Kurz erklärt · Retro & DDR-Heimcomputer
Der Bildschirmspeicher ist der Bereich im Speicher, dessen Inhalt die Bildschaltung fortlaufend ausliest und als Bild anzeigt. Wer dort ein Byte ändert, ändert sofort das Bild – im Textmodus ein Zeichen, im Grafikmodus Bildpunkte.
Auch: Bildwiederholspeicher, BWS, Video-RAM, Videospeicher, Framebuffer, Bildspeicher, Screen memory
Was ist ein Bildschirmspeicher?
Ein Bildschirm zeigt nie etwas „von selbst“. Irgendwo muss stehen, was zu sehen sein soll – im Bildschirmspeicher. Eine Bildschaltung liest ihn immer wieder von vorn bis hinten aus und macht daraus das Signal für den Fernseher oder Monitor, Bild für Bild.
Für den Prozessor ist der Bildschirmspeicher meist ganz normaler Arbeitsspeicher: Er schreibt Bytes hinein wie an jede andere Adresse. Der Unterschied ist nur, dass die Bildschaltung diesen Bereich gleichzeitig liest. Deshalb gilt: Byte ändern heißt Bild ändern.
In der DDR-Literatur heißt er oft Bildwiederholspeicher, kurz BWS, weil das Bild daraus ständig wiederholt wird. Bei Pixelgrafik spricht man auch vom Framebuffer.
Wie funktioniert der Bildschirmspeicher beim Z9001?
Der Robotron Z9001 arbeitet im Textmodus. Sein Bildschirmspeicher liegt im Adressbereich EC00h bis EFFFh, ist also 1 KB groß. Davon werden 960 Byte gebraucht: ein Byte für jedes der 40 × 24 Zeichenfelder, Zeile für Zeile hintereinander.
Darum lässt sich die Adresse jedes Feldes ausrechnen: EC00h + 40 × Zeile + Spalte, gezählt ab 0. Das Feld in Zeile 1, Spalte 2 liegt bei EC00h + 40 + 2 = EC2Ah. Schreibt ein Programm dort 2Ah hinein, den Code für „*“, erscheint ein Sternchen. Die Animation oben zeigt, wie ein Stern so Feld für Feld nach rechts wandert.
Geräte mit Farbzusatz haben direkt darunter, ab E800h, einen zweiten Bereich gleicher Größe: den Farbspeicher. Dort steht für jedes Feld ein Byte mit Vordergrundfarbe, Hintergrundfarbe und einem Bit fürs Blinken.
Tipp: Weil die Zeilen lückenlos hintereinander liegen, beginnt jede Zeile 40 Byte nach der vorigen: Zeile 1 bei EC28h, Zeile 2 bei EC50h, Zeile 3 bei EC78h.
Wie nutzen Spiele den Bildschirmspeicher?
Ein Programm kann Zeichen über das Betriebssystem ausgeben lassen, das sich um Cursor, Zeilenumbruch und Scrollen kümmert. Das ist bequem, aber langsam. Spiele schreiben deshalb meist direkt in den Bildschirmspeicher: Figur an der alten Stelle löschen, an der neuen Stelle setzen – zwei Bytes, fertig.
Damit kein halb fertiges Bild zu sehen ist, bauen viele Spiele das nächste Bild erst in einem Puffer im Arbeitsspeicher auf und kopieren es dann in einem Rutsch in den Bildschirmspeicher. Der Z80 hat dafür sogar einen Blockbefehl, der ganze Speicherbereiche kopiert.
Rollt die Welt seitlich weiter, wird der Inhalt um eine Spalte verschoben und der neue Rand nachgeschrieben. Bei 960 Byte ist das selbst für einen 8-Bit-Rechner machbar – bei Pixelgrafik wäre es ein Vielfaches.
