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Video Display Controller

EIN Videoanzeige-Controller (VDC) ist a Computerchip die als Hauptkomponente eines Videoanzeigesignalgenerators in einem Computer dient, und dass a TV-Signal erregt. Einige dieser Chips erzeugten auch ein Tonsignal, aber das war von untergeordneter Bedeutung.

Video-Display-Controller wurden hauptsächlich in der Heimcomputer der 1980er Jahre, sondern waren auch Spielekonsole angewendet, und sogar jetzt in einfachen Videospielen und dergleichen.

Der Video Display Controller ist immer der Kern des Systems, der ein Videosignal erzeugt, wird aber manchmal von einer Reihe separater anderer Chips unterstützt, hauptsächlich RAMs zum Speichern der Videodaten, aber auch Romist mit CharakterSchriftarten, und andere lose TTLChips wie Schieberegister, die die parallelen Daten aus dem Videospeicher in ein serielles Signal umwandeln musste, das zusammen mit (getrennt erzeugten) Zeitsignalen zu einem Composite-Videosignal wurde zusammengesetzt. In jedem Fall besteht die Aufgabe des VDC darin, die verschiedenen benötigten Taktsignale zu erzeugen und Daten aus dem Videospeicher irgendwie in ein Fernsehbild umzuwandeln.

Meistens ist der VDC-Chip vollständig in das Computersystem integriert, teilt sich also etwas RAM mit dem Hauptsystem, aber manchmal fungiert er auch als Co-Prozessor und hat seinen eigenen Zentralprozessor und RAM, unabhängig von der Haupt-CPU.

Video-Display-Controller und Video-Display-Prozessoren

der Unterschied zwischen einem (altmodischen) VDC und dem moderneren GPU ist nicht so, dass ein VDP keine hochauflösenden Farbvideobilder erzeugen konnte, aber er hat nicht viel mehr getan, als den Videospeicher zu lesen und in ein Videobild umzuwandeln. Die Manipulation des Videospeichers (und damit des Bildes) überließ er dem MainZentralprozessor. Eine GPU hingegen verfügt immer über spezielle Hardware, um unabhängig von der Haupt-CPU den Video-RAM zu manipulieren und so das Image aufzubauen. Im Gegensatz dazu verfügen die älteren VDCs teilweise über spezielle Hardware zum Generieren von Computer-Sprites, während eine GPU die Manipulation von bewegten Objekten im Bild meist einem "bitter", eine Hardware, die einen Teil des Videospeichers verschieben oder kopieren kann.

Ein Beispiel für ein typisches VDC ist das Erweiterte Grafikarchitektur (AGA)-Chip, der in den späteren Generationen von used verwendet wird AmigaComputers.

Tatsächlich ist es oft schwer zu sagen, ob ein Chip ins VDC- oder ins GPU-Lager gehört. Das TMS9918A (von u.a. MSX Computer) wird zum Beispiel oft als VDC angesehen, weil es relativ bescheidene Fähigkeiten hatte, aber manchmal auch als GPU, weil es den Inhalt des Videospeichers unabhängig manipulieren und nicht nur in ein Fernsehbild umwandeln konnte. Generell betrachten wir einen Videochip jedoch nur dann als GPU, wenn er umfangreiche Möglichkeiten hat, den Inhalt des Videospeichers zu manipulieren.

Arten von Video-Display-Controllern

Video Display Controller können in vier (eigentlich zufällig ausgewählte) Kategorien unterteilt werden:

