Un controlador de pantalla de video ( VDC ), también llamado motor de pantalla o interfaz de pantalla , es un circuito integrado que es el componente principal de un generador de señales de video , un dispositivo responsable de la producción de una señal de video de TV en un sistema informático o de juegos. . Algunos VDC también generan una señal de audio , pero esa no es su función principal. Los VDC se utilizaron en las computadoras domésticas de la década de 1980 y también en algunos de los primeros sistemas de imágenes de vídeo.
El VDC es el componente principal de la lógica del generador de señales de video, responsable de generar la temporización de las señales de video, como las señales de sincronización horizontal y vertical y la señal de intervalo de supresión . A veces eran necesarios otros chips de soporte para construir un sistema completo, como RAM para almacenar datos de píxeles , ROM para almacenar fuentes de caracteres o alguna lógica discreta como registros de desplazamiento .
Muy a menudo, el chip VDC está completamente integrado en la lógica del sistema informático principal (su RAM de vídeo aparece en el mapa de memoria de la CPU principal), pero a veces funciona como un coprocesador que puede manipular el contenido de la RAM de vídeo de forma independiente.
La diferencia entre un controlador de pantalla, un acelerador de gráficos y un circuito integrado de compresión/descompresión de video es enorme, pero dado que toda esta lógica generalmente se encuentra en el chip de una unidad de procesamiento de gráficos y generalmente no está disponible por separado para el cliente final , suele haber mucha confusión acerca de estos bloques funcionales tan diferentes.
Las GPU con aceleración por hardware comenzaron a aparecer durante la década de 1990. [ cita necesaria ] Los VDC a menudo tenían hardware especial para la creación de " sprites ", una función que en los chips VDP más modernos se realiza con el " Bit Blitter " usando la función " Bit blit ".
Un ejemplo de un procesador de visualización de vídeo típico es el " procesador de visualización de vídeo de plano de desplazamiento y fondo de 32 bits VDP2 " de Sega Saturn . Otro ejemplo es el chip Lisa (AGA) que se utilizó para los gráficos mejorados de las computadoras Amiga de última generación .
Dicho esto, no está del todo claro cuándo un "chip de vídeo" es un "controlador de visualización de vídeo" y cuándo es un "procesador de visualización de vídeo". Por ejemplo, el TMS9918 a veces se denomina "controlador de pantalla de vídeo" y otras veces "procesador de pantalla de vídeo". Sin embargo, en general, un "procesador de visualización de vídeo" tiene cierta potencia para "procesar" el contenido de la RAM de vídeo (llenando un área de RAM, por ejemplo), mientras que un "controlador de visualización de vídeo" sólo controla la temporización de las señales de sincronización de vídeo y la acceso a la RAM de vídeo.
La unidad de procesamiento de gráficos (GPU) va un paso más allá que el VDP y normalmente también admite la funcionalidad 3D. Este es el tipo de chip que se utiliza en las computadoras personales modernas.
Los controladores de pantalla de vídeo se pueden dividir en varios tipos diferentes, enumerados aquí desde el más simple hasta el más complejo;
Ejemplos de controladores de pantalla de video son:
Cambiadores de vídeo
Controladores CRT
Controladores de interfaz de vídeo
Coprocesadores de vídeo
Tenga en cuenta que muchas de las primeras computadoras domésticas no usaban un chip VDP, sino que construían todo el controlador de pantalla de video a partir de muchos chips lógicos discretos (por ejemplo, Apple II , PET y TRS-80 ). Debido a que estos métodos son muy flexibles, los generadores de visualización de video podrían ser muy capaces (o extremadamente primitivos, dependiendo de la calidad del diseño), pero también necesitaban muchos componentes.
Muchos de los primeros sistemas utilizaban alguna forma de matriz lógica programable para crear un sistema de vídeo; Los ejemplos incluyen los sistemas ZX Spectrum y ZX81 y Elektronika BK-0010 , pero hubo muchos otros. Las primeras implementaciones eran a menudo muy primitivas, pero las implementaciones posteriores a veces dieron como resultado sistemas de video bastante avanzados, como el del SAM Coupé . En el extremo inferior, como en el ZX81, el hardware solo realizaría funciones eléctricas y el microprocesador proporcionaba la sincronización y el nivel de la transmisión de video. Como la velocidad de datos de video era alta en relación con la velocidad del procesador, la computadora solo podía realizar cálculos reales sin visualización durante el período de retroceso entre cuadros de visualización. Esto limitó el rendimiento a como máximo el 25% de los ciclos totales de CPU disponibles.
