Файл: Устройство персонального компьютера (Немного истории).pdf

Видеоконтроллер – отвечает за правильное формирование изображения в видеопамяти; передаёт нужную информацию из видеопамяти на RAMDAC; обрабатывает запросы центрального процессора. Некоторые графические адаптеры могут иметь несколько видеоконтроллеров, которые работают независимо друг от друга и управляют одним или несколькими мониторами каждый.

Видеопамять – используется для временного хранения изображения, которое будет выведено на экран монитора. Помимо этого может хранить промежуточные элементы изображения, которые не выводятся на экран и другие данные.

Видео-ПЗУ (Video ROM) – в него записываются BIOS видеокарты, экранные шрифты, служебные таблицы и т. п. BIOS обеспечивает инициализацию и работу видеокарты до загрузки основной операционной системы, задаёт все низкоуровневые параметры видеокарты, в том числе рабочие частоты и питающие напряжения графического процессора и видеопамяти, тайминги памяти.

RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) или цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП) – устройство, осуществляющее преобразование цифровых результатов работы видеокарты в аналоговый сигнал, отображаемый на мониторе. Возможностями этого устройства определяется количество отображаемых цветов, насыщенность картинки и др. Цифровые мониторы, проекторы и др. устройства, подключаемые к цифровым разъемам видеокарты, используют собственные цифро-аналоговые преобразователи и от RAMDAC видеокарты не зависят.

TMDS (Transition-minimized differential signaling – дифференциальная передача сигналов с минимизацией перепадов уровней) – передатчик цифрового сигнала без ЦАП-преобразований. Используется в случаях, когда внешнее устройство не нуждается в аналоговом сигнале. В этом случае обычно используются DVI-D, HDMI, DisplayPort подключения.

Система охлаждения – предназначена для сохранения температурного режима, осуществляет отвод и рассеивание тепла от видеопроцессора, видеопамяти и других компонентов графической платы.

Основные характеристики:

1. Интерфейс передачи данных. В настоящее время стандартом является шина PCI Express (PCI-E) разных версий, хотя пока еще можно встретить устаревший интерфейс AGP. Физически реализован в виде слота на материнской плате компьютера.

2. Тактовая частота видеопроцессора (измеряется в мегагерцах). Данный параметр сильно влияет на производительность видеоадаптера, чем она выше, тем быстрее он работает.

3. Частота видеопамяти. Чем выше данный параметр, тем быстрее работает подсистема памяти. Также является одним из способов ускорить работу видеокарты. Измеряется также в мегагерцах.

4. Ширина (битность) шины памяти – количество данных, передаваемых за один такт.

5. Объём видеопамяти. Измеряется в мегабайтах или гигабайтах. До определенного предела влияет на производительность графической платы.

6. Тип видеопамяти (GDDR2, GDDR3, GDDR4, GDDR5 и др.) указывает на то, к какому поколению принадлежит память графической карты. Каждое следующее поколение является совершеннее предыдущего и обеспечивает более высокую частоту работы.

7. Разъёмы. Служат для подключения к видеокарте устройств отображения информации (мониторов, телевизоров, проекторов и т. д.). Делятся на две большие группы: аналоговые и цифровые (рис. 12). Среди самых распространенных на сегодняшний день стоит отметить следующие:

• DVI (Digital Visual Interface) – наиболее распространенный интерфейс, который бывает в трех вариантах: DVI-D (цифровой), DVI-A (аналоговый), DVI-I (комбинированный);

• HDMI (High Definition Multimedia Interface) – цифровой интерфейс для передачи по одному кабелю изображения и звука. Получил широкое распространение, в том числе в бытовых электроприборах. Имеет несколько версий, различающихся производительностью и функционалом;

• DisplayPort – еще один цифровой интерфейс для передачи мультимедиа с оригинальным разъемом, является конкурентом HDMI. Не требует лицензионных отчислений от производителя оборудования, поэтому имеет своих сторонников;

• D-Sub (VGA) – аналоговый разъем для подключения мониторов;

• S-Video – устаревший аналоговый интерфейс, использовавшийся ранее для подключения компьютера к аналоговым телевизорам.

