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VGA接口资料

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VGA

VGA 是Video Graphics Adapter(Array)的缩写,信号类型为模拟类型,显示卡端的接口为15针母插座:

VGA (Video Graphics Array )是IBM 于1987年提出的一个使用模拟信号的电脑显示标准,这个标准已对于现今的个人电脑市场已经十分过时。即使如此,VGA 仍然是最多制造商所共同支援的一个低标准,个人电脑在加载自己的独特驱动程式之前,都必须支援VGA 的标准。例如,微软Windows 系列产品的开机画面仍然使用VGA 显示模式,这也说明其分辨率和载色数的不足。

VGA 这个术语常常不论其图形装置,而直接用于指称640×480的分辨率。VGA 装置可以同时储存4个完整的EGA 色版,并且它们之间可以快速转换,在画面上看起来就像是即时的变色。[1]

除了扩充为256色的EGA 式色版,这256种色彩其实可以透过VGA DAC (Digital-to-analog converter ),任意的指定为任何一种颜色。这就程度上改变了原本EGA 的色版规则,因为原本在EGA 上,这只是一个让程式可以在每个频道(即红绿蓝)在2bit 以下选择最多种颜色的方式。但在VGA 下它只是简单的64种颜色一组的表格,每一种都可以单独改变——例如EGA 颜色的首两个bit 代表红色的数量,在VGA 中就不一定如此了。

VGA 在指定色版颜色时,一个颜色频道有6个bit ,红、绿、蓝各有64种不同的变化,因此总共有262,144种颜色。在这其中的任何256种颜色可以被选为色版颜色(而这256种的任何16种可以用来显示CGA 模式的色彩)。

这个方法最终仍然使了VGA 模式在显示EGA 和CGA 模式时,能够使用前所未有的色彩,因为VGA 是使用模拟的方式来绘出EGA 和CGA 画面。提供一个色版转换的例子:要把文字模式的字符颜色设定为暗红

Pin Name Description Pin Name Description 1

RED

Red Video (75ohm,0.7

V p-p)

9

KEY

Key (No pin)

2GREEN Green Video (75ohm,

0.7V p-p)

10SGND Sync Ground

3BLUE Blue Video (75ohm,0.7

V p-p)11ID0Monitor ID Bit 04ID2Monitor ID Bit 2

12ID1or SDA Monitor ID Bit 15GND Ground 13HSYNC or CSYNC

Horizontal Sync (or Composite Sync)6RGND Red Ground 14VSYNC Vertical Sync 7GGND Green Ground 15

ID3or SCL

Monitor ID Bit 3

8

BGND

Blue Ground

色,暗红色就必须是CGA16色集合中的一种颜色(譬如说,取代CGA默认的7号灰色),这个7号位置将被指定为EGA色版中的42号,然后VGA DAC将EGA#42指定为暗红色。则画面上的原本的CGA七号灰色,都会变成暗红色。这个技巧在256色的VGA DOS游戏中,常常被用来表示加载游戏的淡入淡出画面。

总结来说,CGA和EGA同时只能显示16种色彩,而VGA因为使用了Mode13h而可以一次显示256色版中的所有色彩,而这256种颜色又是从262,144种颜色中挑出的。

内存寻址

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VGA所使用的视讯内存,透过一个窗口对应于PC的主内存,它们的真实位址为0xA000和0xC000之间的内存。典型地来说位址的开始点是:

*0xA000使用于EGA/VGA图型模式(64KiB)

*0xB000单色文字模式(32KiB)

*0xB800彩色文字模式和CGA相容模式(32KiB)

由于使用的区段皆不相同,在同一部机器上装置一个单色显卡(MDA)和另一个彩色显卡(VGA、EGA 或CGA)是不冲突的。在1980年代初,这种典型的搭配方式用于Lotus1-2-3试算表上,一部高解析单色屏幕用来显示文字,而另一部低解析的CGA屏幕用来显示图表。许多程式设计师也用这种配置来开发软件,一部屏幕显示debug细节,另一部屏幕则显示真正的软件运行画面。许多商业的除臭虫软件都支援这种配置,例如Borland的Turbo Debugger、由Alan J.Cox开发的D86、微软的CodeView等,Turbo Debugger和CodeView可以甚至可拿来debug微软的Windows软件。也有DOS驱动程式如ox.sys模拟一个终端机来接受Windows的debug讯息,而不用真正接上另一个终端机。在DOS底下使用“单色模式”指令,使其输出转向单色也是可能的。另外,假如电脑上并无单色显卡,那么可以使用EMM386.EXE程序让其他程式可以使用B000-B7FF这一段内存。(于config.sys档案中加入"DEVICE=EMM386.EXE I=B000-B7FF")

