1.5.1.2) Средства вывода оперативной информации

Для вывода оперативной информации из РС используются дисплей и регистрирующие устройства – принтеры. Дисплей может быть выполнен:

- на вакуумном кинескопе телевизионного типа,

- на жидкокристаллической панели,

- на газоразрядной панели,

- на светодиодной матричной панели.

Видеомонитор на вакуумном кинескопе для обычного домашнего, офисного, управленческого использования часто подходит лучше всего. Он использует давно отработанный в телевидении способ формирования цветного изображения, обладает вполне хорошими скоростными характеристиками, высоким разрешением, яркостью и контрастностью, но тяжел по весу, громоздок, боится ударов и требует для своего питания высоких напряжений (до 25 киловольт), в связи с чем, имеет повышенный фон мягкого рентгеновского излучения. Но последнее заметно снижается применением специальных светофильтров или особой технологией изготовления стекла экрана, а остальные недостатки для стационарных условий эксплуатации не столь существенны.

Жидкокристаллическая панель (ЖКИ) имеет малый вес, конструктивно плоская, очень экономична, не требует для питания высоковольтных источников питания, мало чувствительна к ударам и пыли. По сравнению с видеодисплеями телевизионного типа, ЖКИ-панель имеет почти такую же разрешающую способность, но несколько уступает TV-дисплеям по скоростным характеристикам. Видеокарта поддерживает полосу частот видеосигнала в 35 МГц, что соответствует минимальному времени релаксации пикселей дисплея порядка 30 мксек. Дисплей на ЭЛТ практически обеспечивает время релаксации порядка 100 мксек, тогда как время релаксации современных ЖКИ-панелей превышает 8 мсек. Кроме того, качество изображения на ЖКИ-панели зависит от направления взгляда: при обзоре ЖКИ-панели с углов более 30⁰ от перпендикуляра к плоскости экрана, изображение теряет четкость и цветовую яркость. Так что ЖКИ-дисплеи для работы со скоростными мультимедийными приложениями, могут быть рекомендованы только с известными ограничениями.

В последних моделях ЖКИ-дисплеев многие из их недостатков уже устранены использованием современных высоких технологий, поэтому сейчас компьютеры все больше комплектуются именно ЖКИ-мониторами.

Газоразрядные панели используют свечение разреженного газа в электрическом поле. Плоские, легкие, но только монохромные, с относительно невысокой разрешающей способностью и требуют для своего питания повышенного напряжения (100-120 вольт). Используются в РС специального назначения.

Светодиодные панели (СДП) – плоские, яркие, управляются низким напряжением, цветные, ударопрочные, быстрые, но их разрешающая способность уступает телевизионным кинескопам и ЖКИ-панелям, так как каждый цветной пиксель образован тремя светоизлучающими кристаллами полупроводника, да и мощность потребления СДП довольно значительна (порядка 500 Вт).

Интерфейс видеоподсистемы.

Видеосигналы управления монитором вырабатываются не системной платой, а на адаптерах-контроллерах монитора, вставляемых в слот расширения системной шины, или интегрированных непосредственно на системную плату компьютера.

Плата (карта) видеомонитора, называемая также видео-картой, содержит схему поддержки алфавитно-цифровой информации, она же может поддерживать режим побитовой графики, в отличие от векторной графики, когда изображение формируется не из точек, пикселей, а из отрезков линий.

Видеокарта, в зависимости от ее назначения, может вырабатывать следующие сигналы:

- полный видеосигнал (выведен на разъем RCA),

- набор RGB-сигналов и сигналов строчной и кадровой синхронизации (выведен на 9- или 12-контактный разъем, расположенный под разъемом RCA).

RCA работает с видеовходом монитора подобно видеоплейеру с телевизором. В этом случае, дисплей должен уметь работать с полным видеосигналом, характеристики изображения при этом получаются несколько хуже, а монитор – сложнее.

RGB-монитор обрабатывает:

- три цветовые составляющие: R, G и В (красная, зеленая, синяя),

- сигнал яркости (интенсивности),

- сигналы синхронизации растра.

Видеокарта содержит встроенную RAM, в которую программно записываются страницы информации, подлежащие выводу на дисплей. Видеопамять (VDRAM) видео-карты имеющая объем 256 Кбайт и более, начинается с адреса, определяемого типом видеосистемы (MDA, CGA, VGA, SVGA) и содержит в алфавитно-цифровом режиме по два байта на символ – код символа ASCII и код атрибута символа. Код атрибута определяет цвет символа, цвет фона, яркость символа, негативность высветки символа, режим мерцания.

