ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 24.06.2021
Просмотров: 1843
Скачиваний: 5
41
Существуют пять стандартных видеоадаптеров, в полной мере обеспечивающих совместимость
различных по конструкции мониторов с ЭВМ:
• MDA — монохромный дисплейный адаптер;
• CGA — цветной графический адаптер;
• MGA — монохромный графический адаптер;
• EGA — улучшенный графический адаптер;
• VGA — видеографическая матрица.
Кроме них существуют и другие адаптеры, например «Геркулес», PGA, SVGA и др. Но они не
поддерживают некоторые общепринятые режимы работы мониторов и вследствие неполной
совместимости не позволяют реализовать любое программное обеспечение IBM PC.
Адаптер MDA,
разработанный фирмой IBM, является одним из самых ранних адаптеров. Он
может воспроизводить лишь алфавитно-цифровую информацию и небольшое количество служебных
символов. В нем отсутствуют графические возможности. Адаптер MDA обеспечивает разрешающую
способность экрана 80x25 символов, размер точечной матрицы символа 9x14 пиксел.
Адаптер CGA,
производимый той же фирмой, обеспечивает воспроизведение информации
только со средним разрешением и ограниченным количеством цветов (этот адаптер был предназначен
для работы с цифровыми RGB-мониторами). Обеспечивает разрешающую способность 80x25 символов
на экране, имеет точечную символьную матрицу 8x8 пиксел. Из-за небольшого объема видеопамяти
(всего 16 Кбайт) в графическом режиме адаптер обеспечивал при низкой разрешающей способности
(320x200 пиксел) воспроизведение 4 цветов (способность монитора — 8 цветов), а при нормальной
разрешающей способности мог работать только в монохромном режиме. Поскольку монитор позволял
воспроизвести большее количество цветов, все цвета были разделены на две палитры: палитра 0 — зе-
леный, красный и коричневый (+ черный); палитра 1 — голубой, фиолетовый и белый. Переключение
палитр производится с помощью прерывания BIOS.
Адаптер EGA
начал выпускаться с 1984 г. и был оснащен видеопамятью емкостью 64, 128 или
256 Кбайт. Адаптер разрабатывался для монитора RGBrgb, способного воспроизводить 64 цвета, но
малый объем видеопамяти позволял работать с 4 палитрами по 16 цветов.
Видеографический матричный адаптер VGA,
разработанный в 1988 г., позволял реализовать
640x480 точек в графическом режиме при 64—256 (в зависимости от объема видеопамяти)
одновременно плоскости определяет разрешающую способность экрана. Количество битовых
плоскостей (в каждой из которых выделено по одному биту для соответствующего пиксела) определяет,
сколько бит отводится для хранения атрибутивного признака пиксела. Если видеопамять имеет одну
битовую плоскость, то такой дисплей может работать только в монохромном режиме (пиксел может
быть либо ярким, либо темным). При наличии двух битовых плоскостей в видеопамяти может
храниться 2
2
=4 значения, определяющие, как должен выглядеть пиксел на экране (при цветном
мониторе — четыре цвета, один из которых с кодом 00 — черный (т.е. фактически с помощью двух
битовых плоскостей можно управлять RGB-монитором). При восьми битовых плоскостях атрибут
пиксела обеспечивает кодирование 2
8
=256 цветов — такой адаптер эффективно применять только для
аналоговых RGB-мониторов, в которых между видеопамятью и управляющими цветом электродами
ЭЛТ ставится цифроаналоговый преобразователь (Digital to Analog Converter, DAC). В DAC из
видеопамяти подается код цвета. Из DAC в ЭЛТ выдается аналоговый сигнал (код цвета преобразуется
в величину напряжения на управляющем электроде).
Иногда между видеопамятью и DAC ставятся регистры палитры (RAM DAC). Атрибутивный
признак каждого пиксела в этом случае обозначает номер регистра палитры, в котором хранится код
цвета данного пиксела. При выборке соответствующего регистра палитры находящийся в нем код цвета
передается в DAC и управляет свечением пиксела. Объем RAM DAC равен количеству имеющихся в
наличии регистров палитры (в адаптере EGA — 16, в адаптере VGA для цифрового монитора — 64).
RAM DAC загружается кодами цветов выбранной палитры с помощью специальной видеофункции
BIOS перед началом работы, поэтому объем RAM DAC определяет, сколько цветов могут
одновременно находиться на экране (монитор может обеспечить и большее количество цветов, но
количество регистров палитры ограничивает количество цветов выбранной палитрой).
