Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Несмотря на то, что все большее число пользователей сегодня отдает предпочтение мобильным устройствам обработки информации, персональные компьютеры до сих пор востребованы как в личных целях, так и для выполнения должностных функций различной сложности. Персональный компьютер обладает богатой историей развития, которая до сих пор не закончена – улучшения продолжают разрабатываться и внедряться, благодаря чему сегодня обработка информации – процесс более простой, чем когда–либо.

Тот уровень развития современных технологий, в частности – персональных компьютеров, который мы видим сегодня, обусловлен постепенным прогрессом в различных его частях – от программного до аппаратного обеспечения. Одним из ключевых периферийных устройств в компьютере является монитор – средство отображения информации различных видов и форматов, предназначенное для эффективного и даже приятного общения пользователя с системой. Мониторы, равно как и некоторые другие аппаратные составляющие персонального компьютера, прошли долгий путь до современного вида – от объемного корпуса и электронно–лучевой трубки и до плазменных и жидкокристаллических матриц. В зависимости от вида монитора, варьируются и его характеристики – разрешение, цветопередача и т.д., а также, что немаловажно – влияние на зрение и утомляемость пользователя.

Цель работы – рассмотрение характеристик и типов мониторов для персональных компьютеров.

Задачи работы:

• описать общий вид архитектуры персонального компьютера;
• охарактеризовать устройства ввода–вывода;
• привести краткую историю развития мониторов;
• рассмотреть типы мониторов и их характеристики;
• подвести итоги.

Объект работы – мониторы, а предмет – их типы и соответствующие характеристики.

Работа состоит из двух глав, каждая из которых включает по два параграфа. Также в работу включены такие структурные элементы, как введение, заключение и список литературы.

Теоретической базой работы выступили современные и актуальные сегодня источники, результаты научных изысканий известных специалистов в области аппаратного обеспечения компьютеров и, в частности, – мониторов различных видов.

1. Общее описание компонентов персонального компьютера

1.1 Архитектура персонального компьютера

Архитектура персонального компьютера (ПК) включает в себя структуру, которая отражает состав ПК, и программное обеспечение. Структура ПК – это набор его функциональных элементов (от основных логических узлов до простейших схем) и связей между ними [11]. Архитектура определяет принципы действия, информационные связи и взаимное соединение основных логических узлов ПК, к которым относят процессор, оперативное запоминающее устройство, внешние запоминающие устройства и периферийные устройства. Основным принципом построения всех современных ПК является программное управление.

В 1946 году американские математики Джон фон Нейман, Герман Голдштейн и Артур Бёркс в совместной статье изложили новые принципы построения и функционирования ЭВМ. На основе этих принципов производилось 1–е и 2–е поколение компьютеров. В следующих поколениях происходили некоторые изменения, но принципы фон Неймана (как они были названы) сохранялись.

Основные принципы фон Неймана:

• 1. Использование двоичной системы счисления в ПК, в которой устройствам гораздо проще выполнять арифметико–логические операции, чем в десятичной.
  2. Программное управление ПК. Работа ПК управляется программой, которая состоит из набора команд, выполняющихся последовательно одна за другой. Создание машины с хранимой в памяти программой положило начало программированию.
  3. Данные и программы хранятся в памяти ПК. Команды и данные кодируются одинаково в двоичной системе.
  4. Ячейки памяти ПК имеют последовательно пронумерованные адреса. Возможность обращения к любой ячейке памяти по ее адресу позволила использовать переменные в программировании.
  5. Возможность условного перехода при выполнении программы. Команды в ПК выполняются последовательно, но при необходимости можно реализовать переход к любой части кода [11].

В состав машины фон Неймана входили: запоминающее устройство (ЗУ); арифметико–логическое устройство (АЛУ), которое выполняло все арифметические и логические операции; устройство управления (УУ), которое координирует действия всех узлов машины в соответствии с программой; устройства ввода–вывода. Программы и данные вводились в ЗУ из устройства ввода через АЛУ. Все команды программы записывались в ячейки памяти последовательно, а данные для обработки – в произвольные ячейки.

