Только лучшие рефераты рунета    
 
 

Партнеры:


Ссылки :
Электронные книги
Рефераты
Словари
Текста песен
Медицина
Горящие рефераты
Коды к играм и прохождения
Курсовые работы
Белый каталог сайтов
Отборные рефераты рунета
Открытый каталог сайтов
Новые рефераты
Каталог сайтов
Рецепты
Предприятия России

 
 

Реферат "Вычислительные системы"


Вычислительные системы

 

считать отдельный байт. Запись и считывание информации могут

производиться только группами байт строго определенного размера -

блоками.

Внешние ЗУ делятся на устройства с прямым и последовательным

доступом. В устройствах с прямым доступом, к которым относятся

магнитные диски и барабаны, время доступа мало зависит от положе-

ния носителя относительно головки в момент обращения к ВЗУ, что

достигается циклическим движением носителя с большой скоростью

относительно головки.

В устройствах с последовательным доступом (ВЗУ на магнитных

лентах) для поиска нужного участка носителя требуется последова-

тельный просмотр записанной на носителе информации, для чего

может потребоваться несколько минут.

К важным характеристикам ВЗУ также относятся достоверность

функционирования и относительная стоимость устройства.

Обычно достоверность работы ВЗУ оценивается числом правильно

воспроизводимых в режиме записи-считывания двоичных знаков на

один ошибочный знак.

Относительная стоимость ВЗУ определяется как отношение стои-

мости устройства к его емкости.

Плотность записи информации

Основные характеристики ВЗУ прямо зависят от плотности

записи информации на носитель.

Поверхностная плотность записи информации является произ-

ведением продольной плотности записи на поперечную плотность

записи.

Продольная плотность записи равна числу бит, записываемых на

единицу длины дорожки (бит/мм, бит/см или бит/дюйм). Поперечная

плотность записи равна числу дорожек, приходящихся на единицу

длины в направлении, перпендикулярном движению носителя (доро-

жек/мм, дорожек/см или дорожек/дюйм). Поверхностная плотность

записи, таким образом, измеряется числом бит на квадратный милли-

метр, квадратный сантиметр или квадратный дюйм.

- 3 -

Допустимая продольная плотность записи зависит от характе-

ристик магнитного носителя, зазора между носителем и головкой,

конструкции головки, способа записи информации и других факторов.

Увеличения поперечной плотности записи можно достигнуть

уменьшением ширины дорожки и расстояния между центрами дорожек.

Минимальная ширина дорожки ограничена технологическими трудностя-

ми изготовления головок. При уменьшении расстояния между центрами

дорожек увеличиваются перекрестные электромагнитные наводки в

головках.

Наибольшую плотность удается получить при контактной записи,

когда магнитный носитель непосредственно соприкасается с голов-

кой. Такой способ работы применяется только в устройствах с

магнитными лентами и гибкими дисками, так как трение между

магнитным носителем и головкой, вызывая их износ, ограничивает

допустимую скорость движения носителя относительно головки.

Скорость перемещения носителя влияет на такие важные харак-

теристики ВЗУ, как время доступа и скорость передачи информации.

С увеличением этой скорости время доступа уменьшается, а скорость

передачи информации увеличивается. В устройствах на жестких

дисках для увеличения линейной скорости движения носителя приме-

няется бесконтактная запись. Для обеспечения высокой плотности

записи зазор между головками и поверхностью диска должен быть

минимальным, однако этому препятствуют механические неточности

изготовления дисков и температурные деформации.

Для уменьшения зазора используются различные аэродинами-

ческие эффекты, создающие между головками и диском воздушную

подушку толщиной в несколько микрометров.

МЕТОДЫ ЗАПИСИ ИНФОРМАЦИИ НА МАГНИТНЫЙ НОСИТЕЛЬ

Характеристики методов записи:

1) относительная плотность записи;

2) помехоустойчивость метода;

3) способ синхронизации (с самосинхронизацией или с внешней

синхронизацией);

4) наличие или отсутствие потребности в стирании ранее запи-

санной информации перед записью новой информации.

Все реально используемые методы записи имеют два общих

свойства:

1) используются потенциальные сигналы, поступающие на голов-

ку записи;

2) не требуется предварительного стирания ранее записанной

информации.

