Информатика и программирование (Эволюция ПК)

Содержание:

Введение

Персональные компьютеры все прочнее с каждым днем входят в нашу жизнь, а также занимают в ней не последнее место.

Каких-то 20 лет тому назад их можно было увидеть лишь в солидных организациях, а сегодня ПК стоит чуть ли не в каждом магазине, кафе, офисе, библиотеке.

На сегодняшний день персональные компьютеры в человеческой жизнедеятельности применяются во многих сферах – для создания научных сложных моделей, ведения бухгалтерского учета, разработки дизайна или создания музыки, поиска и хранения информации в специальных базах данных, обучения, прослушивания музыки.

Каждому человеку нужно знать сам компьютер, уметь пользоваться им. Далеко не каждый, который работает на персональном компьютере, представляет себе точный его состав.

Профессионалы, работающие вне IT-сферы, считают обязательной составляющей своей компетентности хорошие знание аппаратной части для персонального компьютера, или хотя бы его главных технических характеристик.

Также особенно велик интерес к персональным компьютерам среди молодежи, которая широко применяет их для своих личных целей.

Актуальность выбранной темы повязана с тем, что нынешний рынок компьютерной техники очень разнообразен и довольно не просто определять конфигурацию компьютера с требуемыми характеристиками, где одним из основных устройств является монитор. Поэтому без специальных знаний об их характеристиках и типах обычному пользователю будет тяжело выбрать подходящий для повседневного использования.

Объектом исследования является аппаратная часть современных ПК.

Предмет исследования – типы и характеристики мониторов.

Целью реферата является изучение основных характеристики и типов мониторов, которые применяются в составе ПК.

В соответствии с рассмотренной целью поставлены следующие задачи:

– рассмотреть историю создания компьютеров;

– изучить предназначение основных составляющих персонального компьютера;

– описать понятия периферийных устройств ПК;

– рассмотреть классификацию мониторов;

– описать характеристики мониторов в зависимости от разных признаков.

В разное время проблему аппаратной части ПК исследовали Н.Виннер, В.С. Королюк, Р.В. Малькович и другие известные ученные. Стоит отметить, что в нынешнее время мониторы, как и остальные составные части ПК, постоянно усовершенствуются и ученые постоянно ищут новые подходы к оптимизации функционирования компонентов.

Основные понятия теории архитектуры ПК

1.1.Эволюция ПК

Всем современным компьютерам предшествовали примитивные электромеханические и механические приборы. Еще в 1640 году французский философ, математик Б. Паскаль в 17 лет сконструировал свою первую суммирующую машину.

Эта машина Б. Паскаля состояла с 7 движущихся дисков, которые имели несколько прорезей и могла также выполнять суммирование чисел до 8 знаков точности. [1]

Для своей машины великий ученый применил десятичную систему исчисления. Когда первый диск смещался, к примеру, на 10 прорезей – это и составляло полный его оборот, далее он следующий диск также перемещал на 1 позицию, при этом увеличивал на 1 количество десятков числа.

Когда диск, что отвечал за десятки, делал снова полный оборот, то он сместил следующий диск, при этом увеличивая число сотен, и так далее.

Истории известны более ранние попытки для проектирования механических машин.

Полное описание машины, которая по своим характеристикам напоминала бы машину Паскаля, в 1963 году было найдено в мемуарах, которые принадлежали Л. да Винчи. [4]

Подобное устройство также описано в 1623 году ученым В. Шикардом. До нынешнего времени дошли только несколько чертежей Шикарда, которые были найдены в 1955 г.

Стоит отметить, что в 1683 г. немецкий математик, а также философ Вильгельм Лейбниц, используя свои рисунки с чертежами Паскаля, улучшил Паскалину, при этом добавив возможность еще и умножать числа.

Вместо нескольких шестеренок Лейбниц использовал пошаговый специальный барабан. [14]

Но широкое применение вычислительные устройства получили после 1821 года, когда француз П.Калмар создал вычислительную машину, которая могла выполнить четыре основных арифметических действия. При этом машину П.Калмара называли арифмометром. [11]

Арифмометры, при своей универсальности, применялись очень длительное время. [1]

Самые разные изобретатели и ученые выполняли усовершенствование этих устройств.

Вильгод Однер в 1881 году создал специальный арифмометр, где использовались переменные количества зубцов. Позднее на основе этого арифмометра Однера создан новый арифмометр "Феликс", что производился в СССР даже до 70-х годов 20 века (рисунок 1).

Рис. 1. Внешний вид арифмометра Феликс

Начало эры компьютеров, которые начали создаваться в том виде, в котором они и присутствуют сейчас, повязано с именем ученого Ч. Бэббиджа. Он в 30-х годах 19 века выдвинул идею по созданию вычислительной машины, осуществленную только в середине 50-х гг. 20 века. [5]

Бэббидж обратил свое внимание факт, что вычислительная машина может без ошибок выполнять вычисления больших математических формул при использовании простого итерационного метода и повторения этих шагов.