В основу архитектуры современных ПК заложен магистрально–модульный принцип. ПК состоит из отдельных частей – модулей, которые являются относительно самостоятельными устройствами ПК (например, процессор, оперативная память, контроллер, дисплей, принтер, сканер и т.д.). Модульный принцип позволяет пользователю самостоятельно комплектовать необходимую конфигурацию ПК и производить при необходимости его обновление. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Для работы ПК как единого механизма необходимо осуществлять обмен данными между различными устройствами, за что отвечает системная (магистральная) шина, которая выполняется в виде печатного мостика на материнской плате. Основные особенности архитектуры ПК сводятся к принципам компоновки аппаратуры, а также к выбранному набору системных аппаратных средств. Подобная архитектура характеризуется ее открытостью – возможностью включения в ПК дополнительных устройств (системных и периферийных), а также возможностью простого встраивания программ пользователя на любом уровне программного обеспечения ПК [4].

Т.к. при использовании системной магистрали для обмена процессора с памятью приходится учитывать скоростные ограничения самой магистрали, то существенного ускорения обмена данными с помощью магистрали добиться невозможно. Для решения этого вопроса был предложен следующий подход. Системная память вместо системной магистрали подключается к специальной высокоскоростной шине, которая дистанционно находится ближе к процессору и не требует сложных буферов и больших расстояний. В этом случае обмен с памятью идет с максимально возможной для процессора скоростью, и системная магистраль не замедляет его. Особенно актуальным это решение стало с ростом быстродействия процессора. Таким образом, структура ПК из одношинной, которая применялась только в первых компьютерах, становится трехшинной [11].

Рисунок 1. Трехшинная структура ПК

АЛУ и УУ в современных ПК образуют процессор. Процессор, который состоит из одной или нескольких больших интегральных схем, называется микропроцессором или микропроцессорным комплектом.

Очевидно, архитектура современных персональных компьютеров включает программную и аппаратную части. В ключе данного исследования актуально рассмотрение именно аппаратной части. Функционирование персонального компьютера обеспечивается сложной системой взаимодействия его комплектующих. Самые главные компоненты, образующие «ядро» ПК, расположены в металлическом кейсе, который называется системный блок. Каждый компонент одинаково важен и незаменим, и если одно из устройств отсутствует или неисправно, правильная работа компьютера не гарантируется (но скорее всего он просто не включится) [9].

Процессор

Процессор является самым главным компонентом компьютера. Именно он управляет всеми остальными устройствами, входящими в систему. Тактовая частота – это основной показатель производительности процессора. Чем она выше, тем больше команд может выполнить процессор, и тем меньше будет время, затраченное на их исполнение.

Жесткий диск (винчестер)

За хранение данных отвечает именно винчестер. Это так называемое постоянно–запоминающее устройство, энергонезависимая память. Данные пользователя хранятся на магнитном диске. Основными параметрами винчестера являются емкость (современные жесткие диски достигают в объеме несколько терабайт) и скорость оборотов в минуту.

Видеокарта

Главная функция графического адаптера (как еще называют видеокарту) заключается в преобразовании данных, хранящихся в памяти компьютера, в удобную для вывода на экран форму. Купить видеокарту можно в пределах 1200 рублей за бюджетную модель.

Если говорить о самой важной характеристике видеокарты, то это частота ее памяти. Частота памяти – это скорость обработки данных. Если раньше графические данные обрабатывались еще и процессором, то современные видеокарты занимаются этим самостоятельно, освобождая ресурсы процессора на выполнение других задач [9]

Оперативная память

Это так называемое оперативно–запоминающее устройство для хранения данных. Его функционирование зависит от наличия электроэнергии, при пропадании питания вся память стирается из ОЗУ. Оперативная память хранит микрокоманды и данных, необходимые для работы центрального процессора. Она обеспечивает более быстрый доступ к информации, чем винчестер. Поэтому именно в оперативной памяти хранятся все запущенные пользователем приложения.

Конечно, чем выше емкость оперативной памяти, тем лучше. Но не стоит также забывать и о частоте, то есть об ее скорости.

Устройства ввода–вывода

К устройствам ввода относят клавиатуру, мышь, джойстики и др. За вывод информации отвечает монитор, принтер, и пр. Именно через эти устройства происходит диалог пользователя с компьютером.

Учитывая тесное взаимодействие всех комплектующих ПК, необходимо заниматься их подбором с особой тщательностью. Максимальная производительность компьютера может быть достигнута только при следовании этим путем [9].

Устройства ввода–вывода

Устройства ввода информации

Клавиатура – устройство для ввода информации. Для подключения клавиатуры имеется порт клавиатуры – логическое устройство (микросхема), принимающее специальный сигнал (скан–код) от клавиатуры в момент нажатия клавиши. Порт клавиатуры обращается к процессору, затем запускается программа обработки прерывания клавиатуры. После окончания программы обработки, определяется код нажатой клавиши, после чего программа ждет новых действий со стороны пользователя. Клавиатура может также подключаться к порту USB [7].

