Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров (Мониторы с электронно-лучевой трубкой)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Монито́р — конструктивно законченное устройство, предназначенное для визуального отображения информации. Данное устройство – одно из важнейших составляющих компьютера, монитор является визуальным каналом связи со всеми прикладными программами, относится к внешним устройствам, подключаемым к персональному компьютеру.

Бурное развитие ИТ-технологий требует разработки новых моделей мониторов с новыми возможностями и большего размера, так как процесс развития информационных систем неутомимо набирает обороты в жизни людей и общества. Появляются все новые технологии, одна приходит на замену другой. И, вследствие чего, становится необходимым разработка и производство нового оборудования, а в частности самих мониторов. Данная тема актуальна, так как чтобы приобрести более или менее качественный монитор желательно предварительно хотя бы в общих чертах изучить его устройство и разбираться в его характеристиках.

Цель данной работы рассмотреть основные характеристики и типы мониторов для персонального компьютера. Будут проанализированы результаты и сделаны соответствующие выводы.

В соответствии с темой были выделены следующие задачи:

Изучение источников информации по данной теме;
Рассмотрение разных типов мониторов и принцип их работы;
Изучить характеристики мониторов.

1. Типы мониторов и принцип их действия

1.1. Мониторы с электронно-лучевой трубкой

Монитор на основе электронно-лучевой трубки (CRT (Cathode Ray Tube) – мониторы) совсем недавно, буквально 5–7 лет назад, был самыми распространенными (рис.1). Из названия становится понятно, что, в основе всех подобных мониторов лежит катодно-лучевая трубка, или как технически правильно говорить "электронно-лучевая трубка" (ЭЛТ).

Данная технология, используемая в этом типе мониторов, была создана много лет назад и первоначально создавалась в качестве специального инструментария для измерения переменного тока, проще говоря, для осциллографа. Развитие данной технологии применительно к созданию мониторов за последние несколько лет привело к производству качественных, больших по размеру и низких по стоимости экранов. Сегодня найти в магазине 14" монитор очень сложно, а всего три четыре года назад это был стандарт. Сегодня стандартными являются 15" мониторы и наблюдается явная тенденция в сторону 17" экранов. Пройдёт немного времени и 17" мониторы станут стандартным устройством, особенно в свете существенного снижения цен на них, а на горизонте уже 19" мониторы и более.

Рис.1. Мониторы с электронно-лучевой трубкой

Принципы работы CRT–мониторов. CRT–или ЭЛТ–монитор имеет стеклянную трубку, внутри которой создан вакуум.

Устройство ЭЛТ цветного изображения (рис.2):

1. Электронные пушки.

2. Электронные лучи.

3. Фокусирующая катушка.

4. Отклоняющие катушки.

5. Анод.

6. Маска, благодаря которой красный луч попадает на красный люминофор, и т. д.

7. Красные, зелёные и синие зёрна люминофора.

8. Маска и зёрна люминофора (увеличено).

Рис.2. Устройство ЭЛТ цветного изображения

С фронтальной стороны внутренняя часть стекла трубки покрыта люминофором (7). 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.

Для создания изображения в CRT–мониторе используется электронная пушка (1), которая испускает поток электронов (2) сквозь металлическую маску или решетку на внутреннюю поверхность стеклянного экрана монитора (6), которая покрыта разноцветными люминофорными точками. Глаз человека реагируют на 3 основных цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) а также на их комбинации, из которых создаётся бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов. Электроны попадают на люминофорный слой, после чего энергия электронов преобразуется в свет, т.е. поток электронов заставляет точки люминофора светиться. В цветном CRT–мониторе используются три электронные пушки, в отличие от одной пушки, применяемой в монохромных мониторах, которые сейчас практически не производятся и мало кому интересны.

1.2 Жидкокристаллические мониторы

LCD (Liquid Crystal Display, жидкокристаллические мониторы(рис.3)) сделаны из вещества, которое находится в жидком состоянии, но при этом обладает некоторыми свойствами, присущими кристаллическим телам. Молекулы жидких кристаллов под воздействием электричества могут изменять свою ориентацию и вследствие этого изменять свойства светового луча, проходящего сквозь них. Впервые жидкие кристаллы нашли свое применение в кварцевых часах и в дисплеях для калькуляторов, и только спустя некоторое время их стали использовать в мониторах для портативных компьютеров.