.

- 4 -

Метод записи без возврата к нулю

с переключением потока по единицам

При записи 1 ток в обмотке записи изменяет направление, и

носитель соответственно переходит из состояния насыщения одного

знака в состояние насыщения другого знака. При записи 0 направле-

ние тока в обмотке и состояние носителя не меняются. При считыва-

нии 1 в обмотке головки индуцируются разнополярные импульсы,

а при считывании 0 сигнал с дорожки не поступает. Поэтому для

распознавания информации при считывании необходимы синхросигналы

для каждого такта. Этот метод используется только в устройствах

на магнитных лентах: выделяется специальная дорожка, на которую

либо записывают синхросигнал, либо разряд контроля по нечетности.

В последнем случае в каждом такте хотя бы с одной дорожки посту-

пает сигнал 1, чем достигается самосинхронизация считываемой

информации.

Метод записи с фазовой модуляцией

На границе каждого такта записи происходит смена направления

тока в записывающей головке. Полярность тока изменяется в одном

направлении при записи 0, и в противоположном при записи 1. Кроме

того логическая схема тракта записи анализирует значение следую-

щего записываемого двоичного знака: если должен быть записан тот

же знак, что и в предыдущем такте, то в середине такта изменяется

направление тока записи в головке. При считывании 1 и 0 распозна-

ются по полярности импульса ЭДС в первом полутакте. По сравнению

с предыдущим, при использовании этого метода частота изменения

тока записи увеличивается в 2 раза, но за счет самосинхронизации

и более высокой помехозащищенности он обеспечивает большую плот-

ность записи. Этот устаревший метод использовался при работе с

гибкими дисками.

Метод частотной модуляции (FM)

Ток записи изменяет направление на границе каждого такта

записи и, кроме того, посередине такта при записи 1. Таким обра-

зом, при записи 1 частота переключения тока вдвое больше, чем при

записи 0. При считывании 1 соответствует наличие импульса произ-

вольной полярности во втором полутакте, а при считывании 0 - его

отсутствие. Этот метод является самосинхронизирующимся. Метод

частотной модуляции применялся ранее в некоторых ЗУ на жестких

дисках.

.

- 5 -

Метод записи с модифицированной частотной модуляцией (MFM)

Этот метод обеспечивает самосинхронизацию и более высокую

плотность записи, чем описанные ранее методы. Переключение тока в

головке при записи 1 всегда происходит в начале такта записи,

а при записи 0 - посередине такта, но только в том случае, если

следующий записываемый знак также 0. При считывании каждое изме-

нение полярности намагничивания индуцирует в обмотке головки

импульс той или иной полярности. Этот импульс соответствует 1,

если он совпадает по времени с синхросигналом, и 0 в противном

случае.

Метод записи с групповым кодированием (RLL)

Для повышения информационной емкости диска необходимо умень-

шить отношение объема записываемой на диск синхронизирующей ин-

формации к объему полезной информации. Для методов FM и MFM это

соотношение составляет 1:1.

В методе записи с групповым кодированием вместо синхроим-

пульсов используется самосинхронизирующийся код, и отношение

объема синхронизирующей информации к полезной составляет 1:4, что

позволяет примерно в 1,5 раза увеличить скорость передачи данных

и плотность записи информации на диск.

Принцип RLL следующий: каждый байт поступающих данных разде-

ляется на два полубайта, а затем полубайты кодируются специальным

5-разрядным кодом, отличающимся тем, что при записи каждой из

кодовых комбинаций происходит по крайней мере одна перемена

направления магнитного потока. При считывании каждые две 5-раз-

рядные кодовые комбинации переводятся обратно в двоичные полубай-

ты, объединяются и передаются в виде полного байта.

От 5-разрядного кода также требуется, чтобы в любой кодовой

комбинации было не более двух стоящих рядом 0, и чтобы в любой

комбинации 5-разрядных кодов также было не более двух стоящих ря-

дом 0. Из 32 кодовых комбинаций, возможных при 5-разрядном коде,

этим условиям удовлетворяет 16. Они и приняты для кодирования по

методу RLL.

.

