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显示系统的组成•一个完整的微型计算机显示系统由显示控制适一个完整的微型计算机显示系统由显示控制适配器和显示器（即监视器）组成配器和显示器（即监视器）组成图图6.1 微机显示系统组成示意图微机显示系统组成示意图显示系统的工作原理• 显示系统的工作原理，如图6.2所示显示接口卡从主机接受显示输出信号，经过处理和变换然后输出显示器从VGA显示卡的输出端口接收红、蓝、绿三色模拟信号及行同步信号和场同步信号，并对它们进行不同的处理后送到CRT，这样才可以在屏幕上显示出字符和图像 图6.2 VGA方式CRT显示系统工作原理框图 显示器的类型• 按显示屏的结构分为按显示屏的结构分为CRT阴极射线管阴极射线管式和式和LCD液晶式显示器；按色彩形式分为液晶式显示器；按色彩形式分为单色显示器和彩色显示器；按视频信号的单色显示器和彩色显示器；按视频信号的输入形式分为数字式和模拟式显示器；按输入形式分为数字式和模拟式显示器；按分辨率分为高分辨率和低分辨率显示器；分辨率分为高分辨率和低分辨率显示器；按显示方式分为按显示方式分为MDA、、CGA、、EGA、、VGA、、SVGA及及XGA等几种方式。

现在基等几种方式现在基本上使用的是本上使用的是CRT和和LCD 显示器的工作原理• 显显示示接接口口卡卡与与显显示示器器之之间间的的数数据据联联接接采采用用9根根或或15根根数数据据线线连连接接并并用用D型型插插头头与与显显示示接接口口卡卡进进行行物物理理连连接接如如图图6.3所所示示为为VGA显显示示方方式式数数据据线线及及其其定定义义情情况况和和接接口口插插座座的的外外形形图图，，表表6.1为为显显示示器接插件信号配置表器接插件信号配置表图图6.3 VGA显示方式数据线定义及其接口插头外形显示方式数据线定义及其接口插头外形表6.1 显示器数据接插件信号配置表6.3 视频标准及视频接口的基本类型•6.3.1 显示控制适配器标显示控制适配器标•6.3.2 其他几种适配器其他几种适配器•6.3.3 关于视频显示的几个概念关于视频显示的几个概念6.3.1 显示控制适配器标准•（（1））单单色色显显示示适适配配器器MDA：：显显示示80列列×25行行字字符符，，每每个个字字符符为为9×14点点阵阵，，分分辨辨率率为为720×350，不能兼容图形方式不能兼容图形方式。

•（（2））彩彩色色图图形形适适配配器器CGA：：可可兼兼容容图图形形与与字字符两种显示方式，字符采用符两种显示方式，字符采用8×8点阵•（（3））增增强强型型图图形形适适配配器器EGA：：它它能能兼兼容容CGA的所有功能字符显示采用的所有功能字符显示采用8×14点阵•（（4））视视频频图图形形阵阵列列VGA ：：VGA能能兼兼容容CGA、、EGA，字符显示采用，字符显示采用9×16点阵•（（5））超超级级VGA：：它它与与VGA完完全全兼兼容容，，256种种颜颜色色甚甚至至64M真真彩彩色色对对应应产产品品有有 SVGA、、TVGA等等，，这这些些新新的的显显示示标标准准都都向下兼容向下兼容 CGA、、EGA　6.3.3 关于视频显示的几个概念•（（1））像像素素（（Pixes））：：指指显显示示屏屏幕幕上上颜颜色色和和亮亮度度可可以以被被控控制制的的最最小小单单元元，，即即一一个个圆圆点•（（2））分分辨辨率率（（Resolution））：：水水平平方方向向显显示的像素数与垂直方向显示像素数的乘积示的像素数与垂直方向显示像素数的乘积•（（3））视视频频模模式式（（Video mode））：：分分为为文文本本（（Text））和和图图形形（（Graphics））两两种种类类型型。