Начиная с адаптеров SVGA (Super VGA), на которые нет единого стандарта, предпринимаются
попытки снять ограничения, накладываемые выбором палитры; для этого код цвета из видеопамяти
передается на DAC в момент «разжигания» пиксела. В режиме High Color на DAC передается 15-
42
битовый код цвета (по 5 бит на каждый луч), а в режиме True Color — 24-битовый код цвета (по 8 бит
на каждый луч). Видеопамять для этого должна иметь соответственно 15 или 24 битовых плоскости.
Скорость обмена видеопамяти с DAC определяется продолжительностью разжигания
(регенерации) одного пиксела и характеризуется частотой, которая при достаточно большой
разрешающей способности превышает 200 Мгц. Поэтому указанные режимы используются для
профессиональной обработки цветных изображений и нуждаются в очень дорогой, быстродействующей
аппаратуре.
Физически видеопамять может иметь линейную структуру. Разбиение ее на видеоплоскости в
этом случае может осуществляться программным путем — с помощью драйвера дисплея. Поэтому есть
возможность одну и ту же видеопамять использовать для различной разрешающей способности экрана
(изменяя длину битовой плоскости) и для различного количества воспроизводимых на экране цветов
(изменяя количество битовых плоскостей). Поэтому при фиксированном объеме памяти можно
увеличить разрешающую способность (но при этом сократится количество воспроизводимых цветов)
или увеличить количество воспроизводимых цветов (снизив соответственно разрешающую способность
экрана). Если же видеоплоскости реализованы аппаратно, переключение режимов (мод экрана) может в
ограниченных пределах эмулироваться драйвером дисплея.
Для воспроизведения динамических (движущихся, анимационных) изображений видеопамять
приходится делить на страницы, которые поочередно выводятся на экран при каждой регенерации (пока
одна страница выводится на экран, вторая заполняется очередным кадром).
Во всех адаптерах часть видеопамяти отводится под знакогенератор, в котором записаны коды
формы выводимых на экран символов. В некоторых случаях в видеопамяти приходится хранить не-
сколько знакогенераторов, например с национальными шрифтами.
Кроме видеопамяти в состав адаптера входят блок сопряжения с монитором, различные
ускорители (графический, Windows-ускоритель, SD-ускоритель и др.), которые предназначены для
выполнения вычислительных операций без обращения к МП ЭВМ, и блок управления.
7.2. Клавиатура
Клавиатура —
это одно из основных устройств ввода информации в ЭВМ, позволяющее вводить
различные
виды
информации.
Вид
вводимой
информации
определяется
программой,
интерпретирующей нажатые или отпущенные клавиши. С помощью клавиатуры можно вводить любые
символы — от букв и цифр до иероглифов и знаков музыкальной нотации. Клавиатура позволяет
управлять курсором на экране дисплея — устанавливать его в нужную точку экрана, перемещать по
экрану, «прокручивать» экран в режиме скроллинга, отправлять содержимое экрана на принтер,
производить выбор при наличии альтернативных вариантов и т.д.
В последнее время наблюдаются тенденции отказа от клавиатуры в пользу альтернативных
устройств: мыши, речевого ввода, сканеров. Но полностью эти устройства клавиатуру не заменяют.
Стандартная клавиатура IBM PC имеет несколько групп клавиш:
1) алфавитно-цифровые и знаковые клавиши (с латинскими и русскими буквами, цифрами,
знаками пунктуации, математическими знаками);
2) специальные клавиши: <Esc>, <Tab>, <Enter>, <BackSpace>;
3) функциональные клавиши: <F1> ... <F10...>;
4) служебные клавиши для управления перемещением курсора (стрелки — <Up>, <Down>,
<Left>,<Right>, клавиши — <Home>, <End>, <PgUp>, <PgDn> и клавиша, обозначенная значком «[ ]»
— в центре дополнительной цифровой клавиатуры);
5) служебные клавиши для управления редактированием: <Ins>,
6) служебные клавиши для смены регистров и модификации кодов других клавиш: <Alt>, <Ctrl>,
<Shift>;
7) служебные клавиши для фиксации регистров: <CapsLock>, <ScrollLock>, <NumLock>;
8) вспомогательные клавиши: <PrtSc>, <Break>, <Grey +>, <Grey ->.
