视频图形阵列
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VGA（Video Graphics Array）是IBM於1987年提出的一個使用類比訊號的電腦顯示標準，這個標準已對於現今的個人電腦市場已經十分過時。即使如此，VGA仍然是最多製造商所共同支援的一個低標準，個人電腦在載入自己的獨特驅動程式之前，都必須支援VGA的標準。例如，微軟Windows系列產品的開機畫面仍然使用VGA顯示模式，這也說明其解析度和載色數的不足。
VGA這個術語常常不論其圖形裝置，而直接用於指稱640×480的解析度。VGA裝置可以同時儲存4個完整的EGA色版，並且它們之間可以快速轉換，在畫面上看起來就像是即時的變色。[1]
除了擴充為256色的EGA式色版，這256種色彩其實可以透過 VGA DAC（Digital-to-analog converter），任意的指定為任何一種顏色。這就程度上改變了原本EGA的色版規則，因為原本在EGA上，這只是一個讓程式可以在每個頻道（即紅綠藍）在2 bit以下選擇最多種顏色的方式。但在VGA下它只是簡單的64種顏色一組的表格，每一種都可以單獨改變——例如EGA顏色的首兩個bit代表紅色的數量，在VGA中就不一定如此了。
VGA在指定色版顏色時，一個顏色頻道有6個bit，紅、綠、藍各有64種不同的變化，因此總共有 262,144 種顏色。在這其中的任何 256 種顏色可以被選為色版顏色（而這 256 種的任何 16 種可以用來顯示 CGA 模式的色彩）。
這個方法最終仍然使了VGA模式在顯示EGA和CGA模式時，能夠使用前所未有的色彩，因為VGA是使用模擬的方式來繪出EGA和CGA畫面。提供一個色版轉換的例子：要把文字模式的字元顏色設定為暗紅色，暗紅色就必須是 CGA 16 色集合中的一種顏色（譬如說，取代 CGA 預設的 7 號灰色），這個 7 號位置將被指定為 EGA 色版中的 42 號，然後 VGA DAC 將 EGA #42 指定為暗紅色。則畫面上的原本的 CGA 七號灰色，都會變成暗紅色。這個技巧在 256 色的 VGA DOS 遊戲中，常常被用來表示載入遊戲的淡入淡出畫面。
總結來說，CGA 和 EGA 同時只能顯示 16 種色彩，而 VGA 因為使用了 Mode 13h 而可以一次顯示 256 色版中的所有色彩，而這 256 種顏色又是從 262,144 種顏色中挑出的。
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[编辑] 記憶體定址
VGA所使用的視訊記憶體，透過一個窗口對應於PC的主記憶體，它們的真實位址為0xA000和0xC000之間的記憶體。典型地來說位址的開始點是：
- 0xA000 使用於 EGA/VGA 圖型模式（64 KiB）
- 0xB000 單色文字模式（32 KiB）
- 0xB800 彩色文字模式和 CGA 相容模式（32 KiB）
由於使用的區段皆不相同，在同一部機器上裝置一個單色顯示卡（MDA）和另一個彩色顯示卡（VGA、EGA或CGA）是不衝突的。在 1980 年代初，這種典型的搭配方式用於 Lotus 1-2-3 試算表上，一部高解析單色螢幕用來顯示文字，而另一部低解析的 CGA 螢幕用來顯示圖表。許多程式設計師也用這種配置來開發軟件，一部螢幕顯示 debug 細節，另一部螢幕則顯示真正的軟件運行畫面。許多商業的除臭蟲軟件都支援這種配置，例如 Borland 的 Turbo Debugger、由 Alan J. Cox 開發的 D86、微軟的 CodeView 等，Turbo Debugger 和 CodeView 可以甚至可拿來 debug 微軟的 Windows 軟件。也有 DOS 驅動程式如ox.sys模擬一個終端機來接受 Windows 的 debug 訊息，而不用真正接上另一個終端機。在 DOS 底下使用「單色模式」指令，使其輸出轉向單色也是可能的。另外，假如電腦上並無單色顯示卡，那麼可以使用 EMM386.EXE 程序讓其他程式可以使用 B000-B7FF 這一段記憶體。（於 config.sys 檔案中加入 "DEVICE=EMM386.EXE I=B000-B7FF"）
[编辑] 程序技巧
一個未被紀錄但十分廣泛使用的技術稱作 Mode X（由 Michael Abrash 導入），使程式設計師能夠使用在 Mode 13h 之下無法做到的解析度。他將 256 KiB 連續的視訊記憶體「解開」並分成四個層次，因此在 256 色模式時全部 256 KiB 的記憶體都可以使用。技術上這將使得處理變得更複雜，並且效能降低。但在一些特殊情況下，效能損失的情況可以被彌補：
- 單色的多邊形填色增快，因為一次寫入可以設定四個像素。
- VGA 可以用來協助視訊記憶體之間的拷貝，有些時候會比使用 8088 或 80286 等慢速 CPU 更快。
- 提供更高的解析度：16 色可使用 704×528、736×552、768×576、甚至 800×600。諸如 Xlib（1990 年代早期的 C 圖形函式庫）和 ColoRIX（256 色的圖形程式）支援 256 色下的各種解析度調和：直行 256、320 和 360 個像素，以及水平行 200、240、256、400 和 480 個像素的組合（上限的 640×400 幾乎用掉 256 KiB 中每一個 byte）。不過，320×240仍然是最常被使用的，因它為典型的4:3比例，為方形像素。
