Содержание:

ВВЕДЕНИЕ

Монитор — конструктивно законченное устройство, предназначенное для визуального отображения информации[11]. Данное устройство – одно из важнейших составляющих компьютера, монитор является визуальным каналом связи со всеми прикладными программами, относится к внешним устройствам, подключаемым к персональному компьютеру.

Нынешняя скорость развития ИТ-технологий требует разработки новых моделей мониторов большего размера, большего разрешения и возможностей, так как внедрение информационных технологий затрагивает все большее количество слоёв общества. Новые технологии приходят на смену друг другу, вследствие чего, возрастает запрос пользователей на новые технологии и возможности персональных компьютеров, в том числе и такого их компонента как монитор.

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[1].

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:

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

Объект исследования – мониторы для современных пк.

Предмет исследования – характеристики и типы мониторов.

Курсовая работа состоит из введения, трех глав, заключения и списка литературы.

Типы мониторов и принцип их действия

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)[2].

Рис.1. Мониторы с электронно-лучевой трубкой

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[6].

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

Устройство ЭЛТ цветного изображения (рис.2)[10]:

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[2].          Глаз человека реагируют на 3 основных цвета: красный (Red), зеленый (Green) и синий (Blue) а так же на их комбинации, из которых создаётся бесконечное число цветов. Люминофорный слой, покрывающий фронтальную часть электронно-лучевой трубки, состоит из очень маленьких элементов[6].  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.

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[7].

Рис.3. Жидкокристаллический монитор

Первые LCD дисплеи были очень маленькими, около 8 дюймов, в то время как сегодня они достигли в среднем 15" размеров для использования в ноутбуках, а для настольных компьютеров актуальны 19.5", 24" и 27" 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.

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 [10].

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 [11].

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[4].

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. Однако существуют различные типы матриц, разнящихся по качеству и области применения.

TN - самый старый тип матрицы, который все еще занимает значительную долю рынка и не собирается с него уходить. Именно TN в продаже уже давно нет — в основном продаются улучшенные модификации, TN+film: улучшение позволило довести горизонтальные углы обзора до 130-150 градусов, но вот с вертикальными все плохо: даже при отклонении на десяток градусов цвета начинают меняться, вплоть до инвертирования. К тому же в большинстве своем такие мониторы не охватывают и 70% sRGB, а значит для цветокоррекции они не подойдут. Еще один минус — достаточно низкая максимальная яркость, обычно она не превышает 150 Кд/м^2: этого хватит разве что для работы в помещении.

Казалось бы — все, TFT TN безнадежно устарели и их пора списывать. Однако не все так просто — эти матрицы имеют наименьшее время отклика, и поэтому прочно обосновались в дорогом игровом сегменте. Увы —стоимость таких мониторов от 500 долларов только начинается, так что использовать их имеет смысл только тем, кому критично важна минимальная задержка.

Тип матриц TFT IPS начал свой путь на пользовательский рынок с телефонов, где низкие углы обзора у TN-матриц достаточно сильно мешали нормальному использованию. В последние несколько лет цена на IPS мониторы значительно снизилась, и их теперь можно купить даже для бюджетного компьютера. У этих матриц есть два основных плюса: углы обзора достигают почти 180 градусов как по горизонтали, так и по вертикали, и они обычно имеют хороший цветовой охват прямо из коробки — даже в мониторах дешевле 10 тысяч рублей нередко есть профиль с охватом в 100% sRGB. Но, увы, минусов тоже хватает: это невысокая контрастность, обычно не выше 1000:1, из-за чего черный выглядит не как черный, а как темно-серый, и так называемый glow-эффект: при взгляде с определенного угла матрица кажется розоватой (или фиолетовой). Так же раньше была проблема с невысоким временем отклика — до 40-50 мс (что позволяло честно вывести на экран всего 20-25 кадров, остальные смазывались). Однако сейчас такой проблемы нет, и даже дешевые IPS-матрицы имеют время отклика не выше 4-6 мс, что позволяет спокойно вывести 100-150 кадров — этого более чем хватает для любого использования, даже игрового.

