Устройства вывода данных

Видеосистемы. Предназначены для оперативного отображения информации и относятся к устройствам вывода информации. Обычно состоят из 2-х частей: монитора и адаптера. Монитор служит для визуализации изображения, адаптер – для связи монитора микропроцессорным комплектом.

По принципу формирования изображения мониторы делятся на плазменные, электролюминесцентные, жидкокристаллические и электронно-лучевые.

Плазменные, электролюминесцентные и жидкокристаллически е мониторы относятся к дисплеям с плоским экраном. Экран имеет небольшие размеры, не мерцает, полностью отсутствует рентгеновское излучение. Мониторы этого вида допускают локальное стирание и замену информации, имеют малый вес и незначительное потребление энергии, большую механическую прочность и большой срок службы. Плазменные и электролюминесцентные мониторы являются активными, излучающими свет. Для работы с ними не нужен посторонний источник света. В плазменной панели элемент изображения образуется в результате газового разряда, который сопровождается излучением света. Электролюминесцентные мониторы работают на принципе люминесценции вещества при воздействии на него электрического поля.

Жидкокристаллические – пассивные мониторы. Работают только при наличии постороннего источника света и способны работать либо в отраженном, либо в проходящем свете. Эти мониторы используют способность жидких кристаллов изменять свою оптическую плотность или отражающую способность под воздействием электрических сигналов.

Широко распространены мониторы на электронно - лучевых трубках. Электронно-лучевая трубка – электровакуумный прибор в виде стеклянной колбы, дно которой является экраном.

Максимальное количество строк на экране и количество точек в строке образуют разрешающую способность монитора:

-низкую: 320×200 (320 пиксел в строке, 200 строк на экране);

-стандартную: 640-200, 640-350 или 640-480;

-высокую: 750-348 или 800-600;

-особо четкую: 1024-768 или 1024-1024 и выше.

Разрешающая способность оказывает значительное влияние на качество изображения на экране, но качество изображения зависит и от других характеристик: физических размеров элементов изображения (пиксел или точка), размеров экрана, частоты развертки (набор сплошных горизонтальных линий, заполняющих весь экран), цветовых характеристик и др.

Размер элементов изображения зависит от величины зерен люминофора, напыляемого на экран, которая измеряется в мм и образует ряд 0, 42, 0.39, 0.31, 0.28, 0.26 и т.д (фактически эти цифры характеризуют не диаметр точек люминофора, а расстояние между центрами этих точек.

Размер экрана, имеющего прямоугольную форму, обычно измеряется по диагонали в дюймах (12, 14, 15, 17, 21..). При размере зерна 0,28мм на 14-дюймовом мониторе максимально можно получить разрешающую способность 800×600, а на 15-дюймовом при 0,28мм – 1024×768).

Нужно отметить, что большее по размерам зерно имеет большую инерционность – электронный луч дольше «разжигает» такое зерно, но оно и светится дольше. Поэтому в мониторах с большим размером зерна частота регенерации не должна быть высокой (25-30 кадров в секунду достаточно, чтобы изображение не мерцало из-за угасания зерен люминофора). При уменьшении размеров зерна уменьшается и его инерционность, регенерацию чаще нужно проводить (75-100 раз в сек.). Для того, чтобы вывести 100 раз в сек. кадр, содержащий 1000 пиксел в строке и 1000 строк, необходимо обеспечить частоту строчной развертки 100*1000*1000=100Мгц, частота кадровой развертки составит пи этом 100*1000=0,1Мгц.

По длительности хранения информации на экране мониторы делятся на регенерируемые и запоминающие. В регенерируемых мониторах изображение после однократной прорисовки держится на экране недолго (доли секунды), постепенно угасая (заметно глазом) – необходимо регенерировать 20-25 раз в сек, применяя чересстрочную развертку (при каждой прорисовке сначала рисуются нечетные а затем четные строки). Незаменимы при визуализации быстро протекающих динамических процессов.

В запоминающих мониторах после однократной прорисовке изображение держится на экране в течение нескольких часов. Для его стирания подают специальное стирающее напряжение. Применяют там, где изображение подвергается длительному изучению.

По способу управления яркостью луча мониторы делятся на цифровые и аналоговые. В цифровых мониторах для управления яркостью на сетку подаются дискретные сигналы, которые в зависимости от настройки могут запирать трубку (0) или полностью отпирать ее (1); снижать яркость до 0,5 (0) или обеспечивать полную яркость (1) и т.д.

В аналоговых на сетку подается непрерывный (аналоговый) сигнал, который может плавно изменять яркость.

По цветности: монохромные и цветные. В монохромном цвет люминофора один (белый, зеленый). В цветном на экран последовательно напыляются три различных люминофора, каждый из которых светится под воздействием электронного пучка своим светом. В цветных мониторах в качестве основных цветов применятся красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue), в связи с чем они получили название RGB-мониторы. Люминофоры наносятся в виде точек, образующих цветные триады на месте каждого пиксела. В цветных ЭЛТ используют три электронные пушки, каждая из которых может подсвечивать точку только одного цвета. Но точки, из которых состоит пиксел глазом по отдельности не воспринимаются, т.к. они имеют очень малые размеры и расположены близко друг от друга. Воспринимает их слитно, как одну цветную точку, цвет которой зависит от яркости ее компонентов.

