Дисплеи. Графические контроллеры

Дисплей (монитор) - основное устройство вывода информации.

Дисплеи бывают основанными на электронно-лучевой трубке (обычном кинескопе) или жидких кристаллах (LCD, англ. Liquid crystal display).

LCD дисплеи бывают активными (TFT матрица - под поверхностью экрана располагается слой тонкопленочных транзисторов, полупроводников, каждый из которых управляет одной точкой экрана.) и пассивными (STN матрицы - не могут достаточно быстро отображать информацию: из-за большой электрической емкости ячеек напряжение на них не может изменяться достаточно быстро, поэтому картинка обновляется медленно).

Кроме того различают цветные и монохромные (одноцветные) дисплеи. Дисплей может работать либо в текстовом, либо в одном из графических режимов (видеорежимов).

В текстовом режиме на экран могут быть выведены только стандартные ASCII - символы. При этом экран разделяется на строки и столбцы (в стандартном случае 80 столбцов и 25 строк, границы между ними на экране не видны).

В графическом режиме изображение формируется из совокупности большого числа пикселов. При этом можно выводить на экран любые изображения - чертежи, фотографии, рисунки, видеофильмы и, естественно, тексты. Качество изображения в графическом режиме определяется разрешающей способностью - количеством пикселов по вертикали и горизонтали. Например разрешающая способность – 640x480 означает, что изображение формируется из 640*480=307200 пикселов, по горизонтали 640, а по вертикали- 480 пикселов. Разрешающая способность не зависит от размера экрана дисплея.

Для дисплеев выполняется правило совместимости "сверху вниз". Это значит, что дисплей более современного типа может работать как в режимах с высокой разрешающей способностью и большим количеством выводимых цветов, так и в режимах, разработанных для дисплеев старых типов- с меньшей разрешающей способностью и меньшим количеством цветов. Например, дисплеи типа VGA обеспечивают разрешающую способность 640x480, а дисплеи типа SVGA – 800x600 и 1024x768. Если в описании программы указано, что она может быть использована на компьютерах с дисплеем типа VGA, то ее можно будет запустить и на машинах с дисплеем типа SVGA, но не наоборот- если программа ориентирована на дисплей SVGA, на машине с VGA-дисплеем ее запустить не удастся.

Графический контроллер осуществляет обмен данными между видеопамятью и процессором. Он может выполнять над данными, поступающими в видеопамять, простейшие логические операции: И, ИЛИ, ИЛИ-НЕ, циклический сдвиг. Таким образом, видеоадаптер может выполнять часть работы по обработке видеоданных.

Во время цикла чтения данных из видеопамяти, графический контроллер может выполнять операцию сравнения цветов т.к. графический контроллер имеет доступ ко всем четырем слоям одновременно. В случае совпадения вырабатывается определенный сигнал.

Графические контроллеры современных ПК имеют цветовую глубину 24 или 32 бита, что соответствует трем или четырем байтам на пиксел. Этого хватает, чтобы (с учетом диапазона яркости современных дисплеев) представить любой цвет, который человеческий глаз способен отличить на дисплее от другого.
Контроллеры с такой цветовой глубиной обычно предоставляют по одному байту для кодирования каждой из трех цветовых составляющих цветного изображения. Устройства с меньшими цветовыми глубинами часто реализуют более сложную схему кодирования цвета, называемую отображением цветов (color mapping). Значение пиксела при этом представляет собой индекс в специальной таблице, палитре. Элементы палитры — это значения компонентов пиксела.Большинство контроллеров включают в себя также более или менее сложную логику управления содержимым видеобуфера со стороны центрального процессора. Простейшим случаем такого управления является отображение видеобуфера на адресное пространство системной шины. Это решение не всегда применимо, например, если адресное пространство процессора слишком мало или плотно занято, либо устройство не подключается непосредственно ни к системной, ни к периферийной шине (например, контроллеры жидкокристаллических дисплеев, предназначенных для использования во встраиваемых приложениях, используют для общения с микропроцессором шину PC или нестандартные протоколы последовательных портов).Контроллеры с битовыми плоскостями часто предоставляют групповые операции над байтами, кодирующими биты смежных пикселов.Контроллеры, применяемые в современных ПК и рабочих станциях, содержат более или менее сложные видеопроцессоры, способные без участия ЦПУ рисовать в видеобуфере различные графические примитивы, начиная от прямых линий и окружностей, и заканчивая проекциями и/или фотореалистичными изображениями трехмерных объектов, описываемых языком OpenGL.