Видеосистема: Монитор, монитор, видеокарта, видеопамять. TV-тюнер

Николаенко Евгений 

Министерство образования  и науки Российской федерации

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ  УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

 

Видеосистема:  Монитор, монитор, видеокарта, видеопамять. TV-тюнер.

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   Выполнил:

Студент 2 курса

Дневного отделения

Группы № 4342

Николаенко Евгений Эдуардович

Руководитель:

Преподаватель

кафедры информатики

Шевченко Ирина Юрьевна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Барнаул 2013 г.

 

Оглавление

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

За время, прошедшее  с 50-х годов, цифровая ЭВМ превратилась из “волшебного”, но при этом дорогого, уникального и перегретого нагромождения электронных ламп, проводов и магнитных сердечников в небольшую по размерам машину - персональный компьютер - состоящий из миллионов крошечных полупроводниковых приборов, которые упакованы в небольшие пластмассовые коробочки.

В результате этого превращения  компьютеры стали применяться повсюду. Они управляют работой кассовых аппаратов, следят за работой автомобильных систем зажигания, ведут учёт семейного бюджета, или просто используются в качестве развлекательного комплекса.… Но это только малая часть возможностей современных компьютеров. Более того, бурный прогресс полупроводниковой микроэлектроники, представляющей собой базу вычислительной техники, свидетельствует о том, что сегодняшний уровень, как самих компьютеров, так и областей их применения является лишь слабым подобием того, что наступит в будущем.

Компьютеры начинают затрагивать жизнь каждого человека. Если вы заболеете, и если вас направят в больницу, то попав туда, вы окажетесь в мире, где от компьютеров зависят жизни людей (в части современных больниц вы даже встретите компьютеров больше, чем самих пациентов, и это соотношение будет со временем расти, перевешивая число больных). Постепенно изучение компьютерной техники пытаются вводить в программы школьного обучения как обязательный предмет, чтобы ребёнок смог уже с довольно раннего возраста знать строение и возможности компьютеров. А в самих школах (в основном на западе и в Америке) уже многие годы компьютеры применялись для ведения учебной документации, а теперь они используются при изучении многих учебных дисциплин, не имеющих прямого отношения к вычислительной технике. Даже в начальной школе компьютеры внедряются для изучения курсов элементарной математики и физики. Сами микропроцессоры получили не менее широкое распространение, чем компьютеры — они встраиваются в кухонные плиты для приготовления пищи, посудомоечные машины и даже в часы.

Персональный компьютер  смог стать привлекательным вычислительным средством благодаря интерактивности взаимодействия с пользователем. Видеосистема — важнейшая составляющая СНМ. Именно ее формат во многом определяет архитектуру СНМ и задает все остальные ее компоненты. Главная функция, выполняемая видеокартой, это преобразование полученной от центрального процессора информации и команд в формат, который воспринимается электроникой монитора, для создания изображения на экране. Монитор обычно является неотъемлемой частью любой системы, с помощью которого пользователь получает визуальную информацию.

 

Понятие видеосистемы ПК

 

Основной поток исходной информации PC визуальный, причем информация представляется как в текстовом, так и в графическом виде. Адаптеры, которые позволяют подключать монитор к шине компьютера, называют видеоадаптерами, и подразделяют на алфавитно-цифровых и графических. Последние кроме графической позволяют выводить и текстовую информацию. Вся выведенная информация формировалась под управлением системных и прикладных программ. Видеосистема современного компьютера состоит из обязательной графической подсистемы (формирующей изображение программно) и дополнительной подсистемы обработки видеоизображений. Обе этих составляющей части обычно используют общий монитор, а соответствующие аппаратные средства системного блока могут располагаться на раздельных картах разного функционального назначения или совмещаться на одном комбинированном адаптере, что уместно назвать адаптером дисплея (Display Adapter). Под видеосистемой понимается комбинация дисплея и адаптера. Монитор (дисплей) компьютера IBM PC (См. приложение 1) предназначен для вывода на экран текстовой и графической информации. Адаптер управляет дисплеем с платы в одном из разъемов расширения (в некоторых компьютерах адаптер находится на основной схемной плате). Мониторы могут быть цветными и монохромными. Они могут работать в одном из двух режимов: текстовом или графическом.

