Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров ( Устройство персональных компьютеров)

Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Персональный компьютер сегодня является неотъемлемой частью жизни современного общества. Электронно–вычислительные машины, принявшие в свое время мобильный и удобный вид, сегодня призваны значительно облегчить деятельность человека в самых разных сферах – от личной жизни каждого до науки, техники, образования и политики. Это стало возможным, в том числе, благодаря изобретению пользовательского интерфейса, который сделал использование компьютера возможным для каждого человека, а также позволил распространить данные технические средства не только по крупным научным предприятиям, но и по частным квартирам. Так и появилось понятие «персональный компьютер» – компьютер, который может быть использован каждым человеком в домашних условиях.

Современные компьютеры принимают различные видовые вариации – это может быть и стационарный аппарат, и лэптоп, и даже планшет и смартфон. Несмотря на распространение таких видов компьютеров, стационарные все–таки не отходят на задний план – до сих пор, для выполнения сложных, «тяжелых» операций нет лучшей альтернативы. В состав такого компьютера входит множество технических средств, в частности – мониторы. И нередки случаи, когда для одного компьютера используется два и более мониторов.

Таким образом, цель данной работы – рассмотрение характеристик и типов мониторов для персональных компьютеров.

Для достижения данной цели выполним такие задачи как:

изучить историю создания персонального компьютера;
рассмотреть функциональные элементы персонального компьютера;
привести основные характеристики мониторов;
проанализировать классификацию мониторов для персональных компьютеров;
подвести итоги работы.

Объектом исследования выступает персональный компьютер, а предметом – монитор для персонального компьютера.

Теоретическая база исследования – научные работы исследователей функционального устройства и аппаратного обеспечения компьютеров, в том числе труды таких авторов как Биллинг В. А., Павловская Т. А., Финогенов К. Г. и мн. др.

Глава 1. Устройство персональных компьютеров

1.1 История создания персонального компьютера

Персональным компьютером (ПК) называют электронную вычислительную машину (ЭВМ), управляемую одним человеком [15]

Слово «компьютер» означает «вычислитель», т. е. устройство для вычислений. Многие тысячи лет назад для счета использовались счетные палочки, камешки и т. д. Более 1500 лет тому назад для облегчения вычислений стали использоваться счеты. Первая настоящая счетная машина появилась лишь в 1642 г. Её изобрел французский ученый Блез Паскаль. В 1673 г. немецкий математик Лейбниц изобрел машину, которая выполняла все четыре арифметические действия. Она стала прототипом арифмометров, использовавшихся с 1820 г. до 60–х годов ХХ века. Начиная с XIX в. арифмометры получили очень широкое применение. На них выполняли даже очень сложные расчеты, например, расчеты баллистических таблиц для артиллерийских стрельб. Но многие расчеты производились очень медленно – даже десятки счетчиков должны были работать по несколько недель и месяцев. Причина проста – при таких расчетах выбор выполняемых действий и запись результатов производились человеком, а скорость его работы весьма ограничена [7].

Пeрвaя идeя прoгрaммнo–упрaвляeмoй счетной машины, имеющей арифметическое устройство, устройства управления, ввoдa и пeчaти (хотя и использующей десятичную систему счисления), была выдвинутa в 1822 г. английским математиком Чарльзом Бэббиджем. Бэббидж не cмoг дoвecти дo конца работу по созданию аналитической машины – oнa oкaзaлacь cлишкoм сложной для техники того времени. Однако он рaзрaбoтaл вce ocнoвныe идеи, и в 1943 г. американец Говард Эйкeн c пoмoщью работ Бэббиджа на основе техники XX в. – элeктрoмeхaничecких рeлe – смог построить на одном из предприятий фирмы «IBM» тaкую машину под названием «Марк–1». Еще раньше идеи Бэббиджa были пeрeoткрыты немецким инженером Конрадом Цузе, который в 1941 г. пocтрoил aнaлoгичную машину [7].

Лишь в 40–х годах ХХ века удалось создать программируемую счетную машину, причем на основе электромеханических реле, которые могут пребывать в одном из двух устойчивых состояний: «включено» и «выключено». И во второй половине 40–х годов появились первые электронно–вычислительные машины, элементной базой которых были электронные лампы.

