5.Основні складові частини будови та характеристики відеокарт і моніторів (crt, lcd)

Відеокарта (графічна карта, графічний адаптер, графічний прискорювач) — пристрій, призначений для обробки, генерації зображень з подальшим їх виведенням на екран периферійного пристрою. Навіщо потрібна відеопам'ять? Річ у тому, що зображення на екрані має періодично поновлюватися (щонайменше 75 разів за секунду тому, це найменша частота оновлення з якою можна працювати), та було б нерозумно при кожному поновленні формувати новий відеосигнал на основі команд центрального процесора. Тому до схеми відеокарток уведено пам'ять, яка зберігає дані про попереднє зображення. Це особливо корисно, якщо картинки на екрані монітора нерухомі або змінюються повільно (наприклад, при роботі з програмами).  Cучасні відеокартки мають пам'ять об'ємом від 32 мегабайт до 2 Гігабайт

Сучасна графічна карта складається з наступних частин:

• Графічний процесор (графічне ядро GPU (Graphics processing unit - графічний процесорний пристрій) - процесор, що займається розрахунками та формуванням графічної інформації, що виводиться на монітор, є основою відеокарти і по своїй складності практично не поступається центральному процесору комп'ютера, а іноді і перевершує його;

• Відеопам'ять - виконує роль своєрідного буфера, в який тимчасово поміщаються зображення, що виводяться на монітор, створюються та постійно змінюються графічним ядром. У цей буфер поміщаються також елементи, необхідні для формування цих зображень;

• Відеоконтролер - відповідає за правильне формування і передачу потрібної інформації з відеопам'яті на RAMDAC.

• RAMDAC (Random Access Memory Digital-to-Analog Converter) або цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) - пристрій, що здійснює перетворення цифрових результатів роботи відеокарти в аналоговий сигнал, який відображається на моніторі. Можливостями цього пристрою визначається кількість відображуваних кольорів, насиченість картинки та ін. Цифрові монітори, проектори та інші пристрої, які підключаються до цифрових роз'ємів відеокарти, використовують власні цифро-аналогові перетворювачі і від RAMDAC відеокарти не залежать;

• Відео-ПЗУ (Video ROM) - мікросхема, що містить в собі базову систему введення-виведення відеокарти, а інакше кажучи її BIOS - сукупність правил і алгоритмів, визначених виробником, за яким складові частини відеокарти працюють і взаємодіють між собою.

• Система охолодження - пристрій, що здійснює відвід і розсіювання тепла від відеопроцесора, відеопам'яті та інших компонентів графічної плати з метою забезпечення нормального температурного режиму їхньої роботи.

Основні характеристики відеокарти:

1. Бітність шини. Бітність шини прямопропорційно впливає на продуктивність відеокартки. Чим вища бітність шини, тим краще. Високобітні відеокартки коштують дорожче, але дуже гарно справляються з своїми задачами. Зараз на масовому ринку найбільше 128-бітних відеокарток, тому що вони порівняно дешеві. Доля ринку 256-бітних відеокарт значно менша, а 320-бітних — взагалі мала, адже не кожен може придбати таку відеокартку, та й не кожному вона потрібна.

2. Об'єм пам'яті. Чим біль більший об'єм пам'яті має відеокартка, тим краще вона буде виконувати свої функції у потужних трьохвимірних іграх.

3. Інтерфейс. На даний момент часу проблем не існує. Майже всі сучасні материнські плати обладнані слотом PCI Express і відеокартки на його основі вже не такі дорогі, як колись.

Монітор – пристрій для візуального подання даних. Це не єдино можливий, але головний пристрій виведення візуальних даних.     За принципом роботи монітори поділяються на електронно-променеві – CRT (Cathode Ray Tube), рідиннокристалічні – LCD (liquid crystal display) і плазмові – PDP (Plasma Display Panel).

Рідкокристалі́чний диспле́й (англ. liquid crystal display (LCD) — це електронний пристрій візуального відображення інформації (дисплей), принцип дії якого ґрунтується на явищі електричного переходу Фредерікса в рідких кристалах. Дисплей складається з довільної кількості кольорових або монохромних точок (пікселів), і джерела світла або відбивача (рефлектора).