Типы дисплеев

 

Различаются по способу  передачи изображения от компьютера к дисплею.

1. Композитный дисплей:  имеет одну аналоговую входную  линию. Видеосигнал подается на дисплей в стандарте NTSC. Используется с ВА CGA.

2. Цифровой дисплей:  имеет до шести входных линий.  На нем может отображаться  до 2n различных цветов, где n - число входных линий. Используется с ВА EGA.

3. Аналоговый RGB дисплей:  имеет три аналоговые входные линии. Количество цветов, которые может отображать аналоговый дисплей ограничено только возможностями ВА. Используется с ВА VGA, SVGA, XGA.

Мониторы, подобно динамикам  акустических системах, проектируются  на работу с информацией в определенном частотном диапазоне. Когда мы покупаем динамик, то хотим иметь гарантию, что он сможет без искажений работать с выходным сигналом усилителя нашей стереосистемы. То же самое применимо и к мониторам. Каждый дисплей характеризуется некоторой заданной шириной полосы, определяющей диапазон частот сигналов, с которыми он может работать. Если требуется, чтобы изображение на экране было четким и не искажалось, то необходимо согласовать разрешение и частоту регенерации с техническими параметрами монитора.

Ширина полосы - это тот диапазон частот, с которым может работать электроника данного устройства. Все электронные схемы конструируют так, чтобы они могли обрабатывать сигналы, частоты которых не выходят за пределы некоторого диапазона. На ограничение частот иногда идут сознательно (предотвращают радиоизлучение и паразитные автоколебания). Чем шире полоса частот дисплея, тем выше рабочие частоты и лучше качество изображения на экране, поскольку четкость каждого пикселя определяется тем, как быстро происходит переход видеосигнала от уровня 0 к уроню 1 (этот промежуток называют временем нарастания). В состав видеоадаптера входит синхронизатор, частота работы которого настраивается изготовителем с запасом (на 50%).

Режимы работы видеосистемы

 

Все видеосистемы персональных компьютеров (за исключением адаптера MDA) могут работать в двух основных режимах - текстовом и графическом. Различия этих режимов работы связаны со способом интерпретации содержимого видеобуфера.

 

Текстовый режим

 

 

В этом режиме, называемом также символьным, экран разделяется на отдельные символьные позиции, в каждой из которых выводится один символ. Символьные позиции определяются двумя координатами: номер текстовой строки и номер текстового столбца. Начало координат находится в верхнем левом углу рабочей области экрана.

После загрузки, компьютер  всегда начинает работать в текстовом  режиме. На принимаемой по умолчанию текстовый режим ориентирован на ОС DOS. Процедуры вывода на экран ОС основаны на элементарных функциях BIOS, которые вызываются командой программного прерывания INT 10h.

Изображение символа  формируется на точечной матрице, размер которой зависит от используемого  адаптера и номера режима. Точки, образующие изображение символа называются передним планом, а остальные фоном. Чем больше размер точечной матрицы, тем выше качество изображения.

Во всех видеосистемах  персональных компьютеров совместимых  с IBM применяется один и тот же формат хранения текстовых данных в  видеобуфере. Каждый символ представлен  двумя байтами.

Байт с четным адресом  содержит код символа и определяет, что выводится на экран. Соседний байт с большим нечетным адресом содержит атрибуты и определяет, как они выводятся на экран. Байты, содержащие коды символов и атрибуты, размещаются в видеобуфере последовательно. Адаптер считывает их и с помощью аппаратного знакогенератора преобразует код каждого символа в точечное изображение на экране. Одновременно контроллер атрибутов формирует заданные атрибуты символа - цвет, яркость, мерцание. Благодаря принятому способу представления текстовых данных обеспечивается независимое управление атрибутами каждого символа. Изображение символа формируется на прямоугольной матрице пикселей.

Графический режим

 

В этом режиме цветовое значение каждого пикселя хранится, как  один или несколько бит в видеобуфере и считывается на экран с дополнительным преобразованием. Графический режим называется еще режимом с двоичным или точечным отображением (bit - mapped display), т.к. в нем имеется взаимно однозначное соответствие между битами в видеобуфере и пикселями на экране. Говорят, что в видеобуфере хранится образ экрана.