Рисунок 2. Клавиатура

Мышь – устройство позиционирования. Подключается к последовательному порту компьютера, PS–разъему или USB порту. Это электромеханическое устройство, внутри которого находится шарик. Специальная программа отслеживает перемещение шарика по столу и выполняет те или иные действия. Оптические мыши работают на оптическом принципе преобразования перемещений в сигнал. С помощью мыши управляют программами, написанными для Windows [13].

Рисунок 3. Компьютерная мышь

Трекбол – тоже устройство позиционирования, в котором шарик вращается рукой [13].

Рисунок 4. Трекбол

Сканер – устройство ввода изображения с двухмерной поверхности в компьютер. Создает оцифрованное изображение документа и помещает его в память компьютера. На считываемое изображение подается луч света, который, отражаясь, попадает на специальный элемент, преобразующий свет в электрический сигнал [7].

Рисунок 5. Сканер

Устройства вывода информации

Наиболее распространенные – монитор и принтер.

Монитор предназначен для отображения текстовой и графической информации. В текстовом режиме монитор разбивается на отдельные участки – знакоместа, на которых отображаются символы. В графическом режиме – изображение состоит из точек (пикселей). Монитор подключается к процессору через видеоадаптер. Количество точек по горизонтали и по вертикали, которые монитор способен воспроизвести четко и раздельно, называют разрешающей способностью монитора [2].

Рисунок 6. Монитор

Принтер предназначен для выдачи данных из компьютера на бумаге, пленке в удобном для чтения виде (в твердой копии). По способу печати принтеры делятся на:

• матричные (ударные – краска наносится на носитель с помощью выдвигающихся штырьков матрицы);
• термические (специальная красящая лента при нагреве оставляет краску на бумаге от быстро нагревающихся элементов печатающей головки);
• струйные (форсунка разбрызгивает чернила по контуру символа);
• лазерные (с помощью лазера изображение переносится на фоточувствительный барабан, красящий порошок прилипает к барабану по контуру изображения и затем переносится на бумагу).

Основные характеристики принтеров – скорость печати, качество печати [2].

Рисунок 7 . Принтер

Плоттер – графопостроитель – выводит из компьютера данные в графическом виде (используется в системах автоматического проектирования).

Рисунок 8. Плоттер

Мониторы для персональных компьютеров

История мониторов

Одна из важнейших частей персонального компьютера – монитор. Именно с этим устройством визуального отображения информации регулярно происходит зрительный контакт. Параметры этого устройства напрямую влияют на то, насколько глазам человека будет комфортно работать. Поэтому по мере развития ПК люди пытались улучшить и работу монитора, сделать его более универсальным и безопасным для зрения.

Открытие Фердинанда Брауна во второй половине XIX века положило путь к созданию монитора, ученый путем долгих экспериментов на протяжении 18 лет пытался создать и, в конце концов, создал прибор, который формировал изображение при помощи электронно–лучевой трубки [8].

Рисунок 9. Фердинанд Браун

Браун не запатентовал свое изобретение и на протяжении десятилетий этот механизм совершенствовали другие специалисты в области техники. Такие приборы получили названия «кинескопы». Изначально они были векторными: один луч с высокой скоростью передвигался по экрану и «рисовал» изображение. Именно это устройство было заложено в основе первых ЭВМ.

Главный минус векторного кинескопа – невозможность отображать долгое время графические элементы. Поэтому на смену векторным пришли растровые, однако они в свою очередь подходили больше для телевидения, чем для компьютерной техники. Их использование требовало большой объем памяти для восстановления картинки. Первые компьютеры выводили всю информацию на печатные носители. По мере развития электронно–лучевой трубки, ее начали внедрять в ЭВМ. Впервые такое устройство было представлено 1948 году и носило название «Manchester Small–Scale Experimental Machine» [13].

Рисунок 10. Manchester Small–Scale Experimental Machine

Наряду с этим механизмом были созданы и другие, но все они отличались от современных компьютерных мониторов, так как в основном работали как осциллографы. Начиная с 1951 года, электронно–лучевые трубки активно развиваются в США. Их использовали для отображения в небе вражеских самолетов в случае воздушной атаки.

