Устройства вывода информации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тульский государственный университет

Кафедра математики и математического моделирования

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройства вывода информации

 

 

 

Выполнил: студент 1 курса группы

820181 Коновалов Р.О.

Проверила: канд. тех. наук, доц.

Дудина Ю.В.

 

 

 

 

 

 

Тула 2009

 

Содержание

 

Введение

Глава 1. Монитор

Глава 2. Видеокарта

Глава 3. Принтер

Глава 4. Плоттер

Глава 5. Проектор

Глава 6. Колонки

Заключение

Список литературы

 

 

Введение

 

Компьютер является универсальным устройством для переработки информации. Чтобы дать компьютеру переработать информацию, её необходимо каким-то образом туда ввести. Для осуществления ввода информации были созданы специальные устройства - это в первую очередь клавиатура, CD-ROM. Попадая в компьютер, информация обрабатывается и далее реализовывается возможность вывода этой информации, т.е. пользователь имеет возможность визуального восприятия данных. Для вывода информации используются основные устройства - монитор, видеоадаптер и принтер. После ввода и обработки информации, её можно сохранить, для чего были созданы жёсткий диск, магнитные диски и средства оптического хранения данных. В данной контрольно-курсовой работе представлена тема “Устройства вывода информации”.

Устройства вывода информации - это устройства, которые переводят информацию с машинного языка в формы, доступные для человеческого восприятия. К устройствам вывода информации относятся: монитор, видеокарта, принтер, плоттер, проектор, колонки.

 

 

Глава 1. Монитор

 

Монитор обеспечивает информационную связь между пользователем и компьютером. Первые микрокомпьютеры представляли собой небольшие блоки, в которых практически не было средств индикации. Всё, что имел в своем распоряжении пользователь -- это набор мигающих светодиодов или возможность распечатки результатов на принтере. По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны: текст отображался только в зелёном цвете, однако в те годы это было чуть ли не самым важным технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. При появлении цветных мониторов, увеличился размер экрана, и они перешли с портативных компьютеров на рабочий стол пользователей. Существует два вида монитора: электронно-лучевой и жидкокристаллический монитор.

Электронно-лучевой монитор. В таком мониторе изображение передаётся с помощью электронно-лучевой трубки (ЭЛТ). ЭЛТ представляет собой электронный вакуумный прибор в стеклянной колбе, в горловине которого находится электронная пушка, а на дне -- экран, покрытый люминофором. Нагреваясь, электронная пушка испускает поток электронов, которые с большой скоростью движутся к экрану. Поток электронов проходит через фокусирующую и отклоняющую катушки, которые направляют его в определенную точку покрытого люминофором экрана. Под воздействием ударов электронов люминофор излучает свет, видимый пользователю. В ЭЛ-мониторах используются три слоя люминофора: красный, зеленый и синий. Для выравнивания потоков электронов используется теневая маска -- металлическая пластина, имеющая щели или отверстия, которые разделяют красный, зеленый и синий люминофоры на группы по три точки каждого цвета. Качество изображения определяется типом используемой теневой маски; на резкость изображения влияет расстояние между группами люминофоров.

Химическое вещество, используемое в качестве люминофора, характеризуется временем послесвечения, которое отображает длительность свечения люминофора после воздействия электронного пучка. Время послесвечения и частота обновления изображения должны соответствовать друг другу, чтобы не было заметно мерцание изображения и отсутствовала размытость и удвоение контуров в результате наложения последовательных кадров.

Электронный луч движется очень быстро, прочерчивая экран строками слева направо и сверху вниз по траектории, именуемой растром. Период сканирования по горизонтали определяется скоростью перемещения луча поперёк экрана. В процессе развёртки (перемещения по экрану) луч воздействует на те элементарные участки люминофорного покрытия экрана, где должно появиться изображение. Интенсивность луча постоянно меняется, в результате чего изменяется яркость свечения соответствующих участков экрана. Поскольку свечение исчезает очень быстро, электронный луч должен вновь и вновь пробегать по экрану, возобновляя его. Этот процесс называется возобновлением (или регенерацией) изображения.

