Тема: Мониторы и графические карты

Содержание темы:: Технологии электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) типа “Shadow Mask” (Теневая маска) и “Aperture Grille” (Щелевая решетка), улучшенных ЭЛТ типа “Shadow Mask”. Основные параметры и характеристики современных мониторов фирм производителей Panasonik, Sony, Samsung, ViewSonic, Daewoo: размер экрана, технологии ЭЛТ, максимальное разрешение, частота кадров, расстояние между точками и т.п. Контроллеры дисплея. Роль графического процессора и видеопамяти на видео карте для обработки фотоизображений и других сложных графических работ, видео карты со встроенными ускорителями трехмерной графики, производители видеоадаптеров, названия моделей и основные параметры графических ускорителей (видеоадаптеров).

Монитор служит для визуализации изображения, адаптер – для связи монитора с микропроцессорным компонентом. По принципу формирования изображения мониторы делятся на плазменные, электролюминесцентные, жидкокристаллические и электронно-лучевые. В зависимости от формы напряжения в ЭЛ мониторах, подаваемого на отклоняющие пластины и способа его получения различаются растровая, матричная и векторная развертки. Растровая развертка представляет собой набор сплошных горизонтальных линий, заполняющих весь экран. Этот вид развертки применяется в телевидении. Матричная развертка по внешнему виду похожа на растровую, но формируется она с помощью цифровых схем (счетчиков), связанных с отклоняющей системой через цифро-аналоговые преобразователи. В этом случае луч перемещается скачками от одного пиксела к другому. Векторная развертка используется для рисования сложных фигур с помощью сплошных линий разной формы. Управление вертикальным и горизонтальным отклонением луча в этом случае осуществляется с помощью функциональных генераторов, каждый из которых настроен на прорисовку определенного графического примитива.

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

-низкую (320*200); 320 пикселей в строке, 200 строк на экране;

-стандартную (640*200, 640*350, 640*480);

-высокую (750*348, 800*600);

-особо четкую (1024*768, 1024*1024 и выше).

Размер экрана, имеющего прямоугольную форму обычно измеряется по диагонали в дюймах (12, 14, 15, 17, 21 и т. д.).

По длительности хранения информации на экране мониторы делятся на регенерируемые и запоминающие. В регенерируемых мониторах изображение после однократной прорисовки держатся на экране не долго, доли секунды, постепенно угасая. Требуется дополнительная прорисовка для поддержания изображения, для эффективности используется чересстрочная развертка. В запоминающих мониторах после однократной прорисовки изображение держится на экране в течение нескольких часов. Для его стирания приходится подавать на экран специальное стирающее напряжение.

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 полностью запирать трубку (0) или полностью отпирать ее (1), и снижать до ½ (0). В аналоговых мониторах на сетку подается непрерывный (аналоговый) сигнал, который может плавно изменять яркость от полного запирания до полного отпирания.

По цветности изображения мониторы делятся на монохромные и цветные. В монохромном мониторе на экран распыляется один люминофор (белый, зеленый), в цветном мониторе на экране последовательно напыляются три различных люминофора, каждый из которых светится под действием электронного пучка своим цветом. Основные цвета – RED, GREEN, BLUE, поэтому они получили название RGB – мониторов. Люминофоры наносятся в виде точек, образующих цветные триады на месте каждого пиксела.

Дисплеи могут работать в одном из двух режимов: символьном и графическом. В символьном режиме на экран может выводиться ограниченный состав символов, имеющих четко определенный графический образ: буквы, цифры, и т.д., в графическом режиме изображение на экране формируется из определенных точек (пиксел), имеющих свои адреса (номер пиксела в строке * номер пиксельной строки).

Для цветных мониторов важным параметром является размер зерна экрана. Экран ЭЛТ покрывается неоднородным слоем люминофора, как это делается в монохромных трубках, а отдельными зернами – триадами. Каждое зерно состоит из 3 крупиц люминофора, которые при попадании на них потока электронов светятся базисными цветами. Крупицы триад имеют строго фиксированное относительное располо­жение, и сами триады наносятся на поверхность в виде равномерной матрицы. Крупицы каждого цвета “обстреливаются” ид отдельной электронной пушки через теневую маску с отверстиями, соответствующими зернам матрицы. Точ­ность попадания лучей именно в свои крупицы обеспечивается тщательностью изготовления кинескопа и настройкой системы сведения лучей. Шаг матрицы зерен экрана — Dot Pitch — принято измерять в миллиметрах. В первом при­ближении можно считать, что он совпадает и с размером зерна. Однако ото­ждествлять эти два параметра не очень корректно, и параметр Dot Pitch лучше перевести как зернистость экрана, но не размер зерна. Существуют мониторы с зернистостью 0,42, 0,39, 0,31, 0,28, 0,26 мм и тоньше.