Первые LCD дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли 15" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров производятся 19" и более LCD мониторы. С увеличением размеров увеличивается и разрешение, следствие чего появляются новые проблемы, преодолеть которые помогли новые специальных технологий. Одной из первых проблем была необходимость стандарта в определении качества отображения при высоких разрешениях. Первым шагом на пути к цели было увеличение угла поворота плоскости поляризации света в кристаллах с 90° до 270° с помощью STN технологии. STN это акроним, означающий "Super Twisted Nematic". Технология STN позволяет увеличить угол кручения ориентации кристаллов внутри LCD дисплея с 90° до 270°, что обеспечивает лучшую контрастность изображения при увеличении размеров монитора.

Рис.3. Жидкокристаллический монитор

В наше время наблюдается расширение вторжения LCD мониторов на рынок, так как что технология развивается, то конечная цена устройств понижается, это что дает возможность большему числу пользователей приобретать новые продукты.

Жидкокристаллический дисплей состоит из следующих элементов:

ЖК-матрицы (первоначально — плоский пакет стеклянных пластин, между слоями которого и располагаются жидкие кристаллы; в 2000-е годы начали применяться гибкие материалы на основе полимеров);
источников света для подсветки;
корпуса, чаще пластикового, с металлической рамкой для придания жёсткости;
контактного жгута (проводов).

Состав пикселя ЖК–матрицы (рис.4):

два прозрачных электрода;
слой молекул, расположенный между электродами;
два поляризационных фильтра, плоскости поляризации которых (как правило) перпендикулярны.

Рис.4. Пиксел цветного ЖК–дисплея

Если бы между фильтрами не было жидких кристаллов, то свет, пропускаемый первым фильтром, почти полностью блокировался бы вторым фильтром. Поверхность электродов, контактирующая с жидкими кристаллами, обработана специальным образом для ориентации молекул в начальный этап времени в одном направлении. В TN–матрице эти направления взаимно перпендикулярны, поэтому молекулы в отсутствие напряжения выстраиваются в винтовую структуру. Данная структура преломляет свет таким образом, что до второго фильтра плоскость его поляризации поворачивается и через него свет проходит уже без потерь. Если не считать поглощения первым фильтром половины неполяризованного света, ячейку можно считать прозрачной.

Если к электродам приложить напряжение, то молекулы выстроятся по направлению электрического поля, что исказит винтовую структуру. Силы упругости противодействуют этому, поэтому при отключении напряжения молекулы возвратятся в исходное положение. Если величина электрического поля достаточно большая, то практически все молекулы становятся параллельны, что приводит к непрозрачности структуры. Поэтому контролируя напряжение, можно управлять уровнем прозрачности.

Если постоянное напряжение приложено в течение долгого времени, то жидкокристаллическая структура может деградировать из-за миграции ионов. Эта проблема решается применением переменного тока или же изменением полярности поля при каждой адресации ячейки (так как изменение прозрачности происходит при включении тока, вне зависимости от его полярности).

Каждой из ячеек матрицы можно управлять индивидуально, но при увеличении их количества это становится трудновыполнимо, так как возрастает число необходимых для этого электродов. Поэтому практически везде применяется адресация по строкам и столбцам.

Источник света, проходящий через ячейки, может быть естественным — отражённым от подложки (в ЖК-дисплеях без подсветки). Но наиболее часто используют искусственный источник света. Это даёт независимости от внешнего освещения, а также стабилизирует свойства полученного изображения.

Таким образом жидкокристаллический монитор состоит из высокоточной электроники, обрабатывающей входной видеосигнал, жидкокристаллической-матрицы, источника света, блока питания и корпуса с элементами управления. Именно совокупность этих составляющих определяет свойства монитора в целом, хотя некоторые характеристики важнее других.

1.3 Сенсорные мониторы

Сенсорный экран (touch монитор) – это монитор, который чувствителен к прикосновениям, позволяющий людям работать с компьютером с помощью касаний к картинкам и словам. Данный тип мониторов обычно используются на информационных панелях, в планшетах и телефонах, в компьютеризированной подготовке устройств и просто для людей, которые лишены возможности пользоваться мышью и клавиатурой.

Сенсорные технологии также можно использовать и в других приложениях, где может потребоваться мышь, например, Web-браузеры. Некоторые приложения разработаны специально для сенсорных технологий, в которых обычно используются наиболее большие изображения (иконки), нежели в обычных ПК-приложениях. Мониторы, поддерживающие функцию встраиваемых сенсоров, также могут оснащаться сенсорным управлением.

