X 768 720 x 400 1024 x 768 1024 x 768 1024 x 768

Размер

диагонали,

см

31 26 35 37 35

Плазменные мониторы

В плазменных мониторах (PDP — Plasma Display Panels) изображение формиру­ется сопровождаемыми излучением света газовыми разрядами в пикселах панели. Конструктивно панель состоит из трех стеклянных пластин, на две из которых нанесены тонкие прозрачные проводники: на одну пластину — горизонтально, на другую — вертикально. Между ними находится третья пластина, в которой в местах пересечения проводников двух первых пластин имеются сквозные отверстия, это и есть пикселы. Эти отверстия при сборке панели заполняются инертным газом: неоном или аргоном. При подаче высокочастотного напряже­ния на один из вертикально и один из горизонтально расположенных проводни­ков в отверстии, находящемся на их пересечении, возникает газовый разряд.

Плазма газового разряда излучает свет в ультрафиолетовой части спектра, кото­рый вызывает свечение частиц люминофора в диапазоне, видимом человеком.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Фактически, каждый пиксел на экране работает, как обычная флуоресцентная лампа (иначе говоря, лампа дневного света).

При разрешающей способности 512 х 512 пикселов панель имеет размеры по­рядка 200 х 200 мм, при 1024 х 1024 пиксела — 400 х 400; толщина панели по­рядка 6-8 мм.

Высокая яркость и контрастность наряду с отсутствием дрожания являются большими преимуществами таких мониторов. Кроме того, угол по отношению к нормали, под которым можно увидеть хорошее изображение на плазменных мо­ниторах, существенно больше, чем 45°, как в случае с LCD-мониторами. Главны­ми недостатками такого типа мониторов являются довольно высокая потребляемая мощность, возрастающая при увеличении диагонали монитора, и низкая разре­шающая способность, обусловленная большим размером элемента изображения. Кроме этого, свойства люминофорных элементов быстро ухудшаются, и экран становится менее ярким, поэтому срок службы плазменных мониторов ограни­чен 10 000 часами (это около 5 лет в офисных условиях). Из-за этих ограниче­ний такие мониторы используются пока только для конференций, презентаций, информационных щитов, то есть там, где требуются большие размеры экранов для отображения информации. Сейчас ведутся работы по созданию технологии PALC (Plasma Addressed Liquid Crystal), которая обещает соединить в себе пре­имущества плазменных и LCD-экранов с активной матрицей с целью эффектив­ного использования PALC-панелей в компьютерах.

Электролюминесцентные мониторы

Электролюминесцентные мониторы (FED — Field Emission Display) в качестве панели используют две тонкие стеклянные пластины с нанесенными на них про­зрачными проводами. Одна из этих пластин покрыта слоем люминофора. Пласти­ны складываются так, что провода пластин пересекаются, образуя сетку. Между пересекающимися проводами образуются пикселы. На пару пересекающихся про­водов подается напряжение, создающее электрическое поле, достаточное для воз­буждения свечения люминофора в пикселе, находящемся в месте пересечения.

Светоизлучающие мониторы

В светоизлучающих мониторах (LEP — Light Emitting Polymer) в качестве пане­ли используется полупроводниковая полимерная пластина, элементы которой под действием электрического тока начинают светиться. Конструкция панели примерно такая же, как панели FED, но через полупроводниковые пикселы пла­стины пропускается ток (а не создается электрическое поле). На сегодняшний день имеются монохромные (желтого свечения) LEP-дисплеи, приближающиеся по эффективности к дисплеям LCD, но уступающие им по сроку службы.

Удалось создать органический полупроводник, имеющий широкий спектр излу­чения — в диапазоне от синего до инфракрасного с эффективностью (коэффици­ентом полезного действия по мощности) излучения порядка 1%. Многие фирмы (CDT, Seiko-Epson и др.) планируют создать на основе этого материала полно­размерный цветной дисплей. Прототип цветного дисплея был создан с использо-

Видеотерминальные устройства

ванием красных, синих и зеленых полимерных материалов CDT с нанесением на подложку экрана по технологии струйной печати. Качество отображения цвета нового экрана аналогично качеству жидкокристаллических дисплеев (LCD).