  • Video-Schieberegister (eigentlich ein ziemlich willkürlicher Name, es gibt nur wenige Typen, und es gibt keine einheitliche Benennung) sind die einfachsten Chips, die ein Videosignal erzeugen können. Sie tun dies nicht selbst, sondern verlassen sich bei fast allem, was sie tun, vollständig auf die Haupt-CPU. Sie lesen zum Beispiel den Video-RAM in der Regel nicht selbst aus, sondern lassen die Haupt-CPU (zum Beispiel a 6502), das zu tun. Tatsächlich helfen sie kaum mehr, als die verschiedenen benötigten Zeitsignale zu erzeugen und die Videodaten in ein Videosignal umzuwandeln, für das sie "Schieberegister", dem sie ihren Namen verdanken. Das Image, das diese Chips erzeugen, ist immer sehr einfach.
  • EIN CRTC oder Kathodenstrahlröhren-Controller erzeugt die Video-Timing-Signale, die für die Erzeugung des Videosignals erforderlich sind, und verwaltet auch den Zugriff auf den Videospeicher, so dass sowohl die Videologik ihn ständig lesen kann, um das Videobild zu erzeugen, als auch (gelegentlich, wenn möglich) die Haupt-CPU den Zugriff gewährt zu diesem Speicher, damit er seinen Inhalt manipulieren kann. Allerdings benötigt der CRTC dafür fast immer eine externe Logik. Und wenn Sonderfunktionen gewünscht sind wie Computer-Sprites, ein "Palettenregister", oder sogar a Zeichengenerator, dann sollen diese als externe Logik ausgeführt werden. Da diese externe Logik auf viele Arten implementiert werden kann, von einfach bis komplex, kann ein CTRC-basiertes System eine breite Palette von Eigenschaften aufweisen, vom einfachsten textbasierten System bis hin zu sehr komplexen Systemen mit hochauflösender Grafik.
  • EIN Videoschnittstellenchip (VIC) ist viel komplexer als ein CRTC und integriert sich in ein einzelnes VLSIChip die komplette Videogeneratorlogik, oft einschließlich Sprites, Farbübersetzungstabellen und Zeichengeneratoren, und unterstützt mehrere Videomodi. Der Videospeicher wird dadurch mit der Haupt-CPU geteilt, und die Manipulation des Video-RAM wird ihr überlassen.
  • EIN Video Koprozessor geht ein bisschen weiter als ein VIC. Er hat normalerweise alle seine Eigenschaften (Sprites usw.), steuert aber seinen eigenen Videospeicher mit seiner eigenen CPU, auf den er und er allein Zugriff hat. Die Haupt-CPU kann normalerweise nicht direkt auf diesen Videospeicher zugreifen, sondern muss dies über Befehle tun, die sie an den Video-Coprozessor gibt. Es gibt manchmal Ausnahmen, die ANTIC der Atari 800 Sein Speicher ist zwar beim Hauptprozessor (a 6502), aber der entscheidende Punkt, warum er ein Co-Prozessor ist, ist, dass dieser Videoprozessor einen eigenen internen Prozessor hat, der nur zum Manipulieren, Lesen und Interpretieren des Videosignals gedacht ist.

Beispiele für VDCs

Hier ist eine kurze Liste von Beispielen für jede der oben genannten vier Kategorien.

Video-Shifter

  • Das Cinch CDP1861 war ein sehr einfacher Chip, ausgeführt in CMOS Technologie, die für die damalige Zeit außergewöhnlich war. Es wurde als "Begleiter" des (auch sehr einfachen) Cinch 1802 Mikroprozessor, auch in CMOS implementiert. Dieser Chip war nicht sehr erfolgreich und wurde eigentlich nur im COSMAC VIP verwendet. Vor allem, weil es nur Schwarz-Weiß-Grafiken in einer sehr, sehr niedrigen Auflösung erzeugen konnte. Der RCA 1802 war auch nicht sehr erfolgreich, und wir sehen ihn fast nur (viel später) im Dunkeln Comx-35 Heimcomputer verwendet. Komischerweise wurde der 1802 oft in der Raumfahrt eingesetzt, da er aufgrund seiner CMOS-Technologie gegenüber Strahlung aus dem Weltraum nahezu unverwundbar war.
  • das "Fernsehschnittstellenadapter (TIA) ist der speziell entwickelte Chip, der das Herzstück der frühen, aber sehr erfolgreichen . war Atari 2600-Spielkonsole. Dieser sehr primitive Chip, der auch den Ton erzeugen musste, musste fast die ganze Arbeit dem 6502-Mikroprozessor überlassen.
  • Das Signetik 2637 (von Philips) ist ein relativ unbekannter Video-Controller-Chip, der am besten für seine Verwendung in der bekannt ist Emerson Arcadia 2001.

CRT-Controller

  • Das Intel 8275 CRT-Controller ist ein früher Versuch von Intel Um einen Videochip zu vermarkten, wurde dieser Chip jedoch nur dazu entwickelt, ein Textbild zu erzeugen, und die fehlende Fähigkeit, ein grafisches Bild zu erzeugen, führte dazu, dass er in keinem Mainstream-Computer verwendet wurde. Nur in einigen auf der S100-Bus basierte CP/M-Systeme, die bereits fast keine Grafikfähigkeiten unterstützten.
  • Das Motorola 6845 auf der anderen Seite ist zweifellos einer der erfolgreichsten CRT-Controller-Chips aller Zeiten. Entworfen von Motorola dieser Chip wurde bald von anderen Herstellern kopiert. Er war die Grundlage der Videohardware vieler Heimcomputer wie z Amstrad CPC, und der BBC-Computer, und wurde später für praktisch alle PC-Grafikkarten verwendet, wie z IBM Monochrom-Anzeigeadapter (MDA), die Farbgrafikadapter (CGA) und IBM Enhanced Graphics Adapter (EGA)-Adapter. Und auch alle Grafikkarten, von der VGA Bis zu den heutigen Grafikkarten imitieren sie immer noch einen 6845 intern in ihrem Chip.