Работая с поставленной проблемой, он в 1823 году предложил проект машины для решения дифференциальных уравнений больших размерностей. Для повторения операций надо было использовать в машине Бэббиджа энергию пара. [2]

Процесс вычислений c помощью созданной машины получилось действительно автоматизировать. После этого Бэббидж создал модель своей новой универсальной вычислительной машины, что могла выполнять очень широкий круг иных задач.

В 1886 г. немец Г. Холлерит сконструировал самое первое перфокарточное устройство по вычислении статистических задач и основал, при этом, фирму по выпуску целой серии вычислительных машин, которая в последующем стала называться IBM .[3]

На рисунке 2 показан внешний вид первой перфокарты.

Рис. 2. Перфокарта

Кроме использования механических вычислительных машин далее начали применять и аналоговые вычислительные машины, у которых обработка данных выполнялась с использованием специального физического процесса, который моделирует некоторую вычисляемую закономерность с последовательностью чисел. [10]

Простейшим примером аналоговой машины являются наручные часы.

А первыми серийными аналоговыми машинами были устройства, в которых элементами были дифференцирующие, интегрирующие устройства, позволяющие посчитать мгновенно интеграл или же производную для указанной ранее функции. [4]

Полезным свойством такой машины является мгновенный вывод решения сразу после указания нужных входных параметров задачи (рисунок 3).

Но круг задач, что в то время решался аналоговой машиной, был ограничен теми основными процессами, которые она давала возможность моделировать. [7]

Рис. 3. Аналоговая машина

В 1936 году молодой перспективный математик Алан Тьюринг написал работу под названием "О вычислимых числах". Он при этом заложил теоретические основы теории алгоритмов. [13]

Концепция, которую выдвинул А.Тьюринг возникла при проведенном анализе действий человека, что выполняет в соответствии с указанным заранее планом разных вычислений, то есть какие-то последовательные преобразования.

Анализ при этом был осуществлен для решения проблем поиска эквивалента для общего представления алгоритма. [4]

Непосредственно работа Тьюринга стимулировала создание абстрактной теории автоматов и во многом определила все особенности работы компьютеров.

1.2.Поколения компьютеров

Разбиение поколений ПК по годам является очень условным. В это время, когда началось активное применение ПК одного поколения, были также созданы предпосылки для появления следующего поколения.

Первое поколение компьютеров: 1935 - 1957 гг. Перед началом 2-й мировой войны все правительства стран начали ускоренно разрабатывать специальные машины для вычислений, осознавая стратегическую роль их во ведении войны с противником. [9]

Например, в 1941 г. была разработана первая электронная вычислительная машина Z1, созданная К. Цузе, а уже в следующем году - усовершенствованная Z2, выполнявшая разные расчеты, нужные при создании самолетов, баллистических ракет, а также пользовавшаяся в вычислениях массы ядерной реакции при распаде смеси урана, обогащением которой активно занималась немецкая промышленность (рисунок 4). [11]

Рис. 4. ЭВМ Z2

Увеличение финансирования при этом очень стимулировало развитие разного рода информационной техники. В начале 1940-х годов немецкие ученые-инженеры сформулировали принципы построения электронных машин на базе работавших ранее табуляторов Холлерита с механическими арифмометрами. [6]

В 1945 году ученые Д. Мокли и Д. Преспер сконструировали новый электронный вычислительный калькулятор и интегратор (ЭНИАК) – первый компьютер, где многие электромеханические реле заменяли на электронные лампы. Использование ламп позволило увеличивать быстроту работы ЭНИАК более, чем в 1000 раз (рисунок 5). [1]

Рис. 5. ЭВМ ЭНИАК

Второе поколение: 1955 – 1963 год. Электронные вакуумные лампы в то время выделяли большое количество тепла, а также поглощали много энергии, также были громоздкими, дорогими и ненадежными. [10]

В 1957 году сотрудники компании "Беллс" У. Шоклин, Д. Барди изобрели транзистор. Он выполнял аналогичные функции, которые и до этого электронные лампы, но использовали электрические свойства полупроводников. В результате появилась ЭВМ под названием БЭСМ (рисунок 6): [3]

Рис. 6. БЭСМ-6

Третье поколение: 1963 - 1977 год. Инженер Дж. Килби предложил новую идею использования специальной интегральной микросхемы – кремниевого камня, в который вмонтируются транзисторы с иными элементами. Год спустя Н.Нойс (основатель компании Intel) разработал первую в мире интегральную микросхему на основании кристалла кремния.

Четвертое поколение: 1977 - 1990 гг. В 1975 году председатель фирмы "Intel" Гордон Мур определил, что число элементов в интегральных схемах будет удваиваться в каждые 1,5 года. [9]

Это правило после этого стало известное как закон, что применяется к скорости работы процессоров и до сих пор оно не нарушалось.