Рис.5. Сенсорный монитор

Существует три вида сенсорных технологий:

Резистивные: резистивные сенсорные панели покрыты металлической пластинкой, проводящей электричество и резистивным слоем, вызывающим изменение в электрическом потоке, который распознается как прикосновение и посылает его в диспетчер для обработки. Резистивные сенсорные панели обычно наиболее доступные, но выдают только 85% ясности, к тому же их можно повредить любым острым предметом. Попадание пыли или воды, не влияют на работу резистивных сенсорных панелей.
Поверхностно акустически волновые (ПАВ): ПАВ технологии используют ультразвуковые волны, проходящие через поверхность сенсорной панели. Когда к панели прикасаются, часть волн поглощается. Это изменение в ультразвуковых волнах фиксируется как прикосновение и посылает информацию в контроллер для обработки. ПАВ панели наиболее прогрессивны.
Емкостный: емкостные сенсорные панели покрыты материалом, содержащие электрический заряд. Когда к панели прикасаются, точка соприкосновения получает небольшой заряд. Цепь расположена по всем углам панели, измеряет заряд и посылает информацию в диспетчер для обработки. Емкостные сенсорные панели должны быть использованы прикосновением пальцев, в отличие от резистивных и ПАВ панелей, которые могут быть использованы пальцем или пером. Попадание пыли или воды, не влияют на работу емкостных сенсорных панелей.

1.4 3D мониторы

В наше время уже несколько компаний налаживают производство 3D-монитора. Фирма Sharp представила жидкокристаллический 15-дюймовый 3D-монитор по цене в $1500, что в 5 раз превышает стоимость обычного, двухмерного, LCD-дисплея.

Когда монитор поступит на массовое производство пока не сообщается, но тенденция обнадеживает. Немецкая компания ACT Kern продает свои трехмерные дисплеи уже около года.

Данный тип мониторов будет большим подспорьем для научных исследований, медицины, проектирования, да и рядовых пользователей не откажется сыграть в трёхмерную игрушку. С развитием данной технологии потребуется новое программное обеспечение, но при развитии рынка 3D за этим дело не встанет.

Рис.6. 3D мониторы

2. Видеоадаптеры и видеопамять

2.1. Видеопамять

Монитор по отношению к процессору выступает в той же роли, что телевизор по отношению к телецентру: он показывает изображение, формируемое процессором компьютера. Но телевизор непрерывно получает видеосигнал из телецентра, а монитор на это "рассчитывать" не может. Дело в том, что процессор должен заниматься многими другими заданиями, а не только передавать изображение на монитор. Поэтому видеоадаптер должен иметь отдельную, выделенную память, в которую процессор записывает изображение. А уже затем видеоадаптер отдельно от процессора может выводить содержимое этой видеопамяти на экран.

SDRAM (Synchronous Dynamic RAM - синхронное динамическое оперативное запоминающее устройство) продвигается как стандарт на замену EDO DRAM и других асинхронных одно портовых типов памяти. Как только произведено первое считывание из памяти, или первая запись в память, следующие операции чтения или записи происходят с нулевыми задержками. Благодаря этому достигается максимально возможная скорость чтения и записи данных.

FPM DRAM (Fast Page Mode Dynamic RAM - динамическое оперативное запоминающее устройство с быстрым страничным доступом) – это, пожалуй, основной тип видеопамяти, идентичный используемой в системных платах. Использует асинхронный доступ, при котором управляющие сигналы не привязаны к тактовой частоте системы. Активно применялся примерно до 1996 г.

VRAM (Video RAM – видео оперативное запоминающее устройство) - так называемая двухпоpтовая DRAM с поддержкой одновременного, параллельного доступа со стороны видеопроцессора и центрального процессора компьютера. Позволяет совмещать во времени вывод изображения на экран и его обработку в видеопамяти, что значительно сокращает задержки и увеличивает скорость работы.

EDO DRAM (Extended Data Out DRAM - динамическое оперативное запоминающее устройство с увеличенным временем удержания данных на выходе) - тип памяти с элементами конвейеризации, позволяющий несколько ускорить обмен блоками данных с видеопамятью.

SGRAM (Synchronous Graphics RAM - синхронное графическое оперативное запоминающее устройство) - вариант DRAM с синхронным доступом, когда все управляющие сигналы изменяются одновременно с системным тактовым синхросигналом, что позволяет сократить временные задержки за счет "выравнивания" сигналов.