Кожна з кольорових точок рідкокристалічного дисплея складається з кількох комірок (як правило, з трьох), попереду яких встановлюються світлові фільтри (найчастіше — червоний, синій і зелений). Тобто колір певної точки і її яскравість визначається інтенсивностями світіння комірок, з яких вона складається.

Керування кожною рідкокристалічною коміркою здійснюється з допомогою напруги, яку подає на комірку один з транзисторів тонкої підкладки (TFT — абревіатура англійського виразу «Thin Film Transistors»).

Рідкокристалічні дисплеї мають низьке енергоспоживавання, тому вони знайшли широке застосування, як в кишенькових пристроях (годинниках, мобільних телефонах, кишенькових комп'ютерах), так і в комп'ютерних моніторах, телевізорах тощо.

Екран LCD є масивом маленьких сегментів (пікселів), котрими можна маніпулювати для відображення інформації. LCD має кілька шарів, де ключову роль грають дві панелі, зроблені з вільного від натрію і дуже чистого скляного матеріалу, який називають субстратом або підкладкою. Проміжок між шарами заповнений тонким шаром рідкого кристалу. На панелях є борозенки, що надають їм спеціальної орієнтації. Борозенки розташовані паралельні між собою в межах кожної панелі, але борозенки однієї панелі перпендикулярні до борозенок іншої. Поздовжні борозенки утворюються внаслідок нанесення на скляну поверхню тонких плівок прозорого пластику, що потім спеціальним чином обробляється.

Борозенки орієнтують молекули рідкого кристалу однаково у всіх комірках. Молекули одного з типів рідких кристалів (нематиків) при відсутності напруги повертають вектори електричного (і магнітного) полів світлової хвилі на деякий кут у площині, перпендикулярній до напрямку поширення світлового променя. Нанесення борозенок на поверхню скла дозволяє забезпечити однаковий кут повороту площини поляризації для всіх комірок. Проміжок між панелями дуже тонкий.

Сегодня самый распространенный тип мониторов - это CRT (Cathode Ray Tube) мониторы. Как видно из названия, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, но это дословный перевод, технически правильно говорить электронно-лучевая трубка (ЭЛТ). Иногда CRT расшифровывается и как Cathode Ray Terminal, что соответствует уже не самой трубке, а устройству, на ней основанному. Используемая в этом типе мониторов технология была разработана немецким ученым Фердинандом Брауном в 1897г. и первоначально создавалась в качестве специального инструмента для измерения переменного тока, то есть для осциллографа. Самым важным элементом монитора является кинескоп, называемый также электронно- лучевой трубкой (основные конструкционные узлы кинескопа показаны на рис 1.1). Кинескоп состоит из герметичной стеклянной трубки, внутри которой находится вакуум, то есть весь воздух удален. Один из концов трубки узкий и длинный - это горловина, а другой - широкий и достаточно плоский - это экран. С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (luminophor). В качестве люминофоров для цветных ЭЛТ используются довольно сложные составы на основе редкоземельных металлов - иттрия, эрбия и т.п. Люминофор - это вещество, которое испускает свет при бомбардировке его заряженными частицами. Заметим, что иногда люминофор называют фосфором, но это не верно, т.к. люминофор, используемый в покрытии ЭЛТ, ничего не имеет общего с фосфором. Более того, фосфор "светится" в результате взаимодействия с кислородом воздуха при окислении до P ₂O ₅и "свечение" происходит небольшое количество времени (кстати, белый фосфор - сильный яд). Для создания изображения в ЭЛТ-мониторе используется электронная пушка, откуда под действием сильного электростатического поля исходит поток электронов. Сквозь металлическую маску или решетку они попадают на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора, которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Поток электронов (луч) может отклоняться в вертикальной и горизонтальной плоскости, что обеспечивает последовательное попадание его на все поле экрана. Отклонение луча происходит посредством отклоняющей системы [см. рис 1.2]. Отклоняющие системы подразделяются на седловидно-тороидальные и седловидные. Последние предпочтительнее, поскольку создают пониженный уровень излучения.