Основные параметры видеокарты:

1.    Количество цветов или глубина цвета (8 бит - 256 (Low Color), 16 бит - 65 536 (High Color), 24 бит - 16,7 млн (True Color), 32 бит - 16,7 млн + α-канал).

2.    Разрешающая способность (количество пиксель на дюйм). Стандартные значения разрешающей способности: 640 × 480, 800 × 600, 1024 × 768, 1280 × 1024, 1600 × 1200. Эти два параметра вместе называются видеорежим (например, режим 800 × 600/256 или 1024 × 768/256) и для качественной работы ПК их значения должны совпадать со значениями аналогичных параметров дисплея.

3.    Чипсет (набор микросхем), установленный на плате. В настоящее время самым популярным чипсетом для видеокарт является GeForce 4 компании NVIDIA.

4.    Видеопамять. Видеокарте требуется собственная память. Чем больше ее объем, тем качественнее будут выглядеть изображения на экране дисплея и быстрее будут работать игры. Тип видеопамяти наряду с ее объемом имеет решающее значение. Видеопамять бывает разных типов:

1).SDRAM и SGRAM - синхронная память (синхронизирована на работу с той же частотой, что и у системы, что удваивает быстродействие графической системы, время доступа к ячейке памяти 6 - 7 н сек. )

2).   DDR SDRAM - более быстрый тип (время доступа 3,5 - 4 н сек.)

Важной характеристикой видеопамяти является разрядность внутренней шины данных. В современных видеокартах используется 64-, 128- или 256-разрядная шина.

5.    Видеокарта должна поддерживать режим AGP4x/8x: AGP (Advanced Graphics Port) - более быстрый тип шины (по сравнению с ранее использовавшимся PCI), синхронизируется частотой 66 МГц. AGP позволяет видеокарте напрямую обмениваться информацией с центральным процессором и системной памятью, первоначально использовался для ускорения обработки 3-х-мерных текстур в играх. Режим AGP4x поддерживает скорость передачи данных 1,06 Гб/с (однократный - 256 Мб/с, 2-х-кратный - 528 Мб/с), режим AGP8x - скорость свыше 2 Гб/с.  Для обеспечения режима на системной плате должен быть разъем AGP.

6.    Частота развертки (Refresh Rate - регенерация экрана) - не менее 85, 90, 100 Гц. Меньшие частоты развертки создают заметное глазом мерцание экрана и способствуют быстрой утомляемости глаз,

7.    Частота RAMDAC (ЦАП для преобразования кода цвета пикселя в аналоговый сигнал) - чем выше частота RAMDAC, тем выше может быть частота регенерации, рекомендуемые значения от 170 до 350 МГц.

8.    Тип графики, поддерживаемый видеокартой: 2D-dimension или 3D-dimension (2-х-мерная или 3-х-мерная графика).

9.    Дополнительные функции:

1).  Поддержка видеовыхода - позволяет вывести изображение с компьютера на телевизор.

2).   Поддержка видеовхода - ввод изображения с аналоговых видеокамеры и видеомагнитофона, качество оцифровки невысокое, более высокое качество дает дополнительная плата видеозахвата или внешнее устройство захвата, которые позволяют не только "захватывать" изображение с аналогового источника, но и сжимать его.

3).   Прием телевизионного сигнала и просмотр его на мониторе. Для осуществления этой функции используются устройства TV-тюнеры.

47.Пути повышения производительности ПК при графических операциях. Один из компонентов компьютера, от которого требуется наибольшая производительность, это графический контроллер, являющийся сердцем всех мультимедиа систем. Фраза требуется производительность означает, что некоторые вещи происходят настолько быстро, насколько это обеспечивается пропускной способностью. Пропускная способность обычно измеряется в мегабайтах в секунду и показывает скорость, с которой происходит обмен данными между видеопамятью и графическим контроллером. На производительность графической подсистемы влияют несколько факторов: 1).скорость центрального процессора (CPU) .2).скорость интерфейсной шины (PCI или AGP) .3).скорость видеопамяти .4).скорость графического контроллера. Для увеличения производительности графической подсистемы настолько, насколько это возможно, приходится снижать до минимума все препятствия на этом пути. Графический контроллер производит обработку графических функций, требующих интенсивных вычислений, в результате разгружается центральный процессор системы. Прежде чем стать изображением на мониторе, двоичные цифровые данные обрабатываются центральным процессором, затем через шину данных направляются в видеоадаптер, где они обрабатываются и преобразуются в аналоговые данные и уже после этого направляются в монитор и формируют изображение. Сначала данные в цифровом виде из шины попадают в видеопроцессор, где они начинают обрабатываться. После этого обработанные цифровые данные направляются в видеопамять, где создается образ изображения, которое должно быть выведено на дисплее.