Всего подвидов IPS много, разберем основные:

• TFT S-IPS (Super IPS) — самое первое улучшение IPS: увеличены углы обзора и скорость реакции пикселя. В продаже уже давно нет.
• TFT H-IPS (Horizontal IPS) — почти не встречается в продаже. Этот тип IPS появился в 2007 году и в сравнении с S-IPS немного увеличилась контрастность, поверхность экрана выглядит более однородной.
• TFT UH-IPS (Ultra Horizontal IPS) – улучшенная версия H-IPS. Благодаря уменьшению размера полосы, разделяющей субпиксели, на 18 % было увеличено пропускание света. На сегодняшний момент этот тип IPS-матриц так же устарел.
• TFT E-IPS (Enhanced IPS) — еще один устаревший тип IPS. Имеет другую структуру пикселя и пропускает больше света, что позволяет снизить яркость подсветки, что приводит к уменьшению цены монитора и снижению энергопотребления. Имеет достаточно низкое время отклика (меньше 5 мс).
• TFT P-IPS (Professional IPS) — достаточно редкие и очень дорогие матрицы, созданные для профессиональной обработки фото: они обеспечивает великолепную цветопередачу (глубина цвета 30 бит и 1.07 миллиарда цветов).
• TFT AH-IPS (Advanced High Performance IPS) — новейший тип IPS: улучшена цветопередача, увеличено разрешение и PPI, повышена яркость и понижено энергопотребление, время отклика не превышает 5-6 мс. Именно этот тип IPS сейчас активно продается.

TFT *VA — Это типы матриц, которые можно назвать середнячками — они чем то лучше, а чем то хуже и IPS, и TN. Плюс в сравнении с IPS — отличная контрастность, плюс в сравнении с TN — хорошие углы обзора. Из минусов — большое время отклика, которое к тому же быстро растет при уменьшении разницы между конечным и начальным состояниями пиксела.

Основные типы матриц такие:

• TFT MVA (Multidomain Vertical Aligment) — широкие углы обзора, отличная цветопередача, идеальный черный цвет, высокая контрастность изображения, однако большое время реакции пикселя. По цене они находятся между бюджетными TN и IPS, и предлагают такие же средние возможности. Так что если вам не важны игры — можно сэкономить 1-2к и взять MVA вместо IPS.
• TFT PVA (Patterned Vertical Alignment) одна из разновидностей технологии TFT MVA, была разработана компанией Samsung. Из плюсов в сравнении с MVA — снижена яркость черного цвета.
• TFT S-PVA (Super PVA) - улучшенная технология PVA: были увеличены углы обзора матрицы.

И самые новые матрицы — OLED, которые стали появляться на пользовательском рынке буквально пару лет назад и по астрономическим ценам. Плюсов у них масса: во-первых у них нет такого понятия как яркость черного цвета, т.к. при выводе черного цвета светодиоды банально не работают, так что черный цвет выглядит как черный, а контрастность в теории равна бесконечности. Во-вторых, время отклика таких матриц составляет десятые доли миллисекунды — это в несколько раз меньше, чем даже у TN. В-третьих, углы обзора не только составляют почти 180 градусов, но и к тому же почти не падает яркость при отклонении монитора. В-четвертых — очень широкий цветовой охват, который может составлять и 100% AdobeRGB — таким результатом может похвастаться не каждая IPS-матрица. Однако, увы, есть две проблемы, которые сводят многие достоинства на нет: это мерцание матрицы на частоте 240 Гц, что может привести к боли в глазах и повышенной утомляемости, и выгорание пикселей, так что такие матрицы недолговечны. Ну и третья проблема, которая есть у многих новых решений — это заоблачная цена, местами более чем вдвое выше, чем у профессиональных IPS. Однако уже всем понятно, что за такими матрицами будущее, а их проблемы будут решаться, и цены на них падать.

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[7].

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.

3D мониторы 

     3D-мониторы в настоящее время становятся все более популярными. Практически у всех компаний, производящих компьютерные мониторы, есть в ассортименте устройства с поддержкой отображения трехмерной картинки. Если верить рекламе, то ЗD-мониторы, созданные по последним технологиям и обеспечивающие создание объемного изображения, являются революционным шагом в компьютерном мире, своего рода новым этапом в развитии формирования изображения. Но это лишь часть правды, современные ЗD-технологии не лишены своих недостатков.

Недостатки 3D-мониторов:

• завышенная цена по сравнению с аналогичными устройствами без режима 3D;
• обязательное использование специальных очков, для просмотра фильмов в компании придется докупать несколько очков;
• 3D-режим может привести к ухудшению зрения или появлению головных болей. Это происходит главным образом из-за частоты работы затворов очков, вследствие чего возникает неприятный эффект мерцания, способствующий утомлению глаз;
• недостаточное количество мультимедийной продукции выполненной в 3D-формате (игр, кинофильмов и телевизионных каналов с поддержкой 3D).

Рис.6. 3D мониторы

Для создания стереоскопического эффекта в современных устройствах по очереди генерируются два изображения (отдельно для правого и левого глаза человека). Картинки показываются человеку на очень высокой скорости. Пользователь надевает специальные 3D-очки И эти два изображения соединяются у него в голове, в результате чего создается впечатление, будто объекты изображения выходят за рамки экрана, то есть приобретают трехмерный характер. Ведущие производители сегодня используют технологию 3D Vision от NVidia. Это комплексная технология, сочетающая в себе программное обеспечение, очки активного типа с затворами, видеокарту производства NVidia и, разумеется, монитор с поддержкой 3D.

