utk 016 monitory karty gr, szkoła-informatyka-cosinus, cosinus, Urządzenia techniki Komputerowej, PDF, ... [ Pobierz całość w formacie PDF ]
Spis treści
1.1. Zasada działania monitora
................................................................................. 2
1.2. Inne rodzaje ekranów
........................................................................................... 6
1.3. Budowa i działanie adapterów graficznych
.................................................. 7
1.3.1. Schemat blokowy prostej karty graficznej
........................................... 8
1.3.2. Praca karty graficznej w trybie tekstowym
.......................................... 8
1.3.3. Praca karty graficznej w trybie graficznym
........................................ 10
1.3.4. Karty SVGA
..................................................................................................... 14
1.3.5. Zestawienie własności podstawowych kart graficznych
................ 16
1.3.6. Karty akceleratorowe i koprocesorowe
................................................ 17
1.4. Magistrala AGP
...................................................................................................... 18
1.4.1. Właściwości magistrali AGP
...................................................................... 19
1.4.2. Wybrane zagadnienia związane z działaniem magistrali AGP
.... 20
UTK. Monitory i karty graficzne
1
1.1. Zasada działania monitora
Monitor jest urządzeniem słuŜącym do wyprowadzania informacji z komputera w
postaci obrazów (tekstu bądź grafiki). Zasada tworzenia obrazu na ekranie lampy
kineskopowej (ang.
Cathode Ray Tube - CRT
), która jest jednym z zasadniczych elementów
monitora, przedstawiona jest na rysunku 1.1.
Rysunek 1.1. Zasada rysowania obrazu na ekranie kineskopu
Ekran kineskopu pokryty jest specjalną substancją zwaną luminoforem. Pod wpływem
zogniskowanego strumienia rozpędzonych elektronów luminofor świeci, przy czym jasność
tego świecenia zaleŜy od energii (szybkości) elektronów. W przypadku nieruchomego
strumienia pozwalałoby to uzyskać na ekranie świecącą plamkę. W celu narysowania obrazu
na całej powierzchni obrazu strumień elektronów jest odchylany zarówno w poziomie, co
powoduje kreślenie na ekranie pojedynczej linii (przy załoŜeniu stałej jasności świecenia
plamki), jak i w pionie, co zapewnia kreślenie kolejnych linii jedna pod drugą. Treść obrazu
tworzona jest w ten sposób, Ŝe w miarę przesuwania się strumienia elektronów po
powierzchni ekranu jego energia jest zmieniana, co powoduje zmiany jasności świecenia
poszczególnych punktów luminoforu tworzących punkty wyświetlanego obraz zwane
pikselami
(w naszym przypadku obrazu monochromatycznego).
Kreśląc linię strumień elektronów przesuwa się poziomo z jednej strony ekranu na
drugą, na przykład z lewej na prawą, a następnie powinien powrócić ponownie do lewej
strony ekranu. Do tworzenia obrazu na ekranie wykorzystywany jest ruch plamki tylko w
jedną stronę, przykładowo z lewej na prawą. Wówczas przy powrocie plamki z prawej strony
na lewą jest ona
wygaszana
, czyli strumień elektronów jest hamowany na tyle silnie, aby nie
powodował świecenia luminoforu. Jednocześnie ruch ten jest znacznie szybszy niŜ ruch
„roboczy” plamki. Z czasem potrzebnym na narysowanie jednej linii i powrotu plamki
związany jest parametr zwany
częstotliwością odchylenia poziomego
, będący odwrotnością
tego czasu. Inaczej mówiąc, parametr ten określa, ile linii jest kreślonych na ekranie monitora
w czasie jednej sekundy.
Na poziomy ruch strumienia elektronów nałoŜony jest ruch pionowy z góry na dół,
wolniejszy od ruchu poziomego, co jak powiedzieliśmy, powoduje kreślenie kolejnych linii
jedna pod drugą. W tym przypadku takŜe po dotarciu do dolnego brzegu ekranu strumień
UTK. Monitory i karty graficzne
2
powinien powrócić do górnego brzegu, ruch ten powinien być znacznie szybszy od ruchu w
dół i w czasie jego trwania strumień powinien być wygaszony.
Po zapełnieniu całego ekranu treścią obrazu opisany proces jest powtarzany tak często,
abyśmy (dzięki bezwładności naszego oka) odnosili wraŜenie, Ŝe patrzymy na stabilny obraz.
Ilość obrazów kreślonych w jednej sekundzie, czyli częstotliwość powtarzania obrazów,
zwana jest
częstotliwością odświeŜania
obrazu. Jest to jedna z waŜniejszych parametrów
monitora, decydujący o komforcie pracy, czyli o braku migotania obrazu.