В 1968 году "Intel" выпустила очень важное для развития информационной техники устройство с названием микропроцессор. Он представлял собой интегральную схему, где размещалось обрабатывающее команды устройство. [12]

Пятое поколение: 1990 – по наше время. Начали создаваться компьютеры на микропроцессорах при использовании параллельно-векторной структуры, которая одновременно выполняет десятки последовательных программ. [7]

В первом разделе описаны основные ранние ЭВМ, рассмотрена их материальная база, показатели производительности, рассмотрены главные поколения развития компьютеров.

2. Устройство ПК

2.1.Устройство персонального компьютера

Рассмотрим состав, а также назначение основных составляющих ПК.

Структурная схема ПК рассматривается на рисунке 7. [9]

Рис. 7. Устройство ПК

Микропроцессор – центральный блок ПК, что предназначенный для управления функционированием всех блоков ПК и для выполнения логических и арифметических операций над данными (рисунок 8).[6]

Микропроцессор состоит с: [3]

– устройство управления;

– арифметико-логическое устройство;

– микропроцессорная память;

– интерфейсная система микропроцессора.

Рис. 8. Структура процессора

Генератор тактовых импульсов – генерирует последовательность обрабатывающихся электрических импульсов. [4]

Стоит отметить, что частота генерируемых импульсов будет определять тактовую частоту машины.

Интервал времени между несколькими соседними импульсами определяет итоговое время одного такта функционирования машины или такт работы ПК.[3]

Частота генератора рассматриваемых тактовых импульсов является основной характеристикой персонального компьютера, а также во многом определяет скорость работы, так как каждая операция в ПК выполняется за конкретное количество тактов. [11]

Системная шина – основная интерфейсная система ПК, обеспечивающая сопряжение, а также связь всех устройств между собой (рисунок 9):

Рис. 9. Структура системной шины

Любая системная шина включает в себя: [12]

– кодовую шину данных, содержащую провода, а также схемы сопряжения при параллельной передачи практически всех разрядов числового программного кода операнда;

– кодовую шину адреса, включающую провода, а также схемы сопряжения при параллельной передачи разрядов кода адреса основной памяти;

– кодовую шину управления, содержащую провода, схемы сопряжения для выполнения передачи инструкций, которые управляют сигналом, импульсами во все блоки ПК; [12]

– шину питания, которая имеет провода и схемы для сопряжения и подключения блоков ПК.

Системная шина также обеспечивает 3 направления передачи информации, а именно:

– между микропроцессором, а также основной памятью;

– между процессором и портами для ввода-вывода внешних периферийных устройств;

– между памятью и портами для ввода-вывода устройств (в режиме непосредственного доступа к памяти ПК). [5]

Не блоки, а их порты для ввода-вывода, через имеющиеся соответствующие унифицированные разъемы (или стыки) подключаются единообразно к шине: [3]

– непосредственно;

– через контроллеры.

Управление системной шины может осуществляется микропроцессором или непосредственно, или, что чаще, с помощью дополнительной микросхемы – контроллера шины.

Основная память (ОП) – предназначена для хранения, а также оперативного обмена данными с прочими блоками ПК. ОП содержит 2 вида запоминающих устройств, а именно: [7]

– постоянное запоминающее устройство;

– оперативное запоминающее устройство.

ПЗУ служит для выполнения хранения неизменяемой (постоянной) справочной и программной информации, позволяет только оперативно считывать хранящуюся информацию в нем (изменить информацию в устройстве ПЗУ нельзя).[8]

ОЗУ предназначается для оперативной записи, считывания и хранения информации (данных и программ), непосредственно участвующей в вычислительном процессе, что выполняется ПК в определенный период времени (рисунок 10).

Самым главным достоинствами оперативной памяти считается ее высокое быстродействие, а также возможность обращения непосредственно к каждой ячейке памяти по-отдельности (прямой адресный доступ).

В качестве основного недостатка ОЗУ следует учти невозможность сохранения данных в ней после выключения электрического питания машины (то есть, энергозависимость).[4]

Рис. 10. Внешний вид ОЗУ

Внешняя память относится к разным внешним устройствам ПК, а также используется для выполнения долговременного хранения информации, что может когда-то потребоваться для решения задачи. [12]

В частности, для внешней памяти выполняется хранение всего программное обеспечение ПК.[10]

Внешняя память содержит в своих компонентах разнообразные виды запоминающих технических устройств, но самыми распространенными, имеющимися на любом компьютере, считаются накопители на жестких (HDD), а также гибких (HD) дисках (рисунок 11). [6]

Рис. 11. Накопитель на жестких дисках

Назначение таких накопителей – хранение больших объемов данных, запись и выдача информации по запросам в оперативное запоминающее устройство. [1]

Стоит отметить, что в качестве устройств для внешней памяти применяются также запоминающие устройства, которые основаны на магнитной дискете, а также накопители на оптическом диске (CD-ROM, DVD, Memory-CD) и другие.