WRAM (Window RAM) - вариант VRAM, с увеличенной на 1/4 пропускной способностью и поддержкой некоторых часто применяемых функций, таких как отрисовка шрифтов, перемещение блоков изображения и т.п. Применяется практически только на акселераторах таких фирм, как Matrox и Number Nine, поскольку нуждается в специальных методах доступа и обработки данных, наличие всего одного производителя данного типа памяти очень уменьшило возможности ее использования. Видеоадаптеры, построенные с использованием данного типа памяти, не имеют тенденции к падению производительности при установке больших разрешений и частот обновления экрана, на одно-портовой же памяти в таких случаях RAMDAC все большее время занимает шину доступа к видеопамяти и производительность видеоадаптера может весомо снизится.

MDRAM (Multibank DRAM - много банковое оперативное запоминающее устройство) - вариант DRAM, организованный в виде множества независимых банков объемом по 32 Кб каждый, работающих в конвейерном режиме.

RDRAM (RAMBus DRAM) – это память, использующая специальный канал передачи данных (Rambus Channel), представляющий собой шину данных шириной в один байт. По этому каналу удается передавать информацию очень большими потоками, наивысшая скорость передачи данных для одного канала на сегодняшний момент составляет 1600MB/сек (частота 800MHz, данные передаются по двум срезам импульса). На один такой канал можно подключить несколько чипов памяти. Контроллер этой памяти работает с одним каналом Rambus. На одном чипе логики можно разместить четыре таких контроллера, значит теоретически можно поддерживать до четырёх таких каналов, обеспечивая максимальную пропускную способность в 6.4GB/сек. На сегодняшний момент этот тип памяти обеспечивает наивысшую пропускную способность на один чип памяти, по сравнению с остальными типами памяти. Увеличение скорости обращения видеопроцессора к видеопамяти, не смотря на повышения пропускной способности адаптера, позволяет поднять максимальную частоту регенерации изображения, что снижает утомляемость глаз оператора.

2.2. Видеоадаптеры

Когда появился компьютер IMB PC, единственным совместимым с ним видеоадаптером был адаптер MDA. Он оказался неплохим дополнением для посимвольно ориентированного коммерческого программного обеспечения, в том числе для таких текстовых процессоров, как WordStar, устанавливавшихся в микрокомпьютерах того времени. Но по мере роста объема данных, вводимых в электронные таблицы, появилось желание отобразить эти данные в графическом виде. Для первых пользователей электронных таблиц существовало два выхода:

Использовать видеоадаптер Color Graphics Adapter (CGA) фирмы IBM. Адаптер CGA позволил избавиться от проблемы отсутствия графики в MDA и увеличить количество цветов. Помимо этого, в нем были предусмотрены отдельные режимы для текста и для графики. Графическое разрешение было не высоким для качественного отображения текста, и даже в текстовом режиме матрица символов имела размер 8 на 8 точек вместо 9 на 14 у MDA. При замене MDA на CGA приходилось покупать новый монитор. Многие использовали MDA и CGA одновременно.
Использовать видео плату Hercules Graphics Card (HGC). Видео плата HGC сохраняла качественное отображение монохромного текста MDA и дополняла его монохромной графикой для коммерческих приложений. Возможно, это стало наиболее весомым вкладом в создание рынка независимых производителей аппаратного обеспечения для IBM PC. Плата HGC дала доступ к каждому пикселю на экране монохромного адаптера, имеющем разрешение 720 на 350, что составляло более восьмидесяти процентов пикселей на стандартном дисплее с разрешением 640 на 480.

У адаптера CGA было очень низкое разрешение и малое количество цветов – аппаратное обеспечение превращало изображение на экране в нечто похожее на мультфильм. У него также была проблема с совместным доступом к видеопамяти генератора изображения и шины. Если процесс обращался к видеопамяти в момент, когда луч на электронно-лучевой трубке не возвращался снизу-вверх, на экране появлялся белый шум ("снег", или импульсный точечный узор).

Чтобы решить проблемы адаптера CGA, фирма IBM разработала видеоадаптер Enhanced Graphics Adapter (EGA), в котором были исправлены многие недостатки CGA, а также увеличивалось количество цветов и разрешение экрана. Это улучшило качество текста и графики. Однако разрешение и количество цветов оставались все еще ограниченными. Это открывало широкое поле деятельности для независимых фирм. Адаптер EGA хорошо продавался благодаря программному обеспечению, но был весьма дорогим. Фирма IBM продавала EGA частями: изначально приобреталась плата и монитор, а затем, чтобы получить максимальное разрешение и цветность, - дополнительную память и чипы.

Большая стоимость и ограниченная производительность адаптера EGA способствовали повышению спроса на лучшие видеосистемы. Фирма IBM выпустила Professional Graphics Controller, этот контроллер оказался весьма дорогим и несовместимым с большей частью программного обеспечения. В операционной системе Windows никогда не существовало драйверов для этого контролера. Другие предприниматели создали свои адаптеры, свои программы, драйверы и, соответственно, свои проблемы совместимости.