Кроме кинескопов с теневой маской (Shadow Mask) существует и конструк­ция с апертурной решеткой. (Apperture Grilles) — так называемые щелевые трубки Trinit.ron (изобретение фирмы Sony), но суть эффекта зернистости для них остается н общем той же.

По зернистости и размеру экрана можно определить “честную” разрешаю­щую способность экрана, поскольку зерно является мельчайшей единицей изо­бражения. Количество зерен по строке равно ширине рабочей области, деленной на зернистость. Однако размер экра­на задают по диагонали, а не как ширину и высоту, причем указывается внеш­ний размер, а не размер рабочей области, и в дюймах, а не в миллиметрах. Так что пользователю, которого утомят длинные пересчеты, остается поверить, что для режима 800х600 зернистость 0,28 мм экрана 14" является приемлемой. А вот для режима 1024х768 при такой же зернистости только-только хватает экрана размером 15". Конечно, никто не запретит использовать и режимы с большим разрешением на небольших или (и) крупнозернистых мониторах, но качество отображения мелких элементов будет оставлять желать лучшего. В ре­зультате работа (не игра) на таком мониторе будет сильно утомлять и может даже привести к ухудшению зрения.

На реальную разрешающую способность влияет и полоса пропускания видео­тракта (Video Bandwidth). Ее связь с выбранным видеорежимом (количество точек и строк) и параметрами развертки (частота и режим) была показана выше. При недостаточно широкой полосе пропускания мелкие детали — точки или вертикальные линии толщиной в один пиксел — могут становиться нечеткими и даже незаметными. В технических данных на монитор обычно указывают предельное разрешение и максимальные частоты разверток. Однако это вовсе не означает, что максимальное разрешение можно использовать на максималь­ной частоте, да еще и при не чередующейся развертке. Оценить предел возмож­ностей позволяет полоса пропускания. Заботливый производитель, конечно, избавит пользователя от решения таких головоломных задач и приведет табли­цы оптимальных настроек для всех режимов (если ему нечего стесняться). Грубо требуемую полосу пропускания можно оценить как произведение частоты го­ризонтальной развертки на число точек в строке и на поправочный коэффици­ент 1,3. Так, например, для прогрессивной развертки (NI) с частотой кадров 75 Гц для режима 800х600 требуется полоса 45 МГц, для 1024х768 — 75 МГц, а для 1280х1024 — 125 МГц. Мониторы с полосой пропускания более 125 МГц.

Адаптер предназначен для подключения монитора, его обязательным элементом будет контроллер ЭЛТ. В задачу этого контроллера входит согласованное формирование сигналов сканирования видеопамяти и сигналов вертикальной и горизонтальной синхронизации монитора. Контроллер ЭЛТ должен обеспечивать требуемые частоты развертка и режимы сканирования видеопамяти, которые зависят от режима отображения (графический или текстовый) и организация видеопамяти.

Видеопамять является специальной областью памяти, из которой контроллер ЭЛТ образует циклическое чтение содержимого для регенерации изображения. Традиционно для видеопамяти в карте распределения памяти РС была выделена область адресов A0000-BFFFFh, непосредственно доступная любому процессору Х86.

Использование в архитектуре компьютера шины AGP, обладающей высокой пропускной способностью, стимулировало появление соответствующих видеоадаптеров. Видеоадаптеры, использующие шину AGP, позволяют достичь более высокой скорости формирования и выводы графической информации, чем аналогичные устройства, рассчитанные на шину PCI.

Повышение производительности трехмерной графики достигается использованием спецификации Direct3D. Контроллеры Stealth 3D 2000XL, Stealth 3D 3000XL, имеют в своем составе быстродействующие 3D – акселераторы (специальные карты – ускорители, применяемые совместно с традиционными видеоадаптерами уже установленными в ПК). Такие карты – ускорители, имеющие входы и выходы, устанавливаются в свободные слоты ПК, как обычные контроллеры. Вход карты – акселератора соединяют коротким кабелем с выходом традиционного видеоадаптера, а выходной сигнал на дисплей подается уже в выхода акселератора.

Рассмотрим работу PCI 3D-акселераторов. Таких способов два: Все текстуры закачиваются в видеопамять карты, откуда они и накладываются на картинку. Способ простой до тупости, но вам нужно иметь на видео карте столько памяти, чтобы текстуры, используемые при работе, помещались туда полностью все. Что за приемлемую цену осуществить практически нереально. Хотя этот способ, безусловно, самый быстрый, и при таком раскладе видео карта может быть хоть на ISA:-) - на скорость это почти не повлияет. Часть ОЗУ компьютера и ОЗУ видео карты выделяется под хранение текстур. При этом в ОЗУ компьютера выделяется много памяти, чтобы туда можно было поместить все текстуры (не забывайте, что "память" в многозадачных системах - это не только микросхемы на материнской плате, но и своп на винчестере), а в ОЗУ видео карты - сколько можно (в зависимости от разрешения экрана). Если текстура, которую необходимо наложить в данный момент, находится в ОЗУ видео карты - она берется оттуда, и накладывается на картинку. Если нет - она в режиме BusMaster DMA перекачивается по шине PCI из ОЗУ компьютера в ОЗУ видео карты (если ОЗУ видео карты уже забито текстурами, те из них, что в данный момент не используются, оттуда выкидываются), и далее - см. выше. Способ плох тем, что при большом объеме текстур такую перекачку осуществлять приходится довольно часто. А вот так работает DiME: все текстуры хранятся в ОЗУ компьютера. Когда же нужно какую-либо из них наложить на картинку, она накладывается на нее прямо из ОЗУ. Чем это хорошо? Тем, что можно более не заботиться об объеме локальной видеопамяти на карте, т.к. для хранения текстур используется не она, а основное ОЗУ.

Память на видео карты обычно ставится очень быстрая, и шина видео чипа к "своей" памяти обычно имеет разрядность 128 бит, что позволяет работать с ней очень быстро. Чего не скажешь про стандартное ОЗУ компьютера и стандартную шину. Когда видео карта использует DiME, все остальные устройства (в т.ч. и собственно CPU) просто "сидят и ждут", пока освободится шина доступа к памяти. В основном как раз AGP и призвана в некоторой степени сгладить проблему, которую создает DiME. Для этого частота работы AGP была поднята со стандартных для PCI 33 МГц до 66 МГц, к тому же был добавлен режим AGP2x, при котором для передачи данных используется не только прямой, но и обратный ход сигнала (SBA), что позволяет увеличить пропускную способность шины еще в 2 раза (т.е. PCI для этого понадобилось бы работать на 133 МГц). То есть был выбран самый простой способ: ускорить передачу данных по шине настолько, чтобы "захват" памяти для монопольного использования при DiME занимал как можно меньше времени. Но все равно до скорости работы локальной памяти видео карты с видео чипом, технологии DiME еще очень далеко, и проблема простаивания CPU лишь "загнана вглубь", но не решена. Основное преимущество DiME как ни странно в том, что его использование помогает весьма сильно удешевить видео карту, при этом оставаясь в приемлемых рамках скорости 3D (хоть и не "супер"). Что мы и видим на примере видео карт на Intel 740.

Разрабатывающийся стандарт AGP4x тоже не предлагает ничего принципиально нового, кроме все той же проторенной дорожки: еще большее увеличение скорости передачи данных по шине AGP.

Чтобы чип сет материнской платы поддерживал частоту шины памяти 100 МГц (чип сеты i440BX, VIA MVP3, ALI Alladin V). Если позволит хард, можно даже поднять эту частоту еще больше, к примеру, до 112 МГц. Использовать видео карту и чип сет материнской платы, имеющие поддержку режима AGP2x. Также рекомендуется брать как можно более быструю основную память - PC-100 SDRAM c 8-7ns временем выполнения цикла. Словом, ускоряя доступ к системному ОЗУ, вы тем самым автоматически ускоряете 3D на видео чипах, использующих DiME. По своим "последствиям" это самый сильный способ ускорить работу DiME-видеокарты, все остальные перед ним просто меркнут. Что же касаемо "ругани" экспертов, то я бы не советовал принимать ее слишком близко к сердцу. Технология DiME медленно, но уверенно становится стандартом, конечно, она имеет свои недостатки, как их имеет и любая другая существующая на данный момент. Время покажет:

Кстати, то, что карта держит AGP или даже AGP2x - вовсе не означает, что она использует DiME. Никто не запрещает сделать карту, использующую "обычный PCI-ный" метод работы с текстурами, а AGP2x использовать просто для того, чтобы быстрее их качать из основной памяти. Последние драйвера для Riva128ZX AGP2x, насколько я знаю, именно так и сделаны.

БИОСы для плат на Socket7 100 MHz (Super7) иногда позволяют отключить поддержку режима AGP2x. Для i740 ее надо включить. Некоторые БИОСы также позволяют выбирать Primary Video: PCI/AGP. Для i740 ставим, естественно, AGP. Также в некоторых БИОСах имеется "загадочный" параметр AGP Apperture Size (Graphic

Apperture Size), который указывается в мегабайтах. Экспериментальным путем выяснено, что его нужно ставить либо на то значение сколько у вас памяти, либо на 64 если ее больше 64 Мбайт. Впрочем, в последнем случае можно тоже поставить на столько сколько у вас памяти - просто установка более чем на 64 уже ни на что не влияет. Однако было бы интересно все же получить от кого-то разъяснение функций этого параметра настройки. Предположительно он обуславливает количество системного ОЗУ, которое AGP видео карте разрешено "застолбить под себя". Тогда то, что указание более 64 мегабайт уже ни на что не влияет, в таком случае объясняется просто тем, что видимо нет еще игр и тестов с большим объемом используемых текстур.

Дата добавления: 2014-10-17