Рисунок 11. Монитор с ЭЛТ

Уже к 1960–м годам такие мониторы стали одной из составляющих ЭВМ. При этом для улучшения работы монитора, а также качества изображения, в устройство добавили дисплейные станции. Они форматировали знаки на экране. Так как в те времена ЭВМ была дорогостоящая вещь, решением этой проблемы стало создание терминалов (экранов), позволявших подключаться к одному компьютеру с разных мониторов. Сначала это приспособление помогало отображать только текст из 12 строк по 80 символов в каждом [13].

В 1972 году терминал мог демонстрировать 4 цвета. В 1975 году был выпущен первый компьютер со встроенным монитором. Однако скорость его работы была медленной. Поэтому в 1981 году был создан видеоадаптер Monochrome Display Adapter, бравший на себя работу центрального процессора. Однако он мог выводить лишь текстовые изображения. Несколько месяцев спустя был выпущен цветовой адаптер, отображавший 16 цветов на экране, но такие устройства не позволяли сделать картинку качественной и четкой. Монитор, использовавший все функции адаптера, был создан в 1983 году.

Первопроходцем можно назвать компанию IBM, уже за ней стали появляться аналоги по всему миру. На протяжении нескольких лет каждая фирма вносила новшества в свои изобретения, улучшая тем самым объем памяти, качество изображения, а также возможности мониторов. Стоит выделить видеоадаптер VGA, который был представлен в 1987 году [9].

Рисунок 12. Видеоадаптер VGA

По сравнению с другими устройствами он мог отобразить 256 цветов, а его разрешение было 640×480 пикселей, чего не было раньше. Это разрешение признали мониторным стандартом [9]. Однако вскоре на смену ЭЛТ пришли ЖК мониторы. И если XX век можно назвать эрой электронно–лучевых трубок, то последние десятилетия на пике популярности находятся ЖК–мониторы.

2.2. Типы мониторов и их характеристики

Одной из наиболее важных составных частей персонального компьютера является его видеоподсистема, состоящая из монитора и видеоадаптера (обычно размещаемого на системной плате). Монитор предназначен для отображения на экране текстовой и графической информации, визуально воспринимаемой пользователем персонального компьютера. В настоящее время существует большое разнообразие типов мониторов. Их можно охарактеризовать следующими основными признаками:

По режиму отображения мониторы делятся на:

• растровые дисплеи;
• векторные дисплеи [10].

В векторных дисплеях с регенерацией изображения на базе электронно–лучевой трубки (ЭЛТ) используется люминофор с очень коротким временем послесвечения. Такие дисплеи часто называют дисплеями с произвольным сканированием. Из–за того, что время послесвечения люминофора мало, изображение на ЭЛТ за секунду должно многократно перерисоваться или регенерироваться. Минимальная скорость регенерации должна составлять, по крайней мере, 30 (1/с), а предпочтительнее 40–50 (1/с). Скорость регенерации меньшая 30 приводит к мерцанию изображения.

Кроме ЭЛТ, для векторного дисплея необходим дисплейный буфер и дисплейный контроллер. Дисплейный буфер – непрерывный участок памяти, содержащий всю информацию, необходимую для вывода изображения на ЭЛТ. Функция дисплейного контроллера заключается в том, чтобы циклически обрабатывать эту информацию со скоростью регенерации. Сложность рисунка ограничивается двумя факторами – размером дисплейного буфера и скоростью контроллера.

Растровое устройство можно рассматривать как матрицу дискретных ячеек (точек), каждая из которых может быть подсвечена. Таким образом, оно является точечно–рисующим устройством. Невозможно, за исключением специальных случаев, непосредственно нарисовать отрезок прямой из одной адресуемой точки или пиксела в матрице в другую адресуемую точку. Отрезок можно только аппроксимировать последовательностями точек (пикселов), близко лежащих к реальной траектории отрезка.

Отрезок прямой из точек получится только в случае горизонтальных, вертикальных или расположенных под углом 45 градусов отрезков. Все другие отрезки будут выглядеть как последовательности ступенек. Это явление называется лестничным эффектом или «зазубренностью» [101].