Если клавиша первой, четвертой, а иногда и пятой группы оказывается нажатой дольше, чем 0,5
с, начинает генерироваться последовательность ее основных кодов с частотой 10 раз/с (в IBM PC XT),
что имитирует серию очень быстрых нажатий этой клавиши.
Общее число клавиш в основной модификации клавиатуры — 83, в расширенной клавиатуре —
до 104. Количество различных сигналов от клавиатуры значительно превышает это число, так как:
43
• при нажатии и освобождении клавиши в ЭВМ передаются разные кодовые комбинации: при
нажатии — порядковый номер нажатой клавиши на клавиатуре (ее скан-код), а при освобождении —
скан-код, увеличенный на 80h;
• заглавные и строчные буквы первой группы клавиш (алфавитно-цифровых и знаковых)
набираются на разных регистрах. Оперативное переключение регистров производится клавишей
<Shift>. Если при нажатой (и удерживаемой в нажатом состоянии) клавише <Shift> «клюнуть» (от
английского слова
click)
любую алфавитную клавишу, то в ЭВМ будет отправлен код заглавной буквы,
соответствующий нажатой клавише;
• после однократного нажатия клавиши <CapsLock> (зажигается лампочка на клавиатуре рядом
с клавишей) изменяется порядок работы клавиши <Shift>: без нажатия на нее будут набираться
заглавные буквы, а при нажатии (совместном) — строчные. После повторного нажатия на <CapsLock>
порядок работы клавиши <Shift> восстанавливается, а лампочка гаснет. Такой режим
(переключательный) работы клавиши называется
триггерным режимом
или flip-flop;
• аналогично клавише <Shift> действуют клавиши <Alt> и <Ctrl> — при одновременном
нажатии с ними любой другой клавиши в ЭВМ передается не скан-код, а расширенный код (2 байта).
Иногда таким же образом используется клавиша <Esc>;
• клавиша <NumLock> является триггерным переключателем дополнительной цифровой
клавиатуры: при негорящей лампочке она работает как клавиатура для управления курсором; при
зажженной — как цифровая;
• для переключения регистров (или даже групп регистров) иногда используются другие
комбинации клавиш: например, программы-русификаторы клавиатуры переключают РУС-ЛАТ с
помощью правой клавиши <Shift> или при одновременном нажатии двух клавиш <Shift> (правой и
левой) и т.д. Эти комбинации клавиш обладают триггерным эффектом.
Сигналы, поступающие от клавиатуры, проходят трехуровневую обработку: на физическом,
логическом и функциональном уровнях.
Физический уровень
имеет дело с сигналами, поступающими в вычислительную машину при
нажатии и отпускании клавиш.
На логическом уровне,
реализуемом BIOS через прерывание 9, скан-код транслируется в
специальный 2-байтовый код. Младший байт для клавиш группы 1 содержит ASCII-код,
соответствующий изображенному на клавише знаку. Этот байт называют
главным.
Старший байт
(вспомогательный)
содержит исходный скан-код нажатой клавиши.
На функциональном уровне
отдельным клавишам программным путем приписываются определенные функции. Такое
«программирование» клавиш осуществляется с помощью драйвера — программы, обслуживающей
клавиатуру в операционной системе.
На IBM PC AT используется клавиатура с большим количеством клавиш. На этих машинах есть
возможность управлять некоторыми функциями клавиатуры, например изменять время ожидания
автоповтора, частоту автоповтора, зажигать и гасить светодиоды на панели управления клавиатуры.
Клавиатура Microsoft Natural Keyboard имеет две дополнительные клавиши для вызова главного меню
Windows 95/NT, контекстных меню и часто используемых функций. Форма клавиатуры способствует
снятию напряжения в руках во время работы.
Устройство клавиатуры не является простым: в клавиатуре используется свой микропроцессор,
работающий по прошитой в ПЗУ программе. Контроллер клавиатуры постоянно опрашивает клавиши,
определяет, какие из них нажаты, проводит контроль на «дребезг» и выдает код нажатой или
отпущенной клавиши в системный блок ЭВМ.
Выпускаемые разными производителями клавиатуры различаются также по расстоянию между
клавишами, числу специальных клавиш, способу переключения на цифровой регистр для быстрого
ввода числовых данных, углу наклона, форме и текстуре поверхности клавиш, усилию нажима и
величине хода клавиш, расположению часто используемых клавиш и др.