Достоинства LEP-панелей:

□ пластик сам излучает свет, поэтому не нужна подсветка, как в LCD-мониторе;

□ LEP-монитор обеспечивает 180-градусный угол обзора;

□ LEP-дисплеи работают при низком напряжении питания (менее 3 В) и имеют малый вес и их можно использовать в портативных ПК.

LEP-дисплей обладает крайне малым временем переключения (менее 1 мкс), он годится для воспроизведения видеоинформации.

Видеоконтроллеры

Видеоконтроллеры (видеоадаптеры) являются внутрисистемными устройствами, преобразующими данные в сигнал, отображаемый монитором, и непосредственно управляющими мониторами и выводом информации на их экран. Видеоконтроллер содержит: графический контроллер, растровую оперативную память (видеопа­мять, хранящую воспроизводимую на экране информацию), микросхемы ПЗУ, цифро-аналоговый преобразователь.

Контроллер (специализированный процессор) формирует управляющие сигналы для монитора и управляет выводом закодированного изображения из видеопамяти, регенерацией ее содержимого, взаимодействием с центральным процессором. Кон­троллер с аппаратной поддержкой некоторых функций, позволяющей освободить центральный процессор от выполнения части типовых операций, называется ак­селератором (ускорителем). Акселераторы эффективны при работе со сложной графикой: многооконным интерфейсом, трехмерной (3D) графикой и т. п. Основ­ными компонентами специализированного процессора являются: SVGA-ядро, ядро 20-ускорителя, ядро ЗБ-ускорителя, видеоядро, контроллер памяти, интерфейс системной шины, интерфейс внешнего порта ввода-вывода. Аппаратно большая часть этих компонентов реализуется на одном кристалле видеоконтроллера.

Поясним некоторые компоненты.

□ 20-ускоритель — устройство, осуществляющее обработку графики в двух ко­ординатах на одной плоскости;

□ ЗБ-ускоритель — устройство, осуществляющее формирование и обработку трехмерных (3D) изображений. В процессе формирования ЗБ-изображения аппаратный ЗБ-ускоритель взаимодействует с программным обеспечением.

Сам же процесс имеет несколько этапов:

□ определение состояния объектов;

□ определение соответствующих текущему состоянию геометрических трех­мерных моделей;

□ разбиение этих моделей на простые элементы — графические примитивы, в качестве которых чаще используют треугольники (именно на этом этапе подключается аппаратный ЗБ-ускоритель);

Глава 7. Внешние устройства ПК

□ преобразование параметров примитивов в целочисленные значения, с кото­рыми работают аппаратные компоненты;

□ закраска примитивов и финальная обработка.

Основные аппаратные элементы ЗБ-ускорителя: геометрический процессор, ме­ханизм установки и механизм закраски примитивов. Характеристиками ускори­телей являются максимальная пропускная способность (треугольников в секун­ду), максимальная производительность закраски (точек в секунду), скорость (кадров в секунду).

Важная характеристика — емкость видеопамяти, она определяет количество хра­нимых в памяти пикселов и их атрибутов. Видеоконтроллер должен обеспечить естественное качественное изображение на экране монитора, что возможно при большом числе воспроизводимых цветовых оттенков, высокой разрешающей способности и высокой скорости вывода изображения на экран.

Под разрешающей способностью здесь (так же как и для мониторов) понимается то количество выводимых на экран монитора пикселов, которое может обеспе­чить видеоконтроллер. При разрешении 1024 х 768 на экран должно выводиться 786 432 пиксела, а при разрешении 2048 х 1536 —. 3 145 728 пикселов. Для каж­дого пиксела должна храниться и его характеристика — атрибут.