- 6 -

--------------------------T--------------------¬

¦ Шестнадцатиричное число ¦ Кодовая группа RLL ¦

+-------------------------+--------------------+

¦ 0 ¦ 11001 ¦

¦ 1 ¦ 11011 ¦

¦ 2 ¦ 10010 ¦

¦ 3 ¦ 10011 ¦

¦ 4 ¦ 11101 ¦

¦ 5 ¦ 10101 ¦

¦ 6 ¦ 10110 ¦

¦ 7 ¦ 10111 ¦

¦ 8 ¦ 11010 ¦

¦ 9 ¦ 01001 ¦

¦ A ¦ 01010 ¦

¦ B ¦ 01011 ¦

¦ C ¦ 11110 ¦

¦ D ¦ 01101 ¦

¦ E ¦ 01110 ¦

¦ F ¦ 01111 ¦

L-------------------------+---------------------

ОСНОВНЫЕ ТИПЫ УСТРОЙСТВ ВВОДА-ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ

Устройство ввода позволяет вводить в машину данные и прог-

раммы. Устройства вывода служат для вывода из ЭВМ результатов об-

работки данных, в том числе для их регистрации и отображения.

Типы устройств ввода информации:

1) Ручного ввода: клавиатура пульта управления.

2) Полуавтоматического ввода: клавиатура дисплея, ручной мани-

пулятор "мышь", световое перо, сканер, планшет, джойстик, устрой-

ство ввода с перфолент, устройство ввода с магнитных носителей.

3) Автоматического ввода: читающие автоматы, речевые анализа-

торы, устройства ввода с каналов связи, аналого-цифровой преобра-

зователи, телетайпы.

Типы устройств вывода информации:

1) Устройства фиксации на машинных носителях: перфораторы,

устройства записи на магнитные носители.

2) Устройства регистрации: знакогенерирующие (АЦПУ) и графи-

ческие (графопостроители).

3) Устройства наглядного отображения: дисплеи и индикаторы.

4) Устройства передачи: кодирующие устройства, цифро-аналого-

вые преобразователи, модемы, телетайпы.

ВТОРОЙ СЕМЕСТР

ЛЕКЦИЯ N 7

 2ПЕЧАТАЮЩИЕ УСТРОЙСТВА

В зависимости от порядка вывода информации на носитель запи-

си различают посимвольные, построчные и постраничные печатающие

устройства.

Посимвольные ПУ выводят информацию на носитель записи после-

довательно символ за символом, при этом за один цикл печати

формируется один знак. Построчные ПУ формируют и выводят за один

цикл печати всю строку, а постраничные - всю страницу.

По принципу формирования изображений символов на носителе

записи различают литерные и матричные (знакосинтезирующие) ПУ.

В литерных ПУ изображение формируется одновременно по всей по-

верхности символа при однократном воздействии печатающей головки

на носитель записи. В матричных ПУ изображение символов формиру-

ется из отдельных точек последовательно или последовательно-

параллельно при многократном воздействии на носитель записи.

В настоящее время знакосинтезирующие ПУ полностью вытеснили

литерные, так как они обеспечивают во много раз большую скорость

печати, позволяют практически неограниченно расширять номенклату-

ру используемых шрифтов, могут выводить не только алфавитно-циф-

ровую, но и графическую информацию, многоцветные и полутоновые

изображения.

Наиболее широко применяются ПУ, использующие в качестве

носителя обычную бумагу, так как это снижает накладные расходы,

но в ряде устройств применяют ударочувствительную, электростати-

ческую, электроэрозионную и другие специальные марки бумаги.

По способу регистрации информации различают ПУ ударного и

безударного действия. Принцип действия сильно влияет на конструк-

тивные и эксплуатационные характеристики ПУ.

                 ПУ УДАРНОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

При ударном принципе действия изображение на бумаге получа-

ются механическим воздействием (ударом) печатающего элемента на

бумагу, как правило, через красящую ленту, из которой выдавлива-

ется краситель. В некоторых литерных устройствах использовалась

прямая печать, при которой краситель наносился непосредственно на

поверхность литеры и далее при ударе переносился на бумагу. При

использовании ударочувствительной бумаги красящая лента также не

требуется.