7.3. Принтер
Принтер —
это внешнее устройство ЭВМ, предназначенное для вывода информации на твердый
носитель в символьном или графическом виде. Классификация принтеров может быть проведена по
следующим критериям: способу вывода, принципу формирования изображения, способу регистрации и
принципу управления процессом печати.
44
По способу вывода изображения
принтеры делятся на две группы: символьные и графические.
Символьные
принтеры могут выводить информацию в виде отдельных символов по мере их
поступления в печатающее устройство (
ПУ
). При этом за один цикл печати формируется один знак
(посимвольные ПУ). В построчных ПУ вывод на печать осуществляется только после заполнения
буферного ЗУ, которое по емкости равно одной строке. Постраничные ПУ за один цикл печати
формируют и распечатывают целую страницу.
Графические
печатающие устройства выводят информацию не целыми символами, а отдельными
точками или линиями. Количество точек на единицу длины определяет разрешающую способность
принтера, которая имеет разную величину в зависимости от направления: по горизонтали и по
вертикали. В принтерах этого типа каждая точка имеет свои координаты, которые являются адресом
этой точки.
По принципу формирования выводимого изображения
ПУ делятся на три вида: литерные,
матричные и координатные (векторные).
Литерные устройства
выводят информацию в виде символов, каждый из которых является
графическим примитивом данного устройства. Литеры сформированы при изготовлении принтера и
нанесены на специальные рычаги или литерные колеса — шрифтоносители и при эксплуатации
принтера без замены шрифтоносителя не изменяются.
Матричные
ПУ выводят информацию в виде символов, сформированных из отдельных точек,
объединенных в символьную матрицу. Печатающая головка матричного принтера имеет вертикальный
ряд иголок, каждая из которых может сделать оттиск самого маленького элемента изображения —
пиксела (точки).
Печать символа происходит при перемещении головки по горизонтали. Если
подлежащий печати символ имеет размеры, большие, чем может обеспечить печатающая головка, такой
символ печатается за несколько проходов, после каждого из которых осуществляется перемещение по
вертикали (относительно печатающей головки) носителя изображения (например, бумаги).
Одной из наиболее существенных характеристик матричного принтера является количество
иголок, с помощью которых формируется изображение. В печатающей головке принтера может
находиться 9, 18 или 24 иголки, которые располагаются вертикально в 1—2 ряда. От количества иголок,
их расположения и размера зависят качество и скорость печати. Качество печати регулируется
переключением режима: Draft (черновая печать за один проход), LQ (чистовая печать), NLQ (получис-
товая печать), а также определяет скорость печати (количество знаков в секунду) и разрешающую
способность (количество точек, печатаемых на одном дюйме). Обычно матричные принтеры имеют
диаметр иголки около 0,2 мм, скорость печати — от 180 до 400 символов в секунду (в режиме Draft),
разрешение — 360x360 точек на дюйм.
Координатные
ПУ — плоттеры, графопостроители — выводят информацию, как текстовую, так
и графическую, либо в виде отдельно адресуемых точек, либо сформированную из различных линий
(так называемое «штриховое» изображение). При решении экономических задач координатные ПУ
используются редко.
По способу регистрации
изображения ПУ делятся на ударные и безударные.
ПУ ударного действия
формируют изображение на бумаге, сжимая с помощью удара на
короткий промежуток времени рельефное изображение символа или его части, красящую ленту и
бумагу. Иногда краска наносится на поверхность литеры, в этом случае красящая лента отсутствует.
Существуют принтеры, использующие ударочувствительную бумагу, цвет которой изменяется за
счет механического воздействия на нее без дополнительного нанесения краски.
ПУ безударного действия
характеризуются тем, что изображение на бумагу наносится через
промежуточный носитель, чувствительный к электрическому воздействию, электростатическому и
магнитному полям и др. Обычно промежуточный носитель исполняется в виде барабана. Изображение
на него наносится лазерным лучом, с помощью магнитных головок и др. Затем изображение на
промежуточном носителе проявляется — на поверхность барабана наносится смесь сухого красителя с
порошком, «прилипающим» к зафиксированному на барабане изображению (например, если
изображение наносилось на барабан магнитным полем, в качестве порошка используются мелкие
металлические опилки). После этого к барабану «прикатывается» чистый лист бумаги, на который
переносится краситель с барабана. Лист с накатанным на него красителем подвергается термообработке
— нагревается до расплавления красителя, который в жидком виде проникает в поры бумаги и хорошо
закрепляется на ней. После расплавления красителя отдельные точки сливаются в единое целое,
поэтому качество изображения получается высоким. Разрешающая способность таких принтеров очень
45
высока. Например, лазерные принтеры Lazerjet III и Lazerjet IV обеспечивают 300—600 точек на дюйм.