Чаще всего для графических устройств с растровой ЭЛТ используется буфер кадра. Буфер кадра представляет собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Для каждой точки или пиксела в растре отводится как минимум один бит памяти. Эта память называется битовой плоскостью. Для квадратного растра размером 512 х 512 требуется 2 18, или 262144 бита памяти в одной битовой плоскости. Из–за того, что бит памяти имеет только два состояния (двоичное 0 или 1), имея одну битовую плоскость, можно получить лишь черно–белое изображение. Битовая плоскость является цифровым устройством, тогда как растровая ЭЛТ – аналоговое устройство. Поэтому при считывании информации из буфера кадра и ее выводе на графическое устройство с растровой ЭЛТ должно происходить преобразование из цифрового представления в аналоговый сигнал. Такое преобразование выполняет цифро–аналоговый преобразователь (ЦАП) [10].

По типу экрана мониторы делятся на:

• Дисплеи на основе ЭЛТ;
• Жидкокристаллические (ЖК);
• Плазменные.
• Дисплеи на основе электронно–лучевой трубки

Чтобы понять принципы работу растровых дисплеев и векторных дисплеев с регенерацией, нужно иметь представление о конструкции ЭЛТ и методах создания видеоизображения.

На рисунке 13 схематично показана ЭЛТ, используемая в видеомониторах [6].

Рисунок 13. Электронно–лучевая трубка

Катод (отрицательно заряженный) нагревают до тех пор, пока возбужденные электроны не создадут расширяющегося облака (электроны отталкиваются друг от друга, так как имеют одинаковый заряд). Эти электроны притягиваются к сильно заряженному положительному аноду. На внутреннюю сторону расширенного конца ЭЛТ нанесен люминофор. Облако электронов с помощью линз фокусируется с узкий, строго параллельный пучок, и луч дает яркое пятно в центре ЭЛТ. Луч отклоняется или позиционируется влево или вправо от центра и (или) выше или ниже центра с помощью усилителей горизонтального и вертикального отклонения. Именно в данный момент проявляется отличие векторных и растровых дисплеев. В векторном дисплее электронный луч может быть отклонен непосредственно из любой произвольной позиции в любую другую произвольную позицию на экране ЭЛТ (аноде). Поскольку люминофорное покрытие нанесено на экран ЭЛТ сплошным слоем, в результате получается почти идеальная прямая. В отличие от этого в растровом дисплее луч может отклоняться только в строго определенные позиции на экране, образующие своеобразную мозаику. Эта мозаика составляет видеоизображение. Люминофорное покрытие на экране растровой ЭЛТ тоже не непрерывно, а представляет собой множество тесно расположенных мельчайших точек, куда может позиционироваться луч, образуя мозаику [6].

Экран жидкокристаллического дисплея (ЖКД) состоит из двух стеклянных пластин, между которыми находится масса, содержащая жидкие кристаллы, которые изменяют свои оптические свойства в зависимости от прилагаемого электрического заряда. Жидкие кристаллы сами не светятся, поэтому ЖКД нуждаются в подсветке или во внешнем освещении.

Основным достоинством ЖКД являются их габариты (экран плоский). К недостаткам можно отнести недостаточное быстродействие при изменении изображения на экране, что особенно заметно при перемещении курсора мыши, а также зависимость резкости и яркости изображения от угла зрения.

Жидкокристаллические дисплеи

ЖК – дисплеи обладают неоспоримыми преимуществами перед конкурирующими устройствами отображения:

1. Размеры. ЖК–дисплеи отличаются малой глубиной и небольшой массой и поэтому их более удобно перемещать и устанавливать, чем ЭЛТ–мониторы, у которых размер в глубину приблизительно равен ширине.

2. Энергопотребление. ЖК–дисплей потребляет меньшую мощность, чем ЭЛТ–монитор с сопоставимыми характеристиками.

3. Удобство для пользователя. В ЭЛТ электронные лучи при развертке движутся по экрану, обновляя изображение. Хотя в большинстве случаев можно установить такую частоту регенерации (число обновлений экрана электронными лучами в секунду), что изображение выглядит стабильным, некоторые пользователи все же воспринимают мерцание, способное вызвать быстрое утомление глаз и головную боль. На экране ЖК–дисплея каждый пиксел либо включен, либо выключен, так что мерцание отсутствует. Кроме того, для ЭЛТ–мониторов характерно в небольших количествах электромагнитное излучение; в ЖК–мониторах такого излучения нет.