Количество воспроизводимых цветовых оттенков (глубина цвета) зависит от числа двоичных разрядов, используемых для представления атрибута каждого пиксе­ла. Выделение 4 битов информации на пиксел (контроллеры CGA) позволяло отображать 2⁴ = 16 цветов, 8 битов (контроллеры EGA и VGA) — 2⁸ = 256 цветов, 16 битов (стандарт HighColor), 24 и 25 битов (стандарт TrueColor в контролле­рах SVGA), соответственно, 2¹⁶= 65 536, 2²⁴= 16 777 216 и 2²⁵ = 33 554 432 цветов. В стандарте TrueColor в отображении каждого пиксела обычно участвуют 32 бита, из них 24 или 25 нужны для характеристики цветового оттенка, а остальные — для служебной информации.

Необходимую емкость видеопамяти для работы с графикой можно приблизи­тельно сосчитать, умножив количество байтов атрибута на количество пикселов, выводимых на экран. Например, в стандарте TrueColor при разрешающей спо­собности монитора 1024 х 768 пикселов емкость видеопамяти должна быть не менее 2,5 Мбайт, а при разрешении 2048 х 1536 — не менее 9,5 Мбайт. При рабо­те с текстом необходимая емкость видеопамяти существенно меньше.

Скорость вывода изображения на экран зависит от скорости обмена данными видеопамяти со специализированным процессором, цифро-аналоговым преобра­зователем и, в несколько меньшей степени, с центральным процессором.

Для увеличения скорости обмена данными используются:

□ увеличение разрядности и тактовой частоты внутренней шины видеоконтрол­лера (вплоть до 256 разрядов и 600 МГц);

□ новейшие^ быстродействующие типы оперативной памяти. В качестве видео­памяти в контроллерах могут применяться различные типы памяти DRAM, как универсальные: SDRAM, DRDRAM, DDR SDRAM, так и особенно быст­рые специализированные: SGRAM (синхронная графическая), VRAM и WRAM (двухпортовые типы видеопамяти), 3D RAM (трехмерная) и т. д.

Видеотерминальные устройства

Скорость обмена данными с центральным процессором определяется пропуск­ной способностью шины, через которую осуществляется обмен. В современных компьютерах вместо шины PCI используется более скоростная шина AGP (в ча­стности AGP 4х).

Поскольку в мониторы необходимо подавать аналоговый видеосигнал, для преоб­разования цифровых данных, хранимых в видеопамяти, в аналоговую форму, в ви­деоконтроллере предусмотрен цифро-аналоговый преобразователь RAMDAC. Он отвечает за формирование окончательного изображения на мониторе. RAMDAC преобразует результирующий цифровой поток данных, поступающих от видео­памяти, в уровни интенсивности, подаваемые на соответствующие электронные пушки трубки монитора — красную, зеленую и синюю. Помимо цифро-аналого­вых преобразователей для каждого цветового канала (красного, зеленого, сине­го), RAMDAC имеет встроенную память для хранения данных о цветовой па­литре и т. д. Такие характеристики RAMDAC, как его частота и разрядность, также непосредственно определяют качество изображения.

От частоты зависит, какое максимальное разрешение и при какой частоте кадро­вой развертки монитора сможет поддерживать видеоконтроллер. Разрядность определяет, сколько цветов может поддерживать видеоконтроллер. Наиболее распространено 8-битовое представление характеристики пиксела на каждый цветовой канал монитора (суммарная разрядность 24).

В видеоконтроллере имеются микросхемы ПЗУ двух типов:

□ содержащие видеоBIOS — базовую систему ввода-вывода, используемую центральным процессором для первоначального запуска видеоконтроллера;

□ содержащие сменные матрицы знаков, выводимых на экран монитора.

Многие видеокарты имеют электрически перепрограммируемые ПЗУ (EEPROM, Flash ROM), допускающие перезапись информации пользователем под управлени­ем специального драйвера, часто поставляемого вместе с видеоадаптером. Таким образом можно обновлять и видео-BIOS, и экранные шрифты.