Решил эту проблему один из самых долговечных стандартов, когда-либо существовавших в персональных компьютерах: Video Graphics Adapter (VGA), который IBM впервые представила с компьютерами PS/2 в 1987 году. Этот адаптер изменил ключевые характеристики видеоподсистем:

интерфейс аналоговых сигналов к монитору. Все мониторы с MDA, HGC, CGA и EGA получали от видео платы цифровые сигналы, другими словами, сигнал состоял из нулей и единиц. Однако новые функциональные возможности последующих поколений видео плат нельзя было реализовать в мониторах со стандартом MDA, CGA и EGA. В стандарте VGA цифровой интерфейс сигнала был заменен аналоговым;
амплитуда сигнала указывает на яркость луча в любой момент времени;
увеличенное разрешение и большее количество цветов. Стандарт VGA повысил графическое разрешение до 640 на 480 пикселей с 16 цветами. В расширении Super VGA обычно используется 256 цветов.

Переход к аналоговому интерфейсу монитора был необходим для увеличения количества цветов, поддерживаемых VGA. Покажем кратко различие интерфейсов EGA и VGA:

EGA – по соединительному кабелю проходят двухразрядные цифровые сигналы для красного, зеленого и синего. Монитор синхронизируется отдельными вертикальными и горизонтальными синхроимпульсами.
VGA - по соединительному кабелю проходят аналоговые сигналы интенсивности для красного, зеленого м синего. Монитор синхронизируется отдельными вертикальными и горизонтальными синхроимпульсами.

Стандарт VGA позволял использовать программное обеспечение с усовершенствованной видео платой любого производителя, а ОС Windows позволила писать программное обеспечение, не зависящее от интерфейса видео платы. До появления операционной системы Windows разработчики были вынуждены вводить в свои программы драйверы устройств низкого уровня. В этих драйверах кодировались методы использования функциональных возможностей видео плат. Стандарт VGA дал возможность разработчикам создать довольно общепризнанное изделие со всеми необходимыми свойствами и возможностями. С помощью независимого от устройства графического интерфейса ОС Windows (Graphics Device Interface) разработчики начали создавать программное обеспечение с полной уверенностью, что их программы будут работать как с существующим, на тот момент времени, так и с будущим аппаратным обеспечением. Независимость от устройств, которую обеспечивает интерфейс GDI, означает, что производители могут встраивать в свои видео платы уникальные интерфейсы, будучи уверенными в том, что, стоит только написать драйвер операционной системы Windows для платы, и приложения будут пользоваться всеми преимуществами аппаратного обеспечения. Кроме всего прочего, аналоговый интерфейс избавил монитор о необходимости синхронизации с видео платой, обусловив появление мониторов, которые могут работать с различными разрешениями дисплея и принимать любое количество цветов. Теперь перечислим основные типы и характеристики видеоадаптеров:

MDA (Monochrome Display Adapter - монохромный адаптер дисплея) – самый простой видеоадаптер, применявшийся в IBM PC. Поддерживает пять атрибутов текста: обычный, яркий, инверсный, подчёркнутый и мигающий. Частота строчной развёртки - 15 кГц. Интерфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, основной видеосигнал, дополнительный сигнал яркости.

HGC (Hercules Graphics Card - графическая карта Hercules) - расширение MDA с графическим режимом 720 на 348, разработанное фирмой Hercules.

CGA (Color Graphics Adapter - цветной графический адаптер) - первый адаптер с графическими возможностями. Работает или в текстовом режиме, или в графическом. В текстовых режимах доступно 256 атрибутов символа - 16 цветов символа и 16 цветов фона (либо 8 цветов фона и атрибут мигания), в графических режимах доступно четыре палитры по четыре цвета каждая в режиме 320 на 200, режим 640 на 200 - монохромный. Вывод информации на экран требовал синхронизации с развёрткой, иначе возникали конфликты по видеопамяти, проявляющиеся в виде "снега" на экране. Частота строчной развёртки - 15 кГц. Интерфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, основной видеосигнал (3 канала: красный, зеленый, синий), дополнительный сигнал яркости.

