1.5.4. Монитор.

Монитор (дисплей) компьютера предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Экран монитора представляет собой прямоугольную таблицу из светящихся точек разного цвета. Однако в реальности точки группируются, причем в разных режимах по-разному. Мониторы персональных компьютеров могут работать в двух режимах: текстовом или графическом. В текстовом режиме экран монитора делится строками и столбцами на клетки (в персональных компьютерах экран чаще всего состоит из 25 строк и 80 столбцов). Каждая клетка предназначена для одного символа. Все возможные символы сведены в специальную таблицу, содержащую чаще всего 256 символов. Таблица символов включает большие и малые латинские буквы, цифры, определённые символы, символы кириллицы, а также псевдографические символы, используемые для вывода на экран таблиц и диаграмм, построения рамок вокруг участков экрана и так далее. Технически каждый символ представляет собой картинку в клетке, нарисованную отдельными точками монитора. Эти картинки хранятся в специальной памяти монитора и рисуются аппаратными средствами монитора. Каждой ячейке экрана может соответствовать свой цвет (отдельно цвет символа и цвет фона), что позволяет выводить на экран цветные надписи.

В текстовом режиме для полного описания экрана (в случае 25 строк и 80 столбцов) необходимо задать 25*80 = 2000 символов, и для каждого из них, кроме того, указать цвет символа и цвет фона. Всего различных цветов в текстовом режиме 16, и поэтому для задания цвета достаточно 4 разряда, то есть полбайта. Итого, для одного символа нужно иметь один байт для кода символа и один байт для цветов символа и фона. Всего на один экран требуется 4000б. Реально в текстовом режиме поддерживается не одна, а несколько видеостраниц размером 4000б каждая, описывающих разные варианты видеоэкрана. Для быстрой смены экрана монитора необходимо задать полный вид экрана на одной из запасных видеостраниц, а затем просто переключить монитор на эту страницу, и на экране при очередном выводе изображения появится полностью новая картинка.

В графическом режиме экран состоит из точек, полученных разбиением экрана на большое количество строк и столбцов. Эти точки называются пикселами. Количество пикселов на экране называется разрешающей способностью монитора в данном режиме. Сейчас мониторы персональных компьютеров могут работать в режимах 480*640, 600*800, 768*1024, 864*1152 или 1024*1280 пикселов. Каждый пиксел может быть окрашен в один из возможных цветов. В различных режимах работы монитора число различных цветов может составлять 24=16, 28 =256, 216 = 65536 или 224 = 16 777 216. Для описания цвета пиксела в этих режимов нужно выделить соответственно полбайта, один байт, два байта и три байта. Из окрашенных пикселов составляется любое изображение, в том числе надписи.

Информация, задающая изображение на экране монитора, хранится в памяти специального вида, которая называется видеопамятью. Логически видеопамять представляет собой участок оперативной памяти и характеризуется выделенным диапазоном адресов. Физически это отдельное устройство, вмонтированное в монитор (в отличие от остальной оперативной памяти, которая монтируется на материнской плате в системном блоке). Существуют два режима отображения содержимого видеопамяти на экране монитора – текстовой и графический.

Когда монитор работает в текстовом режиме, экран условно разделен прямоугольной сеткой на ячейки (25*80 или 37*80). В каждой ячейке сетки может помещаться изображение символа из заданного конечного набора. Изображения символов хранятся в специальной таблице. Каждый символ в этой таблице строится из точек – пикселов. Например, при разрешающей способности экрана 600*800 и при размерах экрана в текстовом режиме 25*80 на каждый символ приходится прямоугольник размером 24*10 пикселов. Страница видеопамяти, содержащая полное описание экрана, содержит только коды символов, их цвета и цвета фона, на котором символы нарисованы. Электронная схема монитора через определенные промежутки времени (примерно 70-100 раз в секунду) считывает информацию из соответствующего участка видеопамяти и воспроизводит символы на экране, пользуясь их изображениями в таблице (как картинками!).

По аналогичной схеме работает монитор персонального компьютера в графическом режиме, только в этом случае 70 или 100 раз в секунду полностью перерисовывается каждый пиксел экрана. При 2²⁴ цветах для задания цвета одного пиксела требуется 3 бита, поэтому при разрешающей способности экрана 1024*1280 пикселов для полного задания экрана необходимо 3*1024*1280 байтов или почти 4Мгб. Ясно, что такой режим возможен только при видеопамяти 8мгб или 16мгб. При меньшей видеопамяти используется меньшее количество цветов. В остальном принцип работы монитора такой же. Каждый квант времени графическая страница видеопамяти переносится на экран. При изменении содержимого графической страницы видеопамяти автоматически меняется изображение на экране. Возможно сначала построить новое изображение на запасной странице видеопамяти, а затем переключить монитор на вывод этой страницы, в результате изображение на экране изменится мгновенно, а не будет перерисовываться фрагментами.

Следует отметить, что описанный принцип работы реализован в мониторе не программным, а аппаратным образом, что позволяет успевать рисовать экран в режиме реального времени.