Основные характеристики видеоконтроллера:

□ режимы работы (текстовый и графический);

□ воспроизведение цветов (монохромный и цветной);

□ число цветов или число полутонов (в монохромном);

□ разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселов по горизонтали и вертикали);

□ емкость и число страниц в буферной памяти (число страниц — это число за­поминаемых текстовых экранов, любой из которых путем прямой адресации может быть выведен на отображение в мониторе);

□/размер матрицы символа (количество пикселов в строке и столбце матрицы, формирующей символ на экране монитора);

/ □ разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с сис-^ темной шиной, и т. д.

Глава 7. Внешние устройства ПК

Общепринятый стандарт формируют следующие видеоконтроллеры:

□ Hercules — монохромный графический адаптер;

□ MDA — монохромный дисплейный адаптер (Monochrome Display Adapter);

□ MGA — монохромный графический адаптер (Monochrome Graphics Adapter);

□ CGA — цветной графический адаптер (Color Graphics Adapter);

□ EGA — улучшенный графический адаптер (Enhanced Graphics Adapter);

□ VGA — видеографический адаптер (Video Graphics Adapter), часто его назы­вают видеографической матрицей (Video Graphics Array);

□ SVGA — улучшенный видеографический адаптер (Super VGA);

□ PGA — профессиональный графический адаптер (Professional GA).
Минимально допустимые характеристики основных типов видеоконтроллеров
приведены в табл. 7.7.

Таблица 7.7.Видеоконтроллеры для IBM PC

и по вертикали)

Частота кадров 50

не меньше (Гц)

В настоящее время выпускаются и практически используются только видеокон­троллеры типа SVGA.

Современные SVGA-видеоконтроллеры поддерживают разрешение до 2048 х 1536, число цветовых оттенков более 16,7 млн (наиболее «продвинутые» 32-разряд­ные — более 33 млн), имеют емкость видеобуфера до 64 Мбайт.

Видеоконтроллер устанавливается на материнской плате, как видеокарта — в сво­бодный разъем AGP или PCI. Некоторые видеокарты имеют вход для подклю-

Клавиатура

чения телевизионной антенны (TV in) и тюнер, то есть позволяют через ПК про­сматривать телепередачи, видеофильмы с видеомагнитофона и видеокамеры; ряд видеокарт имеют разъем для подключения телевизора (TV out) для про­смотра видео.

Клавиатура

Клавиатура — важнейшее для пользователя устройство, с помощью которого осуществляется ввод данных, команд и управляющих воздействий в ПК. На кла­вишах нанесены буквы латинского и национального алфавитов, десятичные цифры, математические, графические и специальные служебные символы, знаки препинания, наименования некоторых команд, функций и т. д. В зависимости от типа ПК, назначение клавиш, их обозначение и размещение может варьироваться. Чаще всего клавиатура содержит 101 клавишу, но встречаются еще и старые кла­виатуры с 84 клавишами и новые, удобные для использования в системе Windows клавиатуры с 104 клавишами. Имеются клавиатуры со встроенными манипуля­торами типа трекбол (trackball) и т. д. Появилось сообщение фирмы Data Hand Systems о разработке эргономичной, сокращающей движения руки 5-клавишной клавиатуры: 4 клавиши для ввода букв и цифр и 1 клавиша манипулятора. Каж­дая клавиша имеет 5 направлений движения: влево, вправо, вперед, назад и вниз. При работе кисть руки удобно лежит в специальном углублении, а клавишами управляют лишь кончики пальцев.

Типичная адаптированная под русский алфавит клавиатура ПК IBM PC, содер­жащая 101 клавишу, показана на рис. 7.1.