Источник питания – это блоки, содержащие системы автономного или сетевого энергопитания.

Таймеры – внутримашинные электронные часы, которые обеспечивают при необходимости автоматическую коррекцию текущего момента времени (часы, минуты, год, месяц, секунды и доли). Таймер подключается к источнику питания – специальному аккумулятору, а при отключение машины от электрической сети продолжает работать.

Под внешними устройствами понимается важнейшая составная часть вычислительного комплекса. [5]

Достаточно рассмотреть, что по стоимости ВУ составляют иногда 50-80% ПК. От непосредственного состава и характеристик ВУ зависят во многом возможность или эффективность применения ПК непосредственно в системах управления.

ВУ ПК обеспечивают полное взаимодействие машины и окружающей среды пользователями, объектами управления и иными ЭВМ. ВУ разнообразны и могут классифицироваться по ряду признаков. К примеру, по назначению можно выделять следующие виды: [14]

– внешние запоминающие устройства;

– диалоговые средства;

– устройства ввода;

– устройства вывода;

– средства связи.

2.2. Периферийные устройства ПК

Использование персонального компьютера в информационной сфере и применении телекоммуникационных средств связи давно определили новый этап в развитии информационной технологии, изменение ее названия с помощью присоединения одного из слов: “компьютерная", “новая” или “современная”. [6]

Компьютерная технология – информационный процесс, когда создается информационный продукт с помощью компьютерной обработки данных. [1]

Графически компьютерную технологию можно изобразить с помощью следующей схемы (рис.12): [11]

HARD WARE

АППАРАТНОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ

КОМПЬЮТЕРА

SOFT WARE

ПРОГРАММНОЕ

ОБЕСПЕЧЕНИЕ

BRAIN WARE

ПОЛЬЗОВАТЕЛЬ

КОМПЬЮТЕРНАЯ

ТЕХНОЛОГИЯ

Рис.12. Структура компьютерной технологии

Применение компьютера в качестве инструмента для работы с данными очень разнообразно, многогранно.

С его помощью есть возможность за несколько секунд проанализировать электронную библиотеку, найти требуемую информацию. Также разработаны специальные программы, позволяющие, например, рядовому обувщику экспериментировать с фактурой и формой создаваемой модели обуви. [2]

С помощью персонального компьютера сейчас испытывают разные автомобили, изучают строение атомов и молекул, проектируют дом и запускают современные космические корабли. [7]

При любой работе – рисовании, играх, печати, вычислениях компьютер послушно выполнит все команды. Но сам ПК не может выполнять все эти действия, поэтому ему нужны устройства специального класса, которые называют периферией или периферийными устройствами персонального компьютера.[5]

Все периферийные устройства персонального компьютера делятся на устройства для ввода и устройства вывода информации (рис.13):

Рис.13. Виды периферийных устройств ПК

Устройства ввода – это аппаратные средства, созданные для преобразования информации из разных форм, понятным человеку, в форму, которая воспринимается компьютером.

Рассмотрим основные виды устройств ввода данных.

Стандартным устройством ввода информации в персональный компьютер является клавиатура. При ее помощи есть возможность вводить числовую, текстовую информацию, различные команды, данные. [3]

Обычно вводимая информация с клавиатуры в целях контроля отображается на мониторе. Место ввода информации указывается на экране специальным значком – курсором. Его вид может быть различным при использовании необходимой программы и режима самой работы.

На современном рынке вычислительной техники большой популярностью пользуются клавиатуры со специальными прокладками для запястий, что обеспечивают наиболее комфортные условия для работы. [14]

Рядом с клавиатурой часто размещается подвижное устройство, которое называется мышью.

На нижней ее поверхности имеется шарик или окно для лазерного луча. Перемещение мыши по поверхности (столу, коврику) ведет к вращению шарика или считывания координат лазерного луча. [12]

Качество мыши определятся ее разрешением, которое измеряется числом точек на один дюйм – dpi.

Трекбол напоминает перевернутую мышь. В трекболе шарик тоже вращается, но рукой и вращение преобразуется также в перемещение указателя по дисплее. Он очень удобен, когда мало места, поскольку не требует коврика, пространства для перемещения по столу.

Сенсорный экран представляет поверхность, которая покрыта магнитным слоем. Прикосновение к определенному месту на экране обеспечивает выбор задания, что должно быть выполнено персональным компьютером, или команды на экранном меню.

Сенсорный экран дает возможность также перемещать объекты. Он очень удобен в применении, особенно когда необходим доступ к информации.

Большое распространение прибрели в наше время устройства сканирования изображений, текстов или рисунков. Термин «сканирование» произошло от английского слова to scan, что значит всматриваться. [11]

Сканер предназначен для ввода с листа бумаги графической или текстовой информации, со страницы книги или журнала.