В чисто графическом режиме, не работе псевдографикой, при которой каждый элемент деловой графики – тоже некоторый символ, видео-RAM содержит полную бинарную копию экрана с атрибутами каждого пикселя. Контроллер видеокарты для этого должен быть соответственно перепрограммирован.

Для вывода на экран алфавитно-цифровой (АЦ) информации, код символа ASCII должен быть переработан в точечный образец символа, который в дальнейшем и будет воспроизведен на экране. Это преобразование происходит в ПЗУ (или ОЗУ) знакогенератора видеоконтроллера. Опрос знакогенератора происходит по адресам, соответствующим ASCII-кодам символа, из которых считывается уже матрица 8х8 или более точек, составляющая собственно образ символа на экране.

Упрощенная блок-схема видеоадаптера VGA приведена на рисунке 1.9.

┌─────┐ ┌──────┐ ┌─────┐ ┌────┐ канал в/в │ ШнФ │ │видео-│ │ ПЗУ │ ┌──────┐ │ ЦАП│ сигнал ─────────>│ │──┬──>│память│────>│ │──>│Рг сдв│──>│ │──────> │ │ │ │ │ │ │ ┌>└──────┘ │ │ яркости └─────┘ │ └──┬───┘ └──┬──┘ │ ┌─────────>│ │ │ │ряд в строке│ │ │ гаш.курс │ │ │ ┌──┴──┐─────────┘ сдв│ │ ┌──────>└────┘ ┌───────┐ └──>│контр│──────────────┘ │ │ аттр. │ген. ТИ│────>│ ЭЛТ │────────────────┘ │ └───────┘ │ │───────────────────┘ RGB │ │──────────────────────────────────────> │ │ ┌─────────┐ ┌─────┐ КСИ │ │─────>│секвенсор│────>│ ФКИ │─────────> │ │ │ │─┐ └─────┘ └─────┘ └─────────┘ │ ┌─────┐ ССИ └──>│ ФСИ │─────────>

└─────┘

Рисунок 1.9.. Блок-схема видеоадаптера VGA.

На приведенной схеме:

Контроллер ЭЛТ – основная компонента адаптера – СБИС VGA IC.

Генератор точек символов – ПЗУ МК3600 от 8х8 до 9х16 точек в матрице символа.

Видеопамять – 4 секции по 64 Кбайт.

Рг сдв – регистр сдвига, преобразующий параллельный код строки матрицы символа в последовательность яркостных точек в строке экрана.

ЦАП – добавляет к ним бланкирующие сигналы и сигналы гашения обратного хода луча, а также определяет режим вывода символа (яркий, мигающий и т. д.) и формирует амплитудно-модулированный сигнал яркости для ЭЛТ.

Контроллер ЭЛТ, в зависимости от атрибутов символа, формирует сигналы цветов символа и фона, мерцания, негативности, яркости.

Секвенсор формирует сигналы кадровой (КИ) и строчной (СИ) синхронизации генераторов разверток дисплея.

ФКИ и ФСИ – формирователи кадровых и строчных импульсов синхронизации соответственно.

Генератор ТИ синхронизирует работу видеоадаптера и имеет две кварцованные частоты 25,175 и 28,322 МГц; меньшая – для вывода 8-битовой строки символа, большая – для 9-битовой.

Разрешающая способность дисплея программируется в секвенсоре через контроллер ЭЛТ. Сам контроллер ЭЛТ тоже программируется и, используя информацию об атрибутах символа из VIDEO-RAM, управляет цветовыми и яркостным каналами, вырабатывает синхросигналы разверток, следит за тем, чтобы номер строки выводимого символа соответствовал строке на экране, определяет частоту сдвига в регистре сдвигов, в зависимости от требуемого разрешения (числа точек в строке), и регенерирует VIDEO-RAM. В нем же есть регистр положения курсора на экране и признак его выключения.

Для повышения разрешающей способности дисплея против телевизора, где частота строк составляет 14600 Гц, видеомонитор работает с частотой строчной развертки 31500 Гц, а кадровой – 60-100 Гц, против телевизора, где полукадровая частота 50 Гц при чересстрочной развертке. Получаемая при этом разрешающая способность видеомонитора составляет от 640х480 до 1600х1200 пикселей по горизонтали и вертикали соответственно, в зависимости от типа и режима работы видеомонитора.

Полоса частот канала яркости видеомонитора составляет 35 МГц (скорость включения/выключения пикселей) вместо 4,5 МГц в телевизоре.

Разъем интерфейса видеомонитора VGA – 9-контактный, типа DIN, со следующим распределением сигналов:

1 – GND (0 в)

2 – GND

3 – R (красный)

4 – G (зеленый)

5 – B (синий)

6 – I (яркость)

7 – не задействован

8 – КСИ

9 – ССИ.