Затем, все еще в цифровом формате, данные, образующие образ, передаются в RAMDAC, где они конвертируются в аналоговый вид, после чего передаются в монитор, на котором выводится требуемое изображение.

Таким образом, почти на всем пути следования цифровых данных над ними производятся различные операции преобразования, сжатия и хранения. Оптимизируя эти операции, можно добиться повышения производительности всей видеоподсистемы. Лишь последний отрезок пути, от RAMDAC до монитора, когда данные имеют аналоговый вид, нельзя оптимизировать.

Рассмотрим подробнее этапы следования данных от центрального процессора системы до монитора. 1. Скорость обмен данными между CPU и графическим процессором напрямую зависит от частоты, на которой работает шина, через которую передаются данные. Рабочая частота шины зависит от чипсета материнской платы. Для видеоадаптеров оптимальными по скорости являются шина PCI и AGP. Чем выше рабочая частота шины, тем быстрее данные от центрального процессора системы дойдут до графического процессора видеоадаптера. 2. Ключевой момент, влияющий на производительность видеоподсистемы, вне зависимости от специфических функций различных графических процессоров - это передача цифровых данных, обработанных графическим процессором, в видеопамять, а оттуда в RAMDAC. Самое узкое место любой видеокарты - это видеопамять, которая непрерывно обслуживает два главных устройства видеоадаптера: графический процессор и RAMDAC, которые вечно перегружены работой. В любой момент, когда на экране монитора происходят изменения (иногда они происходят в непрерывном режиме, например, движение указателя мыши, мигание курсора в редакторе и т.д.), графический процессор обращается к видеопамяти. В то же время, RAMDAC должен непрерывно считывать данные из видеопамяти, чтобы изображение не пропадало с экрана монитора. Поэтому, чтобы увеличить производительность видеопамяти, производители применяют различные технические решения. Например, используют различные типы памяти с улучшенными свойствами и продвинутыми возможностями, например, VRAM, WRAM, MDRAM, SGRAM, или увеличивают ширину шины данных, по которой графический процессор или RAMDAC обмениваются информацией с видеопамятью, используя 32-разрядную, 64-разрядную или 128-разрядную видеошину. Один из вариантов - использовать двухпортовую видеопамять. Т.е. графический процессор осуществляет чтение из видеопамяти или запись в нее через один порт, а RAMDAC осуществляет чтение данных из видеопамяти, используя второй независимый порт. В результате графическому процессору больше не надо ожидать, пока RAMDAC завершит свои операции с видеопамятью, и наоборот, RAMDAC больше не требуется ожидать, пока графический процессор не завершит свою работу с видеопамятью.

Другим методом для увеличения производительности является увеличение разрядности шины, через которую графический процессор и RAMDAC обмениваются данными с видеопамятью. Но самым распространенным на сегодняшний день методом оптимизации работы видеоадаптеров является применение повышенной тактовой частоты, на которой работает графический процессор, видеопамять и RAMDAC, что позволяет увеличить скорость обмена информацией между компонентами платы.

48. Принцип работы ЖК индикатора. Жидкокристаллические индикаторы (ЖКИ) управляют отражением и пропусканием света для создания изображений цифр, букв, символов и т.д. В отличии от светодиодов (Light-Emitting Diodes, LEDs), жидкокристаллические индикаторы не излучают свет. Основу ЖКИ составляют жидкие кристаллы (ЖК), молекулы которых упорядоченны послойно определенным образом между двумя стеклянными пластинами. В каждом слое сигарообразные молекулы ЖК выстраиваются в одном направлении, их оси становятся параллельны (рис.1). Рис. 1. Один слой молекул ЖК. Все молекулы параллельны друг другу.

Стеклянные пластины имеют специальное покрытие, такое что направленность молекул в двух крайних слоях перпендикулярна. Ориентация каждого слоя ЖК плавно изменяется от верхнего к нижнему слою, формируя спираль (рис.2). Эта спираль "скручивает" поляризацию света по мере его прохождения через дисплей. Рис. 2. Несколько слоев молекул ЖК, упорядоченные так, что поляризованный свет "скручивается", проходя через них. Молекулы в разных слоях выстраиваются по спирали.