Рис. 7.1. Типовая клавиатура IBM PC с русским алфавитом

Все клавиши можно разбить на следующие группы:

□ буквенно-цифровые клавиши, предназначенные для ввода текстов и чисел;

□ клавиши управления курсором; эта группа клавиш может быть использова­на также для ввода числовых данных, просмотра и редактирования текста на экране;

Глава 7. Внешние устройства ПК

□ специальные управляющие клавиши: переключение регистров, прерывание ра­
боты программы, вывод содержимого экрана на печать, перезагрузка ПК и т. д.;

О функциональные клавиши, широко используемые в сервисных программах в качестве управляющих клавиш.

Буквенно-цифровые клавиши занимают центральную часть клавиатуры. Рас­положение букв и цифр на клавишах соответствует расположению их на кла­виатуре пишущей машинки. Латинские буквы на клавиатуре расположены по стандарту QWERTY, названному так по последовательности первых шести букв ^"верхнем ряду буквенной клавиатуры. Для русского алфавита размещение буквенно-цифровых клавиш соответствует расположению клавиш на пишу­щих машинках с русским шрифтом — стандарт ЙЦУКЕН (первые шесть букв в верхнем ряду буквенной клавиатуры). Для обеспечения ввода с клавиатуры русских букв необходим соответствующий драйвер, который должен быть пред­варительно загружен в оперативную память и оставаться в ней резидентно. Переключение клавиатуры в режим ввода русских букв (символов кириллицы) и обратный переход на ввод латинских букв осуществляется нажатием одной или двух специальных клавиш: для разных драйверов по-разному, но чаще всего Ctrl или Shift.

Для алфавитно-цифровых клавиш существует понятие регистра, то есть режима их использования. Имеется две пары регистров: верхний-нижний и латиница-кириллица. В верхнем регистре вводятся прописные (заглавные) буквы, а в ниж­нем — строчные (маленькие); а также специальные символы и цифры, поме­щенные соответственно на верхней и нижней части клавиши. Регистры могут использоваться в различных сочетаниях, например, верхний латинский, нижний русский и т. п.

Выбор режима нижний-верхний производится при помощи клавиши Caps Lock (Capitals Lock — фиксация прописных букв) и Shift (сдвиг, замена). Клавиша Caps Lock закрепляет режим ввода прописных или строчных букв. В режиме пропис­ных букв («верхний») светится индикатор Caps Lock в верхней правой части клавишной панели. Клавиша Shift изменяет режим клавиатуры на противопо­ложный, пока она нажата.

Клавиши управления курсором расположены в правой части панели клавиату­ры. Для удобства работы они продублированы и состоят из трех групп:

О малая цифровая клавиатура;

□ клавиши просмотра текста на экране и его редактирования;

□ клавиши управления курсором.

Клавиши малой цифровой клавиатуры могут быть использованы в двух режимах:

□ в режиме управления курсором;

□ в режиме ввода цифр, знаков математических операций и точки.

Выбор режима производится при помощи клавиши Num Lock (Number Lock — фиксация цифр) и Shift. Клавиша Num Lock закрепляет режим ввода цифр, a Shift изменяет режим клавиатуры на противоположный, пока она нажата.

Клавиатура

В режиме ввода цифр, математических знаков и точки светится индикатор Num Lock в верхней правой части клавишной панели, и клавиши имеют назначение, показанное в табл. 7.8.

Таблица 7.8. Назначение клавиш в режиме ввода цифр
Клавиша Назначение Клавиша Назначение

+ Сложение / Деление

Вычитание . Ввод точки

* Умножение 0-9 Ввод соответствующих цифр

Назначение клавиш в режиме управления курсором¹ показано в табл. 7.9.

Таблица 7.9. Назначение клавиш в режиме управления курсором Клавиша Назначение

<- Перемещение курсора влево на одну позицию при кратковременном

нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается влево непрерывно

Т Перемещение курсора вверх на одну позицию при кратковременном

нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вверх непрерывно

-> Перемещение курсора вправо на одну позицию при кратковременном

нажатии; при длительном нажатии курсор перемещается вправо непрерывно