Недостаток – высокая цена [12]

Еще одно достижение, благодаря которому может произойти снижение цен в скором времени, – усовершенствование технологии панелей на супертвистированных нематических кристаллах (dual supertwist nematic, DSTN). DSTN–дисплеи всегда были дешевле, чем ЖК–устройства на тонкопленочных транзисторах, но несколько уступали им по качеству: DSTN–дисплеи не обеспечивают такой контрастности и четкости, как матрицы TFT, а их медленная реакция приводит к мерцанию и появлению паразитных (повторных) изображений на экране, особенно при отображении движущихся объектов. Однако фирма Sharp, крупнейший поставщик DSTN–панелей, недавно провела презентацию панели, в которой используется разработанная ею технология HCA (высококонтрастная адресация).

HCA–панели обеспечивают такую же контрастность изображения, как TFT–матрицы, и почти не уступают им по скорости реакции при воспроизведении видео. Фирма Arithmos разработала процессор визуализации для DSTN–панелей, который позволяет еще более улучшить качество изображения. Таким образом, для пользователей, ограниченных в средствах, DSTN–дисплей может оказаться хорошим компромиссным решением.

В ЖК–дисплеях угол обзора не только мал, но и асимметричен: обычно он составляет 45 градусов по горизонтали и +15...–30 по вертикали. Излучающие дисплеи, такие как электролюминесцентные, плазменные и на базе ЭЛТ, как правило, имеют конус обзора от 80 до 90 по обеим осям. Хотя в последнее время на рынке появились модели ЖК–дисплеев с увеличенным углом обзора 50–60 градусов [12].

Представитель Hitachi Тим Паттон считает, что в традиционных ЖК–дисплеях наблюдается зависимость контрастности и цвета изображения от угла зрения. Эта проблема обострялась по мере увеличения размеров ЖК–дисплеев и приобретения ими способности воспроизводить больше цветов.

Hitachi при создании своего нового дисплея SuperTFT воспользовалась иной технологией – IPS. Как известно, в обычных ЖК–дисплеях молекулы жидкого кристалла меняют свою ориентацию с горизонтальной на вертикальную под воздействием электрического поля, а адресующие электроды помещаются на две расположенные друг против друга стеклянные подложки. В IPS(in–plane switching) – дисплеях, наоборот, происходит чередование двух углов в горизонтальной плоскости, причем оба электрода находятся на одной из подложек. В результате угол обзора, как по горизонтальной, так и по вертикальной оси достигает 70 градусов.

Плазменные дисплеи

Газоплазменные мониторы состоят из двух пластин, между которыми находится газовая смесь, светящаяся под воздействием электрических импульсов. Такие мониторы не имеют недостатков, присущих ЖКД, однако их нельзя использовать в переносных компьютерах с аккумуляторным и батарейным питанием, так как они потребляют большой ток.

Размер по диагонали (расстояние от левого нижнего до правого верхнего угла экрана) приводится в дюймах. Наиболее распространены мониторы с диагональю 14”. Однако работать с монитором с диагональю 15” намного удобнее, а для работы с графическими пакетами, издательскими системами и системами автоматизированного проектирования необходимы мониторы с диагональю не меньше 17”;

• теневая маска экрана. Единицей измерения является расстояние между отверстиями маски в мм. Чем меньше это расстояние и чем больше отверстий, тем выше качество изображения. Этот параметр часто отождествляют с зерном экрана монитора, однако это справедливо не во всех случаях;
• разрешение, измеряется в пикселах (точках), помещающихся по горизонтали и вертикали видимой части экрана. В настоящее время наиболее распространены мониторы с расширением не менее 1024*768 пикселей;
• кинескоп. Наиболее предпочтительны следующие типы кинескопов: Black Trinitron, Black Matrix и Black Planar. Данные кинескопы очень контрастны, дают отличное изображение, однако их люминофор чувствителен к свету, что может сократить срок службы монитора. К тому же при работе с контрастным монитором быстрее устают глаза;
• потребляемая мощность. У мониторов с диагональю 14” потребляемая мощность не должна превышать 60 Вт, иначе повышается вероятность теплового перегрева монитора, что сокращает срок его службы. У более крупных мониторов потребляемая мощность соответственно выше;
• антибликовое покрытие. Для дешевых мониторов используют пескоструйную обработку поверхности экрана. При этом качество изображения ухудшается. В дорогих мониторах на поверхность экрана наносится специальное химическое вещество, обладающее антибликовыми свойствами; – защитные свойства монитора. В настоящее время распространены мониторы с низким уровнем излучения (LR–мониторы). Они отвечают нормам стандарта MPRI или MPR II [6].

По цветности мониторы делятся на:

• цветные;
• монохромные.