Жидкокристаллический монитор. Позаимствовав технологию у изготовителей дисплеев для портативных компьютеров, некоторые компании разработали жидкокристаллические дисплеи, называемые также LCD-дисплеями (Liquid-Crystal Display). Для них характерен безбликовый экран и низкая потребляемая мощность (некоторые модели таких дисплеев потребляют 5 Вт, в то время как мониторы с электронно-лучевой трубкой -- порядка 100 Вт). По качеству цветопередачи ЖК-мониторы с активной матрицей в настоящее время превосходят большинство моделей ЭЛ-мониторов. В ЖК-мониторах используются аналоговые или цифровые активные матрицы. ЖК-мониторы с размером экрана более 15 дюймов предоставляют как аналоговый (VGA), так и цифровой (DVI) разъёмы, которыми оснащены многие видеоадаптеры средней и высокой стоимости. Поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, у которой плоскость поляризации параллельна его оси. Располагая в ЖК-мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света. Вращая ось поляризации второго фильтра, т. е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  В цветном ЖК-мониторе есть ещё один дополнительный светофильтр; который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения -- по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями (subpixel).

Мёртвый пиксель (dead pixel) -- это пиксель, красная, зелёная или синяя ячейка которого постоянно включена или выключена. Постоянно включенные ячейки очень хорошо видны на тёмном заднем фоне как ярко-красная, зелёная или синяя точка. ЖК-мониторы бывают с активной и пассивной матрицей.

В большинстве ЖК-мониторов используются тонкоплёночные транзисторы (TFT). В каждом пикселе есть один монохромный или три цветных RGB транзистора, упакованные в гибком материале, имеющем точно такой же размер и форму, что и сам дисплей. Поэтому транзисторы каждого пикселя расположены непосредственно за ЖК-ячейками, которыми они управляют. В настоящее время для производства дисплеев с активной матрицей используется два материала: гидрогенизированный аморфный кремний (a-Si) и низкотемпературный поликристаллический кремний (p-Si). Основная разница между ними заключается в производственной цене. Для увеличения видимого горизонтального угла обзора ЖК-мониторов некоторые производители модифицировали классическую технологию TFT. Технология плоскостного переключения (in-plane switching -- IPS), также известная как STFT, подразумевает параллельное выравнивание ЖК-ячеек относительно стекла экрана, подачу электрического напряжения на плоскостные стороны ячеек и поворот пикселей для чёткого и равномерного вывода изображения на всю ЖК-панель. Технология Super-IPS -- перестраивает ЖК-молекулы в соответствии с зигзагообразной схемой, а не по строкам и столбцам, что позволяет уменьшить нежелательное цветовое смешение и улучшить равномерное распределение цветовой гаммы на экране. В аналогичной технологии мультидоменного вертикального выравнивания (MVA) экран монитора подразделяется на отдельные области, для каждой из которых изменяется угол ориентации.

В ЖК-мониторах с пассивной матрицей яркостью каждой ячейки управляет напряжение, протекающее через транзисторы, номера которых равны номерам строки и столбца данной ячейки в матрице экрана. Количество транзисторов (по строкам и столбцам) и определяет разрешение экрана. Например, экран с разрешением 1024x768 содержит 1024 транзисторов по горизонтали и 768 по вертикали. Ячейка реагирует на поступающий импульс напряжения таким образом, что поворачивается плоскость поляризации проходящей световой волны, причём угол поворота тем больше, чем выше напряжение.

На ячейки ЖК-монитора с пассивной матрицей подаётся пульсирующее напряжение, поэтому они уступают по яркости изображения ЖК-мониторам с активной матрицей, в каждую ячейку которых подаётся постоянное напряжение. Для повышения яркости изображения в некоторых конструкциях используется метод управления, получивший название двойное сканирование, и соответствующие ему устройства -- ЖК-мониторы с двойным сканированием (double-scan LCD). Экран разбивается на две половины (верхнюю и нижнюю), которые работают независимо, что приводит к сокращению интервала между импульсами, поступающими на ячейку. Двойное сканирование не только повышает яркость изображения, но и снижает время реакции экрана, поскольку сокращает время создания нового изображения. Поэтому ЖК-мониторы с двойным сканированием больше подходят для создания быстро изменяющихся изображений.