EGA (Enhanced Graphics Adapter - улучшенный графический адаптер) - дальнейшее развитие CGA, применённое в первых PC AT. Количество одновременно отображаемых цветов всё также 16, однако палитра расширена до 64 цветов (по два разряда яркости на каждый цвет). Введен промежуточный буфер для передаваемого на монитор потока данных, благодаря чему пропала необходимость в синхронизации при выводе в текстовых режимах. Структура видеопамяти сделана на основе так называемых битовых плоскостей - "слоев", каждый из которых в графическом режиме содержит биты только своего цвета, а в текстовых режимах по плоскостям разделяются собственно текст и данные знакогенератора. Совместим с MDA и CGA. Частоты строчной развёртки - 15 и 18 кГц. Интерфейс с монитором - цифровой: сигналы синхронизации, видеосигнал (по две линии на каждый из основных цветов).

MCGA (Multicolor Graphics Adapter - многоцветный графический адаптер) - введен фирмой IBM в ранних моделях PS/2. Количество воспроизводимых цветов увеличено до 262144 (по 64 уровня на каждый из основных цветов). Помимо палитры, введено понятие таблицы цветов, через которую выполняется преобразование 64-цветного пространства цветов EGA в пространство цветов MCGA. Введен также видеорежим 320x200x256, в котором вместо битовых плоскостей используется представление экрана непрерывной областью памяти объемом 64000 байт, где каждый байт описывает цвет соответствующей ему точки экрана. Частота строчной развёртки - 31 кГц, для эмуляции режимов CGA используется так называемое двойное сканирование - дублирование каждой строки формата Nx200 в режиме Nx400. Интерфейс с монитором - аналогово-цифровой: цифровые сигналы синхронизации, аналоговые сигналы основных цветов, передаваемые монитору без дискретизации. Поддерживает подключение монохромного монитора и его автоматическое опознание - при этом в видео-BIOS включается режим суммирования цветов по так называемой шкале серого для получения полутонового черно-белого изображения. Суммирование выполняется только при выводе через BIOS - при непосредственной записи в видеопамять на монитор попадает только сигнал зеленого цвета (если он не имеет встроенного цветосмесителя).

VGA (Video Graphics Array - множество, или массив, визуальной графики) - расширение MCGA, совместимое с EGA, введен фирмой IBM в средних моделях PS/2. Фактический стандарт видеоадаптера с конца 80-х годов. Добавлен текстовый режим 720 на 400 для эмуляции MDA и графический режим 640 на 480 с доступом через битовые плоскости. В режиме 640 на 480 используется так называемая квадратная точка. Совместим с MDA, CGA и EGA, интерфейс с монитором идентичен MCGA.

IBM 8514/a - специализированный адаптер для работы с высокими разрешениями (640x480x256 и 1024x768x256), с элементами графического ускорителя. Не поддерживает видеорежимы VGA. Интерфейс с монитором аналогичен VGA/MCGA.

IBM XGA - следующий специализированный адаптер IBM. Интерфейс с монитором аналогичен VGA/MCGA.

SVGA (Super VGA - "сверх"-VGA) - расширение VGA с добавлением более высоких разрешений и дополнительного сервиса. Цветовое пространство расширено до 65536 (High Color) или 16.7 млн (True Color). Из дополнительного сервиса добавлена поддержка VBE. Фактический стандарт видеоадаптера примерно с 1992 г.

В таблице 1 приводятся сравнительные характеристики адаптеров.

Таблица 1. Сравнительные характеристики адаптеров.

Монитор	Цвет/моно	Текстовый режим	Графический режим
MDA	Монохромный	80 на 25	640 на 200
CGA	Цветной	80 на 25	640 на 200 320 на 200
HERCULES	Монохромный	80 на 25	720 на 348
EGA	Цветной	80 на 25 80 на 43	640 на 350
VGA	Цветной	80 на 25 80 на 50	640 на 480 640 на 350 320 на 200
SVGA	Цветной	132 на 25 132 на 43 132 на 50	800 на 600 1024 на 768 1152 на 864 1280 на 1024 1600 на 1200
IBM XGA	Цветной	132 на 25	640 на 480

А теперь поясним встречающиеся выше термины: High Color, True Color и т.д. В обычных VGA-адаптерах цветовая информация записывается в видеопамять и занимающая 4 или 8 бит, перекодируется в 18-разрядное слово. В контролере графической карты эта информация преобразуется из цифровой в аналоговую и передается на монитор. В режимах High Color, True Color и Real Color введенное в память слово сразу передается в цифро-аналоговый преобразователь, поэтому цветовая информация о каждом пикселе записывается в это слово своим полным значением.

High Color вводит в действие палитру из 32768 цветовых оттенков. Real Color поддерживает 65536 оттенков, при True Color видеокарта поддерживает 16,7 миллионов цветов.