Por lo tanto, estos sistemas podrían construir un sistema muy capaz con relativamente pocos componentes, pero el bajo número de transistores de la lógica programable temprana significó que las capacidades de los primeros sistemas basados en PLA eran a menudo menos impresionantes que aquellos que usaban los controladores de interfaz de video o los coprocesadores de video que estaban disponibles. al mismo tiempo. Las soluciones PLA posteriores, como las que utilizan CPLD o FPGA , podrían dar lugar a sistemas de vídeo mucho más avanzados, superando a los construidos con componentes disponibles en el mercado.
Una solución híbrida de uso frecuente era utilizar un controlador de interfaz de vídeo (a menudo el Motorola 6845 ) como base y ampliar sus capacidades con lógica programable o un ASIC . Un ejemplo de una solución híbrida es la tarjeta VGA original , que utilizaba un 6845 en combinación con un ASIC. Es por eso que todos los sistemas de video actuales basados en VGA todavía usan los registros de hardware proporcionados por el 6845.
Con los avances realizados en la fabricación de dispositivos semiconductores , se implementan cada vez más funciones como circuitos integrados , a menudo con licencia como núcleo de propiedad intelectual de semiconductores (núcleo SIP). Los bloques System In Package (SiP) del controlador de pantalla se pueden encontrar en la matriz de GPU , APU y SoC . [ cita necesaria ]
Admiten una variedad de interfaces : VGA , DVI , HDMI , DisplayPort , VHDCI , DMS-59 y más. La PHY incluye LVDS , TMDS y Flat Panel Display Link , OpenLDI y CML . [ cita necesaria ]
Por ejemplo, una señal VGA creada por la GPU se transporta a través de un cable VGA al controlador de pantalla. Ambos extremos del cable terminan en un conector VGA . Las computadoras portátiles y otras computadoras móviles utilizan diferentes interfaces entre el controlador de pantalla y la pantalla. Un controlador de pantalla generalmente admite múltiples estándares de pantalla de computadora .
El controlador KMS es un ejemplo de controlador de dispositivo para controladores de pantalla y AMD Eyefinity es una marca especial de controlador de pantalla con soporte para múltiples monitores .
RandR (cambiar tamaño y rotar) es un método para configurar la resolución de pantalla y la frecuencia de actualización en cada salida individual por separado y al mismo tiempo configurar los ajustes del sistema de ventanas en consecuencia.
Un ejemplo de esta dicotomía lo ofrece ARM Holdings : ofrecen núcleo SIP para aceleración de renderizado 3D y controlador de pantalla de forma independiente. El primero tiene nombres comerciales como Mali-200 o Mali-T880, mientras que el segundo está disponible como Mali-DP500, Mali-DP550 y Mali-DP650. [2]
En 1982, NEC lanzó el NEC μPD7220 , uno de los controladores de pantalla de vídeo más utilizados en las computadoras personales de los años 80 . Se utilizó en NEC PC-9801 , APC III , IBM PC compatibles , DEC Rainbow , Tulip System-1 y Epson QX-10 . [3] Intel obtuvo la licencia del diseño y lo llamó controlador de pantalla gráfica 82720. [4]
Anteriormente, las tarjetas gráficas también se llamaban adaptadores gráficos y los chips utilizados en estas tarjetas ISA / EISA consistían únicamente en un controlador de pantalla, ya que esta era la única funcionalidad necesaria para conectar una computadora a una pantalla. Las tarjetas posteriores incluyeron circuitos integrados para realizar cálculos relacionados con la renderización 2D en paralelo con la CPU; Estas tarjetas se denominaron tarjetas aceleradoras de gráficos. De manera similar, eventualmente siguieron los circuitos integrados para renderizado 3D. Estas tarjetas estaban disponibles con interfaces VLB , PCI y AGP ; Las tarjetas modernas suelen utilizar el bus PCI Express , ya que requieren un ancho de banda mucho mayor del que puede ofrecer el bus ISA.
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