W celu otrzymania na ekranie stabilnego obrazu, kaŜde rozpoczęcie kreślenia zarówno
całego nowego obrazu, jaki kaŜdej linii wchodzącej w jego skład, musi rozpoczynać się w
takim samym, ściśle określonym momencie. Dlatego tez do monitora dostarczane są specjalne
sygnały mówiące o tym, kiedy ma się rozpocząć kolejny ruch plamki w poziomie lub pionie.
Sygnały te nazywane są odpowiednio
sygnałem synchronizacji odchylenia poziomego
SYNCHRO H (H od ang.
Horizontal
) i
sygnałem synchronizacji odchylenia pionowego
-
SYNCHRO V (V ang.
Vertical
). Trzecim sygnałem potrzebnym do uzyskania obrazu jest
oczywiście sygnał jasności świecenia plamki, oznaczany często jako sygnał VIDEO.
Wzmacniacz wideo (wizji) wzmacnia sygnał zmieniający energię strumienia
elektronów, a więc jasność świecenia plamki. Od szerokości tak zwanego
pasma przenoszenia
tego wzmacniacza zaleŜy, jak szybko moŜemy zmieniać jasność świecenia plamki, a co za
tym idzie, ile szczegółów moŜemy narysować w danej linii, czyli w poziomie. Parametr ten
ma więc wpływ na jeden z bardzo waŜnych parametrów monitora, zwany
rozdzielczością
.
Rozdzielczość decyduje o ilości szczegółów obrazu, które moŜemy wyświetlić na ekranie.
Rozdzielczość podawana jest jako ilość pikseli moŜliwych do wyświetlania w poziomie i w
pionie. Przykładowo rozdzielczość 640
´
Dla komfortu pracy z monitorem waŜny jest brak migotania obrazu, co uzyskujemy
powtarzając odpowiednio często wyświetlanie tego samego obrazu na ekranie. Dla uzyskania
stabilnego obrazu powinien on być wyświetlany co najmniej 50 razy na sekundę, a dla
wyŜszych rozdzielczości częstotliwość powinna być jeszcze większa. Zwiększanie
częstotliwości powtarzania obrazu (czyli częstotliwości odświeŜania) wiąŜe się jednak ze
wzrostem ilości informacji przesyłanej do monitora. Dlatego teŜ w pewnych przypadkach
stosuje się wybieg pozwalający zmniejszyć tę ilość. Sposób polega na kreśleniu obrazu na
ekranie w dwóch etapach, najpierw wszystkie linie parzyste. Inaczej mówiąc, kreślimy na
ekranie dwa półobrazy. Powoduje to zwiększenie dwukrotnie częstotliwości powtarzania
(pół)obrazu, przy tej samej ilości przesyłanej informacji. Okazuje się jednak, Ŝe sposób ten
przestaje poprawnie funkcjonować przy wysokich rozdzielczościach obrazu (uŜytkownicy
odczuwają to jednak jako migotanie). Kreślenie obrazu jako jednej całości, linia po linii
nazywamy pracą monitora
bez przelotu
(lub wybieraniem kolejnoliniowym, ang.
non-
interlaced
), zaś konstruowanie obrazu z dwóch półobrazów zwane jest pracą
z przelotem
(lub
wybieraniem międzyliniowym, ang.
interlaced
). Obydwa sposoby wyświetlania obrazu
przedstawione są schematycznie na rysunku 1.2.
UTK. Monitory i karty graficzne
3
480 oznacza moŜliwość wyświetlania 640 pikseli w
kaŜdej z 480 linii. Jak powiedzieliśmy, rozdzielczość w poziomie związana jest z pasmem
przenoszenia wzmacniacza wideo, natomiast rozdzielczość w pionie wiąŜe się z ilością linii,
które rysujemy na ekranie, a więc z częstotliwością odchylenia poziomego. Na ostrość
obrazu, a więc takŜe i na rozdzielczość ma takŜe wpływ średnica plamki (jest ona podawana
w milimetrach). Jest to oczywiste, gdy zauwaŜymy, Ŝe zbyt duŜa plamka będzie na przykład
powodowała nakładanie się na siebie sąsiadujących linii.
Praca bez przeplotu
Praca z przeplotem
Rysunek 1.2. Praca monitora bez przelotu i z przelotem
Wyświetlanie obrazu kolorowego polega na tworzeniu obrazu z punktów o trzech
kolorach: czerwonym (ang.
red
), zielonym (ang.
green
) i niebieskim (ang.
blue
). Kolory
czerwony i niebieski są kolorami podstawowymi, kolor zielony zaś jest mieszaniną koloru
niebieskiego i Ŝółtego. Mieszając ze sobą w odpowiednich proporcjach wymienione trzy
kolory moŜemy na ekranie uzyskać dowolną barwę.