Bildschirmspeicher heute und im Vergleich
| Bild | Speicher pro Bild |
|---|---|
| Z9001-Textbildschirm, 40 × 24 Zeichen | 960 Byte (plus 960 Byte Farbe) |
| Schwarzweiß-Pixelbild, 320 × 192 Punkte | 7680 Byte |
| Full-HD-Bild, 1920 × 1080 Pixel, 4 Byte je Pixel | rund 8 Millionen Byte |
Heute liegt der Bildschirmspeicher meist im Grafikspeicher der Grafikkarte, und Bilder werden doppelt oder dreifach gepuffert. Im Browser zeichnen Spiele in ein Canvas, dessen Pixel am Ende ebenfalls in einem solchen Speicher landen.
Unterschied: Bildschirmspeicher, Zeichengenerator und Spielfeld
- Bildschirmspeicher: enthält, was gerade angezeigt wird – im Textmodus die Zeichencodes.
- Zeichengenerator: ein Festwertspeicher, der festlegt, wie jedes Zeichen aussieht, als Muster aus Bildpunkten.
- Spielfeld im Arbeitsspeicher: die Daten des Spiels, oft größer als der Bildschirm. Nur der sichtbare Ausschnitt wird in den Bildschirmspeicher übertragen.
Bildschirmspeicher in Spielen auf Player 0o5
Duum Z9001
Duum Z9001 zeigt eine 3D-Ansicht nur aus Textzeichen. Bei jedem der 9 bis 19 Bilder pro Sekunde, die der echte Rechner im Stand schafft, landet die Ansicht als neue Zeichencodes im Bildschirmspeicher.
Buddel Z9001
Die Höhlen in Buddel Z9001 sind größer als der Bildschirm, das Bild rollt weich mit – sichtbar ist immer nur der Ausschnitt, der gerade im Bildschirmspeicher steht.
Kicker Z9001
Kicker Z9001 zeigt immer nur einen Ausschnitt des mitlaufenden Spielfelds; mit K blendest du eine Minikarte ein, um bei langen Pässen den Überblick zu behalten.
Transit Z9001
Transit Z9001 baut eine Straße mit Kurven und Kuppen in Pseudo-3D allein aus Grafikzeichen; Tag, Dämmerung, Nacht und Tunnel wechseln sich dabei ab.
So berechnest du die Adresse eines Bildschirmfelds beim Z9001
- Zähl Zeile und Spalte ab 0: Die oberste Zeile ist 0, die linke Spalte ist 0.
- Multipliziere die Zeilennummer mit 40, der Zahl der Zeichen pro Zeile.
- Addiere die Spaltennummer. Für Zeile 1, Spalte 2 ergibt das 42.
- Rechne das Ergebnis in Hexadezimal um: 42 ist 2Ah.
- Addiere die Startadresse EC00h: Das Feld liegt bei EC2Ah, dezimal 60458.
Häufige Fragen zu Bildschirmspeicher
Was ist ein Bildwiederholspeicher?
So heißt der Bildschirmspeicher vor allem in der DDR-Fachliteratur, kurz BWS. Die Bildschaltung liest ihn fortlaufend aus und wiederholt so ständig das Bild auf dem Bildschirm.
Wo liegt der Bildschirmspeicher beim Robotron Z9001?
Im Adressbereich EC00h bis EFFFh. Davon nutzt der Rechner 960 Byte für die 40 × 24 Zeichen; der Farbspeicher folgt bei Geräten mit Farbzusatz ab E800h.
Ist der Bildschirmspeicher Teil des Arbeitsspeichers?
Bei Heimcomputern meist ja: Er ist RAM, den der Prozessor wie jeden anderen Speicher beschreibt. Heutige PCs haben dafür meist eigenen Grafikspeicher auf der Grafikkarte.
Warum schreiben Spiele direkt in den Bildschirmspeicher?
Weil es viel schneller ist als die Ausgabe über das Betriebssystem. Eine Figur zu bewegen kostet dann nur wenige Speicherzugriffe.
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