Рис. 12 – Разъёмы видеокарты Asus GeForce GT 740

(слева-направо: HDMI, DVI, D-SUB (VGA))

4. Устройства вывода информации

4.1 Мониторы

Монитор – устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.). Рассмотрим некоторые виды мониторов.

Монитор на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ).

На данный момент это самый старый тип мониторов. Как это видно из названия, они работают, на основе электронно-лучевой трубки. Электроннолучевая технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897 году и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа. ЭЛТ состоит из герметичной стеклянной колбы, внутри которой находится вакуум. Один из концов колбы узкий и длинный – это горловина. Другой – широкий и достаточно плоский – экран. Внутренняя стеклянная поверхность экрана покрыта люминофором. Люминофор – это вещество, которое при бомбардировке заряженными частицами испускает свет. В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов – иттрия, эрбия и т. п. Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов – красного, зелёного и синего. Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра.

Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам (рис. 13). Триада образует пиксел – точку. Из таких точек формируется изображение (англ. pixel – pictureelement – элемент картинки). Расстояние между центрами пикселов называется точечным шагом монитора. Это расстояние существенно влияет на чёткость изображения. Чем меньше шаг, тем выше чёткость.

Рис. 13 – Пиксельные триады

В данный момент мониторы на базе электронно-лучевой трубки практически не используются, прежде всего, из-за достаточно больших размеров (рис. 14). Также стоит отметить следующие существенные недостатки такого типа мониторов: вредное излучение от электронно-лучевой трубки, не совсем правильная «геометрия» экрана.

Рис. 14 – ЭЛТ-монитор

Жидкокристаллические мониторы.

Другое название жидкокристаллических мониторов – LCD-мониторы или просто ЖК-мониторы (рис. 15). Жидкие кристаллы являются основой их работы.

Рис. 15– ЖК-монитор

Жидкие кристаллы – это особое состояние некоторых органических веществ, в котором они обладают текучестью и свойством образовывать пространственные структуры, подобные кристаллическим. Жидкие кристаллы могут изменять свою структуру и светооптические свойства под действием электрического напряжения. Меняя с помощью электрического поля ориентацию групп кристаллов и используя введённые в жидкокристаллический раствор вещества, способные излучать свет под воздействием электрического поля, можно создать высококачественные изображения, передающие более 15 миллионов цветовых оттенков.

Большинство ЖК-мониторов используют тонкую плёнку из жидких кристаллов, помещённую между двумя стеклянными пластинами. Заряды передаются через так называемую пассивную матрицу – сетку невидимых нитей, горизонтальных и вертикальных, создавая в месте пересечения нитей точку изображения (несколько размытого из-за того, что заряды проникают в соседние области жидкости).

Активные матрицы вместо нитей используют прозрачный экран из транзисторов и обеспечивают яркое, практически не имеющее искажений изображение. Экран при этом разделен на независимые ячейки, каждая из которых состоит из четырех частей (для трёх основных цветов и одна резервная). Количество таких ячеек по широте и высоте экрана называют разрешением экрана.

Рассмотрим достоинства жидкокристаллических мониторов в сравнении с ЭЛТ-мониторами.

• ЖК-монитор компактен и занимает меньше места.

• Правильная «геометрия» экрана. В ЖК-мониторах сохраняются чёткие пропорции, при которых квадрат остается квадратом, а не прямоугольником, круг будет кругом, а не эллипсом. В ЭЛТ-мониторах также можно добиться правильной геометрии экрана путём специальных настроек, но это очень сложно даже в заводских условиях. В ЖКмониторах это свойство по умолчанию. • В характеристиках ЖК-мониторов указывается их реальная диагональ, т. е. диагональ от края до края. Но существует также и невидимая область монитора. В ЖК-мониторах эта область очень маленькая. Так что, купив монитор с диагональю 17 дюймов, Вы и будете видеть все 17 дюймов.

