VESA编程介绍     (2):CPU显存控制   

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相关章节:  

(1): 标准VGA BIOS及超级VGA模式号

(2):CPU显存控制      

(3):扩展的VGA BIOS

(4): 扩展的VGA BIOS(续)及应用举例

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5、CPU显存窗口

标准的VGA系统提供256K字节内存和相应的寻址方式。超级VGA及其显示模式需要多于标准的256K的内存，但由于兼容性问题，该内存地址空间必须被限制为标准地址空间。CPU显存窗口提供了通过标准CPU地址空间来访问扩展VGA内存的方法。

本章讲述了几种硬件实现CPU显存窗口的过程，它们对软件设计的影响，并联系VESA VGA BIOS扩展举例。

VESA CPU显存窗口将不追求形式的、非标准的硬件函数放入BIOS，而将要求形式的、标准的硬件函数放入程序。这就提供了VGA系统直接访问硬件所带来的轻便和高效性。比如，VESA BIOS负责将显存映射为CPU地址空间，而程序则负责实际内存的读写操作。

这一软硬件组合的接口是通过将参数通知程序来控制硬件机构将显存映射为CPU地址空间并通过这些参数来让程序控制映射的过程来完成的。

5-1、硬件设计的考虑

5-1-1、受限于CPU 64K/128K的地址空间

为了实现显存的扩展，首先想到的是将访问权交给应用程序。

典型的标准16色VGA图形模式的CPU地址空间是从段A000h开始的64K。如果每平面是64K的话，就能访问256K的标准VGA空间了。对扩展显存的访问通过将显存的一部分映射为标准VGA CPU地址空间来完成。

每一个超级VGA硬件设备都能让程序指定从显存的哪里开始将显存映射为CPU地址空间。并提供对映射内存的读写能力，从而也使程序获得了在硬件级操纵显存的能力。

5-1-2、跨越CPU显存窗口界限

大多数的对视频进行操作的程序的算法中都有一对嵌套循环：外循环沿着行或扫描线而内循环垂直于行或扫描线。这个内循环正是公认的程序性能的瓶颈。

如果有一个很大的矩形，其位置又很糟糕，所需内存的一部分可能被显存映射到CPU地址空间，而另一部分则可能必须改变映射方式才能由CPU访问到。最好是将显存的重映射放在内循环的外面。

典型的做法是选择显存的某一偏移地址进行映射作为CPU地址空间的开始，这样就能确定至少有一个完整的行或扫描线能在不重新映射的情况下被CPU访问。现在没有哪个超级VGA能够允许由8位边界来指定偏移量，而且各种超级VGA之间将所要的显存作为CPU地址空间的开始的能力也相去甚远。

显存中能被定位在任何CPU地址空间的最近的两个字节之间的字节数被定义为窗口函数的间隔尺寸。一些超级VGA系统能允许任意的4K显存区域映射到CPU地址空间的开始，而另一些超级VGA系统能允许任意的64K显存区域映射到CPU地址空间的开始。这是两个间隔尺寸为4K和6K的例子。这个概念很类似与INTEL

16位CPU访问字节时首先要将段寄存器改变（这里段寄存器或称映射的间隔尺度是16位的）。

注释：

如果间隔尺度同CPU地址空间相同，比如说显存映射函数的最小位数大于CPU地址空间的最大位数，那么内循环将不得不包含一个是否越出CPU地址空间的测试。这是因为如果CPU地址空间（这里即是间隔尺寸）的大小不能被扫描线长度所整除，那么地址空间中最后的扫描线将处于不同的显存而不能同时被映射到CPU地址空间。

5-1-3、处理来自不同区域的数据

有时候，将来自显存两个区域的内容移动或合并是很有必要也是很方便的。举例来说，可以在显存中跨过以显示的内存来存储菜单，因为所有的VGA都有硬件支持通过8位的CPU读写来传送32位的视频数据。如果原始资料位置和目标位置之间的距离大于CPU显存窗口的大小，则必须开设两个独立的可映射的CPU显存窗口。

5-1-4、将来自不同窗口的数据结合

上面的将一个CPU显存窗口的数据移到另一个CPU显存窗口的例子只需要对一个CPU显存窗口进行读操作，而对另一个进行写操作。有时候需要对两个窗口读操作，而对一个窗口进行写操作。比如说，光栅操作将数据和原始资料逻辑合并作为结果输出。

5-2、硬件窗口的不同类型

不同的CPU显存窗口的硬件实现都能被VESA BIOS扩展所支持。程序了解硬件类型所需的信息由BIOS提供。有三种基本的硬件窗口的实现，下面详细讨论。

下面涉及的窗口方案并不包括间隔尺寸的不同。

同时请记住VGA能使用的CPU地址空间是从A000h开始的128K字节。

5-2-1、单窗口系统

一些硬件设备只提供一个窗口。该窗口能被读出也能被写入。但是如果要在显存中大于CPU地址空间的距离间移动数据将造成性能的严重降低。

5-2-2、双重窗口系统

许多超级VGA提供双窗口以便在显存内移动数据。有两钟不同的方法提供双窗口。

5-2-2-1、重叠窗口

一些硬件设备通过判别CPU对内存进行读或写操作来区分窗口A和窗口B。当两个窗口由CPU打算进行的读或写操作区分时，它们通常共享CPU地址空间。但一个窗口为只读，而另一个窗口为只写。

5-2-2-2、非重叠窗口

双窗口系统区分窗口A和窗口B的另一个方法是通过查看CPU地址在总的VGA CPU地址空间中的位置。两者不能共享CPU地址空间，但却都可以进行读写操作。

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