文文本本模模式式下下屏屏幕幕被被划划分分为为矩矩形形的的字字符符位位置置——屏屏幕幕的的横横向向为为80列列字字符符；；图图形形模模式式下下屏屏幕幕被被分分为为由由许许多多很很小小的的点点（（即即像像素素））构构成成的的点点阵阵，，使使用用这这些些点点可可以以在在屏屏幕幕上上构构成成任何图案（包括字符）任何图案（包括字符）决定单色显示器分辨率的因素有两个：决定单色显示器分辨率的因素有两个：行频和视频输出的频带宽度行频和视频输出的频带宽度影响彩色显示器显示分辨率的要素有三个：影响彩色显示器显示分辨率的要素有三个：第一：是荧光屏上两个相邻像素之间的距离第一：是荧光屏上两个相邻像素之间的距离第二：影响彩显分辨率的是第二：影响彩显分辨率的是CRT的聚焦能力的聚焦能力第三：频带宽度第三：频带宽度 6.4 视频方式•6.4.1 视频方式组成视频方式组成•6.4.2 文本方式与变换文本方式与变换•6.4.3 图形显示方式图形显示方式•6.4.4 两种显示比较两种显示比较显显示示系系统统的的各各组组成成部部分分：：显显示示器器、、显显示示适适配配器器、、刷刷新新缓缓存存和和视视频频服服务务程程序序都都应应符符合合该该类类系系统统的的要要求求和和参参数数。

视视频频方方式式就就是是用用来来描描述述显显示示系系统统中各部分的标准参数，如下所示：中各部分的标准参数，如下所示：6.4.1 视频方式组成•（（1）方式（视频方式号）（）方式（视频方式号）（2）类型）类型•（（3）颜色）颜色 （（4）分辨率）分辨率•（（5）字符矩阵）字符矩阵 （（6）刷新缓存）刷新缓存常常见见三三种种显显示示适适配配器器VGA、、SVGA、、XGA的视频方式分别如表的视频方式分别如表6.3、表、表6.4、表、表6.5所示表6.3 VGA视频显示方式表6.4 Super VGA/8514A的图形视频方式（注：所有向下兼容的视频方式略）表表6.5 XGA视频方式视频方式 6.4.2 文本方式与变换• 一般显示电路含有两部分，即刷新缓一般显示电路含有两部分，即刷新缓存和显示变换当适配器处于字符显示模存和显示变换当适配器处于字符显示模式时，字符显示代码保存在字符发生器式时，字符显示代码保存在字符发生器ROM中当需要调用时，从刷新缓存依次中当需要调用时，从刷新缓存依次取出字符的取出字符的ASCII码字节，作为调用显示码字节，作为调用显示字符字符ROM的地址，然后由显示变换时钟一的地址，然后由显示变换时钟一个点一个点地串行输出。

个点一个点地串行输出 •1．字符发生器．字符发生器ROM（如图6.4所示）•2．刷新缓存．刷新缓存•3．显示变换．显示变换（如图6.5所示）电路的基本功能是：在点时钟时序的控制下，一边读电路的基本功能是：在点时钟时序的控制下，一边读出点阵信息，一边向显示器输出串行点阵流出点阵信息，一边向显示器输出串行点阵流显示变换电路的基本原理：首先，时钟发生器将点阵显示变换电路的基本原理：首先，时钟发生器将点阵时钟进行分频，依次将屏幕所需字符的时钟进行分频，依次将屏幕所需字符的ASCII码取出；码取出；再在字符行时钟作用下，从字符发生器中取出对应点再在字符行时钟作用下，从字符发生器中取出对应点阵字节序列；最后由串行输出部件组合点阵与属性，阵字节序列；最后由串行输出部件组合点阵与属性，将并行转换为串行点流从适配器输出至此，一个字将并行转换为串行点流从适配器输出至此，一个字符显示结束符显示结束图图6.4 字符点阵字符点阵图图6.5 字符显示变换原理字符显示变换原理6.4.3 图形显示方式•图形方式又称为全方位寻址（图形方式又称为全方位寻址（PAP）显示）显示方式如图方式如图6.6所示，介绍图形视频显示方所示，介绍图形视频显示方式。