По эргономическим характеристикам мониторы делятся на: обычные; с пониженным рентгеновским излучением (LR –Low Radiation) – соответствующий стандарту на ограничение электромагнитных излучений; с антистатическим экраном (AS), работающие в энергосберегающем режиме – снижающие потребление энергии в режиме ожидания (Green).

Связь ЭВМ с монитором осуществляется с помощью адаптера – устройства, которое обеспечивает совместимость различных мониторов с микропроцессорным комплектом. Качество изображения на экране монитора зависит от обоих составляющих – самого монитора и адаптера. Основой для получения качественного изображения являются графические режимы высокого разрешения с высокой скоростью кадровой развертки (регенерации).

На заре компьютерной эры существовали следующие стандартные видеоадаптеры:

−MDA –монохромный дисплейный адаптер;

−CGA – цветной графический адаптер;

−MGA – монохромный графический адаптер;

−EGA – улучшенный графический адаптер;

−VGA – видеографическая матрица.

Наиболее поздний выпуск имеет адаптер VGA (1988) позволяет реализовать 640×480 точек в графическом режиме, совместим с предыдущими видеоадаптерами. VGA не включает в себя какие-либо аппаратные свойства ускорения.

SVGA (Super VGA) – эта аббревиатура относится к любому увеличению разрешающей способности, количеству цветовых режимов, которые созданы, чтобы расшириться сверх пределов возможностей VGA. Самый популярный SVGA-стандарт – это набор стандартов VESA (Video Electrjnics Standards Association). Назначение этих стандартов – обеспечить стандартизированный интерфейс между аппаратными средствами и прикладным программным обеспечением.

Основу адаптера любого типа составляет видеопамять:

−обычная динамическая DRAM (FPM-Fast Page Mode) – самая старая технология памяти, используемая в видеоадаптерах, наиболее дешевый тип памяти. Для многих прикладных программ этот тип памяти является удовлетворительным, однако при увеличении разрешающей способности и цветовой глубины скорость ее работы становится недостаточной. К данной памяти можно обратиться один раз за один такт – однопортовая память (низкое быстродействие).

−EDO DRAM (Extended Data Output DRAM)-имеет небольшую модификацию в цикле доступа, которая дает увеличение производительности.

−SGRAM и близкая ей по основным параметрам SDRAM – может записывать и считывать по 2 страницы одновременно.

−DDR SGRAM – новый вид памяти, позволяющей работать на частотах 333МГц., работает в 2 раза быстрее SGRAM (SDRAM)

Для воспроизведения динамических (движущихся, анимационных) изображений, видеопамять делят на страницы, которые по очереди выводят на экран при каждой регенерации (пока одна страница выводится на экран, вторая заполняется очередным кадром).

Во всех адаптерах часть видеопамяти отводится под знакогенератор, в котором записаны коды формы выводимых на экран символов. В некоторых случаях в видеопамяти приходится хранить несколько знакогенераторов, например, с национальными шрифтами. Кроме видеопамяти в состав адаптера входят блоксопряжения с монитором, различные ускорители (графический, Windows-ускоритель, 3D-ускоритель и др.), которые предназначены для выполнения вычислительных операций без обращения к МП ЭВМ, и блок управления.

 

Принтеры. Внешнее устройство ЭВМ, предназначенное для вывода информации на твердый носитель в символьном или графическом виде, называется принтером. По принципу формирования выводимого изображения принтеры делятся на: литерные, матричные и координатные.

Литерные принтеры выводят информацию в виде символов, каждый из которых является графическим примитивом. Литеры сформированы при изготовлении принтера и нанесены на специальные рычаги или литерные колеса – шрифтоносители.

Матричные принтеры выводят информацию в виде символов, сформированных из отдельных точек, объединенных в символьную матрицу. Печатающая головка имеет вертикальный ряд иголок, каждая из которых может сделать оттиск самого маленького изображения – пиксела (точки). Печать происходит при перемещении печатающей головки принтера по горизонтали. Наиболее существенная характеристика – количество иголок в печатающей головке. (9, 18, 24). От их количества зависит качество и скорость печати. Качество печати регулируется переключением режима: Draft (черновая печать за один проход), LQ (чистовая печать), NLQ (получистовая печать). Обычно скорость печати от 180 до 400 символов в сек.

Координатные – плоттеры, графопостроители – выводят информацию как текстовую, так и графическую, либо в виде отдельно адресуемых точек, либо сформированную из различных линий (так называемое "штриховое" изображение).

По способу регистрации изображения принтеры подразделяют на ударные (литерные и матричные) и безударные(лазерные и струйные). Лазерные принтеры обеспечивают высокое качество печати и отличаются высокой скоростью печати. Изображение наносится лазерным лучом, с помощью магнитных головок. К основным параметрам лазерных принтеров относят: разрешающую способность, dpi (dots per inch – точек на дюйм), производительность (страницы в минуту), формат используемой бумаги, объем собственной оперативной памяти.

Струйные принтеры. Изображение на бумаге формируется из пятен, образующихся при попадании капель красителя на бумагу. Основным недостатком по сравнению с лазерными принтерами является нестабильность получаемого разрешения.