3.2. Устройства вывода
Устройства вывода – это устройства, которые представляют компьютерные данные в форме, доступной для восприятия человеком.
Первыми устройствами вывода были панели индикаторных лампочек. Каждая из них показывала состояние отдельного бита: горящая лампочка обозначала единицу, а выклю- ченная – ноль. Для чтения результата нужно было хорошо знать двоичную систему.
Рг1
Рг2
См
Этот схематический рисунок изображает индикаторную панель на пульте ЭВМ пер- вых поколений. Разноцветные колпачки патронов с лампочками помогали правильно счи- тывать результат: каждая группа из трѐх битов – это одна восьмеричная цифра. Если счи- тать, что горящие лампочки на рисунке обозначены тѐмным цветов, то в регистре Рг1 чи- тается восьмеричное число 700707708, а сумматор См очищен (заполнен нулями).
Такие панели использовались для обслуживающего персонала вплоть до третьего
поколения ЭВМ, однако для большинства пользователей такой вывод данных был непо- нятен. Первые «настоящие» устройства вывода печатали числа в десятичном виде на бу- магу. Затем печатающие устройства научились печатать не только цифры, но и буквы. Они работали по принципу печатающей машинки: рельефный шаблон символа ударял по красящей ленте, прижатой к бумаге, и оставлял отпечаток.
Кроме устройств, печатающих символы, появились графопостроители (плоттеры), которые рисовали перьями на бумаге графики функций и простейшие картинки. Так как современные принтеры могут выводить текст и графику (в том числе и цветную), специ- альные устройствах для вывода графики практически не используются.
Революционным событием стало создание мониторов. Это позволило избавиться от ненужного расхода бумаги – теперь можно было выводить на печать только самое необ- ходимое. Кроме того, управление и обслуживание ЭВМ стало более удобным.
Компьютеры четвертого поколения начали обрабатывать мультимедийную инфор- мацию – звуковые и видеоданные. Поэтому к компьютерам стали подключать устройства для вывода такой информации: звуковые колонки, наушники, телевизор и т.п. Некоторые из этих устройств (например, наушники) – аналоговые, поэтому для вывода необходимо преобразовать дискретные компьютерные данные в аналоговую форму. Для этого исполь- зуется специальная электронная схема, которую называют цифро-аналоговый преобразо-
ватель (ЦАП). ЦАП для вывода звуковой информации входит в состав звуковой карты.
Эволюция устройств вывода не остановилась – все время разрабатываются устрой- ства новых типов, порой весьма экзотические. Например, появились сообщения о созда- нии «3D-принтеров», которые способны под управлением компьютера создавать объем- ные тела из различных материалов (прежде всего, из пластика).
3.2.1. Монитор
Компьютерный монитор состоит из дисплея (панели, на которую смотрит человек) и электронных схем, позволяющих выводить на этот дисплей текстовую и графическую ин- формацию.
Мониторы во многом используют телевизионные технологии. В конце XX века для компьютеров применялись мониторы на основе электронно-лучевых трубок (ЭЛТ), но они были вытеснены жидкокристаллическими (ЖК) мониторами, которые обладают рядом преимуществ:
малый вес и размеры;
в 2-4 раза меньшее потребление электроэнергии;
нет искажений изображения, характерных для электронно-лучевых трубок;
значительно ниже уровень электромагнитного излучения.
цветопередача хуже, чем у ЭЛТ-мониторов; например, очень трудно получить чис- то черный цвет;
контраст и цвета изображения меняются в зависимости от угла, под которым мы смотрим на монитор;
при быстром изменении изображения заметно «запаздывание» (жидкие кристаллы не могут поворачиваться слишком быстро);
при существующих технологиях изготовления у многих мониторов есть дефектные точки, которые не работают (так называемые «битые пиксели»);
могут отображать чѐткую картинку только в одном разрешении, совпадающем с размерами матрицы.
Независимо от конструкции, экран любого монитора строится из отдельных точек, причем каждая из них образована близко расположенными областями трех основных цве- тов – красного, зелѐного и синего. Для ЖК-монитора эти области имеют форму прямо- угольников, слегка вытянутых по вертикали. Расстояние между их центрами – доли мил- лиметра, поэтому глаз человека воспринимает все три составляющие как одну точку
«суммарного» цвета.
Элементы экрана часто называют пикселями, что не совсем точно. Строго говоря, пиксель – это точка рисунка, а не экрана. Например, на одном и том же мониторе можно легко устанавливать разные размеры рабочего стола в пикселях. Компьютер «проектиру- ет» пиксели картинки на экран с учетом установленного разрешения. При этом одному пикселю может соответствовать одна или несколько точек экрана.
Элемент ЖК-экрана – это жидкий кристалл, способный под воздействием электри- ческого напряжения менять свои оптические свойства. Каждая точка управляется своим полупроводниковым транзистором. Подчеркнем, что сам жидкий кристалл не способен светиться, он лишь регулирует пропускание света от расположенного за ним источника света.
Наиболее важные характеристики мониторов – это размер диагонали (в дюймах) и максимальное разрешение (количество точек экрана по ширине и высоте). Для ЖК- мониторов максимальное разрешение – это количество элементов матрицы. Если устано-
вить другое (более низкое) разрешение, то качество изображения будет хуже, т.к. видео- системе придется «растягивать» картинку на реально существующие точки.
Процессор передает данные для вывода видеокарте (видеоконтроллеру), которая управляет выводом изображения на монитор. Современные видеокарты содержат микро- процессор для обработки графической информации (графический ускоритель) и собст- венную видеопамять. Можно считать, что видеокарта – это специализированный компь-
ютер, который существенно ускоряет построение и вывод на монитор графических изо- бражений, особенно трехмерных.
Инженеры активно работают над созданием все более совершенных устройств выво- да. Большое внимание уделяется разработке так называемых 3D-дисплеев, которые смогут отображать информацию в трех измерениях.