Разработаны два класса ПУ ударного принципа действия: посим-

вольные и построчные. Построчные ПУ ударного действия практически

не применяются из-за сложности конструкции и высокой стоимости.

В настоящее время наиболее распространены посимвольные ПУ с

многоэлементными матричными печатающими головками, которые форми-

руют изображение знака в виде комбинации точек.

- 2 -

Каждый печатающий элемент головки представляет собой тонкий

стержень, соединенный с автономным быстродействующим электропри-

водом (электромагнитным или пьезоэлектрическим). Печатающие эле-

менты располагаются в один или несколько рядов вдоль движения

носителя. При перемещении такой головки поперек движения носителя

и возбуждении определенных элементов образуются отдельные знаки и

вся печатаемая строка.

Достоинства матричных ПУ ударного действия: простота конс-

трукции, низкие накладные расходы, возможность печати на обычную

бумагу, возможность многоцветной печати.

Недостатки: высокий уровень шума, низкое качество печати,

сильно ограниченная цветовая гамма.

                ПУ БЕЗУДАРНОГО ПРИНЦИПА ДЕЙСТВИЯ

Применяются три класса БПУ - посимвольные, построчные и

постраничные. Изображение в БПУ синтезируется из отдельных точек.

В БПУ используется один из следующих способов регистрации:

электрографический, феррографический, электростатический, терми-

ческий и струйный. Достоинством БПУ является низкий уровень шума

и высокая скорость печати.

Электрографические БПУ

При электрографическом способе регистрации скрытое электри-

ческое изображение создается на промежуточном носителе записи с

фотопроводниковым слоем на поверхности и переносится на бумагу с

помощью тонера (мелкодисперсного красящего порошка). Затем изоб-

ражение закрепляется термическим способом. Для создания скрытого

электрического изображения на фотопроводниковый носитель воздейс-

твуют электромагнитным излучением, источником которого могут быть

лазеры, светодиоды, светоклапанные системы или электронно-лучевые

трубки.

Лазерные ПУ являются высокоскоростными, обеспечивают высокое

качество печати и позволяют использовать широкую цветовую гамму.

Развертка лазерного луча вдоль строки производится электромехани-

ческим путем с помощью вращающегося зеркального многогранника или

призмы.

Светодиодные и светоклапанные системы используются в сред-

нескоростных ПУ. Светодиодные системы записи представляют собой

светодиодную линейку, излучение которой проецируется на промежу-

точный носитель записи. В светоклапанных системах электромагнит-

ное излучение, создаваемое лампой накаливания, проецируется на

промежуточный носитель записи через световые затворы, например,

магнитооптические или жидкокристаллические.

.

- 3 -

В качестве промежуточного носителя используются электрогра-

фические циллиндры (барабаны, покрытые фотопроводниковым слоем)

или гибкая пластмассовая пленка, покрытая фотопроводниковым слоем

с металлическим подслоем.

Феррографические БПУ

Феррографические БПУ отличаются от злектрографических только

тем, что на промежуточном носителе создается скрытое магнитное, а

не электрическое изображение. Для этого в качестве промежуточного

носителя используют магнитные барабаны или ленты, информация на

которые записывается многодорожечными блоками магнитных головок.

Используемый в феррографических БПУ тонер должен быть магнито-

чувствительным.

Электростатические БПУ

Электростатическая регистрация состоит в создании скрытого

электрического изображения на диэлектрической поверхности основ-

ного или промежуточного носителя.

Наибольшее распространение получили электростатические БПУ

без промежуточного носителя. В низ запись ведется на специальную

электростатическую бумагу, рабочая поверхность которой имеет тон-

кий диэлектрический слой. Для записи на такую бумагу используются

одно- или многорядные записывающие головки, представляющие собой

блок тонких электродов, расположенных соответственно в один или

несколько рядов. При подаче на электроды высоковольтных импульсов

на диэлектрической поверхности бумаги формируется скрытое изобра-

жение. Затем бумага протягивается через узел проявления, в кото-

ром диспергированные в жидкой органической среде частицы красите-

ля визуализируют скрытое изображение.

Достоинством электростатических БПУ является возможность

многоцветной печати.