Для работы сканера нужно программное обеспечение, что создает и сохраняет электронную копию изображения в памяти. Все разнообразие таких программ можно разделить на 2 класса: для распознавания текста и для работы с графическим изображением.

Устройства вывода данных – это аппаратные средства для выполнения преобразования компьютерного представления информации в ту форму, которая понятна человеку. [4]

Плоттеры предназначены для вывода создания схем, графической информации, сложных архитектурных чертежей, иллюстративной и художественной графики, карт, изображений.

Плоттеры используются для выполнения высококачественной цветной документации, являются незаменимыми для всех художников, дизайнеров, инженеров, оформителей, проектировщиков.

Размеры документов на плоттере значительно больше размеров документов, что можно создавать при помощи принтера. Максимальная длина материала ограничена длиной рулона бумаги. [12]

Устройства голосового вывода данных при наличии соответствующего программного обеспечения в ПК могут воспроизводить звуки, которые подобны человеческой речи.

Примеры применения речевого вывода встречаются повсюду: от супермаркетов – до метро. Широкое распространение устройства находят в образовании при обучении иностранному языку.

Во втором разделе курсовой работы рассмотрены основные понятия о периферийных устройствах, приведены примеры их использования и характеристики.

3.Характеристика и типы мониторов

3.1.Понятие мониторов, их классификация

Монитор (дисплей) компьютера – это устройство, предназначенное для вывода на экран текстовой и графической информации.

Так как с экраном монитора пользователи постоянно контактируют во время работы, то от его размера и качества зависит, насколько будет комфортно его глазам. Монитор должен быть максимально безопасным для здоровья по уровню всевозможных излучений. Также он должен обеспечивать возможность комфортной работы, предоставляя в распоряжение пользователя качественное изображение. [2]

До пятидесятых годов компьютеры выводили информацию только на печатающие устройства. В то время компьютеры часто оснащали осциллографами, которые, однако использовались не для вывода информации, а для проверки электронных цепей вычислительной машины. Впервые в 1950 году в Кембриджском университете (Англия) электронно-лучевая трубка осциллографа была использована для вывода графической информации на компьютере EDASC (Electronic Delay Storage Automatic Computer).

Через полтора года английский ученый Кристофер Стретчи написал для компьютера «Марк 1» программу, игравшую в шашки и выводившую информацию на экран. [7]

Реальный прорыв в представлении графической информации на экране монитора произошел в Америке в рамках военного проекта на базе компьютера «Вихрь». Данный компьютер использовался для фиксации информации о вторжении самолетов в воздушное пространство США. Первая демонстрация «Вихря» прошла 20 апреля 1951 года – радиолокатор посылал информацию о положении самолета компьютеру, и тот передавал на экран положение самолета-цели, которая изображалась в виде точки и буквы T (target). Это был первый крупный проект, в котором электронно-лучевая трубка использовалась для отображения графической информации. [12]

Первые электронно-лучевые мониторы были векторными. В мониторах этого типа электронный пучок создает линии на экране, перемещаясь непосредственно от одного набора координат к другому. Из-за этого нет необходимости разбивать экран на пиксели. [4]

Позднее появились мониторы с растровым сканированием. В них электронный пучок сканирует экран слева направо и сверху вниз, пробегая каждый раз всю поверхность экрана.

Первые жидкокристаллические материалы были открыты более 100 лет назад австрийским ученым Ф. Ренитцером. Со временем было обнаружено большое число материалов, которые можно использовать в качестве жидкокристаллических модуляторов, однако практическое использование технологии началось сравнительно недавно. [14]

Первый рабочий жидкокристаллический дисплей был создан Фергесоном (Fergason) в 1970 году. До этого жидкокристаллические устройства потребляли слишком много энергии, срок их службы был ограничен, а контраст изображения был удручающим. Жидкие кристаллы (Liquid Crystal) - это органические вещества, способные под напряжением изменять величину пропускаемого света.

Можно заметить, что первые жидкие кристаллы отличались своей нестабильностью и были мало пригодными к массовому производству. Реальное развитие ЖК технологии началось с изобретением английскими учеными стабильного жидкого кристалла - бифенила (Biphenyl). Жидкокристаллические дисплеи первого поколения можно наблюдать в калькуляторах, электронных играх и в часах. [3]

Рассмотрим типы мониторов.

1. Электронно-лучевые мониторы. Основной элемент монитора –электронно-лучевая трубка. Её передняя, обращенная к зрителю часть с внутренней стороны покрыта люминофором – специальным веществом, способным излучать свет при попадании на него быстрых электронов. Люминофор наносится в виде наборов точек трёх основных цветов – красного, зелёного и синего (триада). Эти цвета называют основными, потому что их сочетаниями (в различных пропорциях) можно представить любой цвет спектра. Наборы точек люминофора располагаются по треугольным триадам. Триада образует пиксель – точку, из которых формируется изображение (англ. pixel – picture element, элемент картинки). [3]

На противоположной стороне трубки расположены три (по количеству основных цветов) электронные пушки. Все три пушки нацелены на один и тот же пиксель, но каждая из них излучает поток электронов в сторону своей точки люминофора.