Все современные аналоговые мониторы условно можно разделить на следующие типы:

• с фиксированной частотой развертки;
• с несколькими фиксированными частотами;
• и многочастотные (мультичастотные) [6].

Мультичастотные мониторы обладают способностью настраиваться на произвольные значения частот синхронизации из некоторого заданного диапазона, например, 30–64 кГц для строчной и 50–100 Гц для кадровой развертки. Разработчиками мониторов данного типа является фирма NEC. В названии таких мониторов присутствует слово Multisync. Эти мониторы относятся к наиболее распространенному типу мониторов с электронно–лучевой трубкой.

Видеосигнал:

• цифровой;
• аналоговый.

Под цифровыми мониторами понимаются устройства отображения зрительной информации на основе электронно–лучевой трубки, управляемой цифровыми схемами. К цифровым относятся монохромные мониторы, снабженные видеоадаптерами стандартов MDA и Hercules, цветные RGB–мониторы, предназначенные для подключения к видеоадаптеру стандарта EGA. Монохромные мониторы способны отображать на экране только темные и светлые точки, иногда точки могут различаться интенсивностью. Hercules–мониторы имеют разрешение до 728*348 пикселов, небольшие габариты и вес. Блок развертки монитора получает синхроимпульсы от соответствующего видеоадаптера. RGB–мониторы способны отображать 16 цветов, однако разрешение экрана у них меньше, чем у Hercules–мониторов.

Электронно–лучевая трубка мониторов данного типа управляется аналоговыми сигналами поступающими от видеоадаптера. Принцип работы электронно–лучевой трубки монитора такой же, как у телевизионной трубки. Аналоговые мониторы способны поддерживать разрешение стандарта VGA (640*480) пикселов и выше [8].

Далее рассмотрим наиболее популярные сегодня типы матриц, применяемых в конструировании мониторов, а также их характеристики

LCD

Такие экраны пользуются популярностью у производителей TV, используются и для мобильных девайсов. Аббревиатура расшифровывается как Liquid Crystal Display. Дословный перевод – жидкокристаллический экран. С момента своего появления LCD успешно «подвинул» ЭЛТ дисплеи.

TFT

Сокращение от Thin Film Transistor. Технология экранов с активной матрицей. Это обыкновенный ЖК–экран, но на тонкопленочных транзисторах. Большая часть мониторов в продаже – это LCD TFT. Его основа – пиксели и субпиксели, с помощью которых можно создавать миллионы оттенков на экране. Отдельный субпиксель включает в себя: цветовой, вертикальный и горизонтальный фильтр, прозрачные электроды и ЖК–молекулы. Каждый из огромного числа пикселей несет цветовую информацию в отдельный временной отрезок, что в совокупности дает картинку. Для ее выведения на экран используется матрица и подсветка из светодиодов [11].

IPS

Жидкокристаллическая матрица. Была создана для ликвидации недостатков TN матрицы. Технология увеличила обзор до 178° по вертикали и горизонтали, ее характеризует высокий уровень контрастности и хорошая передача оттенков. Такая матрица позволяет создать яркую и четкую картинку. Оптимально подходит для экранов, которые используются для работы в интернете, просмотра кинолент, обработки фото.

TN

Одна из самых простых технологий матрицы. TN плюс film означает дополнительный слой, используемый для обеспечения обзора на 90–170 градусов по горизонтали и 65–160 – по вертикали. Слово film часто упускают в названии, называя просто – мониторы T. Они наиболее бюджетные из всех описанных выше. Из–за того, что у таких экранов не идеальное изображение при просмотре под углом и цветопередача уступает мониторам на IPS или MVA, их не рекомендуют приобретать фоторедакторам или видеомонтажерам. TN матрицы обладают высокой скоростью отклика, что делает ее очень популярной среди геймеров. К тому же, мониторы TN экономичны в энергопотреблении и долговечны.

LED

Разновидность подсветки ЖК–матриц, где вместо ламповой используется светодиодная LED–подсветка монитора. Светодиоды находятся либо по краям панели, либо позади кристалликов, подсвечивая матрицу. Последняя регулирует степень проходящего света, создавая картинку на экране. Изображение здесь очень сочное и контрастное. Также присутствует невероятная глубина черного оттенка. Благодаря светодиодной подсветке картинка становится максимально реалистичной [11].

OLED

Монитор, в матрице которого основным элементом являются органические светодиоды. OLED мониторы не нуждаются в дополнительной подсветке, т.к. органические светодиоды излучают свет самостоятельно. Благодаря отсутствию подсветки такие устройства могут быть очень тонкими. Подобные изделия менее распространены из–за дороговизны.