程序技巧

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一个未被纪录但十分广泛使用的技术称作Mode X(由Michael Abrash导入),使程式设计师能够使用在Mode13h之下无法做到的分辨率。他将256KiB连续的视讯内存“解开”并分成四个层次,因此在256色模式时全部256KiB的内存都可以使用。技术上这将使得处理变得更复杂,并且效能降低。但在一些特殊情况下,效能损失的情况可以被弥补:

*单色的多边形填色增快,因为一次写入可以设定四个像素。

*VGA可以用来协助视讯内存之间的拷贝,有些时候会比使用8088或80286等慢速CPU更快。

*提供更高的分辨率:16色可使用704×528、736×552、768×576、甚至800×600。诸如Xlib(1990年

代早期的C图形函式库)和ColoRIX(256色的图形程式)支援256色下的各种分辨率调和:直行256、320和360个像素,以及水平行200、240、256、400和480个像素的组合(上限的640×400几乎用掉256KiB中每一个byte)。不过,320×240仍然是最常被使用的,因它为典型的4:3比例,为方形像素。

*multiple video pages让程序员能够使用双重缓冲(所有的16色模式都可),这在Mode13h无法办到。

有时候,显示器必须降低更新频率来满足这些模式,这会造成眼睛的疲劳这样的低分辨率虽然在PC市场早已淡出,但在Pocket PC和PDA市场,它正逐渐成为标准。它也常被用来指称15针的D型接头,这种接头仍然用来传输各式各样分辨率的类比讯号。

VGA曾经被IBM官方宣布使用XGA标准所取代,但在历史上,它其实是被其他的OEM制造商用所谓的SVGA标准所取代。

技术性细节

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VGA中的A指的是“阵列(array)”而非“转换器(adapter)”,因为它从一开始就被设计为一个单一的整合芯片,用来取代Motorola6845和数十个离散的逻辑芯片组合而成的ISA母版,这种设计是之前的MDA、CGA和EGA所使用的。VGA的这个特性允许它轻易的殖入PC的主板之中,只需要额外的视讯内存、振荡器和一个RAMDAC,就具备显示功能。IBM的PS/2电脑系列就是采用将VGA放置于主板上的设计。

VGA的规格表如下:

*256KiB的Video RAM

*16色和256色模式

*总共262144种颜色的色版(红、绿、蓝三色各6bit,总共(26)3种)

*选择性的25.2MHz或28.3MHz处理频率

*最多720个水平像素

*最多480条线

*最高70Hz的更新频率

*Vertical Blanking interrupt(不是所有卡都支援)

*平面模式:最多16色(4bit面板)

*Packed-pixel模式:256色(Mode13h)

*顺畅卷动画面的能力

*Some"Raster Ops"support

*Barrel shifter

*支援分割画面

VGA支援可单独操控像素的APA(All Points Addressable)模式,也支援字母与数字的文字模式。标准的图形模式如下:

*640×480×16色

*640×350×16色

*320×200×16色

*320×200×256色(Mode13h)

它也支援用模拟的方式画出以往规格的分辨率:EGA、CGA和MDA。

标准文字模式

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标准的VGA文字模式使用80×25或40×25个字母或数字组成的平面。每个字符的块状区域可以选择16种前景色和8种背景色;8种背景色来自bit容量较低的集合(以今天的标准来说,例如ffffff或者是000000)。而字符本身也可设定是否闪烁,而字符的闪烁动作都是同时的。画面的闪烁功能和选择背景颜色的功能是可交换的,换句话说两者只能择一。以上这些选项和IBM先前生产的CGA转换器是相同的。

VGA虽然支援黑白和彩色的文字模式,但黑白模式很少使用。大多的VGA在显示黑白模式时使用彩色模式,即是将灰色字画在黑色背景上。而使用VGA的单色显示器也能很好的支援这样的彩色模式。现代显示器和显卡若连接不当,偶尔会导致显卡的VGA部份侦测显示器为单色的,而这将使BIOS开机显示为黑白模式。通常在加载操作系统和适当的驱动程式以后,显卡的设定被覆盖,显示器就会变回彩色。

在彩色的文字模式中,每个字符其实由两个byte代表。较低的一个byte用来显示字符,而较高的byte就用来代表彩色、闪烁等等属性。这种成对的byte模式是从CGA就一直传续下来的。

VGA色版

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VGA的色彩系统可以向前相容于EGA和CGA转换器,而它在其上又新增了一种设定。CGA可以显示16种色彩,EGA则将其扩充成从64种颜色色版选出的16色模式(即红绿蓝各2bits)。VGA则更将其扩充成256种颜色色版,但为了向前相容,一次只能选择256种之中的64种(例如第一个64种颜色集合、第二个…)。所以一个。它们也不相容于较老旧的显示器,将造成诸如overscan、闪烁、垂直滚动、缺乏水平同步等等缺点。因为如此,多数的商业软件使用的VGA调适都限制在显示器的“安全界线”之下,例如320×400(双倍分辨率,2video pages)、320×240(方形像素,3video pages)和360x480(最高的相容分辨率,1video page)。

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