式•图图形形显显示示方方式式（（VGA 13H模模式式））的的工工作作原原理框图如图理框图如图6.7所示图图6.7 VGA 13H模式（图形显示方式）模式（图形显示方式）工作原理示意图工作原理示意图6.4.4 两种显示比较•（（1））处处理理和和访访问问的的最最小小单单位位不不同同：：访访问问的的是是刷刷新新缓缓冲冲寄寄存存器器的的字字节节；；图图形形方方式式则则按按像像素素在在刷刷新新缓存中字节所在的位去访问缓存中字节所在的位去访问•（（2））处处理理和和访访问问的的属属性性数数据据不不同同：：文文本本方方式式字字符符的的属属性性作作用用于于串串/并并转转换换器器件件上上；；图图形形方方式式则则将属性数据作用于颜色编码器上将属性数据作用于颜色编码器上•（（3））存存储储容容量量不不同同：：文文本本显显示示方方式式的的缓缓存存容容量量固固定定不不变变，，而而图图形形显显示示方方式式的的容容量量不不定定，，要要由由点点与颜色的关系决定与颜色的关系决定 CRT显示器接口 显示器是计算机系统的基本设备，主要用于程序输入、程序调试、信息显示、结果显示等如：MDA单显示器、低分辩率的CGA、EGA等）当前流行的都分辨率可达1024×768、1280×1042等的高分辨率Super VGA显示器.一、显示器文本方式I/O• 显示的文本方式（TEXT MODE）对于所有类型的显示器（MDA、CGA、EGA、VGA、Super VGA等）的操作方法和显示原理都基本相同。

•在文本方式下，显示器的屏幕一般被分成80×25（80列，25行）的网络，所有的字符就在这2000个（80×25）的网格上显示，屏幕上显示的每个字符都在显示缓冲区（VRAM）中对应一个存储单元，即屏幕的存储器映象•在彩色文本方式下，显示文本的视频缓冲区首地址为B800：000H，每个字符占用两个存储器单元，其中每一具单元为显示字符的ASCII码，第二个单元为该显示字符的属性1.字符显示原理 显示器字符的方法以点阵为基础这种方式将字符分解成m× n个点阵组成阵列，将点阵存入由ROM构成的字符发生器中，在CRT进行光栅扫描的过程中，从字符发生器中依次读出点阵，按照 点阵的0和1控制扫描电了束开关，在屏幕中形成字符字符字符点阵的多少取决于字符显示质量和字符块大小，在PC机中字符窗口为9×14点阵，字符为7× 9点阵 在PC机中，整个屏幕的字符共占用4000字节的视频存储器空间（B800：0H-B800：F9FH），彩色文本显示的视频缓冲区首地址为B800：0H，单色文本为B000：000H移位寄存器S L视频信号字符发生器ROMVRAMRA3~RA0ASCII码OSCI/ 9I/（80+18）I/（9+5）I/（25+1）点振荡器（16.257MHz）点计数器水平地址计数器加载控制水平消隐行间消隐垂直消隐光栅地址计数器 垂直地址计数器水平同步电路垂直同步电路水平同步信号垂直同步信号CPU 控制字符时钟定时控制电路VRAM与显示屏的对应关系2.字符属性 显示器上的每个字符在视频缓冲区（VRAM）由2个字节表示，第一个字节是显示字符的ASCII码，而第二具字节是该显示字符的司性。

字符的必性确定了该显示字符的特性，如显示字符的颜色、背景颜色、闪铄等，在彩色文本方式下，字符的属性定义如图所示其中：1）BI=1：表示该显示的字符闪烁；2）D6～D4：表示该显示字符的背景颜色RGB；3）D3～D0：表示该显示字符的前景颜色RGB；BIRed Green BlueIRed Green Blue闪烁位背景颜色背景颜色D7D6D5D4D3D2D1D0彩色文本方式字符属性 如把80×25模式的整个屏幕全部刷成字符A，属性为红色前景、蓝色背景、显示字条款闪烁的程序段为：MOV AX，0B800H ；彩色文本方式VRAM首址MOV ES，AXMOV DI， 0MOV CX，2000MOV AH，10010100B ；显示属性：闪烁，蓝色背景，红色前景REP STOSW ；AX→VRAM单元中，相当于显示到屏幕上  在上述程序中，如果把字符属性改为08（黑色背景，灰白色前景，不闪烁），同时把显示的字符‘A’改为20H（空格），上述程序则是一个清屏程序 在彩色文本方式下，视频缓冲区（VRAM）的首地址为B800：0H，屏幕上显示的字符依次与B800：0H后的存储器单元相应，因此，直接写屏就是把需显示的字符及属性直接写入VRAM中，就达到了彩色文本显示的目的。