Упрощенная блок-схема монитора VGA приведена на рисунке 1.10.

/│ ┌─────────┐ ОС / │ ┌─────┐ ┌─────┐ ┌─────┐ │ ┌─────│ ───────────────────/ │ R ──>│ бу- │ │сигн.│ │видео│───┘ │ │) ││R ┌──\ /───┐ фокус │ G ──>│феры │──>│проце│──>│усил.│───────│─│────┐ │ \/ │ ┌┐ │ B ──>│ │ │ссор │ ┌>│ │───┐ │ │) ││G │кк /\ ск │ ││ │ └─────┘ └─────┘ │ └─────┘ │ │ │ │ / \ │ ││ │ ┌────┐ ┌──────┐ │ │ │ │) ││B │ / \ │ ├┘ │ I ──>│ буф│──>│канал │─┘ └───┼─┼───┘ │ │ │ │ │ │ └────┘ │ ярк. │гашение обр. хода└──────────────────────────\ │ └──────┘───────────────────┘ │ │ │ │ │ \ │ ┌──────────────────────────────────┘ │ │ │ │ ┌─\│ │ ┌────────┐ ┌───┐ ┌────┐ │ │ │ │ │ КСИ ┌─────────┐└─>│фазовый │ │ГСР│ │ УС │───────│────┘ │ │ │ ──>│интерфейс│──>│детектор│──>│ │──>│ СР │───────│───────│─┘ │ ──>│ СИ │─┐ └────────┘ └───┘ │ │───────│───────│────┘ ССИ └─────────┘ │ └────┘ │ │ +25 Кв │ ┌───┐ ┌─────────────────────────┘ │ на 3-й │ │ │ └>┌────┐ ┌────┐ │ анод └──>│ГКР│──>│ ОУ │────>│ УС │───────────────┘ └───┘ └────┘ │ КР │ ┌───────┐ └────┘ 220в 50Гц │ Б П ├───> +120v ─────────>│ ├───> +80v │ ├───> +24v │ ├───> +5v │ ├───> +12v └───────┘ Рисунок 1.10. Блок-схема монитора VGA.

На приведенной схеме:

ФАЗОВЫЙ ДЕТЕКТОР СТРОК обеспечивает синхронизацию по фазе сигналов строчной развертки с синхроимпульсом ССИ от видеоадаптера.

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ (ОУ) в канале КСИ, поддерживает начало развертки кадра синхронно с КСИ от видеоадаптера и корректирует фазу КСИ в зависимости от реального положения луча. Это позволяет точно выдерживать синхронизацию, устраняя дрожание пикселей и обеспечивая высокую разрешающую способность монитора.

ВЫХОДНОЙ КАСКАД СТРОЧНОЙ РАЗВЕРТКИ (УС СР) кроме формирования линейного тока развертки лучей в отклоняющей системе, вырабатывает высокое напряжение на фокусирующие электроды ЭЛТ (+6 КВ) и питание 3-го анода кинескопа (+25 КВ).

Блок питания монитора вырабатывает напряжения для выходных усилителей каналов яркости, цветности, строчной и кадровой разверток и дополнительно – напряжения +5 в, +12 в, +24 в для питания логики управления монитором.

Монитор VGA имеет высокое разрешение и подключается только к адаптеру VGA, но сам адаптер VGA может эмулировать также сигналы адаптеров CGA и EGA, т.е. позволяет работать с программами, рассчитанными на VGA, EGA и CGA.

Аналоговые входные сигналы RGB обеспечивают бесконечное число уровней, но видеоплата генерирует только 256 цветов. Сигналы цветности поступают на модуляторы соответствующих цветовых пушек кинескопа, а сигнал яркости - на их катоды.

К устройствам вывода из РС (АРМ) для получения "твердых копий" информации относятся принтеры, плоттеры (графопостроители) и другие подобные устройства.

Контрольные вопросы.

1. Какие типы дисплеев используются в РС?

2. В чем достоинства и недостатки ЖК-дисплея?

3. В чем достоинства и недостатки светодиодных матриц?

4. Какой тип дисплеев чаще всего используется в РС DeskTop и почему?

5. Какие функции выполняет видеокарта?

6. Какие составляющие имеет RGB видеосигнал?

7. Для чего служит видеопамять?

8. Где фактически расположена видеопамять?

9. Чем отличается информация видеопамяти в режиме графики от текстового режима?

10. Какой код принимает и обрабатывает видеосистема в текстовом режиме?

11. Каково назначение фазового детектора строк в видеомониторе?

12. Какую задачу выполняет операционный усилитель в канале кадровой синхронизации видеомонитора?