Под действием электрического поля молекулы ЖК переориентируются параллельно полю. Этот процесс называется твист-нематическим полевым эффектом (twisted nematic field effect, TNFE). При такой ориентации поляризация света не скручивается при прохождении через слой ЖК (рис. 3а и 3б). Если передний поляризатор ориентирован перпендикулярно заднему, свет пройдет через включенный дисплей, но заблокируется задним поляризатором. В этом случае ЖКИ действует как заслонка свету. Отображение различных символов достигается избирательным травлением проводящей поверхности, предварительно созданной на стекле. Не вытравленные области становятся символами, а вытравленные - фоном дисплея. Рис. 3а. "Выключенное" состояние ЖКИ. ЖК молекулы формируют спираль, скручивая поляризацию света.

Рис. 3б. "Включенное" состояние. Электрическое поле переориентирует ЖК молекулы так что они не изменяют поляризацию света.

Символы создаются из одного или нескольких сегментов. Каждый сегмент может быть адресован (запитан) идивидуально, чтобы создать отдельное электрическое поле. Таким образом прохождение света управляется электрически, включая и отключая необходимые сегменты. В неактивной части дисплея направленность молекул остается спиральной, формируя фон. Запитанные сегменты составляют символы, контрастирующие с фоном. В зависимости от ориентации поляризатора, ЖКИ может отображать позитивное или негативное изображение. В дисплее с позитивным изображением передний и задний поляризатор перпендикулярны друг другу, так что незапитанные сегменты и фон пропускают свет с измененной поляризацией, а запитанные препятствуют прохождению света. В результате - темные символы на светлом фоне. В дисплее с негативным изображением поляризаторы параллельны, "в фазе", препятствуют прохождению света с повернутой поляризацией, так что незапитанные символы и фон темные, а запитанные - светлые. Рефлективный ЖКИ (reflective LCD) имеет отражатель (рефлектор) за задним поляризатором, который отражает свет, прошедший через незапитанные сегменты и фон. В негативных рефлективных дисплеях свет отражается через запитанные, "включенные" сегменты. Трансмиссивные дисплеи (transmissive LCD) используют те же принципы , но фон или сегменты становятся ярче за счет использования задней подсветки. Рис. 4. Основные компоненты и конструкция рефлективного ЖКИ.

49.Матричный активный экран на ЖК. Жидкий кристалл представляет собой некоторое состояние, в котором вещество обладает некоторыми свойствами как жидкости (текучестью), так и твердых кристаллов (например, анизотропией). Для изготовления ЖК - экранов используют так называемые нематические кристаллы, молекулы которых имеют форму палочек или вытянутых пластинок. ЖК-элемент помимо кристаллов включает в себя прозрачные электроды и поляризаторы. В отсутствие электрического поля молекулы нематических кристаллов образуют скрученные спирали. При прохождении в этот момент луча света через ЖК-элемент плоскость поляризации его поворачивается на некоторый угол. Если на входе и выходе этого элемента поместить поляризаторы, смещенные друг относительно друга на такой же угол, то свет беспрепятственно сможет проходить через этот элемент. Если же к прозрачным электродам приложено напряжение, спираль молекул распрямляется и поворота плоскости поляризации уже не происходит. Как следствие, выходной поляризатор не пропускает свет. Примером может служить ЖК-индикатор наручных электронных часов.

Экран ЖК-дисплея представляет собой матрицу ЖК-элементов. В настоящее время существуют два основных метода адресации ЖК-элементов: прямой (или пассивный) и косвенный (или активный). В пассивной матрице ЖК-элементов выбранная точка изображения активируется подачей напряжения на соответствующие прозрачные адресные проводники-электроды строки и столбца. В этом случае невозможно достичь высокого контраста изображения, так как электрическое поле возникает не только в точке пересечения адресных проводников, но и на всем пути распространения тока. Эта проблема вполне разрешима при использовании так называемой активной матрицы ЖК-элементов, когда каждой точкой изображения управляет свой электронный переключатель. Контраст при использовании активной матрицы ЖК-элементов может достигать значения от 50:1 до 100:1. Обычно активные матрицы реализованы на основе тонкопленочных полевых транзисторов (Thin Film Transistor, TFT). Неким компромиссом между активной и пассивной матрицей являются в настоящее время экраны, использующие технологию двойного сканирования (Dual Scan, DSTN), при которой одновременно обновляются две строки изображения.