直接写屏的子程序如下： WRITE_SCREEN PROC NEAR PUSH ES PUSH DI SHL DX，1 SHL DX，1SHL DX，1SHL DX，1 ；行坐标×16MOV DI，DXSHL DX，1SHL DX，1 ；行坐标× 64ADD DI，DX ；行坐标× （64+16）ADD DI，CX ；视频缓冲区偏移=行× 80+列MOV DX，0B800H ；VRAM首地址MOV ES，AX STOSW ；字符和属性 VRAMPOP DIPOP ESRETWRITE-SCREEN ENDPIn early 2001,….and researchCorporation completed Another year of80x25 CRTVRAM0行1行i 行B800:00B800:A7Hf2行7列 在彩色文本直接写屏中，显示位置在视频缓冲区VRAM的偏移地址可由公式：VRAM偏移地址=80× 行坐标+列坐标，来进行计算屏幕字符的显示通常使用中断（如INT 10H、INT 21H等）来进行，中断字符显示方式速度较慢，但通用性和兼容性好。

二、显示器图形接口 显示器的图形方式就是利用显示器的像点（Pixel）来构成图形、图像、各种显示适配器有不同的显示模式和分辨率，在下表中主要列出了标准的显示适配器的各种显示模式的图形分辨率、颜色数和视频缓冲区地址各种显示适配器（显示卡）都是向下包含的，如TVGA显示适配器包含VGA以下的所有显示适配器的各种显示模式显示器各种图形模式下的分辨率 MDA、CGA、EGA都是数字式的显示适配器，这类显示器由于颜色数较少，VGA、Super VGA均是采用RGB三基色分量的模拟显示器，由于计算机送出颜色索引值，通过查找索引寄存器取得DAC表中的RGB分量亮度值，再由DAC（数/模转 换器）输出RGB的模拟信号供显示器显示采用RGB模拟信号的显示器的颜色数多，颜色过渡平滑，色彩鲜艳，更接近自然颜色 1 .VGA图形显示原理 VGA（Video Graphics Array）显示适配器是采腻和RGBA模拟显示的接口卡，VGA 显示适配器的视频存储器VRAM与显示器屏幕上的像点有两种映射方式：彩色位面法和压缩像素法1）彩色位面法 从EGA（Enhance Graphics Adapter----增强型图形适配器）适配器开始首先采用了彩色位面显示方式，所谓彩色位面 就是把视频缓冲区VRAM按照一定的大小（与显示模式有关，不同的显示模式一页的大小也不同）划分为几个独立的位面（页）每个页面被用来控制一种颜色分量（RGB），每个显示像至少在页面中占一位。