На основе технологии 3D Vision, в частности, выпускают свои мониторы компании Aser, Asus и Samsung. Но существуют и другие варианты 3D-систем. Например, компания Zalman выпускает ЗD-мониторы с технологией VREX, которая заключается в формировании изображения для левого и правого глаза чересстрочно. С помощью особых очков с поляризационными фильтрами также создает эффект объемного трехмерного изображения. В любом случае для просмотра 3D-видео на мониторе вам понадобятся специальные очки, которые входят в комплект поставки. Очки обычно заряжаются через USB-порт. Они обладают незначительным весом и способны в течение длительного времени работать на одной зарядке. Внешне, кроме использования очков, 3D-монитор не отличается от обычного.

Технические характеристики ЗD-мониторов, как правило, полностью соответствуют современным требованиям, предъявляемым к домашним мониторам для игр и мультимедиа. В частности, разрешение матрицы - 1920*1080 точек, динамическая контрастность изображения на уровне 80000:1 и более, максимальная яркость - примерно 300 кд/м2. При просмотре лицензионных DVD цветопередача и контрастность на ЗD-мониторе находятся на уровне выше среднего. Одним словом, ЗD-мониторы способны выдавать качественную картинку в стандартном режиме 2D.

Отличительная особенность почти всех ЗD-мониторов заключается в том, что они способны отображать до 120 кадров в секунду. При просмотре 3D изображения на таком мониторе частота кадров для каждого глаза будет составлять 60 Гц, что является необходимым условием для комфортного просмотра трехмерного изображения. Включение стереоскопического режима на мониторе дает более зрелищную и реалистичную картинку, эффект присутствия может усилить качественная акустика. Высокая частота обновления монитора благоприятным образом сказывается и на качестве стандартной 2D-картинки.

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 однопортовых 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 - многобанковое 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[9].

GDDR (graphics double data rate memory) – это подвид энергозависимой динамической памяти, которая предназначена для использования в видеокартах. GDDR отличается от DDR (оперативной памяти), хотя принципы и технологии для них являются общими. Среди основных отличий можно выделить: более низкое потребление у GDDR, по сравнению с DDR, к тому же, в GDDR применяются специальные методы управления буфером ввода-вывода, для улучшения пропускной способности. А также масса других улучшений. То есть, можно назвать видеопамять GDDR более продвинутым видом памяти, нежели обычная оперативная память (DDR).

На сегодняшний день, основным типом памяти для видеокарт является GDDR, а именно – версии GDDR3 и GDDR5.

Пожалуй, для наглядности пройдёмся по всем поколениям памяти GDDR, указывая их основные отличия. Это нужно для того, чтобы понимать, почему же стоит отдать предпочтение видеокарте с типом памяти GDDR5, а не GDDR3:

GDDR – первое поколение графической памяти с удвоенной скоростью передачи данных.

GDDR2 – это версия, которая базируется на обычной оперативной памяти DDR2 и отличается от нее, лишь вышеуказанными доработками. Имеет более высокие частотные показатели, по сравнению с GDDR. Аналогично сравнению оперативной памяти DDR и DDR2.

GDDR3 – это дальнейшее развитие графической памяти. Она также построена на модулях памяти DDR2. Технологически, данный тип памяти очень схож с GDDR2, но за счёт более эффективного потребления и тепловыделения, удалось увеличить тактовые частоты.

GDDR4 – тип памяти, который не набрал популярности и стал всего лишь переходной ступенью с GDDR3 на GDDR5. Опять же, базируется на всё той же DDR2. И в очередной раз из основных изменений – повышенные частоты и улучшенное энергопотребление.

GDDR5 – наконец наиболее продвинутый и последний мейнстрим-вариант, среди поколений видеопамяти. За счёт того, что он построен на памяти DDR3, количество передаваемых бит за такт увеличено в два раза (с 2 до 4) по сравнению с GDDR3 и GDDR4. С приходом GDDR5, стало возможным увеличить ПСП в два раза по сравнению с GDDR3, при этом не увеличивая шину.

2.2. Видеоадаптеры

Видеоадаптер обеспечивает интерфейс между компьютером и монитором, передавая сигналы, которые превращаются в изображение, которое мы видим на экране. На протяжении всей истории ПК было разработано несколько удачных стандартов, каждый последующий из которых обеспечивал более высокие разрешение и глубину цвета. Наиболее значимые стандарты видеоадаптеров перечислены ниже.