Термические БПУ

Способ термопечати основан на двух принципиально различных

схемах - с использованием и без использования промежуточного

носителя. Для создания изображения на носитель информации воз-

действуют теплотой, выделяемой записывающей головкой, которая мо-

жет содержать до нескольких тысяч отдельных элементов.

В термопечатающих БПУ без промежуточного носителя использу-

ется бумага, покрытая теплочувствительным веществом, которое при

нагреве изменяет цвет. Недостатком этих устройств являются низкое

качество печати, высокая стоимость термобумаги и ее чувствитель-

ность к температуре окружающей среды.

В БПУ с промежуточным носителем между термопечатающей голов-

кой и бумагой размещают копировальную пленку: пластмассовую

- 4 -

пленку толщиной 5-10 мкм, покрытую красящим слоем с низкой темпе-

ратурой плавления. При контакте бумаги с копировальной пленкой и

кратковременном прогреве ее термопечатающей головкой красящий

слой локально оплавляется и переходит на бумагу, создавая на ней

элемент изображения. Этот способ обеспечивает высокое качество

печати, широкую гамму цветов, но при этом очень велики накладные

расходы.

Струйные БПУ

В настоящее время выпускаются только струйные ПУ последова-

тельного действия (посимвольные или растровые).

В струйных ПУ печать производится с помощью мелких капелек

красителя, которые вылетают из сопла печатающей головки. Число

сопл в головке может достигать нескольких десятков.

Для генерации капель в канале с чернилами, связанном с

выходными отверстиями сопл, возбуждают ударную волну, которая,

дойдя до отверстия сопла, выбрасывает каплю. Для создания ударной

волны используются два способа: возбуждение пьезоэлемента или

нагревание микрорезистора.

Струйные ПУ обеспечивают высокое качество и скорость печати,

позволяют создавать многоцветные изображения, но струйные печата-

ющие головки имеют ограниченный срок службы из-за засорения ка-

пилляров.

 2УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ГРАФИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

Устройства вывода графической информации можно разделить на

три основных класса:

1) электромеханические графопостроители векторного типа;

2) растровые устройства вывода графической информации;

3) устройства вывода информации на микрофильм.

Графопостроители делятся на устройства с высокой, средней и

малой производительностью. Производительность электромеханических

графопостроителей определяется динамическими параметрами устройс-

тва: максимальной скоростью и ускорением пишущего элемента.

По точности устройства делятся на прецизионные, средней

точности и малой точности.

По области применения: автономные; работающие в составе

больших ЭВМ и систем; работающие в составе рабочих станций и

ПЭВМ.

ВЕКТОРНЫЕ ГРАФОПОСТРОИТЕЛИ

По принципу действия электромеханические векторные графо-

построители делятся на устройства с неподвижным носителем инфор-

мации и устройства с перемещаемым носителем информации.

- 5 -

В устройствах первого типа носитель информации закреплен на

плоской рабочей поверхности планшета. Перемещение пишущего эле-

мента осуществляется электромеханической координатной системой по

двум осям. Этот тип графопостроителей принято именовать планшет-

ными.

В устройствах второго типа по одной координате перемещается

пишущий элемент, а по второй перемещается бумажный носитель.

Графопостроители этого типа называют барабанными.

В зависимости от способа перемещения носителя барабанные

графопостроители делятся на устройства с перфорированным носи-

телем, в которых носитель перемещается транспортным валом за

краевую перфорацию, и устройства с фрикционным перемещением

неперфорированного носителя, в которых перемещение носителя осу-

ществляется за счет частичного или полного микрозахвата носителя

транспортным валом с фрикционным покрытием (т.е. захват носителя

осуществляется за счет трения о транспортный вал).

УСТРОЙСТВА ВЫВОДА ИНФОРМАЦИИ НА МИКРОФИЛЬМ

Устройства вывода информации на микрофильм, по сравнению с

устройствами вывода на бумажный носитель, обеспечивают:

1) повышение скорости вывода алфавитно-цифровой информации в

20 раз, а графической - в 100-200 раз;

2) повышение плотности записи и, соответственно, уменьшение

объема хранилищ информации;

3) ускорение процесса копирования и экономию бумаги.

