Un controlador de pantalla de vídeo ( VDC ), también llamado motor de pantalla o interfaz de pantalla , es un circuito integrado que es el componente principal de un generador de señal de vídeo , un dispositivo responsable de la producción de una señal de vídeo 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 los ordenadores domésticos de la década de 1980 y también en algunos de los primeros sistemas de imagen de vídeo.
El VDC es el componente principal de la lógica del generador de señales de video, responsable de generar la sincronización de las señales de video, como las señales de sincronización horizontal y vertical y la señal de intervalo de borrado . A veces, se necesitaban otros chips de soporte para construir un sistema completo, como la RAM para almacenar los datos de los píxeles , la ROM para almacenar las fuentes de caracteres o alguna lógica discreta , como los registros de desplazamiento .
La mayoría de las veces, el chip VDC está completamente integrado en la lógica del sistema informático principal (su RAM de video 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 video de forma independiente.
La diferencia entre un controlador de pantalla, un acelerador de gráficos y un IC 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, a menudo hay mucha confusión acerca de estos bloques funcionales tan diferentes.
Las GPU con aceleración de hardware se hicieron populares durante la década de 1990, entre ellas la S3 ViRGE , la Matrox Mystique y la Voodoo Graphics ; aunque ejemplos anteriores como la NEC μPD7220 ya existían desde hacía algún tiempo. Las VDC solían contar con hardware especial para la creación de " sprites ", función que en chips VDP más modernos se realiza con el " Bit Blitter " utilizando la función " Bit blit ".
Un ejemplo de un procesador de pantalla de vídeo típico es el " procesador de pantalla de vídeo de plano de desplazamiento y fondo VDP2 de 32 bits " de Sega Saturn . Otro ejemplo es el chip Lisa (AGA) que se utilizó para mejorar los gráficos de las computadoras Amiga de la generación posterior .
Dicho esto, no está del todo claro cuándo un "chip de vídeo" es un "controlador de pantalla de vídeo" y cuándo es un "procesador de pantalla de vídeo". Por ejemplo, el TMS9918 a veces se denomina "controlador de pantalla de vídeo" y a veces "procesador de pantalla de vídeo". Sin embargo, en general, un "procesador de pantalla de vídeo" tiene cierta potencia para "procesar" el contenido de la RAM de vídeo (por ejemplo, rellenar un área de RAM), mientras que un "controlador de pantalla de vídeo" solo controla la sincronización de las señales de vídeo y el acceso a la RAM de vídeo.
La unidad de procesamiento gráfico (GPU) va un paso más allá que el VDP y normalmente también admite funciones 3D. Este es el tipo de chip que se utiliza en los ordenadores personales modernos.
Los controladores de pantalla de video se pueden dividir en varios tipos diferentes, enumerados aquí desde el más simple al más complejo;
Algunos ejemplos de controladores de visualización de vídeo son:
Cambiadores de video
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 una gran cantidad de chips de lógica discreta (algunos ejemplos son Apple II , PET y TRS-80 ). Debido a que estos métodos son muy flexibles, los generadores de pantalla de video podían ser muy capaces (o extremadamente primitivos, dependiendo de la calidad del diseño), pero también necesitaban una gran cantidad de componentes.
Muchos de los primeros sistemas utilizaban algún tipo de matriz lógica programable para crear un sistema de vídeo; algunos ejemplos son los sistemas ZX Spectrum y ZX81 y el Elektronika BK-0010 , pero había muchos otros. Las primeras implementaciones eran a menudo muy primitivas, pero las implementaciones posteriores a veces daban lugar a sistemas de vídeo bastante avanzados, como el del SAM Coupé . En el extremo inferior, como en el ZX81, el hardware solo realizaba funciones eléctricas y el tiempo y el nivel de la transmisión de vídeo los proporcionaba el microprocesador. Como la velocidad de datos de vídeo era alta en relación con la velocidad del procesador, la computadora solo podía realizar cálculos reales que no fueran de visualización durante el período de retroceso entre los fotogramas de visualización. Esto limitaba el rendimiento a un máximo del 25 % de los ciclos de CPU totales disponibles.
Estos sistemas permitían construir un sistema muy capaz con relativamente pocos componentes, pero el bajo número de transistores de la lógica programable temprana significaba que las capacidades de los primeros sistemas basados en PLA eran a menudo menos impresionantes que las de los que utilizaban controladores de interfaz de vídeo o coprocesadores de vídeo que estaban disponibles en la misma época. Las soluciones PLA posteriores, como las que utilizaban CPLD o FPGA , podían dar lugar a sistemas de vídeo mucho más avanzados, superando a los construidos con componentes estándar.
Una solución híbrida que se utilizaba con frecuencia consistía en utilizar un controlador de interfaz de vídeo (normalmente el Motorola 6845 ) como base y ampliar sus capacidades con lógica programable o un ASIC . Un ejemplo de este tipo de solución híbrida es la tarjeta VGA original , que utilizaba un 6845 en combinación con un ASIC. Por este motivo, todos los sistemas de vídeo actuales basados en VGA siguen utilizando los registros de hardware que proporcionaba el 6845.
Con los avances en la fabricación de dispositivos semiconductores , se implementan cada vez más funciones como circuitos integrados , que a menudo se pueden licenciar como núcleos de propiedad intelectual de semiconductores (núcleos SIP). Los bloques de controlador de pantalla System In Package (SiP) se pueden encontrar en la matriz de GPU , APU y SoC . [ cita requerida ]
Admiten una variedad de interfaces : VGA , DVI , HDMI , DisplayPort , VHDCI , DMS-59 y más. El PHY incluye LVDS , TMDS y Flat Panel Display Link , OpenLDI y CML . [ cita requerida ]
Por ejemplo, una señal VGA, creada por la GPU, se transporta a través de un cable VGA hasta el controlador de pantalla. Ambos extremos del cable terminan en un conector VGA . Los portátiles y otros ordenadores portátiles utilizan diferentes interfaces entre el controlador de pantalla y la pantalla. Un controlador de pantalla suele ser compatible con varios estándares de pantalla de ordenador .
El controlador KMS es un ejemplo de un 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 : ofrece un núcleo SIP para aceleración de renderizado 3D y para 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. [4]
En 1982, NEC lanzó el NEC μPD7220 , uno de los controladores de pantalla de video más utilizados en las computadoras personales de la década de 1980. Se utilizó en NEC PC-9801 , APC III , IBM PC compatibles , DEC Rainbow , Tulip System-1 y Epson QX-10 . [5] Intel obtuvo la licencia del diseño y lo llamó el controlador de pantalla gráfica 82720. [6]
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 representación 2D en paralelo con la CPU; estas tarjetas se denominaron tarjetas aceleradoras de gráficos. De manera similar, con el tiempo siguieron los circuitos integrados para la representación 3D. Estas tarjetas estaban disponibles con interfaces VLB , PCI y AGP ; las tarjetas modernas generalmente usan el bus PCI Express , ya que requieren un ancho de banda mucho mayor del que puede ofrecer el bus ISA.
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