3. Характеристики мониторов

3.1 Типы развертки

При высоком разрешении важным фактором является тип развертки построчная (Non-Interlaced) или чересстрочная. При построчном способе формирования изображения все строки кадра выводятся в течение одного периода кадровой развертки, то есть передача всех строк на экране монитора за один прием без чередования. Все современные мониторы являются мониторами с построчной разверткой, что позволяет быстрее выводить изображение на экран и менее подвержены мерцанию. При чересстрочном способе за один период кадровой развертки выводятся нечетные строки изображения, за второй – четные. Поэтому, говорят, что один кадр делится на два поля, в случае чересстрочной развертки частота кадров снижается вдвое. Стандартные VGA карты при 800 на 600 поддерживают построчный способ, а 1024 на 728 – чересстрочный. Мониторы с построчной разверткой обладают лучшими характеристиками, так как они воспроизводят изображение без мерцания, гораздо быстрее, а также данные мониторы имеют более резкие и четкие изображения. Все мониторы высокого качества отображают изображения во всех режимах разрешения с построчной разверткой. Мониторы, имеющие "штатные" режимы с чересстрочной разверткой, ни одной из ведущих фирм, производящих мониторы, не выпускаются.

1. Разрешающая способность монитора

Разрешающая способность (разрешение) – плотность отображаемого на экране изображения. Она определяется количеством точек или элементов изображения вдоль одной строки и количеством горизонтальных строк. Экран VGA c разрешением 640 на 480 точек имеет 640 точек вдоль строки и 480 строк, развернутых на экране. От разрешающей способности зависит количество информации, выводимой на экран. В настоящее время самое большое разрешение достигает значения 1800х1440 (Монитор ViewSonic P815). Работать в режиме максимального разрешении монитора, как правило, работать нельзя (очень мелко). Но, тем не менее, максимальное разрешение является одним из важнейших параметров при оценке качества монитора. Чем выше максимальное разрешение, тем лучше монитор.

Для того чтобы определить реальную максимальную разрешающую способность монитора надо иметь три числа: шаг точки (шаг триад для трубок с теневой маской или горизонтальный шаг полосок для трубок с апертурной решеткой) и габаритные размеры используемой области экрана в миллиметрах. Последние можно узнать из описания устройства. Если пойти вторым путем, то необходимо максимально расширить границы изображения и проводить измерения через центр экрана. Подставив полученные числа в соответствующие формулы для определения реальной максимальной разрешающей способности.

Примем сокращения:

максимальное разрешение по горизонтали = MRH

максимальное разрешение по вертикали = MRV

Для мониторов с теневой маской:

MRH = горизонтальный размер/(0,866 x шаг триад);

MRV = вертикальный размер/(0,866 x шаг триад).

И так как, для 17-дюймового монитора с шагом точек 0,25 мм и размером используемой области экрана 320 на 240 миллиметров мы получим максимальную действительную разрешающую способность 1478 на 1109 точек: 320 /(0,866x0,25) = 1478 MRH; 240 /(0,866x0,25) = 1109 MRV.

Для мониторов с трубкой использующую апертурную решетку:

MRH = горизонтальный размер/горизонтальный шаг полосок;

MRV = вертикальный размер/вертикальный шаг полосок.

Значит, для 17-дюймового монитора с трубкой использующую апертурную решетку и шагом полосок 0,25 мм по горизонтали и размером используемой области экрана 320 на 240 миллиметров получим максимальную действительную разрешающую способность. Она равняется 1280 на 600 точек: 320/0,25 = 1280 MRH. Апертурная решетка не имеет шага по вертикали, и разрешающая способность по вертикали такой трубки ограничена только фокусировкой луча.

Оптимальное разрешение жестко связано с размерами кинескопа монитора. Рекомендованные врачами режимы сведены в таблицу 2:

Таблица 2. Рекомендованные режимы работы.

