Самым старой и хорошо себя зарекомендовавшей технологией, применяющейся в видеоадаптерах, является обыкновенный буфер кадров. Термин буфер кадров характеризует основную функцию адаптера — видеоданные загружаются и хранятся в видеопамяти по одному кадру за один раз. Архитектура буфера кадров мало изменилась с момента появления первых видеоадаптеров. Главной частью буфера кадров видеоадаптера является интегральная микросхема контроллера дисплея или контроллера электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). Контроллер ЭЛТ вырабатывает управляющие сигналы для монитора и управляет операциями адаптера. Именно этот контроллер читает содержимое видеопамяти и передает его для дальнейшей обработки. Во многих типах новых видеокарт применяются специально разработанные наборы или комплекты микросхем, которые предназначены для совместной работы. Комплекты микросхем обеспечивают быструю и эффективную работу видеосистемы при минимальной избыточности цепей, необходимых для работы видеоадаптера. В настоящее время наблюдается жесткая конкуренция между разработчиками и производителями комплектов микросхем в деле создания самых быстрых видеоадаптеров, обладающих современными функциями. Об их уровне сложности можно судить по следующему факту: графический процессор Maxtor Parhelia содержит 80 млн. транзисторов, что почти вдвое больше, чем процессор Intel Pentium 4.
Текстовый и графический режимы
Видеопамять также играет важную роль, поскольку именно здесь хранятся видеоданные, предназначенные для отображения на экране монитора. Видеоадаптер может работать в двух режимах — в текстовом и в графическом. В текстовом режиме (например, режим командной строки DOS) в видеопамять записываются ASCII-символы. Знакогенератор, память знакогенератора и сдвиговый регистр формируют точечные изображения экранных ASCII-символов. Память знакогенератора содержит пикселные образы всех ASCII-символов (букв, цифр и знаков препинания). Знакогенератор преобразует данные из видеопамяти в последовательность пикселных битов и передает их в сдвиговый регистр. Сдвиговый регистр генерирует поток двоичных сигналов (битов). В это же время декодер атрибутов определяет режим отображения соответствующего ASCII-символа: стандартный, мигающий, инверсный, высокой яркости, а для цветных мониторов определяет цвет символа и цвет фона. Генератор сигналов отвечает за превращение битовых потоков, поступающих из регистра сдвига и генератора атрибутов, в информационные и синхронизирующие сигналы, которые поступают на монитор, формируя собственно изображение. В зависимости от режима работы монитора генератор сигналов может вырабатывать аналоговые сигналы или сигналы ТТЛ. В настоящее время практически все цветные графические мониторы управляются аналоговыми видеосигналами.
В графическом режиме (например, в операционной системе Windows) ячейки видеопамяти содержат не ASCII-коды символов, а информацию о цвете каждого пиксела. То есть знакогенератор и его память, которые используются в текстовом режиме, в графическом режиме не задействуются. Например, в монохромной графике используется один бит на пиксел, в 16-цветной графике используются 4 бита на пиксел, в 256-цветной графике — 8 бит на пиксел и т.д. Коды пикселов из видеопамяти передаются контроллером ЭЛТ через знакогенератор без изменений. Затем они поступают непосредственно на сдвиговый регистр и на генератор сигналов. Именно генератор сигналов вырабатывает по командам контроллера ЭЛТ аналоговые или ТТЛ-видеосигналы (наряду с сигналами синхронизации).
Видео BIOS
Существует еще одна компонента классического видеоадаптера, о которой пока не говорилось, — это видео BIOS. Для работы в текстовом и графическом режимах контроллеру ЭЛТ требуются различные наборы команд. Поскольку необходимые для настройки видеосистемы и управления контроллером ЭЛТ команды зависят от конкретной модели видеокарты, то для функционирования видеосистемы невозможно полагаться только на прикладное программное приложение или системную BIOS. Поэтому, начиная с видеоадаптеров EGA, в видеокартах стала применяться своя микросхема ПЗУ для хранения базовой системы ввода-вывода (BIOS), необходимой для конкретной модели контроллера дисплея. В архитектуре современных персональных компьютеров 128 Кбайт (диапазон COOOOh—DFFFFh) в пределах первого мегабайта отводится под ПЗУ плат расширения, таких как контроллеры накопителя на жестком диске и видеоадаптеры. Системная BIOS в период прохождения тестов самодиагностики (POST) опознает и инициализирует видео BIOS.