Недостатками этих устройств являются:

1) невозможность чтения микрофильма без специальной аппара-

туры;

2) высокий уровень начальных капитальных вложений;

3) потребность в специальном программном обеспечении для

учета особенностей микрофильмирующих устройств;

4) для обработки и копирования микрофильмов нужна фотолабо-

ратория.

Методы вывода информации на микрофильм:

1) запись с экрана ЭЛТ;

2) непосредственная запись электронным лучом;

3) запись с помощью линейки светодиодов;

4) запись лазерным лучом.

ВТОРОЙ СЕМЕСТР

ЛЕКЦИЯ N 8

 2ОСНОВНЫЕ ТИПЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИСПЛЕЕВ

Основными техническими характеристиками дисплея являются:

- размер экрана по диагонали;

- емкость экрана;

- способ формирования изображения (растровый или векторный);

- способ формирования символов;

- частота регенерации изображения;

- зернистость монитора.

Как правило, дисплей состоит из цветного или черно-белого

монитора, блока управления и клавиатуры.

По типу отображаемой информации дисплеи делятся на алфавит-

но-цифровые и графические.

Применяется три различных типа алфавитно-цифровых дисплеев:

1) дисплеи, способные отображать только алфавитно-цифровую

информацию;

2) дисплеи, способные отображать псевдографические символы;

3) интеллектуальные дисплеи, обладающие редакторскими воз-

можностями и осуществляющие предварительную обработку данных.

Графические дисплеи делятся на два типа: векторные и растро-

вые.

Векторные дисплеи предназначены для получения статических и

динамических изображений ограниченного объема в виде совокупности

точек, отрезков векторов и символов с высокой разрешающей способ-

ностью (свыше 2048x2048 точек). Изображение, как правило, являет-

ся черно-белым с несколькими градациями яркости.

Растровые дисплеи с режимом регенерации и матричным растро-

вым способом получения графических образов на экране позволяют

получать черно-белые и цветные статические и динамические изобра-

жения. Их разрешающая способность достигает 1280x1024 точек.

Дисплеи без режима регенерации с запоминающими экранами на

ЭЛТ или плоских индикаторных панелях используются для отображения

статических образов большого объема. Они дают черно-белое изобра-

жение без градаций яркости и имеют разрешающую способность до

4096x4096 точек.

В настоящее время все IBM-совместимые персональные компьюте-

ры комплектуются графическими растровыми дисплеями с разрешающей

способностью от 640x350 до 1280x1024 точек и размером по диагона-

ли от 9 до 31 дюйма (в некоторых особых случаях в качестве допол-

нительного устройства может использоваться алфавитно-цифровой или

векторный дисплей). На наиболее дешевых моделях и на файл-серве-

рах устанавливаются 14-дюймовые черно-белые (стоимостью около 100

$) или цветные (стоимостью 200-250 $). Модели среднего класса

снабжаются 15-дюймовым монитором, снабженным защитой от вредных

излучений (Low Radiation), соответствующей стандарту MPR II. На

графические станции устанавливаются мониторы с размером по диаго-

- 2 -

нали 17 и более дюймов.

Контроллеры растровых дисплеев обеспечивают палитру от 2 до

256 цветов, а наиболее современные модели - 2 516  0(65536) и даже

2 524 0 (свыше 16 миллионов) цветов. В графическом режиме дисплея в

видеопамяти для каждой точки экрана должен быть записан тот цвет,

которым эта будет изображаться. Так что чем больше разрешающая

способность дисплея и чем больше может одновременно изображаться

цветов на экране, тем больший размер должна иметь видеопамять,

т.е. встроенное в контроллер монитора ОЗУ. Контроллеры, обеспечи-

вающие режим 640x480 точек с 16 цветами имеют 256 Кбайт памяти,

обеспечивающие режим 800x600 точек с 256 цветами и 1024x768 с 16

цветами - 512 Кбайт памяти, а обеспечивающие режим 1024x768 с 256

цветами - 1 Мбайт.