Диагональ	Режим работы
14"	800x600
15"	800x600
17"	1024x728
20-21"	1280x1024

3.3 Частота регенерации

Одной из важнейших характеристик монитора является частота регенерации, которая определяет скорость, с которой происходит воспроизведение кадра или полное восстановление (обновление) экрана в единицу времени. Частота кадровой развертки или частота смены кадров, выраженная в герцах (Гц), соответствует частоте кадров: сколько раз луч формирует полное изображение - от самой верхней строки до самой нижней - за одну секунду. Чем выше частота кадровой развертки, тем меньше уровень нежелательного мерцания изображения, на которое невольно реагируют глаза и, следовательно, меньше нагрузка на зрение. Заметим, что чем больше экран монитора, тем более заметно мерцание, особенно периферийным (боковым) зрением потому, что угол обзора изображения увеличивается. Значение частоты регенерации зависит от используемого разрешения, от электрических параметров монитора и от возможностей видеоадаптера. Частоты строчной и кадровой разверток подбираются так, чтобы создать на экране изображение с высоким разрешением и отсутствием мерцания. Минимально допустимая частота кадровой развертки - 72 Hz. Но это минимум, при этом многие пользователи замечают мерцание экрана, особенно в помещении, освещенном люминесцентными лампами. Ниже мы приводим таблицу 3 с минимально допустимыми частотами регенерации мониторов по новому стандарту TCO’99 для разных разрешений:

Таблица 3. Допустимые частоты регенерации.

Диагональ монитора	Частота регенерации	Разрешение
14-15"	>= 85 Герц	>= 800 на 600
17"	>= 85 Герц	>= 102 на 768
19-21"	>= 85 Герц	>= 1280 на 1024
>21"	>= 85 Герц	>= 1280 на 1024

3.4 Полоса пропускания

Полоса пропускания – это диапазон частот в МГц, в пределах которого гарантирована стабильная работа монитора. Полоса пропускания также может быть представлена как быстродействие монитора, с которым он способен воспринять графическую информацию в условиях воспроизведения изображения с максимальным разрешением, и рассчитана по формуле: W = Hmax * Vmax * Fmax, где Hmax – максимальное разрешение по вертикали, Vmax – максимальное разрешение по горизонтали, Fmax – максимальная частота кадров.

3.5 Настройка монитора

Иногда, из-за изменения освещенности или при начальной установке монитора, требуется корректировка качества изображения, воспроизведения цветов или яркости. Существуют три типа систем управления и регулирования монитора: аналоговые, цифровые и цифровые с экранным меню. Аналоговые средства управления - это обычные вращающиеся ручки или кнопки, устанавливаемые на всех не слишком дорогих мониторах. Цифровые средства управления основаны на использовании микропроцессора, они обеспечивают точные настройки и более просты в эксплуатации. Большинство цифровых средств управления снабжены экранным меню, которое появляется каждый раз, когда активизируются настройки и регулировки. Благодаря цифровым средствам управления установки сохраняются в специальной памяти и не изменяются при отключении электропитания. Экранные средства управления удобны, наглядны, пользователь видит процесс настройки, который становится проще, точнее и понятнее. Помимо этого, все мониторы с меню на экране показывают частоты кадровой и строчной развертки, приходящие на монитор, и можно проверить правильность установки этих параметров видеокартой компьютера.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы были рассмотрены разные виды мониторов, а также изучены их характеристики. На основе данных исследований можно говорить, что развитие видео технологий не стоит на месте. Так что предсказать какие изобретения будут сделаны в этой области в будущем невозможно, но из проделанной работы видно, что новые разработки в среде мониторов необходимы. С развитием компьютерных технологий и других составляющих компьютера возрастает актуальности развития мониторов. В настоящее время мониторы – это одна из главного составного компьютера, и поэтому в данной работе был проведён анализ последних стандартов в области видеосистем.

В ходе выполнения работы были выполнены следующие задачи:

Изучены разные источники информации;
Рассмотрены разные типы мониторов и принцип их работы;
Изучены характеристики мониторов.

Таким образом, задачи курсовой работы выполнены, цель достигнута.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Глушаков С. В., Сурядный Ф.С. Персональный компьютер. – М.; Издательство АСТ; Харьков: Фолио, 2002.
Кацнельсон Б. В., Калугин А. М., Ларионов А. С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. —М.: Радио и связь, 1985
Леонтьев В.П. Компьютер просто и наглядно. – М.; Олма-Пресс, 2005.
Сеннов А.С. Курс практической работы на ПК. – СПБ.; БХВ – Петербург, 2003.
Симонович С.В., Евсеев Т.А., Мураховский В.И. Вы купили компьютер. – М.; АСТпресс, 2001
Зеленов А.А. Научная работа «Анализ и прогнозирование развития устройств пк (на примере мониторов)»
Компьютерная газета [Электронный ресурс]- http://www.nestor.minsk.by.

Web - сервер журнала Компьютер Пресс http://www.compress.ru

Сайт «Мониторы: ВДТ» - [Электронный ресурс] http://monitors.narod.ru.

Web - сервер журнала Компьютера [Электронный ресурс] -http://www.computerra.ru.

Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. - http://wikipedia.org.
Компьютеры и периферия [Электронный ресурс]. - www.ixbt.com.