ЖК-мониторы, конечно же, имеют и свои недостатки:

• Ограниченный угол обзора.

• Возможность появления «битых» пикселей. Это пиксели, которые не зажигаются, представляя собой нерабочую область.

• Чёткое изображение достигается лишь при одном («штатном») разрешении. Остальные достигаются интерполяцией.

LED-мониторы.

Современные мониторы отличаются компактными габаритами и высоким качеством передаваемой картинки. Однако не все они построены на жидких кристаллах. Модели, где устанавливаются светодиоды, называются LEDмониторами (LED – Light Emitting Diode).

Светодиоды отвечают за передачу одного или нескольких цветов и выступают в качестве одного субпикселя или пикселя соответственно. Благодаря тому, что светодиоды являются самостоятельными источниками светового излучения, они позволяют построить картинку с максимальной яркостью и контрастом. Однако у них есть другой существенный недостаток, а именно сравнительно большой размер самих светодиодов.

Пока нет возможности соорудить матрицу экрана со столь мелкими светодиодами, которые при этом сохранили бы свою яркость свечения, чтобы сравниться с жидкокристаллическими матрицами. И все же LED-мониторы нашли свою нишу рынка, в которой они пока фактически незаменимы, – это наружная реклама и огромные экраны, используемые на стадионах, на концертах и т. п. (рис. 16). Именно из светодиодов можно составить столь огромные экраны с очень хорошим качеством изображения и сравнительно низкой стоимостью. На большом расстоянии, на котором устанавливаются рекламные, информационные экраны и табло, размер диода несущественен и человеческий глаз, неспособный рассмотреть отдельные диоды, даже если они диаметром 5– 10 мм, видит уже цельную картинку.

Рис. 16 – LED-монитор (справа)

Преимущество диодных мониторов заключается в способе построения экрана в целом. Для этого используют наборные панели меньшего размера, чаще всего квадратные. Панели состоят, например, из матрицы диодов по 64 штуки с каждой стороны. У каждой панели есть свое управление и информационная шина, по которой передается изображение. Из таких отдельных панелей уже составляется цельный экран. При этом фактически не важно, какие будут результирующие габариты экрана, главное, чтобы это знал основной контроллер, который будет управлять всеми панелями одновременно.

В такой конструкции кроется еще одна положительная особенность мониторов на светодиодах. При поломке одной из панелей остальная часть экрана продолжает работать как ни в чем не бывало, отображая оставшуюся картинку. Также просто производится и ремонт: стоит заменить отдельный участок поврежденного экрана и он будет работать, как прежде. Долгий срок службы самих светодиодов также сказывается на безотказности LED-мониторов.

С развитием электроники и конструкции диодов ожидается, что и настольные мониторы можно будет заменить диодными матрицами, когда размер отдельного пикселя, собранного из диодов, будет сопоставим с пикселем на ЖК-матрице.

Иногда по ошибке LED-монитором называют обычные жидкокристаллические настольные мониторы, в которых диоды используются в качестве подсветки. Однако правильнее будет сказать, что это не LED-монитор, а монитор с LED-подсветкой.

Плазменные мониторы.

Плазменный монитор – монитор, работа которого основана на явлении свечения люминофора под воздействием ультрафиолетовых лучей, возникающих при электрическом разряде в ионизированном газе (неон, аргон, ксенон или смесь газов), иначе говоря, в плазме. Отсюда пошло простое название такого типа мониторов – «плазма» или «плазменная панель» (рис. 17).

Рис. 17 – Плазменная панель

Достоинством плазменной панели являются следующие свойства:

• отсутствует мерцание изображения, картинка имеет одинаковую высокую четкость по всему рабочему полю;

• малая толщина панели (не более 6 дюймов), что позволяет их вешать на стену; • отличная обзорность под любым углом;

• высокая яркость и контрастность.

Сенсорный экран.

Сенсорный экран – это экран, отслеживающий координаты нажатия. Проще говоря, это метод управления интерфейсом, позволяющий пользователю осуществлять общение с компьютером путём прикосновения пальцем к экрану.