Матричные принтеры такую разрешающую способность обеспечить не могут. Скорость печати у
лазерных принтеров измеряется количеством страниц в минуту и составляет: 4—12 стр./мин. — при
монохромной печати и 2—6 стр./мин. — при цветной печати. К ПУ безударного действия также
относятся
термические принтеры,
использующие термочувствительную бумагу, которая изменяет свой
цвет под действием тепловых лучей, и
струйные принтеры, у
которых жидкий краситель (чернила)
находится в печатающей головке. Головка имеет отверстия, через которые краситель не может вылиться
из-за сил поверхностного натяжения. Внутри головки находится терморезистор, который при подаче на
него импульса тока разогревает краситель, увеличивая его испарение. Пары красителя проникают через
отверстие в головке и попадают на бумагу в виде капли. Благодаря тому что головка может работать с
несколькими красителями, выпускаются и цветные струйные принтеры. Длительностью нагрева
терморезистора можно регулировать количество выбрасываемых чернил, а следовательно, размеры и
яркость точки. Разрешающая способность струйных принтеров составляет от 360 до 720 точек на дюйм.
Скорость печати —
4
—10 стр./мин. Печатающая головка струйного принтера содержит от 48 до 416
отверстий (сопел).
Несмотря на большое разнообразие типов принтеров, различия принципов управления печатью
касаются в основном способов зна-когенерации. Матричный принтер, а также большинство принтеров
безударного действия формируют изображение из отдельных точек, образующих символьную матрицу.
Обычно кодовые комбинации, характеризующие форму символа на матрице, образуют
матричный шрифт (фонт), который заносится в постоянное запоминающее устройство знакогенератора.
Каждый шрифт (фонт) представляет собой комплект букв, цифр и специальных символов,
оформленных в соответствии с едиными требованиями.
Альтернативой матричной является
векторная знакогенерация.
Векторные шрифты строятся на
базе математического описания формы символа. Для векторной знакогенерации характерна легкость из-
менения формы, размеров, наклона шрифта, поэтому они и называются
свободно масштабируемыми
шрифтами.
Генерация шрифтов и управление процессом вывода изображения производятся для
векторных шрифтов на специальном языке (PCL, Postscript). . При использовании векторных шрифтов
математическое описание формы каждого символа с учетом его размеров и стиля преобразуется перед
печатью в матричную форму в соответствии с конкретными размерами матрицы принтера. Поэтому
форма шрифта, выводимого на различные устройства, остается примерно постоянной, не зависящей от
расстояний между точками и размеров символов. Для такого преобразования в состав печатающих
устройств включаются вычислительные устройства-ускорители, в качестве которых нашли применение
матричные процессоры и транспьютеры. Это серьезно сказывается на архитектуре системы управления
принтером.
7.4. Сканер
Сканер —
это внешнее устройство ПЭВМ, позволяющее вводить двухмерное (т.е. плоское)
изображение.
Конструкция сканеров в значительной степени определяется типом вводимого изображения:
штриховое или полутоновое, монохромное или цветное.
Принцип работы сканера заключается в том, что поверхность изображения освещается
перемещающимся лучом света, а светочувствительный прибор (фотоэлемент, фотодиод или
фотоэлектронный умножитель) воспринимает отраженный свет, интенсивность которого зависит от
яркости освещенного участка изображения, и преобразовывает его в электрический сигнал.
Полученный электрический сигнал преобразовывается из аналоговой в цифровую форму и в виде
цифровой характеристики яркости точки поступает в ЭВМ.
Такой сканер считывает изображение в графическом виде; полученное изображение может быть
сохранено в памяти ЭВМ, обработано графическим редактором или выведено на дисплей либо на прин-
тер. Если был введен текст, то при отображении на дисплее или на принтере его можно прочитать.
Использовать же текстовые редакторы для работы (редактирования, форматирования) с таким докумен-
том не представляется возможным.
Перед обработкой просканированного изображения текстовым редактором необходимо
графическое изображение текста преобразовать в код ASCII или ANSI. Такое преобразование
осуществляется программными или аппаратными средствами распознавания образов.
Луч света, с помощью которого сканируется изображение, должен последовательно, элемент за
элементом осветить все изображение. В зависимости от того, каким образом осуществляется последо-