Videoschnittstellen-Controller

Video-Coprozessoren

  • Das ANTIK (Alpha-Numeric Television Interface Circuit) war der Chip, der in der 8-Bit-Atari-Heimcomputer wie Atari-400 und 800. Dieser Chip war seiner Zeit voraus und hatte seinen eigenen Grafik-Co-Prozessor! Und das zur gleichen Zeit, als andere Systeme den relativ primitiven 6847 verwendeten. Der ANTIC war deshalb so besonders, weil er über eine eigene CPU verfügte, die eine sogenannte "Display-Liste" "lesen" und die darin enthaltenen Informationen interpretieren und daraus ein sehr komplexes vielseitiges Videobild generieren konnte.
  • Das Texas Instruments TMS9918A ist der Nachfolger des nur kurz auf dem Markt befindlichen und unbekannten TMS9918 (also ohne das 'A') und wurde für den TI-99/4A Heimcomputer entwickelt (der ältere, fast unbekannte TI-99/4 verwendet den älteren TMS9918 Videochip). Der TI-99/4A war kein großer Erfolg, aber viele Computerhersteller erkannten die außergewöhnlichen Qualitäten des TS9918A und verwendeten diesen Chip und seine PAL/SECAM-Variante, den TMS9928A, für ihre eigenen Systeme. Beispiele sind die MSX-1, das Coleco Vision und Coleco Adam, das MemotechMTX500/MTX512 und RS128 Systeme und viele andere. Aber auch einige Spielekonsolen, wie die SegaSG-1000 und SC-3000 habe diesen Chip verwendet. Er war so erfolgreich, dass er mehrere Nachfolger hatte.
  • Das Yamaha V9938 ist die weiterentwickelte Version des TMS9918A und war verantwortlich für die stark verbesserten Grafikeigenschaften des MSX2 System.
  • Das Yamaha V9958 ist eine noch weiter verbesserte Version und wurde in den Computern MSX 2 und MSX turbo R verwendet.

Alternative Methoden zum Erstellen eines Videosignalgenerators

Bevor CRT-Controller überhaupt auf den Markt kamen, musste man den kompletten Videosignalgenerator mit diskreter Logik (TTL-Chips) bauen. Der Ur-Heimcomputer Apfel I tat dies zum Beispiel (seltsamerweise kann sein Videoanzeigegenerator als Video-Coprozessor klassifiziert werden, da er vollständig außerhalb der Haupt-CPU arbeitete und nur "Befehle" von dieser erhielt). Aber auch die VDCs anderer Systeme, wie z Apfel II, das DECKEL, und der TRS-80 wurden vollständig aus separaten Logikchips gebaut.

Andere, etwas spätere Designs, manchmal verwendete frühe Formen von programmierbare Logik wie KUMPEL's und CPLD's und ULAs um die Anzahl der benötigten Teile zu reduzieren.

Beispiele sind die cleveren Designs der ZX-81 (aber nicht die ZX-80) und der ZX-Spektrum. Andere Systeme verwendeten jedoch häufig auch programmierbare Logik. Da diese Technik jedoch noch in den Kinderschuhen steckte, war es nicht möglich, sehr komplexe Systeme damit zu bauen, daher verwendeten viele Hersteller eine ULA oder CPLD in Kombination mit einem CRTC. Ein Beispiel ist das Amstrad CPC. Allerdings waren solche VDC-Systeme im Vergleich zu Systemen auf Basis von VHLSI-Chips immer noch einfach.

Spätere Lösungen

Das Moores Gesetz stand nicht still, und so wurden später Video Display Controller immer komplizierter. Sie bekamen bald zusätzliche Hardware, um beim Erstellen zu helfen Dreidimensionale Bilder beruhigen. Zuerst wurden den "Blitter" -Chips spezielle Fähigkeiten hinzugefügt, um das Zeichnen einfacher dreidimensionaler Objekte zu vereinfachen und zu beschleunigen, wie z.farbige Dreiecke", und wenig später bekamen sie Unterstützung für "Z-Puffer". Aber das war erst der Anfang. Heute sind tatsächlich fast alle Video Display Controller Chips auf dem Markt."Grafische Verarbeitungseinheiten", und echte "VDC"s werden nur in sehr einfachen Systemen verwendet.