如图8.7所示 3210IRGBVGA16色显示模式………..101000000100……………………图8.7 VGA 显示器VRAM与显示屏映射关系 在VGA显示适配器中，彩色位面法用于16色模式图形16色显示时把VRAM划分为4个彩色位面屏幕上的像点特征由4个位面的值共同确定在12H（640×480×16C）模式下，一页的大小为640/8×480=38400B，因此一屏图形或图像共占VRAM 空间为38400×4=153600字节VRAM与物理显示屏的对应关系（省去了颜色索引和DAC处理）如图8.7所示 一个彩色位面上的一个字节对应屏幕上的8个像点Pixel),在缺省调色板一个位面实际上代表某一基色(RGB)，因此4个位面共可以表示16种颜色一般来说，由0～3位面合成的值是一个颜色索引值，而不是真正显示器所显示的颜色值，真正显示的颜色必须通过索引寄存器查到，再通过DAC表产生，如图8.8所示0111 颜色索引寄存器001001 模 块 寄存器 颜色选择寄存器D0D1D2D3D4D5D6D7Red000000Green000000Blue000000063 D/A D/A D/A到模拟显示器DAC转换表VRAM01110715图8.8 VGA位面法VRAM内存映像 下面是采用直接写点的640× 480（16色）子程序，在应用程序中可以直接调用 入口参数：AX=行坐标；BX=列坐标；CH=颜色值VGA-COLOR16 PROC NEARMOV DX，0A000H ；视频缓冲区首地址MOV ES，DX MOV DX，80 ；一行字节数MUL DX ；行× 80MOV DI，AXMOV AX，BXMOV CL，3SHR AX，3 ；列/8ADD DI，AX ；VRAM偏移=行× 80+列/8；分离字处理MOV CL，BLAND CL，7XOR CL，7MOV BL，80HSHL BL，CL ；BL=图形点分离字；寄存器设置MOV DX，3C4H ；定序器MOV AL，2OUT DX，AL ；选映射模式寄存器INC DXMOV AL，OFH ；开放4个彩色位面OUT DX， AL MOV DX，3CEH ；图形控制器端口MOV AL，5 ；5号：写模式寄存器OUT DX，ALINC DXMOV AL，2 ；设置写模式2：锁存写点OUT DX，ALDEC DXMOV AL，8 ；选择8号：分离字寄存器OUT DX，ALINC DXMOV AL，BLOUT DX，AL ；写入分离字MOV AL，ES：[DI] ；读出数据MOV ES：[DI]，CH ；写入新的颜色数据RET ；返回（2）压缩像素法 在压缩像素法中，VRAM中的一个字节对应屏幕上的一个像点（Pixel），由于一个字节取值0-255，所以屏幕上的点就有256种颜色的变化（256色）。

VRAM与屏幕的映射关系如图8.9所示为了与彩色位面法和真彩色的彩色位面相对应，在习惯上把256色的显示方式也称为8位的彩色位面，相对应256色下生成的图像、图形文件称为8位面的图像或图形 A000:0000 …………0001 0002VGA256色显示模式…….. VRAM……..图8.9 VGA压缩像素法VRAM内存映象 在压缩像素法中，VRAM的一个字节的内容直接通过DAC表查出对应的屏幕显示颜色值，通过RGB三基色的D/A转换器显示到屏幕上压缩像素法与彩色位面法一样，在不同的分辨率模式下，其一屏图形或图你所占的VRAM的大小也不相同，如模式为13H（320× 200× 256C）时，一屏图像大小为64000字节，为5DH（640× 480× 256C）时，一屏图像的大小需256KB的VRAM空间 VGA_COLOR256 PROC NEARMOV DX，0A000H ；视频缓冲区首地址 MOV ES，DXMOV DX，320 ；一行字节数MUL DX ；行数× 一行字节数 ADD AX，BX ；VRAM偏移=行数×一行字节数+列MOV DI，AXMOV ES：[DI]，CH RET ；返回2.DAC数模转换器 数模转换器（DAC）是VGA和VGA图形适配器所特有寄存器组。

DAC能将数字信号转换为模拟信号，以驱动VGA或SuperVGA的RGB模拟显示器由于模拟信号可以连续变化，因此显示器显示的色彩变化可以非常平滑，适合人的视觉感受DAC数模转换器由3个视频数模转换寄存器（RGB）和DAC电路组成，它们分别控制红（R）、绿（G）、蓝（B）原色亮度值（RGB）每个寄存器为6位，其亮度值（色饱和度）范围为0～63，3个寄存器一共可以产生64× 64× 64=266144种颜色同时DAC还必须从查色表（颜色索引寄存器）中取得颜色编码，以决定屏幕上应显示何种颜色查色表为8位，所以DAC一次只能从醒色表中转换28=256种颜色对于假彩色显示适配器（显卡）如：VGA、Super VGA 等，虽然DAC能产生266144种颜色，但同一时刻同屏上只能显示256种颜色 DAC的操作一般可通过I/O端口或BIOS的INT 10H相应功能来进行，常用I/O端口地址如下： 3C7H：查色表读索引寄存器 3C8H：查色表写索引寄存器 3C9H：查色表数据寄存器 用BIOS的INT 10H可以方便地对DAC进行操作，主要功能有：AH=10H AL=10H 设置某一颜色的RGB值 AL=12H 设置一组颜色的RGB值 AL=15H 读某一颜色的RGB值 AL=17H 读一组颜色的RGB值3.3.3 VESA图形接口3.3.4真彩图形显示。