Читаем Код. Тайный язык информатики полностью

Чем быстрее компьютер может реагировать на сигналы клавиатуры и обновлять видеоизображение, тем плотнее его взаимодействие с пользователем. Большая часть программ, написанных в течение первого десятилетия после выхода IBM PC (в 1980-х), предполагала запись данных непосредственно в видеопамять. Поскольку стандартов аппаратного обеспечения, введенных компанией IBM, придерживались и другие производители компьютеров, разработчики программ могли обойти операционную систему и напрямую задействовать аппаратное обеспечение, не опасаясь, что на некоторых компьютерах их программы будут работать неправильно (вообще не будут работать). Если бы во всех клонах IBM PC применялись разные аппаратные интерфейсы для видеодисплеев, то программистам было бы сложно учесть особенности различных конструкций.

В большинстве ранних приложений для IBM PC на экране отображался только текст без графики, что обеспечивало максимальную скорость работы. Когда видеодисплей устроен так, как описано в главе 21, программа может отобразить на экране конкретный символ, просто записав в память соответствующий ASCII-код. Программе, использующей графический видеодисплей, обычно требуется записать в память восемь или более байтов для вывода на экран изображения текстового символа.

Переход от отображения текста к отображению графики стал чрезвычайно важным шагом в эволюции. Однако процесс развития компьютерного оборудования и программного обеспечения, работающего не только с текстом, но и с графическими изображениями, происходил очень медленно. Еще в 1945 году Джон фон Нейман рассматривал возможность вывода графических изображений на дисплей, основанный на принципе работы осциллографа. Однако только в начале 1950-х годов компьютерная графика стала реальностью, когда в Массачусетском технологическом институте (при содействии компании IBM) была учреждена Лаборатория Линкольна, перед которой стояла задача разработать компьютер для системы ПВО ВВС США. Этот проект под названием SAGE (Semi-Automatic Ground Environment, «полуавтоматическая наземная среда») подразумевал использование графических экранов, с помощью которых операторы могли бы анализировать большие объемы информации.

Первые видеодисплеи, использованные в таких системах, как SAGE, не были похожи на мониторы современных персональных компьютеров. Сегодня ПК оснащены так называемыми растровыми дисплеями. Как и в телевизоре, изображение на устаревших ЭЛТ-мониторах состоит из серии горизонтальных растровых линий, рисуемых лучом электронной пушки, который быстро пробегает по экрану. Такой экран можно представить в виде большого прямоугольного массива точек, называемых пикселами. Для хранения видеоизображения в памяти компьютера выделяется целая область, в которой один или несколько битов соответствует пикселу на экране. Значения этих битов определяют степень светимости и цвет пикселов.

Например, разрешение большинства современных компьютерных дисплеев составляет как минимум 640 пикселов по горизонтали и 480 пикселов по вертикали. Их общее количество соответствует произведению этих двух чисел: 307 200. Если для каждого пиксела выделяется только один бит памяти, то его цвет ограничивается двумя вариантами, обычно черным и белым. Например, значение 0 может указывать на черный пиксел, значение 1 — на белый. Такой видеодисплей требует 307 200 бит памяти, или 38 400 байт.

Чтобы расширить диапазон отображаемых цветов, необходимо выделить для каждого пиксела большее количество битов, а это увеличивает требования видеоадаптера к памяти. Например, для кодирования оттенков серого под каждый пиксел можно предоставить один байт памяти. При таком подходе значение 00h будет соответствовать черному цвету, значение FFh — белому, а промежуточные — оттенкам серого.

Цветное изображение ЭЛТ создается с помощью трех электронных пушек, по одной для каждого из трех основных цветов: красного, зеленого и синего. (В этом можно убедиться, рассмотрев цветной экран телевизора или компьютера через увеличительное стекло; в принтерах другой набор цветов.) Сочетание красного и зеленого дает желтый цвет, красного и синего — малиновый, зеленого и синего — голубой, а комбинация всех трех основных цветов — белый.

Простейший цветной графический адаптер требует, чтобы на один пиксел приходилось три бита, по одному биту на каждый из основных цветов. Цвет пикселов может быть закодирован следующим образом.

Биты

Цвет

000

Черный

001

Синий

010

Зеленый

011

Голубой

100

Красный

101

Малиновый

110

Желтый

111

Белый