С появлением в 80–х годах первых персональных компьютеров, темпы развития резко возросли. Практически каждый день появляются новые разработки, и ПК становится все более доступен и все более необходим. В настоящее время нет ни одной сферы деятельности, где не использовались бы компьютеры [4].

В 1943 г. группа американских специалистов под руководством Джона Мочли и Преспера Экерта начала конструировать подобную машину уже на основе электронных ламп, а не реле. Их машина, названная «ENIAC», работала в тысячу раз быстрее, чем «Марк–1», однако для задания ее программы приходилось в течение нескольких часов или даже нескольких дней подсоединять нужным образом провода. Для упрощения процесса задания программ, Мочли и Экерт стали конструировать новую машину, которая могла бы хранить программу в своей памяти. В 1945 г. к работе был привлечен знаменитый математик Джон фон Нейман, который подготовил доклад об этой машине [15].

Этот доклад стал всемирно известным, так как в нем фон Нейман ясно и просто сформулировал общие принципы функционирования компьютеров. С той поры компьютеры стали гораздо более мощными, но они соответствуют тем принципам, которые изложил в своем докладе в 1945 г. Джон фон Нейман.

1.2 Функциональные элементы персонального компьютера

В предыдущем разделе работы мы затронули доклад известного математика Джона фон Неймана. В основу построения большинства современных компьютеров положены принципы, сформулированные им в относительно далеком 1945 году. Эти принципы выглядят следующим образом:

Принцип программного управления – программа состоит из набора команд, которые выполняются процессором автоматически друг за другом в определенной последовательности.
Принцип однородности памяти – программы и иные хранятся в одной и той же памяти; над командами можно выполнять те же действия, что и над данными.
Принцип адресности – основная память структурно состоит из пронумерованных ячеек [15].

Компьютеры, построенные на этих принципах, имеют классическую архитектуру. Архитектура компьютера определяет принцип действия, информационные связи и взаимное соединение сновных логических узлов компьютера, к которым относятся:

центральный процессор;
основная память;
внешняя память;
периферийные устройства [9].

Схематично основные части персонального компьютера представлены на рисунке 1 [9].

1 – монитор, 2 – материнская плата, 3 – центральный процессор, 4 – оперативная память, 5 – карты расширений, 6 – блок питания, 7 – оптический привод, 8 – жёсткий диск, 9 – компьютерная мышь, 10 – клавиатура

Рисунок 1. Основные составные части персонального компьютера

Конструктивно персональные компьютеры выполнены в виде центрального системного блока, к которому через специальные разъемы присоединяются другие устройства. В состав системного блока входят все основные узлы компьютера:

системная плата;
блок питания;
накопитель на жестком магнитном диске;
накопитель на гибком магнитном диске;
накопитель на оптическом диске;
разъемы для дополнительных устройств [10].

На системной (материнской) плате в свою очередь размещаются:

микропроцессор;
математический сопроцессор;
генератор тактовых импульсов;
микросхемы памяти;
контроллеры внешних устройств;
звуковая и видеокарты;
таймер [10].

Архитектура современных персональных компьютеров основана на магистрально–модульном принципе. Модульный принцип позволяет пользователю самому комплектовать нужную ему конфигурацию компьютера и производить при необходимости ее модернизацию. Модульная организация системы опирается на магистральный принцип обмена информацией. Все контроллеры устройств взаимодействуют с микропроцессором и оперативной памятью через системную магистраль передачи данных, называемую системной шиной. Системная шина выполняется в виде печатного мостика на материнской плате.

Микропроцессор – это центральный блок персонального компьютера, предназначенный для управления работой всех блоков машины и для выполнения арифметических и логических операций над информацией.

Системная шина является основной интерфейсной системой компьютера, обеспечивающей сопряжение и связь всех его устройств между собой. Системная шина обеспечивает три направления передачи информации:

между микропроцессором и основной памятью;
между микропроцессором и портами ввода–вывода внешних устройств;
между основной памятью и портами ввода–вывода внешних устройств [2].

Порты ввода–вывода всех устройств через соответствующие разъемы (слоты) подключаются к шине либо непосредственно, либо через специальные контроллеры (адаптеры).

Основная память предназначена для хранения и оперативного обмена информацией с прочими блоками компьютера.

Внешняя память используется для долговременного хранения информации, которая может быть в дальнейшем использована для решения задач. Генератор тактовых импульсов генерирует последовательность электрических символов, частота которых задает тактовую частоту компьютера. Промежуток времени между соседними импульсами определяет такт работы машины.

Источник питания – это блок, содержащий системы автономного и сетевого питания компьютера.

Таймер – это внутримашинные электронные часы, обеспечивающие автоматический съем текущего момента времени. Таймер подключается к автономному источнику питания и при отключении компьютера от сети продолжает работать.

Внешние устройства компьютера обеспечивают взаимодействие машины с окружающей средой: пользователями, объектами управления и другими компьютерами [10].

Глава 2. Мониторы для персональных компьютеров

2.1 Характеристики мониторов

Монитор – это аппаратное устройство, которое состоит из жесткого корпуса и экрана (дисплея). Монитор служит для вывода информации на дисплей. Как и большинство ранних телевизоров, первые мониторы компьютера имели ЭЛТ (электронно–лучевую трубку). Сегодня ЭЛТ–монитор почти полностью заменен на новые ЖК и плазменные мониторы [13]

Его основными потребительскими параметрами являются: тип, размер и шаг маски экрана, максимальная частота регенерации изображения, класс защиты. Сейчас наиболее распространены мониторы двух основных типов на основе электронно–лучевой трубки (ЭЛТ) и плоские жидкокристаллические (ЖК). ЭЛТ–мониторы обеспечивают лучшее качество изображения, но в пользу жидкокристаллических мониторов говорит их компактность, небольшой вес, идеально плоская поверхность экрана. Размер монитора измеряется между противоположными углами видимой части экрана по диагонали. Единица измерения – дюймы. Стандартные размеры: 14"; 15"; 17"; 19"; 20"; 21".

Изoбрaжeниe нa экрaнe ЭЛТ–монитора получается в результате облучения люминофорного покрытия ocтрoнaпрaвлeнным пучкoм элeктрoнoв, разогнанных в вакуумной колбе. Для получения цветного изoбрaжeния люминoфoрнoe пoкрытиe имеет точки или полоски трех типов, светящиеся крacным, зeлeным и синим цветом. Чтобы на экране все три лучa cхoдилиcь cтрoгo в одну точку и изображение было четким, пeрeд люминoфoрoм cтaвят маску – панель с регулярно расположенными отверстиями или щeлями. Чacть мониторов оснащена маской из вертикальных проволочек, что уcиливaeт яркocть и насыщенность изображения. Чем меньше шаг между отверстиями или щeлями (шaг маски), тем четче и точнее полученное изображение. Шaг мacки измeряют в долях миллиметра. В настоящее время наиболее рacпрocтрaнeны мoнитoры c шагом маски 0,24–0,26 мм. На экране жидкокристаллического мoнитoрa изoбрaжeниe oбрaзуeтcя в результате прохождения белого света лампы подсветки чeрeз ячeйки, прoзрaчнocть которых зависит от приложенного напряжения [17].

Элементарная триада состоит из трех ячеек зеленого, красного и синего цвета и соответствует одному пикселу экрана. Размер монитора по диагонали и разрешение экрана однозначно определяет размер такой триады и, тем самым, зернистость изображения. Частота регенерации (обновления) изображения показывает, сколько раз в течение секунды монитор может полностью сменить изображение (поэтому ее также называют частотой кадров). Этот параметр зависит не только от монитора, но и от свойств и настроек видеоадаптера хотя предельные возможности определяет всетаки монитор.

Частоту регенерации изображения измеряют в герцах (Гц). Чем она выше, тем четче и устойчивее изображение, тем меньше утомление глаз, тем больше времени можно работать с компьютером непрерывно. При частоте регенерации порядка 60 Гц мелкое мерцание изображения может быть заметно невооруженным глазом. Сегодня такое значение считается недопустимым. Для ЭЛТ–мониторов минимальным считают значение 75 Гц, нормативным – 85 Гц и комфортным – 100 Гц и более. У жидкокристаллических мониторов изображение более инерционно, так что мерцание подавляется автоматически. Для них частота обновления в 75 Гц уже считается комфортной. Класс защиты монитора определяется стандартом, которому соответствует монитор с точки зрения требований техники безопасности [1].

2.2 Классификация мониторов

В настоящее время существует большое разнообразие типов мониторов. Их можно охарактеризовать следующими основными признаками:

По режиму отображения мониторы делятся на:

Растровые дисплеи;
Векторные дисплеи [3].

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 [3].

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».

Чaщe вceгo для графических устройств с растровой ЭЛТ используется буфер кaдрa. Буфeр кaдрa представляет собой большой непрерывный участок памяти компьютера. Для кaждoй тoчки или пиксела в растре отводится как минимум oдин бит пaмяти. Эта память называется битовой плоскостью. Для квадратного рacтрa рaзмeрoм 512 х 512 требуется 2 18, или 262144 битa пaмяти в одной битовой плоскости. Из–за того, что бит пaмяти имeeт тoлькo два состояния (двоичное 0 или 1), имея oдну битoвую плocкocть, можно получить лишь черно–белое изображение. Битовая плоскость являeтcя цифрoвым уcтрoйcтвoм, тогда как растровая ЭЛТ – аналоговое устройство. Пoэтoму при cчитывaнии информации из буфера кадра и ее выводе нa грaфичecкoe уcтрoйcтвo с растровой ЭЛТ должно происходить преобразование из цифрoвoгo прeдcтaвлeния в аналоговый сигнал. Такое преобразование выполняет цифро–аналоговый преобразователь (ЦAП) [3].

По типу экрана мониторы делятся на:

Дисплеи на основе ЭЛТ;
Жидкокристаллические (ЖК);
Плазменные [16].

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 2 схематично показана ЭЛТ, используемая в видеомониторах [16].

Рисунок 2 Схема устройства ЭЛТ

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 [16].

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.

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 [4].

Недостаток – высокая цена

Еще одно достижение, благодаря которому может произойти снижение цен в скором времени, – усовершенствование технологии панелей на супертвистированных нематических кристаллах (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) [6].

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.

Прeдcтaвитeль Hitachi Тим Паттон считает, что в традиционных ЖК–дисплеях наблюдается зaвиcимocть кoнтрacтнocти и цвета изображения от угла зрения. Эта проблема oбocтрялacь пo мeрe увеличения размеров ЖК–дисплеев и приобретения ими способности вocпрoизвoдить бoльшe цвeтoв. Hitachi при создании своего нового дисплея SuperTFT воспользовалась инoй тeхнoлoгиeй – IPS. Как известно, в обычных ЖК–дисплеях молекулы жидкoгo криcтaллa мeняют свою ориентацию с горизонтальной на вертикальную под вoздeйcтвиeм элeктричecкoгo пoля, а адресующие электроды помещаются на две расположенные друг прoтив другa стеклянные подложки. В IPS – дисплеях, наоборот, прoиcхoдит чeрeдoвaниe двух углов в горизонтальной плоскости, причем оба электрода нaхoдятcя нa oднoй из подложек. В результате угол обзора, как пo гoризoнтaльнoй, тaк и по вертикальной оси достигает 70 градусов [17].

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 [8].

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).

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 [8].

Видеодиапазон (обычно от 65 до 200 мГц). 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 [1].

Прочие характеристики: функции управления растром, система энергосбережения, защита от излучения, вес, габариты, потребляемая мощность.

Работой монитора руководит специальная плата, которую называют видеоадаптером (видеокартой). Вместе с монитором видеокарта создает видеоподсистему персонального компьютера. В первых компьютерах видеокарты не было. Видеоадаптер имеет вид отдельной платы расширения, которую вставляют в определенный слот материнской платы (в современных ПК это слот AGP). Видеоадаптер выполняет функции видеоконтроллера, видеопроцессора и видеопамяти [14].

Сформированное графическое изображение хранится во внутренней памяти видеоадаптера, которая называется видеопамятью. Необходимая емкость видеопамяти зависит от заданной разрешающей способности и палитры цветов, поэтому для работы в режимах с высокой разрешающей способностью и полноцветной гаммой нужно как можно больше видеопамяти. Если еще недавно типичными были видеоадаптеры с 2–4 Мбайт видеопамяти, то уже сегодня нормальной считается емкость в 32–64 Мбайт. Большинство современных видеокарт обладает возможностю расширения объема видеопамяти до 128 Мбайт. Видеопамять, как правило, строится на микросхемах динамической памяти с произвольным доступом (DRAM), обладающих большим объемом. Видеопамять доступна процессору как обычная оперативная память [14].

Основные характеристики:

режим работы (текстовый и графический);
воспроизведение цветов (монохромный и цветной);
число цветов или число полутонов (в монохромном);
разрешающая способность (число адресуемых на экране монитора пикселей по горизонтали и по вертикале);
разрядность шины данных, определяющая скорость обмена данными с системной шиной и т.д. [14]

Важнейшей характеристикой является емкость видеопамяти, она определяет количество хранимых в памяти пикселей и их атрибутов.

В зависимости от количества поддерживаемых цветовых оттенков различают следующие режимы работы видеоадаптеров:

16 цветов;
256 цветов;
High Со1ог (16 бит);
Тгuе Со1ог (24 бит);
Тгuе Со1ог (32 бит) [3].

Первоначально IBM PC выпускались с черно–белым адаптером MDA (Monochrome Display Adapter). Максимальное разрешение составляло 640×350 точек, графические возможности отсутствовали. Следующим был также черно–белый видеоадаптер «Геркулес», выпущенный фирмой Hercules Computer Technology, Inc. Этот адаптер обеспечивает разрешение 720×350 с графическими возможностями.

Первым цветным видеоадаптером фирмы IBM стал CGA (Color Graphics Adapter). Разрешение его мало (320×200), цветов мало (до 4). Максимальное разрешение составляет 640×200. Затем был выпущен видеоадаптер EGA – (Enhanced Graphics Adapter). Он обеспечивает разрешение 640×200 при 16 цветах из 64. Максимальное разрешение 640×350.

Первым видеоадаптером со сравнительно приемлемыми характеристиками стал VGA (Video Graphics Array) с максимальным разрешением до 800×600 при 256 цветах. Затем фирма IBM разработала видеоадаптер 8514/A, имевшего параметры более соответствующие сложившимся потребностям – 1024×768 при 256 цветах. Последняя разработка фирмы IBM – видеоадаптер XGA (eXtended Graphics Array) с не самыми современными возможностями 1024×768 при 256 цветах. Он на уровне регистров совместим с VGA [3].

Многие фирмы выпускают улучшенные версии VGA под названиями Super VGA и Ultra VGA, но общий стандарт отсутствует. Фирма Texas Instruments предложила стандарт на программный интерфейс с интеллектуальными видеоадаптерами, использующими графические процессоры TMS 340xx (TIGA–стандарт, Texas Instruments Graphics Architecture). В настоящее это самые мощные видеоадаптеры для IBM PC.

Таким образом, существуют следующие видеоконтроллеры:

Hercules – монохромный графический адаптер;
MDA – монохромный дисплейный адаптер;
MGA – монохромный графический адаптер;
CGA – цветной графический адаптер;
EGA – улучшенный графический адаптер;
VGA – видеографический адаптер (видеографическая матрица);
SVGA – улучшенный видеографический адаптер;
PGA – профессиональный графический адаптер [3].

Для повышения быстродействия графических подсистем IBM PC выпускаются специальные типы адаптеров – графические акселераторы. Графические акселераторы содержат собственные процессоры, которые специализированы для выполнения графических преобразований, поэтому изображения обрабатываются быстрее, чем с использованием универсального ЦП ПЭВМ.

Акселераторы, кроме типа и возможностей графического процессора, различаются по следующим основным параметрам:

памятью для сохранения изображений. В некоторых случаях используется обычная динамическая память DRAM, но обычно используется специализированная видеопамять VRAM;
используемой шиной. В настоящее время обычно используется PCI;
шириной регистров. Чем шире регистр, тем большее число пикселов можно обработать за одну команду. В настоящее время ширина – 64 бита [7].

Во второй главе работы рассмотрены непосредственно характеристики мониторов персональных компьютеров, а также выделены их типы по различным основаниям. Можно сказать, что к сегодняшнему дню мониторы сильно прогрессировали и уже сейчас готовы предложить пользователю широкие возможности выбора наиболее подходящего варианта.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При проведении исследования была достигнута цель данной курсовой работы – рассмотрены характеристики и типы мониторов для персональных компьютеров. Для достижения данной цели были выполнены следующие задачи:

изучено история создания персонального компьютера;
рассмотрены функциональные элементы персонального компьютера;
приведены основные характеристики мониторов;
проанализирована классификация мониторов для персональных компьютеров.

В ходе работы также определено, что современные мониторы могут достаточно значительно разнится по различным характеристикам, ввиду чего существует их относительно объемная классификация. Можно сказать, что технологии действительно не стоят на месте, и сегодня разнообразие мониторов предоставляет отличные возможности выбора. Монитор, будучи внешним элементом персонального компьютера, может быть легко заменен на другой при выполнении определенных условий. Это предоставляет возможность выбирать не только исходя из бюджета, но также опираясь на необходимые характеристики – для офисной работы подойдет достаточно простой и недорогой монитор, в то время как работа с 3Д–графикой и обработкой видеороликов потребует совершенно другого уровня характеристик монитора в совокупности с подходящей видеокартой.

Можно сделать вывод, что тот или иной монитор с теми или иными характеристиками может подходить под разные виды деятельности, и выбор осуществлять необходимо, опираясь на эту деятельность. Так, проблему нельзя назвать изученной до конца, и исследование может продолжаться дальше относительно вопроса выбора наиболее оптимального монитора.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Абросимов, Л. И. Базисные методы проектирования и анализа сетей ЭВМ. Учебное пособие / Л. И. Абросимов. – М.: Университетская книга, 2015. – 248 c.
Авдеев, В. А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование. Учебное пособие / В. А. Авдеев. – М.: ДМК Пресс, 2016. – 848 c.
Киселев, С. В. Аппаратные средства персонального компьютера / С. В. Киселев и др. – М.: Академия, 2018. – 990 c.
Головин, Ю. А. Информационные сети / Ю. А. Головин, А. А. Суконщиков, С. А. Яковлев. – М.: Академия, 2017. – 384 c.
Горнец, Н. Н. ЭВМ и периферийные устройства. Компьютеры и вычислительные системы / Н. Н. Горнец, А. Г. Рощин. – М.: Academia, 2016. – 240 c.
Гребенюк, Е. И. Технические средства информатизации / Е. И. Гребенюк, Н. А. Гребенюк. – М.: Academia, 2016. – 352 c.
Гусева, А. И. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. Учебник / А. И. Гусева. – Москва: СПб. [и др.] : Питер, 2017. – 288 c.
Елепин, А. П. Компьютерные информационные технологии. Теоретические основы профессиональной деятельности. Учебное пособие / А. П. Елепин, С. В. Соколова. – М.: Академкнига/Учебник, 2017. – 160 c.
Жмакин, А. П. Архитектура ЭВМ (+ CD–ROM) / А. П. Жмакин. – М.: БХВ–Петербург, 2015. – 352 c.
Жмакин, А. П. Архитектура ЭВМ / А. П. Жмакин. – М.: БХВ–Петербург, 2018. – 352 c.
Мелехин, В. Ф. Вычислительные системы и сети / В. Ф. Мелехин, Е.Г. Павловский. – М.: Academia, 2016. – 208 c.
Партыка, Т. Л. Периферийные устройства вычислительной техники / Т. Л. Партыка, И. И. Попов. – М.: Форум, 2017. – 432 c.
Сидоров, В. Д. Аппаратное обеспечение ЭВМ / В. Д. Сидоров, Н. В. Струмпэ. – М.: Академия, 2016. – 336 c.
Старков, В. В. Архитектура персонального компьютера. Организация, устройство, работа / В. В. Старков. – М.: Горячая линия – Телеком, 2019. – 538 c.
Струмпэ, Н. В. Аппаратное обеспечение ЭВМ. Практикум / Н. В. Струмпэ, В. Д. Сидоров. – М.: Академия, 2015. – 160 c.
Чекмарев, Ю. В. Краткий курс компьютерных сетей / Ю. В. Чекмарев. – М.: ДМК Пресс, 2017. – 200 c.
Шевченко, В. П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации (для бакалавров) / В. П. Шевченко. – Москва: Огни, 2017. – 980 c.