Правда, ЖК-мониторы имеют существенный недостаток - это время реакции пикселей (время послесвечения). Большое время реакции (более 25 мс) приводит к тому, что при полноэкранном воспроизведении видео, трёхмерных игр, анимации, а также быстром просмотре текста изображение смазывается.

Что касается параметров монитора, то стоит обратить внимание на ряд важных.

1) Размер диагонали экрана в дюймах (1 дюйм -- это около двух с половиной сантиметров). Следует учитывать, что диагональ видимого изображения для стандартного ЭЛ-монитора всегда окажется на целый дюйм меньше заявленной величины. 15-дюймовый ЖК-монитор соответствует 17-дюймовому на основе ЭЛТ.

2) Величина экранного «зерна». Второй важный показатель -- величина минимального пикселя экрана. Эта величина напрямую влияет на качество получаемой картинки: чем зерно больше, тем «глубже» изображение.

3) Разрешающая способность. Эта величина показывает, сколько минимальных элементов изображения -- пикселей -- может уместиться на экране монитора. Разрешающую способность описывают две величины -- количество точек по вертикали и по горизонтали. Изменяется она в компьютере не плавно, как и количество цветов, а как бы прыгает со ступеньки на ступеньку, с режима на режим:

  *640x480 (стандартный режим для 14-дюймовых мониторов);

  *800x600 (стандартный режим для 15-дюймовых мониторов);

  *1024x768 (стандартный режим для 17-дюймовых мониторов);

  *1152x864 (стандартный режим для 19-дюймовых мониторов);

  *1280x1024 (стандартный режим для 20-дюймовых мониторов);

  *1600x1200 (стандартный режим для 21-дюймовых мониторов).

4) Максимальная частота развертки (Refresh Rate) -- эту величину можно грубо определить как аналог «частоты обновления кадров» в кино. Чем выше частота развертки -- тем меньше будет «рябить» экран монитора. Для комфортной работы необходимо, чтобы частота вертикальной развертки составляла не менее 85 Гц, т. е., чтобы изображение на экране обновлялось с частотой не менее 85 раз в секунду.

5) Возможности настройки и коррекция изображения. Все современные устройства снабжены специальным цифровым управлением, позволяющим вручную отрегулировать множество параметров:

Пропорциональное сжатие/растяжку изображения по горизонтали и вертикали.

Сдвиг изображения по горизонтали или вертикали.

Коррекция «бочкообразных искажений» (когда края изображения на экране слишком выпуклы или, наоборот, вогнуты).

Трапециевидные и параллелограммные искажения, также связанные с «геометрией» изображения.

Цветовую «температуру», соотношение основных экранных цветов -- красного, зеленого и синего.

6) Тип «теневой маски». В современных мониторах используется несколько типов масок. Первый, самый простой -- точечная инваровая маска - сеточка с крохотными отверстиями, через которые и просеиваются лучи ЭЛТ. В более совершенных мониторах используется второй тип -- апертурная маска, состоящая из множества тонких, вертикально натянутых металлических нитей. Отличаются эти мониторы качеством, контрастностью и «сочностью» изображения.

7) Вид кинескопа: мониторы с плоским экраном и выпуклым экраном.

 

 

Глава 2. Видеокарта

 

Видеокарта (известна также как графическая плата, графическая карта, видеоадаптер) (англ. videocard) -- устройство, преобразующее изображение, находящееся в памяти компьютера, в видеосигнал для монитора. Обычно видеокарта является платой расширения и вставляется в разъём расширения, универсальный (ISA, VLB, PCI, PCI-Express) или специализированный (AGP), но бывает и встроенной. Современные видеокарты не ограничиваются простым выводом изображения, они имеют встроенный графический микропроцессор, который может производить дополнительную обработку, разгружая от этих задач центральный процессор компьютера. Например, все современные видеокарты NVIDIA и AMD(ATI) поддерживают приложения OpenGL на аппаратном уровне. Для работы видеокарты необходимы следующие основные компоненты:

1. BIOS (Basic Input/Output System -- базовая система ввода-вывода).
2. Графический процессор, иногда называемый набором микросхем системной логики видеокарты. Графический процессор является сердцем любой видеокарты и характеризует быстродействие адаптера и его функциональные возможности. Две видеокарты различных производителей с одинаковыми процессорами зачастую демонстрируют схожую производительность и функции обработки графических данных. Кроме того, программные драйверы, с помощью которых операционные системы и приложения управляют видеокартой, как правило, разрабатываются именно с учётом параметров конкретного набора микросхем.
3. Видеопамять. Большинство видеокарт для хранения изображений при их обработке обходятся собственной видеопамятью; хотя некоторые видеоадаптеры AGP используют системную оперативную память для хранения трёхмерных текстур. Во многих дешёвых системах встроенные графические системы используют оперативную память компьютера посредством унифицированной архитектуры памяти (Unified Memory Architecture -- UMA). В любом случае с помощью как собственной, так и заимствованной видеопамяти выполняются одни и те же операции. От объёма видеопамяти зависит максимальная разрешающая способность экрана и глубина цвета, поддерживаемая адаптером. На рынке в настоящее время предлагаются модели с различным объемом видеопамяти: 128, 256, 384, 512, 1024 Мбайт. Хотя больший объём видеопамяти не сказывается на скорости обработки графических данных, при использовании увеличенной шины данных (с 64 до 128 или 256 бит) или системной оперативной памяти для кэширования часто отображаемых объектов скорость видеокарты может существенно увеличиться. Кроме того, объём видеопамяти позволяет видеокарте отображать больше цветов и поддерживать более высокое разрешение, а также хранить и обрабатывать трёхмерные текстуры в видеопамяти адаптера с интерфейсом AGP/ PCI-E 16x, а не в ОЗУ системы.
4. Цифроаналоговый преобразователь, он же DAC (Digital to Analog Converter). Ранее используемый в качестве отдельной микросхемы, DAC зачастую встраивается в графический процессор новых наборов микросхем. Необходимость в подобном преобразователе в цифровых системах отпадает, однако, пока живы аналоговый интерфейс VGA и аналоговые мониторы, DAC ещё некоторое время будет использоваться. Практически все видеокарты имеют наборы микросхем с поддержкой функций ускорения отображения трехмёрных объектов.
5. Разъём DVI. DVI расшифровывается как Digital Video/Visual Interface. DVI - стандартный цифровой интерфейс для вывода видео на плоские ЖК-дисплеи. Большинство видеокарт с DVI-выходами поставляются вместе с переходниками, преобразующими сигнал с DVI на VGA/D-Sub. Так что владельцам аналоговых ЭЛ-мониторов расстраиваться не стоит. Все современные видеокарты дают два DVI-выхода, которые позволяют подключить два дисплея и расширить возможности рабочего стола Windows. Впрочем, два дисплея поддерживает любая комбинация выводов DVI и D-Sub/VGA. Для новых дисплеев с большой диагональю и разрешением, например, для 30" ЖК-панелей Dell и Apple, требуется выход с двухканальным DVI (Dual-Link), который поддерживает "родное" разрешение 2560x1600.
6. Драйвер. Программный драйвер -- важный элемент видеосистемы, с помощью которого осуществляется связь программного обеспечения с видеокартой. Видеокарта может быть оснащена самым быстрым процессором и наиболее эффективной памятью, но плохой драйвер способен свести на нет все эти преимущества. Видеодрайверы используются для поддержки процессора видеоадаптера. Несмотря на то, что видеокарты поставляются изготовителем вместе с драйверами, иногда используются драйверы, поставляемые вместе с набором микросхем системной логики.
7. BIOS видеокарты. Видеокарты имеют свою BIOS, которая подобна системной BIOS, но полностью независима от неё (другие устройства в компьютере, такие, как SCSI-адаптеры, могут также иметь собственную BIOS). BIOS видеокарты хранится в микросхеме ROM. Она содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видеоадаптера и программным обеспечением.
8. TV-выход.
9. Выход VGA. Вообще, под сокращением VGA подразумевают определённое разрешение (video graphics array), то есть массив из горизонтальных и вертикальных пикселей. Но в области графического "железа" VGA часто расшифровывают как графический адаптер (video graphics adapter). Соответствующий разъём называют VGA или D-Sub 15. Он предназначается для вывода аналогового сигнала, причём качество такого сигнала может отличаться от одной видеокарты к другой. Дорогие видеокарты используют качественные компоненты, поэтому дают ясную и чёткую картинку даже на высоких разрешениях.