На четкость изображения на экране монитора существенное вли-

яние оказывает размер точки (зерна) экрана. Чем меньше размер

точки, тем более четким получается изображение. На мониторах

стандартного размера (14 дюймов) при разрешении 640x480 удовлет-

ворительное изображение получается при размере зерна 0,39 мм, а

хорошее - при зерне 0,31 мм. При разрешении 800x600 точек необхо-

димо зерно 0,31 мм, а для режима 1024x768 - 0,28 или 0,25 мм. На

мониторах с большим зерном изображение получается нечетким.

ОСОБЕННОСТИ РАСТРОВЫХ УСТРОЙСТВ

Растровое устройство можно рассматривать как матрицу диск-

ретных ячеек (точек), каждая из которых может быть подсвечена.

Таким образом, оно является точечно-рисующим устройством. Невоз-

можно, за исключением специальных случаев, непосредственно нари-

совать отрезок прямой из одной адресуемой точки (пиксела) в мат-

рице в другую адресуемую точку. Отрезок можно лишь аппроксимиро-

вать последовательностями точек, близко лежащих к реальной траек-

тории отрезка.

Отрезок прямой из точек получится только в случае горизон-

тальных, вертикальных или расположенных под углом 45 градусов от-

резков. Все другие отрезки будут выглядеть как последовательности

ступенек. Это явление называется лестничным эффектом (ступенча-

тостью изображения):

--¬

--¬ --¬ ¦ ¦

+-+ --+-- --+--

+-+ --+-- ¦ ¦

+-+ --+-- ----¬ ¦ ¦

+-+-+-- ----+---- --+--

+-+-+-T-T-T-¬ ----+---- ¦ ¦

L-+-+-+-+-+-- L---- L--

Чаще всего для графических устройств с растровой ЭЛТ исполь-

зуется буфер кадра. Буфер кадра представляет собой большой непре-

- 3 -

рывный участок памяти компьютера. Для каждой точки (пиксела) в

растре отводится как минимум один бит памяти. Эта память называ-

ется битовой плоскостью. Изображение в буфере кадра строится по-

битно. Из-за того что бит памяти имеет только два состояния

(0 или 1), имея одну битовую плоскость, можно получить лишь чер-

но-белое изображение. Битовая плоскость является цифровым уст-

ройством, тогда как растровая ЭЛТ - аналоговое устройство. Поэто-

му при считывании информации из буфера кадра и ее выводе на гра-

фическое устройство с растровой ЭЛТ должно происходить преобразо-

вание из цифрового представления в аналоговый сигнал. Такое пре-

образование выполняет цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП).

Графическое устройство с черно-белой растровой ЭЛТ:

г===T===T===T===¬ г===T===T===T===¬

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ Триггер ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

¦---+---+---+---¦ ----¬ ------¬ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ 1 +---+---+------>¦ 1 +----->¦ ЦАП +------+---+>* ¦ ¦ ¦

¦---+---+---+---¦ L---- L------ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

¦---+---+---+---¦ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

L===¦===¦===¦===- L===¦===¦===¦===-

Буфер кадра Растр ЭЛТ

Цвет или полутона серого цвета могут быть введены в буфер

кадра путем использования дополнительных битовых плоскостей.

Схема буфера кадра с N битовыми плоскостями для градаций се-

рого цвета:

г===T===T===T===¬ N-разрядный

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ регистр

г===+===+===+===+---¦ ----¬ г===T===T===T===¬

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 0 +-->¦ 0 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

г===+===+===+===+---+---¦ +---+ ------¬ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ 1 +---+-->¦ 1 ¦===>¦ ЦАП +-----+---+---+---+>* ¦

¦---+---+---+---+---+---¦ +---+ L------ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦ 0 +---+---+-->¦ 0 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

¦---+---+---+---+---+===- L---- ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

¦---+---+---+---+===- L===¦===¦===¦===-

¦ ¦ ¦ ¦ ¦

L===¦===¦===¦===- Растр ЭЛТ

Буфер кадра

Интенсивность каждого пиксела на ЭЛТ управляется содержимым

соответствующих пикселов в каждой из N битовых плоскостей. В со-

ответствующую позицию регистра загружается двоичная величина из

- 4 -

каждой плоскости. Двоичное число, получившееся в результате, ин-

терпретируется как уровень интенсивности между 0 и 2 5N 0-1. Всего

можно получить 2 5N 0 уровней интенсивности за счет увеличения необ-

ходимого объема памяти буфера кадра в N раз.