Если в видеобуфере  пиксель кодируется n битами, то одновременно на экране можно наблюдать 2n цветов. Число бит, отведенных для кодирования цвета, иногда называют числом цветовых плоскостей. Адаптеры EGA и VGA осуществляют дополнительные преобразования битовых полей пикселей с целью расширения отображаемой палитры. С помощью специальных схем n-битный код расширяется до m-битного, причем m>n. При этом получается палитра из 2m цветов, однако одновременно на экране можно наблюдать по-прежнему лишь 2n цветов.

Видеоданные графических  режимов хранятся в виде двоичных полей представляющих значения пикселей. Они прямо (CGA)или косвенно(EGA,VGA) определяют цвет каждого пикселя на экране.

Видеорежимы, превосходящие VGA по разрешению и числу цветов, стали называть Super VGA или SVGA. Так же стали именовать поддерживающие эти режимы видеоадаптеры и мониторы. В настоящее время к стандартам VESA SVGA и стандартам SVGA, действующим де-факто, относятся:

Разрешения: 640 x 480, 800 x 600, 1024 x 768, 1152 x 864, 1280 x 1024, 1600 x 1280 (или 1200), 1800 x 1350

Количество бит/цветов: 4 бита / 16 цветов, 8 бит / 256 цветов, 16 бит / 32768 или 65536 цветов, 24 бит / 16,7 млн. цветов, 32 бит / 16,7 млн. цветов.

Для использования SVGA-видеорежимов под MS-DOS (в основном в компьютерных играх) ассоциация VESA предложила стандартное расширение системы команд обычного VGA, который хранится в VGA BIOS. Этот набор, называемый VESA BIOS Extension, реализуется производителем видеоадаптера либо в системе команд BIOS, либо в виде загружаемого драйвера. Существуют драйверы сторонних производителей, например программа UniVBE компании Scitech Software.

Принцип действия видеосистемы

 

Все видеосистемы содержат электронные компоненты, формирующие сигналы синхронизации, цветности и управляющие генерированием текстовых символов. Кроме того, во всех видеосистемах имеется видеобуфер. Он представляет собой область ОЗУ, которая предназначена только для хранения текста или графической информации, выводимой на экран. Основная функция ВА заключается в преобразовании данных из видеобуфера в те сигналы, которые управляют дисплеем и формируют наблюдаемое на экране изображение.

Программисту в большинстве  случаев не требуется детального знания схем адаптера и монитора. Но для разработки эффективного ПО необходимо знать, где и как программа взаимодействует с аппаратными средствами, чтобы сформировать требуемое изображение. Хотя переход к визуальному программированию ставит под сомнение необходимость и таких знаний.

В персональных компьютерах  видеобуфер (видеопамять) является частью адресного пространства ЦП и в  них реализуется видеоподсистема  с отображением на память. Каждая группа бит в видеобуфере определяет цвет и яркость определенного  участка на экране. Такая организация подсистемы позволяет существенно повысить скорость отображения информации на экране, поскольку запись процессором данных в Video RAM превращается в запись на экран, а считывание данных из Video RAM эквивалентно считыванию с экрана. В видеоподсистеме с отображением на память, выводимую на экран информацию можно изменять с такой скоростью, с какой процессор может записывать данные в память плюс задержка на передачу сигналов.

Мониторы

 

Видеоадаптер посылает в монитор сигналы управления яркостью лучей и синхросигналы строчной и кадровой развёрток. Монитор преобразует эти сигналы в зрительные образы. А программные средства обрабатывают видеоизображения — выполняют кодирование и декодирование сигналов, координатные преобразования, сжатие изображений и др.з

Монитор — устройство визуального отображения информации (в виде текста, таблиц, рисунков, чертежей и др.).

Подавляющее большинство  мониторов сконструированы на базе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), и  принцип их работы аналогичен принципу работы телевизора. Мониторы бывают алфавитно-цифровые и графические, монохромные и цветного изображения. Современные компьютеры комплектуются, как правило, цветными графическими мониторами.

 

 

 

Жидкокристаллические мониторы

 

Все шире используются наряду с традиционными ЭЛТ-мониторами. 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 (Рисунок 6) использует 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).