Плазменный экран

На сегодняшний день эта технология устарела и практически не представлена на рынке. В плазме каждая ячейка экрана – самостоятельно светящийся элемент. Мерцание происходит настолько быстро, что человеческий глаз его не улавливает, перед пользователем предстает только насыщенное изображение с высоким уровнем цветопередачи [11].

Современные разрешения мониторов:

• HD – недорогие мониторы (например, LG 19M38A–B), количество пикселей здесь составляет 1366 на 768. Несложные игрушки, видео, простая офисная работа – самое то для HD монитора.
• FullHD – составляет 1920х1080 пикс (Samsung Curved C24F390F), в настоящий момент это самое популярное разрешение.
• 4К – размеры здесь 3840 на 2160 px, оптимальный вариант для сферы развлечений: просмотр кино, игровые приложения [9].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При выполнении работы были реализованы поставленные задачи:

• описан общий вид архитектуры персонального компьютера;
• охарактеризованы устройства ввода–вывода;
• приведена краткая история развития мониторов;
• рассмотрены типы мониторов и их характеристики.

Благодаря реализации поставленных задач, была достигнута цель работы – рассмотрены характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров.

Можно сказать, что за плечами современных удобных и показательных мониторов стоит достаточно продолжительная история развития. Также важно, что развитие технологий не остановилось, в связи с чем более чем вероятно появление более совершенных мониторов с течением времени. Уже сейчас характеристики мониторов впечатляют, а получаемые изображения поражают воображение. Тем не менее, установившаяся тенденция развития дает основания полагать, что с течением времени мониторы для персональных компьютеров будут становиться все более совершенными и, что немаловажно, доступными для пользователей различного уровня достатка.

В связи с этим текст данной работы может быть дополнен и актуализирован новыми данными, появление которых возможно уже в ближайшем будущем. Кроме того, при выполнении исследования были получены ценные теоретические знания о типах и характеристиках мониторов, которые будут полезны в обучении, в реализации профессиональной деятельности и в личной жизни.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абросимов, Л. И. Базисные методы проектирования и анализа сетей ЭВМ. Учебное пособие / Л. И. Абросимов. – М.: Университетская книга, 2015. – 248 c.
   1. Авдеев, В. А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование. Учебное пособие / В. А. Авдеев. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 848 c.
2. Гибсон, У. Периферийные устройства / У.Гибсон. – М.: Азбука, Азбука–Аттикус, 2015. – 448 c.
3. Головин, Ю. А. Информационные сети / Ю.А. Головин, А. А. Суконщиков, С. А. Яковлев. – М.: Академия, 2017. – 384 c.
4. Горнец, Н. Н. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы / Н. Н. Горнец, А. Г. Рощин. – М.: Academia, 2017. – 240 c.
5. Гребенюк, Е. И. Технические средства информатизации / Е. И. Гребенюк, Н. А. Гребенюк. – М.: Academia, 2018. – 352 c.
6. Гусева, А. И. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебник / А. И. Гусева. – Москва: СПб. [и др.] : Питер, 2014. – 288 c.
7. Жмакин, А. П. Архитектура ЭВМ / А. П. Жмакин. – М.: БХВ–Петербург, 2016. – 352 c.
8. Киселев, С. В. Аппаратные средства персонального компьютера / С. В. Киселев и др. – М.: Академия, 2018. – 990 c.
9. Мелехин, В. Ф. Вычислительные системы и сети / В. Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. – М.: Academia, 2016. – 208 c.
   1. Партыка, Т. Л. Периферийные устройства вычислительной техники / Т. Л. Партыка, И. И. Попов. – М.: Форум, 2017. – 432 c.
10. Сидоров, В. Д. Аппаратное обеспечение ЭВМ / В.Д. Сидоров, Н. В. Струмпэ. – М.: Академия, 2015. – 336 c.
11. Старков, В. В. Архитектура персонального компьютера. Организация, устройство, работа / В. В. Старков. – М.: Горячая линия – Телеком, 2019. – 538 c.
12. Струмпэ, Н. В. Аппаратное обеспечение ЭВМ. Практикум / Н. В. Струмпэ, В.Д. Сидоров. – М.: Академия, 2016. – 160 c.
13. Флорес, А. Внешние устройства ЭВМ / А. Флорес. – М.: Мир, 2016. – 550 c.