- MDA (Monochrome Display Adapter)

- HGC (Hercules Graphics Card)

- CGA (Color Graphics Adapter)

- EGA (Enhanced Graphics Adapter)

- VGA (Video Graphics Array)

- SVGA (Super VGA)

- XGA (eXtended Graphics Array)

- UGA (Ultra Video Graphics Array)

Большинство этих стандартов были изначально разработаны компанией IBM и затем лицензированы другими производителями. В настоящее время IBM уступила пальму первенства в производстве высококачественных мониторов другим компаниям, а большая часть приведенных стандартов безнадежно устарела. Единственным исключением является VGA; этой аббревиатурой обозначают базовые возможности монитора, используемые практически любым видеоадаптером.

Среди характеристик купленного видеоадаптера вы найдете, вероятнее всего, не список стандартов, таких как XGA или UVGA, а разрешение и глубину цветности. В то же время знакомство с основными стандартами позволит понять ход эволюции технологий и подготовит к случайной встрече с восставшими из мрачного прошлого старыми адаптерами.

Современные VGA-адаптеры способны отображать интерфейс программ, написанных для CGA, EGA и других устаревших стандартов. Это позволяет использовать старые программы (такие, как игры и образовательные программы) даже на современном ПК. Однако следует иметь в виду, что некоторые программы запустить не удается, так как они обращаются к регистрам, которые современными видеоадаптерами не поддерживаются.

Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты:

- видео-BIOS;

- графический процессор, иногда называемый графическим акселератором;

- видеопамять;

- цифроаналоговый преобразователь DAC (ранее используемый в качестве отдельной микросхемы, DAC зачастую встраивается в графический процессор новых наборов микросхем; необходимость в подобном преобразователе в полностью цифровых системах — цифровая видеокарта плюс цифровой монитор — отпадает, однако, пока живы аналоговый интерфейс VGA и аналоговые мониторы, DAC еще некоторое время будет использоваться);

- разъем (AGP / PCI);

- видеодрайвер.

Довольно не плохой по производительности видеоадаптер показан на рисунке 7.

Рис.7. Типичный высокопроизводительный видеоадаптер nVidia GeForce 8800 GTX, оптимизированный для компьютерных игр и работы с двумя мониторами

Большинство его компонентов скрыто под кожухом системы охлаждения графического процессора (GPU), включающей в себя вентилятор и теплоотвод. Практически все видеоадаптеры, представленные сегодня на рынке, используют наборы микросхем, обеспечивающие ускоренную обработку трехмерной графики.

3. Характеристики мониторов

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[7].

Разрешающая способность монитора

Разрешающая способность (разрешение) – плотность отображаемого на экране изображения[11]. 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[5].

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 1:

Таблица 1. Рекомендованные режимы работы.

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

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 2 с минимально допустимыми частотами регенерации мониторов по новому стандарту TCO’99 для разных разрешений:

Таблица 2. 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

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[2].

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[10]. 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[8].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения работы были рассмотрены разные виды мониторов, а также изучены их характеристики. На основе данных исследований можно говорить, что развитие видеотехнологий 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 главных составных компьютера, и поэтому в данной работе был проведён анализ последних стандартов в области видеосистем.

В ходе выполнения работы были выполнены следующие задачи:

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

Таким образом, задачи курсовой работы выполнены, цель достигнута.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Глушаков С. В., Сурядный Ф.С. Персональный компьютер. – М.; Издательство АСТ; Харьков: Фолио, 2016.
2. Кацнельсон Б. В., Калугин А. М., Ларионов А. С. Электровакуумные электронные и газоразрядные приборы. —М.: Радио и связь, 2015
3. Леонтьев В.П. Компьютер просто и наглядно. – М.; Олма-Пресс, 2015.
4. Сеннов А.С. Курс практической работы на ПК. – СПБ.; БХВ – Петербург, 2018.
5. Симонович С.В., Евсеев Т.А., Мураховский В.И. Вы купили компьютер. – М.; АСТпресс, 2017
6. Зеленов А.А. Научная работа «Анализ и прогнозирование развития устройств пк (на примере мониторов)»
7. Компьютерная газета [Электронный ресурс]- http://www.nestor.minsk.by
8. Web - сервер журнала Компьютер Пресс http://www.compress.ru
9.   Сайт «Мониторы: ВДТ» - [Электронный ресурс] http://monitors.narod.ru.
10.  Web - сервер журнала Компьютера [Электронный ресурс] -http://www.computerra.ru.
11. Википедия – свободная энциклопедия [Электронный ресурс]. -  http://wikipedia.org.
12. Компьютеры и периферия [Электронный ресурс]. - www.ixbt.com.