Чтобы электроны беспрепятственно достигали экрана, из трубки откачивается воздух, а между пушками и экраном создаётся высокое электрическое напряжение, ускоряющее электроны. Перед экраном на пути электронов ставится маска – тонкая металлическая пластина с большим количеством отверстий, расположенных напротив точек люминофора. Маска обеспечивает попадание электронных лучей только в точки люминофора соответствующего цвета. [4]

Для электронно-лучевых мониторов существуют свои характеристики, которые либо улучшают работу с компьютером, либо ухудшают ее. Одной из основных характеристик такого монитора является частота обновления экрана. Для электронно-лучевых мониторов достаточной частотой обновления экрана считается 85Гц. Эта величина показывает сколько раз в секунду будет обновляться картинка на экране. Если эта скорость невелика, то глаза начинают улавливать мерцание экрана и из-за этого быстро устают. Оптимальной частотой обновления экрана считается 100Гц, больше не имеет смысла, т.к. человеческий глаз уже не воспринимает разницу. [1]

2. Жидкокристаллические мониторы (LCD). Поперечное сечение панели жидкокристаллического монитора представляет собой многослойный бутерброд. Крайний слой любой из сторон выполнен из стекла. Между этими слоями расположен тонкопленочный транзистор, панель цветного фильтра, обеспечивающая нужный цвет - красный, синий или зеленый, и слой жидких кристаллов. Вдобавок ко всему существует флуоресцентная подсветка, освещающая экран изнутри. [11]

При нормальных условиях, когда нет электрического заряда, жидкие кристаллы находятся в аморфном состоянии. В этом состоянии жидкие кристаллы пропускают свет. Количеством света, проходящего через жидкие кристаллы, можно управлять с помощью электрических зарядов - при этом изменяется ориентация кристаллов.

Как и в традиционных электроннолучевых трубках, пиксель формируется из трех участков - красного, зеленого и синего. А различные цвета получаются в результате изменения величины соответствующего электрического заряда (что приводит к повороту кристалла и изменению яркости проходящего светового потока). [14]

Экран монитора состоит из матрицы LCD-элементов. Для того чтобы получить изображение, нужно адресовать отдельные LCD-элементы. Различают два основных метода адресации и соответственно два вида матриц: пассивную и активную. В пассивной матрице точка изображения активируется подачей напряжения на проводники-электроды строки и столбца. При этом электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока, что препятствует достижению высокого контраста. В активной матрице каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель, что обеспечивает высокий уровень контрастности. [7]

3. Плазменные экранные матрицы. Прообразом для создания плазменных экранных матриц (Plasma Display Panels) стали самые обычные лампы дневного освещения. Плазменные мониторы состоят из полой стеклянной панели, заполненной газом. На поверхность внутренней стороны стенок выведены микроскопические электроды, образующие две симметричные матрицы, а снаружи эта конструкция покрыта слоем люминофора. Когда на контакты подается ток, между ними возникает крошечный разряд, который заставляет светиться (в ультрафиолетовой части спектра) располагающиеся рядом молекулы газа. Следствием этого является освещение участка люминофора, как это происходит в обычных CRT-мониторах. [2]

Основные плюсы этой технологии:

– во-первых, плазменные мониторы выгодно отличаются от своих конкурентов высокой яркостью и контрастностью изображения;

– во-вторых, в их габаритах составляющая толщины представляет собой ничтожно малую долю.

Основные минусы, не позволяющие использовать эту технологию для производства мониторов, это низкая разрешающая способность и крайне высокая энергоемкость. Кроме того, стоимость таких устройств является заоблачной для массового пользователя. Да и проблемы с цветопередачей для PDP также актуальны, как и для всех прочих решений, отличных от CRT. [8]

4. Светоизлучающие пластики (LEP). Иная альтернатива развития мониторов, не связанная с существующими наработками - технология изготовления и использования дисплеев на основе так называемых светоизлучающих пластиков.

Светоизлучающие пластики (Light Emission Plastics) – сложные полимеры с рядом интересных свойств. Вообще-то, использование пластических полимерных материалов в качестве полупроводников началось уже довольно давно, и встретить их можно в самых различных отраслях техники, в том числе и в бытовой электронике, включая персональные компьютеры. [3]

Однако некоторые представители этого семейства обладали и довольно необычным свойством - способностью эмитировать фотоны под воздействием электрического тока, то есть светиться.

