Видеоподсистема любого компьютера состоит из двух основных частей - видеоадаптера, подключаемого к компьютеру и дисплея, подключаемого к видеоадаптеру.

Видеоадаптеры могут быть оформлены в виде отдельной платы, вставляемой в слоты расширения компьютера, или могут быть расположены непосредственно на материнской плате компьютера. В последнее время на рынке появились видеоадаптеры, подключаемые к локальной шине процессора. Такой способ подключения видеоадаптера обеспечивает высокую скорость обмена информацией между оперативной памятью компьютера и центральным процессором с одной стороны и видеоадаптером с другой. Высокая скорость обмена информацией между компьютером и видеоадаптером, в свою очередь, гарантирует высокую производительность видеоподсистемы компьютера.

Видеоадаптер включает в себя видеопамять, в которой хранится изображение, отображаемое в данный момент на экране дисплея, постоянное запоминающее устройство, в котором записаны наборы шрифтов, отображаемые видеоадаптером в текстовых и графических режимах и функции BIOS для работы с видеоадаптером. Кроме того, видеоадаптер содержит сложное управляющее устройство, обеспечивающее обмен данными с компьютером, формирование изображения и некоторые другие действия.

Видеоадаптеры могут работать в различных текстовых и графических режимах, различающихся разрешением, количеством отображаемых цветов и некоторыми другими характеристиками.

Сам видеоадаптер не отображает данные. Для этого к видеоадаптеру необходимо подключить дисплей. Изображение, создаваемое компьютером, формируется видеоадаптером и передается на дисплей для предоставления ее конечному пользователю.

Существует несколько основных способов формирования изображения на экране дисплея. Наиболее распространены так называемые дисплеи с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ). Вы наверняка знакомы с электронно лучевыми трубками. Они используются практически во всех бытовых телевизионных приемников.

В блокнотных и переносных компьютерах применение в дисплее ЭЛТ невозможно, вследствие ее большого размера и большой потребляемой мощности. Поэтому в блокнотных и переносных компьютерах для отображения информации применяют жидкокристаллические и газоразрядные панели.

В настоящее время разработаны и выпускаются компьютеры с цветными жидкокристаллическими экранами, не уступающие по качеству многим дисплеям с электронно-лучевыми трубками.

Более подробную информацию о различных видах видеоадаптеров и дисплеев можно получить в разделах "Какие существуют типы видеоадаптеров" и "Какие существуют типы дисплеев".

Какие существуют типы видеоадаптеров

В настоящее время существует огромное количество всевозможных видеоадаптеров, начиная от простейших монохромных, не поддерживающих графических режимов, кончая современными видеоадаптерами со специальными графическими процессорами, воспроизводящими порядка 16,7 миллионов цветов и подключаемых для повышения быстродействия непосредственно к локальной шине процессора.

Однако можно выделить несколько наиболее общих типов или подмножеств видеоадаптеров. Такое деление можно провести по основным характеристикам видеоадаптеров, таким как поддержка текстовых и графических режимов, максимальное количество одновременно отображаемых цветов, максимальная разрешающая способность, наличие специализированных схем управления - акселераторов или графических сопроцессоров, а также по способу подключения к компьютеру и монитору.

Большинство видеоадаптеров может работать как в текстовых, так и в графических режимах. Возможность отображения графической информации отсутствует только у самого первого видеоадаптера фирмы IBM - MDA. Он использовался вместе с монохромным дисплеем.

Отсутствие возможности отображения графической информации ограничивало возможности использования компьютеров и вскоре небольшая фирма Hercules Computer Technology, Inc. выпустила монохромный видеоадаптер Hercules, который уже имел возможность вывода графики и обеспечивал большую разрешающую способность. Видеоадаптер Hercules можно было также как и адаптер MDA подключить к монохромному дисплею.

Вскоре появился и первый видеоадаптер, позволяющий отображать не только монохромную, но и цветную информацию как в текстовом так и в графическом режиме. Этим видеоадаптером стал видеоадаптер CGA. С его помощью компьютер мог выводить 16-цветную текстовую и 4-цветную графическую информацию. Однако он имел низкую разрешающую способность - 320х200 пикселов. В результате такой низкой разрешающей способности изображение на экране представляло собой совокупность видимых точек и быстро утомляло глаза пользователя.

Видеоадаптер CGA можно было использовать с композитными дисплеями (обычными цветными или черно-белыми бытовыми телевизорами) и со специальными цифровыми цветными дисплеями.

Затем прогресс пошел по пути увеличения разрешающей способности и количества одновременно отображаемых цветов. Были созданы видеоадаптеры EGA и VGA. Видеоадаптер EGA уже мог отображать 16-цветную графическую информацию с разрешением 640х350 пикселов, а VGA - даже с разрешением 800х600 пикселов. Кроме того, в видеоадаптере VGA появился графический режим с разрешением 320х200 пикселов при возможности одновременного отображения 256 различных цветов.

С видеоадаптером EGA можно было использовать либо цветной дисплей, либо улучшенный цветной дисплей. К видеоадаптерам VGA уже нужно подключать специальные многочастотные аналоговые дисплеи.

Сейчас наиболее популярным у нас в стране видеоадаптерами является VGA, но он уже сдает свои позиции более современным моделям, таким как SVGA и графическим акселераторам Windows.

Видеоадаптеры SVGA не являются устоявшимся стандартом наподобие EGA и VGA. Различные фирмы выпускают адаптеры SVGA, имеющие различные возможности. При этом они не всегда совместимы друг с другом. Существуют видеоадаптеры SVGA разрешающая способность которых достигает 1024х768 пикселов при отображении шестнадцати различных цветов. Другие видеоадаптеры SVGA не достигают такой разрешающей способности, но могут отображать одновременно до 32 тысяч и более различных цветов.

В последнее время появились видеоадаптеры SVGA, которые работают в режимах High Color и True Color. В режиме High Color видеоадаптер может одновременно отображать на экране 32768 или 65536 различных цветов. Режим True Color еще более многоцветный. В этом режиме видеоадаптер может одновременно отображать более чем 16,7 миллионов различных цветов. Качество изображения, достигаемое такими видеоадаптерами при условии использования с ними соответствующих дисплеев, почти не уступает цветным слайдам.

Для компьютерных систем, критичных к быстродействию видеоподсистемы, выпускаются специальные видеоадаптеры с графическими сопроцессорами. Такие видеоадаптеры могут брать на себя часть вычислительной работы, связанной с построением изображения, они могут, например, самостоятельно строить окружность, определенную ее центром и радиусом, могут аппаратно выполнять перемещение областей изображений на экране. Вы можете даже самостоятельно программировать такие видеоадаптеры на выполнение определенных действий, освобождая процессорное время для других нужд.

Для облегчения использования графических сопроцессоров вместе с ними поставляются драйвера к различным программам - системам автоматизированного проектирования, моделирования, операционной системе Windows. Таким образом, в большинстве случаев у вас нет необходимости самим программировать графические сопроцессоры.

Частным случаем видеоадаптеров с графическими сопроцессорами являются графические акселераторы для Windows. Они специально предназначены для повышения производительности видеоподсистемы компьютера при работе в среде Windows. Ориентация таких видеоадаптеров на Windows состоит в том, что они могут выполнять характерные для Windows операции с изображениями на аппаратном уровне. Например они могут аппаратно реализовывать указатель (курсор) мыши размером 64х64 пиксела, могут аппаратно выполнять перемещение окон по экрану и т. д. Во всех этих случаях акселератор Windows аппаратно, а значит и намного быстрее, выполняет работу, которую раньше, на видеоадаптерах VGA и SVGA, делал центральный процессор компьютера.

Еще раз подчеркнем, что в отличие от более универсальных графических сопроцессоров, акселератор Windows ориентирован исключительно на использование совместно с Windows. Производительность графического акселератора Windows при использовании его с программами MS-DOS может быть даже ниже, чем у видеоадаптеров SVGA. Если вы предполагаете использовать ваш компьютер для выполнения программ в среде Windows, вам крайне желательно приобрести графический акселератор Windows.

Платы графического акселератора и графические сопроцессоры могут работать в режимах High Color и даже True Color. Однако, при таких объемах изображения, которые содержит видеопамять в режимах High Color и True Color, количество информации, передаваемое из оперативной памяти компьютера в видеопамять адаптера становится просто огромно. В этом случае замедление в отображении становиться видимым даже при использовании видеоадаптером прямого доступа к оперативной памяти компьютера и двухпортовой видеопамяти.

Узким местом становиться шина компьютера. Независимо от типа шины компьютера - EISA, ISA или MCA, ее пропускная способность не превышает 10 МГц. Таким образом, следующим шагом в развитии видеоадаптеров, да и материнских плат, стало использование так называемой локальной шины. Локальная шина непосредственно соединяет процессор и оперативную память компьютера с контроллерами, которые к ним подключены. Таким образом обмен с видеоадаптером производится на частоте работы процессора, которая, естественно, больше 10 МГц.

В настоящее время вырабатывается стандарт на видеоадаптеры с локальной шиной. Такой стандарт носит в настоящее время название VL-bus и разрабатывается комитетом по стандартизации VESA.

Для подключения к компьютеру видеоадаптеров с локальной шиной необходимо, чтобы материнская плата имела специальный разъем.

3.Логическая и физическая организация файла. Операции над файлами.

Логическая организация файла

Программист имеет дело с логической организацией файла, представляя файл в виде определенным образом организованных логических записей. Логическая запись - это наименьший элемент данных, которым может оперировать программист при обмене с внешним устройством. Даже если физический обмен с устройством осуществляется большими единицами, операционная система обеспечивает программисту доступ к отдельной логической записи. Записи могут быть фиксированной длины или переменной длины. Записи могут быть расположены в файле последовательно (последовательная организация) или в более сложном порядке, с использованием так называемых индексных таблиц, позволяющих обеспечить быстрый доступ к отдельной логической записи (индексно-последовательная организация). Для идентификации записи может быть использовано специальное поле записи, называемое ключом. В файловых системах ОС UNIX и MS-DOS файл имеет простейшую логическую структуру - последовательность однобайтовых записей.

Физическая организация и адрес файла

Физическая организация файла описывает правила расположения файла на устройстве внешней памяти, в частности на диске. Файл состоит из физических записей - блоков. Блок - наименьшая единица данных, которой внешнее устройство обменивается с оперативной памятью. Непрерывное размещение - простейший вариант физической организации (рисунок 2.34,а), при котором файлу предоставляется последовательность блоков диска, образующих единый сплошной участок дисковой памяти. Для задания адреса файла в этом случае достаточно указать только номер начального блока. Другое достоинство этого метода - простота. Но имеются и два существенных недостатка. Во-первых, во время создания файла заранее не известна его длина, а значит не известно, сколько памяти надо зарезервировать для этого файла, во-вторых, при таком порядке размещения неизбежно возникает фрагментация, и пространство на диске используется не эффективно, так как отдельные участки маленького размера (минимально 1 блок) могут остаться не используемыми.

Следующий способ физической организации - размещение в виде связанного списка блоков дисковой памяти (рисунок 2.34,б ). При таком способе в начале каждого блока содержится указатель на следующий блок. В этом случае адрес файла также может быть задан одним числом - номером первого блока. В отличие от предыдущего способа, каждый блок может быть присоединен в цепочку какого-либо файла, следовательно фрагментация отсутствует. Файл может изменяться во время своего существования, наращивая число блоков. Недостатком является сложность реализации доступа к произвольно заданному месту файла: для того, чтобы прочитать пятый по порядку блок файла, необходимо последовательно прочитать четыре первых блока, прослеживая цепочку номеров блоков. Кроме того, при этом способе количество данных файла, содержащихся в одном блоке, не равно степени двойки (одно слово израсходовано на номер следующего блока), а многие программы читают данные блоками, размер которых равен степени двойки.