×480 i czÄ™stotliwoÅ›ciÄ… odÅ›wie\
ania 60 Hz,
otrzymujemy częstotliwość odchylania poziomego równą 28,8 kHz (480 x 60 = 28 800 Hz).
Gniazdo D-Sub
Specyfikacja gniazda 15 PIN D-SUB FEMALE
Pin Name Description
1 RGND Red Ground
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 4
2 R Red
3 CSYNC Composite sync
4 SENSE0 Monitor Sense 0
5 G Green
6 GGND Green Ground
7 SENSE1 Monitor Sense 1
8 n/c No connection
9 B Blue
10 SENSE2 Monitor sense 2
11 SGND Sync Ground
12 VSYNC Vertical Sync
13 BGND Blue Ground
14 HSYNCGND Horizontal Sync Ground
15 HSYNC Horizontal Sync
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 5
Pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji
Jak obliczyć liczbę pikseli dostarczanych do kineskopu w ciągu
1 sekundy (czyli tzw. pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji) ?
Pasmo przenoszenia wzmacniacza wizji (N) mo\
na wyliczyć ze wzoru
N = nV " nH " fV
(N)  liczba wyświetlanych pikseli (częstotliwość sygnału VIDEO)
(nv)  liczba pikseli w jednej linii (rozdzielczość pionowa)
(nH)  liczba linii w poziomie (rozdzielczość pozioma)
(fV)  częstotliwość odświe\
ania pionowego
Dla monitora pracujÄ…cego z rozdzielczoÅ›ciÄ… 640×480 i czÄ™stotliwoÅ›ciÄ… odÅ›wie\
ania 60 Hz, otrzymujemy pasmo
przenoszenia równe 18,432 MHz (640 x 480 x 60 = 18 432 000 Hz).
Schemat blokowy prostej karty graficznej
Omówienie pracy karty graficznej w trybie znakowym 80x25, zakłada, \
e ekran składa się z 80 kolumn i 25
wierszy.
Schemat blokowy karty graficznej (w tym przypadku nazywany  buforem ramki ) przedstawiono na rysunku 1.
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 6
I
R
G
B
SYNCHRO V
SYNCHRO V
Rysunek 1 . Schemat blokowy prostej karty graficznej przedstawiony na powy\
szym rysunku nazywamy buforem
ramki
Interfejs magistrali pośredniczy w wymianie informacji z CPU do karty. Pamięć wideo zawiera treść obrazu
i współpracuje z dekoderem atrybutów oraz generatorem znaków. Generatory wyjściowe wytwarzają sygnały o
poziomach wymaganych przez monitor.
Od systemu
Do monitora
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 7
Przyjmujemy następujące zało\
enia rozdzielczość znakowa 80x25:
N1 = 25 (ilość wierszy na ekranie)
N2 = 80 (ilość znaków w wierszu na ekranie)
oraz:
m x n  rozdzielczość matrycy znaku, gdzie m = 9 , n = 12
m  liczba pikseli w jednej linii
n  liczba linii monitora
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 8
Działanie układu jest następujące:
Impulsy taktujące powodują przesyłanie kolejnych bitów z rejestru przesuwającego do zespołu liczników L1, L2,
L3, L4. Licznik L1 liczący modulo m, sygnalizuje zakończenie rysowania fragmentu linii nale\
Ä…cej do danego
znaku (m pikseli na jeden znak) i przejście do rysowania następnego znaku.
SYNCHRO H SYNCHRO V
nr wyświetlanej linii
nr wiersza
nr znaku w wierszu
CLK
Kod znaku 41h
SYNCHRO H
Pamięć Wideo Bajt z matrycy znaków
Jasność świecenia piksela
Rysunek 2 . Praca karty graficznej w trybie tekstowym
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 9
Impulsy wyjściowe L1 zliczane są przez licznik L2. Zawartość licznika L2 (N2) to numer aktualnie wyświetlanego
znaku w bie\
ącym wierszu. Przepełnienie licznika L2 następuje po zliczeniu N2 impulsów sygnalizuje zmianę
linii, w tym celu generuje impuls synchronizacji poziomej SYNCHRO H.
Licznik L3 zwiększa swoją zawartość po narysowaniu kolejnej linii. Zliczenie n linii przez licznik oznacza
zakończenie wyświetlania bie\
ącego wiersza ekranowego i przejście do rysowania linii nale\
Ä…cych do
następnego wiersza. Przepełnienie licznika L3 spowoduje zwiększenie wartości licznika L4, który zlicza wiersze.
Przepełnienie licznika zliczającego wiersze L4 (N1) powoduje wygenerowanie sygnału synchronizacji pionowej
SYCHRO V.
Wartości rejestrów L2 i L4 określają adres komórki pamięci VIDEO w której znajduje się kod ASCII znaku, który
nale\
y wyświetlić, kod ten przekazywany jest do matrycy znaków. Matryca znaków zawiera układy graficzne
składające się z pikseli, które tworzą wygląd znaku. Z rejestru L3 przekazywany jest do matrycy, numer linii
znaku. Powoduje to wybranie określonego bajtu z pamięci matrycy i załadowanie do rejestru przesuwającego.
Zawartość rejestru przesuwającego bit po bicie, zgodnie z taktem zegara przesyłana jest na zewnątrz. Wyjście
z tego rejestru steruje jasnością świecenia plamki (sygnał VIDEO):
bit Plamka Kolor
0 czarna tła
1 biała znaku
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 10
Jak uzyskuje się kolory znaków?
Kolor uzyskuje się za pomocą czterech sygnałów: I  intensywność, R  czerwony, G  zielony, B  niebieski.
Informacja potrzebna do wyświetlenia znaku w trybie kolorowym przedstawiona jest na rysunku 3. Ka\
dy znak
w pamięci VIDEO przechowywany jest w postaci 16 bitów. Młodszy bajt zawiera kod ASCII znaku, a starszy
atrybuty kolorów : znaku (bity 8  11) i tła (bity 12  15).
Rysunek 3 . Sposób kodowania znaku i kolorów w pamięci VIDEO
IRGB  składowe kolorów, określające intensywność, oraz trzy kolory podstawowe, mamy więc 16 ró\
nych
kolorów wynikowych dla znaku.
BIRGB  składowe kolorów, określające  migotanie , oraz trzy kolory podstawowe, mamy więc 8 ró\
nych
kolorów wynikowych dla tła znaku oraz mo\
liwość  mrugania tła .
Rysunek 4 pokazuje generowanie sygnałów IRGB dla trybu znakowego w kolorze.
UTK  III SERIA ĆWICZEC
 Nr 01  Badanie karty graficznej  Str. 11
Bajt z
matrycy
znaków
S = 0 wyświetlany
piksel tła
Migotanie tła
S = 1 wyświetlany
BI = 1
piksel znaku
Rozjaśnienie tła
BI=0
BI=0
15
Atrybuty
tła
12
11
Atrybuty
znaku
0
Rysunek 4 . Generowanie sygnałów IRGB w trybie znakowym w kolorze.