Поначалу КПД полимерных светильников был крайне низким, и соотношение излучаемого света к затраченному потоку электронов измерялось долями процента. Но в последнее время компания Cambridge Display Technology существенно продвинулась в разработке светоизлучающего пластика и повысила эффективность этих материалов в сотни раз. Сейчас с уверенностью можно сказать, что LEP сравнились по своей функциональности с привычными светодиодами. Поэтому на повестку дня стал вопрос об их практическом применении. [7]

LEP необычайно просты и дешевы в производстве. В принципе, LEP-дисплей представляет собой многослойный набор тончайших полимерных пленок.

Даже по сравнению с экранами на жидких кристаллах пластиковые мониторы кажутся совсем тонкими - всего пары миллиметров вполне достаточно для воспроизводства на них качественного изображения. По многим же параметрам светоизлучающие пластики превосходят всех своих конкурентов. [9]

Они не подвержены инверсионным эффектам, что позволяет менять картинку на таком дисплее с очень высокой частотой. Для работы LEP расходуют электрический ток слабого напряжения, да и вообще отличаются низкой электроемкостью.

Кроме того, то, что пластик сам излучает, а не использует отраженный или прямой поток от другого источника, позволяет забыть о тех проблемах, с которыми сталкиваются производители мониторов на жидких кристаллах, в частности - ограниченного угла обзора. Конечно, не обошли эту еще молодую технологию и свои специфические проблемы, такие, например, как ограниченный срок службы полимерных матриц, который сегодня намного меньше, чем у электронных трубок и жидкокристаллических дисплеев. Другая проблема касается воспроизведения светоизлучающим пластиком цветных изображений. [14]

3.2. Характеристики мониторов

Рассмотрим основные характеристики мониторов.

1. Время отклика является характеристикой, показывающей, насколько быстро каждый пиксель, формирующий изображение на мониторе, может изменить свой цвет на заданный. Извечная проблема жидкокристаллических мониторов в том, что изображение на них изменяется с гораздо меньшей скоростью. [7]

В результате, на жидкокристаллических мониторах с большим временем отклика при динамичном изменении картинки можно увидеть «замыливание» картинки, когда границы движущегося объекта размываются и теряют свою четкость.

Современные жидкокристаллические мониторы практически избавились от данной проблемы, за редким исключением (о чем речь пойдет немного позже).

По общему правилу, чем меньше время отклика, тем лучше. Стоит отметить, что методы измерения производителями времени отклика различны, и обычно указываемое производителями время отклика мало что может сказать о том, как тот или иной монитор поведет себя в реальных приложениях. Обычно времени отклика порядка 8 мс и менее для комфортного просмотра фильмов и динамичных игр более чем достаточно.

Так как время отклика является одной из проблемных характеристик монитора и практически главной характеристикой, на которую делают упор маркетологи фирм производителей, инженерами была разработана технология, позволяющая уменьшить данную характеристику – компенсация времени отклика (RTS). [9]

Однако данная технология принесла с собой не только положительные стороны, но и артефакты «разгона» матриц. В последних моделях мониторов с такой технологией количество артефактов разгона значительно уменьшилось, но говорить об их отсутствии пока рано. [1]

2.Контрастность монитора – отношение уровня белого цвета (максимальная яркость которого в центре экрана и называется яркостью монитора) к уровню черного. Грубо говоря, от контрастности зависит, насколько черный цвет будет выглядеть черным, а не серым, на экране вашего монитора. [8]

Производители указывают контрастность от 500:1 до 3000:1. Но чаще всего это паспортная контрастность матриц, используемых в данных мониторах, которая измеряется производителями на специальных стендах в специальных условиях и не учитывает влияние электроники конкретной модели монитора.

Некоторые производители в качестве значения контрастности монитора указывают так называемую «динамическую» контрастность. Обладающие данной технологией мониторы оценивают отображаемое в данный момент изображение и, в зависимости от преобладания светлых или темных тонов, соответственно изменяют яркость подсветки матрицы. [9]

Уровень черного измеряется при минимальном значении яркости, а уровень белого – при максимальном, что не совсем честно, так как недостижимо в реальности в каждый отдельный момент времени. Следует также отметить, что при разных значениях яркости монитора контрастность будет также весьма различна, а яркость, необходимая для комфортной работы с текстом, к примеру, значительно ниже яркости, необходимой для просмотра видеофильмов и игр.

3. Угол обзора. Если изображение на мониторах с ЭЛТ практически не изменяется даже при взгляде на него сбоку, то в случае жидкокристаллических мониторов все обстоит совершенно иным образом – изображение существенно меняется, а при взгляде сверху или снизу явно видно падение контрастности и искажение цветопередачи. [11]

Производители указывают в качестве значений углов обзора 160º даже для самых недорогих панелей, т.к. измеряют эти углы при условии падения контрастности до значений 10:1 (а некоторые и 5:1) в центре экрана, что совершенно неприемлемо с точки зрения возможности работы за монитором при таких значениях. [8]

4. Цветопередача монитора – это характеристика, показывающая, насколько полно и точно монитор отображает видимый человеческому глазу цветовой спектр. Для современных мониторов это число традиционно указывается равным 16 миллионам, что совершенно ничего не говорит о качестве цветопередачи в принципе. Данный параметр важен в первую очередь тем, кто собирается использовать монитор для профессиональной работы с цветом либо редактирования цифровых изображений. [12]

От типа матрицы в подавляющем большинстве случаев зависят все остальные характеристики монитора, в том числе и цена. В современных мониторах применяются 3 основных типа матриц – S-IPS, PVA/MVA и наиболее распространенный– TN+film.