- multiple video pages 讓程序員能夠使用雙重緩衝（所有的 16 色模式都可），這在 Mode 13h 無法辦到。
有時候，顯示器必須降低更新頻率來滿足這些模式，這會造成眼睛的疲勞這樣的低解析度雖然在PC市場早已淡出，但在Pocket PC和PDA市場，它正逐漸成為標準。它也常被用來指稱15針的D型接頭，這種接頭仍然用來傳輸各式各樣解析度的類比訊號。
VGA曾經被IBM官方宣佈使用XGA標準所取代，但在歷史上，它其實是被其他的OEM製造商用所謂的SVGA標準所取代。
[编辑] 技術性細節
VGA中的A指的是「陣列（array）」而非「轉換器（adapter）」，因為它從一開始就被設計為一個單一的整合晶片，用來取代Motorola 6845和數十個離散的邏輯晶片組合而成的ISA母版，這種設計是之前的MDA、CGA和EGA所使用的。VGA的這個特性允許它輕易的殖入PC的主機板之中，只需要額外的視訊記憶體、振盪器和一個RAMDAC，就具備顯示功能。IBM的PS/2電腦系列就是採用將VGA放置於主機板上的設計。
VGA的規格表如下：
- 256 KiB 的 Video RAM
- 16 色和 256 色模式
- 總共 262144 種顏色的色版（紅、綠、藍三色各 6 bit，總共 (26)3 種）
- 選擇性的 25.2 MHz 或 28.3 MHz 處理頻率
- 最多 720 個水平像素
- 最多 480 條線
- 最高 70 Hz 的更新頻率
- Vertical Blanking interrupt（不是所有卡都支援）
- 平面模式：最多 16 色（4 bit 面板）
- Packed-pixel 模式：256 色(Mode 13h)
- 順暢捲動畫面的能力
- Some "Raster Ops" support
- Barrel shifter
- 支援分割畫面
VGA支援可單獨操控像素的APA（All Points Addressable）模式，也支援字母與數字的文字模式。標準的圖形模式如下：
- 640×480×16色
- 640×350×16色
- 320×200×16色
- 320×200×256色（Mode 13h）
它也支援用模擬的方式畫出以往規格的解析度：EGA、CGA和MDA。
[编辑] 標準文字模式
標準的VGA文字模式使用 80×25 或 40×25 個字母或數字組成的平面。每個字元的塊狀區域可以選擇16種前景色和8種背景色；8種背景色來自bit容量較低的集合（以今天的標準來說，例如 ffffff 或者是 000000）。而字元本身也可設定是否閃爍，而字元的閃爍動作都是同時的。畫面的閃爍功能和選擇背景顏色的功能是可交換的，換句話說兩者只能擇一。以上這些選項和IBM先前生產的 CGA 轉換器是相同的。
VGA雖然支援黑白和彩色的文字模式，但黑白模式很少使用。大多的VGA在顯示黑白模式時使用彩色模式，即是將灰色字畫在黑色背景上。而使用VGA的單色顯示器也能很好的支援這樣的彩色模式。現代顯示器和顯示卡若連接不當，偶爾會導致顯示卡的VGA部份偵測顯示器為單色的，而這將使BIOS開機顯示為黑白模式。通常在載入作業系統和適當的驅動程式以後，顯示卡的設定被覆蓋，顯示器就會變回彩色。
在彩色的文字模式中，每個字元其實由兩個byte代表。較低的一個byte用來顯示字元，而較高的byte就用來代表彩色、閃爍等等屬性。這種成對的byte模式是從CGA就一直傳續下來的。
[编辑] VGA色版
VGA的色彩系統可以向前相容於EGA和CGA轉換器，而它在其上又新增了一種設定。CGA可以顯示16種色彩，EGA則將其擴充成從64種顏色色版選出的16色模式（即紅綠藍各2 bits）。VGA則更將其擴充成256種顏色色版，但為了向前相容，一次只能選擇256種之中的64種（例如第一個64種顏色集合、第二個…）。所以一個。它們也不相容於較老舊的顯示器，將造成諸如 overscan、閃爍、垂直滾動、缺乏水平同步等等缺點。因為如此，多數的商業軟體使用的 VGA 調適都限制在顯示器的「安全界線」之下，例如 320×400（雙倍解析度，2 video pages）、320×240（方形像素，3 video pages）和 360x480（最高的相容解析度，1 video page）。
[编辑] 參考資料
- ^ Norton, Peter and Wilton, Richard (1988). The new Peter Norton programmer's guide to the IBM PC and PS/2.
[编辑] 進一步閱讀
- J. D. Neal（1997年6月25日）．VGA Chipset Reference．Hardware Level VGA and SVGA Video Programming Information Page．
- Jordan Brown and John Kingman (1996-05-06). "CHRP™ VGA Display Device Binding to IEEE 1275-1994 Standard for Boot (Initialization, Configuration) Firmware". 1.0.