Ekran kineskopu kolorowego pokryty jest trzema rodzajami luminoforu (tworzącymi
punkty bądź paski). KaŜdy rodzaj luminoforu pobudzany jest do świecenia przez oddzielny
strumień elektronów. Schematycznie konstrukcja kineskopu kolorowego pokazana jest na
rysunku 1.3.
Rysunek 1.3. Zasada działania kineskopu kolorowego
Jednym z problemów występujących przy budowie tego rodzaju kineskopu jest
precyzja wykonania dział elektronowych, układów ogniskujących i odchylających. Nie moŜna
bowiem dopuścić, by przykładowo strumień elektronów odpowiedzialny za świecenie koloru
niebieskiego trafiał na punkty luminoforu czerwonego. Rozwiązaniem ułatwiającym
osiągnięcie prawidłowego stanu jest stosowanie odpowiednio skonstruowanej maski.
Oczywiście tego typu kineskop wymaga w miejsce pojedynczego sygnału VIDEO trzech
UTK. Monitory i karty graficzne
4
sygnałów sterujących, zwanych R, G, B, odpowiedzialnych za zmiany jasności świecenia
odpowiednio luminoforu czerwonego, zielonego i niebieskiego.
Podsumowując, podstawowymi parametrami monitora są: rozdzielczość, częstotliwość
odświeŜania, średnica plamki oraz wielkość ekranu. Wielkość ekranu podawana jest w postaci
długości jego przekątnej wyraŜonej w calach. Jest to jednoznaczne, gdyŜ stosunek wysokości
do szerokości ekranu jest stały i wynosi 4:3. Pomiędzy niektórymi z tych parametrów, taki jak
częstotliwość odchylana poziomego, i pasmem przenoszenia wzmacniacza wideo istnieją
dość oczywiste związki. Przy ustalonej rozdzielczości i częstotliwości odświeŜania,
częstotliwość odchylania poziomego moŜemy wyliczyć ze wzoru:
f
H
= n
H
· f
V
480 i częstotliwością
odświeŜania 60 Hz, otrzymujemy częstotliwość odchylania poziomego równą 28,8 kHz.
´
Związek szerokości pasma przenoszenia wzmacniacza wideo z rozdzielczością i
częstotliwością odświeŜania wynika z ilości informacji, którą musimy przesłać przez niego, a
dokładnej z maksymalną szybkością zmian sygnału wideo. Przy załoŜeniu, ze wyświetlamy
na przemian piksele jasne i ciemne, ilość zmian sygnału w ciągu sekundy (a więc i jego
częstotliwość) jest równa ilości pikseli, które wyświetlamy w ciągu sekundy. Ilość tę moŜemy
wyliczyć ze wzoru:
N = n
H
· n
V
· f
V
gdzie:
N - ilość wyświetlanych piksel, a więc i częstotliwość sygnału wideo
n
H
- rozdzielczość w poziomie
n
V
- rozdzielczość pionowa
f
V
- częstotliwość odświeŜania obrazu.
Oczywiście pasmo przenoszenia wzmacniacza wideo powinno być większe od
wyliczonej wartości. Dla wymienionych wyŜej parametrów otrzymujemy:
f
Video
= 640 · 480 · 60 = 18432000
i rzeczywiście IBM dla tego trybu podaje wymagane pasmo równe 25,175 MHz.
Ze zmianą rozdzielczości wiąŜe się (szczególnie w przypadku starszych monitorów)
pewne ostrzeŜenie. Jak powiedzieliśmy, zwiększenie rozdzielczości „zmusza” generatory
odchylenia monitora do pracy z wyŜszą częstotliwością. MoŜe to spowodować zerwanie
synchronizacji drgań oraz przegrzewanie się tych układów, co w konsekwencji moŜe
prowadzić do ich uszkodzenia. W przypadku zerwania drgań (brak obrazu na monitorze)
naleŜy wyłączyć monitor i powrócić do niŜszej rozdzielczości (na przykład tryb awaryjny w
Windows).
UTK. Monitory i karty graficzne
5
gdzie:
f
H
- częstotliwość odchylania poziomego
f
V
- częstotliwość odświeŜania
n
H
- rozdzielczość (ilość linii) w poziomie
Wzór jest oczywisty, gdy zauwaŜymy, Ŝe w czasie kreślenia jednego obrazu musimy
narysować n
H
linii, co oznacza, ze jedną linię trzeba narysować n
H
razy szybciej niŜ cały
obraz.
Zakładając przykładowo pracę monitora z rozdzielczością 640
[ Pobierz całość w formacie PDF ]