5. Разрешение экрана. В силу особенностей технологии мониторы предназначены для показа изображения только в одном, так называемом «родном» разрешении, совпадающем с физическим количеством пикселей по горизонтали и вертикали. Выставление разрешения ниже, чем физическое, приводит к видимым искажениям и артефактам.

В настоящее насчитывается три основных соотношения сторон экрана монитора:

– традиционное 4:3, только в моделях с диагональю 15", 20" и 21";

– нестандартное соотношение сторон 5:4 – оно более приближено к квадрату, что несет определенные преимущества при работе с текстом – и неудобство при просмотре фильмов, подавляющее большинство которых выпускаются в широкоэкранном варианте; [10]

– стремительно набирающее популярность соотношение 16:10, или так называемые широкоэкранные (wide) мониторы – в силу особенностей физиологии, человеческий глаз более приспособлен к восприятию широкоэкранного изображения, нежели приближенного к квадратному. Однако старые программы и игры разрабатывались для соотношения сторон 4:3, без поддержки широкоэкранных мониторов.

В третьем раздела описаны основные понятия о мониторах, их эволюция, характеристики и классификация.

Заключение

Есть множество понятий, которые используются для описания мониторов, а также их видов. Большинство таких слов подразумевают размер, как именно они будут использоваться для того или иного вида компьютера, или его производительность.

Более 40 лет тому назад были слишком популярны разговоры о будущем разных технологий, когда все возможные методы обработки данных могли быть выполнены с помощью одного устройства – ЭВМ в составе которого отсутствовал дисплей.

В нынешнее время, используются повсеместно компьютерные вычислительные сети, а объемы обрабатываемой информации, тем не менее, слишком сильно растут в год, примерно на 17%. При этом, информация воспринимается пользователей на 85% визуально, то есть, с применением монитора.

Главной тенденцией развития в целом компьютерной техники и мониторов в частности в нынешнее время является расширение сфер применения и, как следствие, быстрый переход от отдельных ПЭВМ к их системам – специальным вычислительным системам, а также комплексам разнообразных конфигураций, широким диапазоном рабочих возможностей и характеристик.

Самые перспективные, создаваемые на базе новых технологий (жидкокристаллические и OLED), со временем заменят все мониторы, в которых применяется ЭЛТ.

В работе выполнены следующие задачи:

– рассмотрена история создания компьютеров;

– изучено предназначение основных составляющих персонального компьютера;

– описаны понятия периферийных устройств ПК;

– рассмотрена классификация мониторов;

– описаны характеристики мониторов в зависимости от разных признаков.

Список использованной литературы

1. Аногилев Н.И. Информатика, Учебник для ВУЗов – М.: Издательство Academa, 2015. - 268 с.
2. Бойс Д. Осваиваем ПК. Русская версия. М.: Издательство Academa, 2015.-320 с.
3. Денисов А. Аппаратное обеспечение ПК. – Спб: Питер, 2016. - 461 с.
4. Евдокимов В.В. и др. Состав персонального компьютера. Учебник для вузов. Под ред. д. э. н., проф. В.В. Евдокимова. СПб.: Питер паблишинг, 2016.-382 с.
5. Информатика. Базовый курс. Учебник для Вузов/под ред. С.В. Симоновича, - СПб.: Питер, 2017.-142 с.
6. Информатика: Учебник/под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2014. - 768 с.
7. Основы современных компьютерных технологий. Ред. Хомченко А.Д. Симонович С. В., Евсеев Г.А., Практическая информатика, Учебное пособие. М.: АСТпресс, 2014.-400 с.
8. Симонович С.В. Специальная информатика, Учебное пособие. М.: АСТпресс, 2015.-310 с.
9. Схемотехника/ Под ред. Н.В. Макаровой. - М.: Финансы и статистика, 2016.-200 с.
10. Фигурнов В. Э. IBM PC для пользователя. М.: Инфра-М, 2017.-410 с.
11. Шкаев А.В. Руководство по работе на персональном компьютере. Справочник. М.: Радио и связь, 2014.-210 с.
12. Шпарин В.А. Устройство персонального компьютера. М.: Наука, 2015.-356 с.

13. Маринович А.В. Информатика. М.: Новая литература, 2016. – 350 с.

14. Савокин А.В. Архитектура новых компьютеров. СПб.:Наш дом, 2017. – 420 с.