Число доступных уровней интенсивности можно увеличить, нез-

начительно расширив требуемую для этого память и воспользовавшись

 2таблицей цветов 0:

г=T=T=T=¬ N-разрядный

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ регистр W=4

г=+=+=+=+-¦ ----¬ --T-T-T-¬ г===T===T===T===¬

¦ ¦ ¦ ¦ ¦0+-->¦ 0 ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

г=+=+=+=+-+-¦ +---+ 2 +-+-+-+-+ ------¬ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦ ¦1+-+-->¦ 1 ¦=¬ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ г==>¦ ЦАП +--+---+---+---+>* ¦

¦-+-+-+-+-+-¦ +---+ ¦ +-+-+-+-+ ¦ L------ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦0+-+-+-->¦ 0 ¦ L=>¦1¦0¦1¦0¦=- ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

¦-+-+-+-+-+=- L---- +-+-+-+-+ ¦---+---+---+---¦

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

¦-+-+-+-+=- +-+-+-+-+ L===¦===¦===¦===-

¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦ ¦

L=¦=¦=¦=- +-+-+-+-+ Растр ЭЛТ

¦ ¦ ¦ ¦ ¦

Буфер кадра +-+-+-+-+

¦ ¦ ¦ ¦ ¦

+-+-+-+-+

¦ ¦ ¦ ¦ ¦

L-+-+-+--

Таблица

цветов

(2 5N 0 элементов)

После считывания из буфера кадра битовых плоскостей получив-

шееся число используется как индекс в таблице цветов. В этой таб-

лице содержится 2 5N 0 элементов. Каждый ее элемент может содержать W

бит, причем W>N, т.е. можно получить 2 5W 0 значений интенсивности,

но одновременно будут доступны только 5  02 5N 0 из них. Для получения

дополнительных интенсивностей таблицу цветов следует изменить

(перезагрузить).

Поскольку существует три основных цвета, можно реализовать

простой цветной буфер кадра с тремя битовыми плоскостями, по од-

ной для каждого из основных цветов. Каждая битовая плоскость бу-

дет управлять индивидуальной электронной пушкой для каждого из

трех основных цветов, используемых в видеотехнике (красный, зеле-

.

- 5 -

ный, синий). Три основных цвета, комбинируясь на ЭЛТ, дают 8 цве-

тов:

------------T---------T---------T-------¬

¦ ¦ Красный ¦ Зеленый ¦ Синий ¦

+-----------+---------+---------+-------+

¦ Черный ¦ 0 ¦ 0 ¦ 0 ¦

¦ Красный ¦ 1 ¦ 0 ¦ 0 ¦

¦ Зеленый ¦ 0 ¦ 1 ¦ 0 ¦

¦ Синий ¦ 0 ¦ 0 ¦ 1 ¦

¦ Желтый ¦ 1 ¦ 1 ¦ 0 ¦

¦ Голубой ¦ 0 ¦ 1 ¦ 1 ¦

¦ Пурпурный ¦ 1 ¦ 0 ¦ 1 ¦

¦ Белый ¦ 1 ¦ 1 ¦ 1 ¦

L-----------+---------+---------+--------

Для каждой из трех цветовых пушек могут использоваться до-

полнительные битовые плоскости. Если используется по 8 плоскостей

на каждый цвет (буфер с 24 битовыми плоскостями), то каждая такая

группа может генерировать 256 оттенков красного, зеленого или си-

него цвета, и в общей сложности можно получить 16777216 = 2 524

цветов.

 2ВИДЕОСИСТЕМЫ КОМПЬЮТЕРОВ СЕРИИ IBM AT

Из-за большого количества пикселов в растровых графических

устройствах трудно достичь производительности, необходимой для

работы в реальном времени, а также приемлемой скорости регенера-

ции (смены кадра). Например, если среднее время доступа к каждому

индивидуальному пикселу равно 200 нс, то для доступа ко всем пик-

 

Назад | Следующая страница
В начало реферата


 
     
 

2021 © Copyright, Abcreferats.ru
E-mail: