Способы вывода данных с эвм

7.Организация ввода-вывода в эвм. Способы ввода-вывода. Программный способ ввода-вывода (синхронный и асинхронный).

Ввод-вывод предназначается для связи центра (ЦП, ОП) с периферийными устройствами ПУ (УВВ), которые используются либо для хранения больших объемов информации (ВЗУ), либо используются для ввода в ЭВМ или вывода из нее информации (программ и данных).

Передача информации из ПУ в центр называется операцией ввода, а передача из центра в ПУ — операцией вывода.

От организации системы ввода-вывода в значительной степени зависит общая производительность ЭВМ.

Существуют два основных способа ввода-вывода: программный (программно- управляемый) и прямой доступ в память (ПДП).

Программно управляемая передача данных осуществляется при участии и под непосредственным управлением процессора. Данные между памятью и периферийными устройствами пересылаются через процессор.

При вводе- выводе в режиме ПДП процессор не участвует в обмене и либо приостанавливает свою работу на время обмена, либо выполняет параллельно с обменом обработку команд и данных, не требующих обращения к ОШ. Обмен данными между УВВ и ОП осуществляется напрямую, минуя процессор. Ввод-вывод в режиме ПДП является (принципиально) более быстродействующим, нежели программно управляемый.

Программный способ осуществляется либо по прерыванию, либо без прерывания. При вводе-выводе с прерыванием программы инициализация ввода-вывода осуществляется сигналом запрос на прерывание от ПУ. При вводе-выводе без прерывания его инициализация осуществляется текущей командой программы. Ввод-вывод без прерывания бывает синхронным и асинхронным. При синхронном вводе-выводе готовность ПУ к обмену не проверяется, при асинхронном- проверяется.

Для исключения потерь информации при асинхронном вводе- выводе, процессор при начале обмена проверяет готовность устройства ввода-вывода к обмену, путем считывания его регистра состояния (статус — регистра). Регистр состояния должен содержать информацию о функционировании устройства ввода-вывода и является дополнительным регистром ПУ. Регистры данных и состояния подключаются к шине данных и каждому из них присваиваются уникальные адреса. При неготовности ПУ к обмену процессор выполняет другие действия.

Асинхронный ввод-вывод приводит к непроизводительным затратам времени работы процессора или к простоям ПУ. Увеличение в программе количества точек анализа состояния ПУ увеличивает длину программы и время работы процессора, уменьшение- к увеличению простоя ПУ. Тем не менее, такой способ ввода-вывода широко используется в ЭВМ

8.Ввод-вывод прямым доступом в память.

Недостатком способов программного ввода-вывода является то, что все операции ввода-вывода осуществляются через процессор. Это приводит к уменьшению скорости ввода- вывода больших массивов информации, например, при вводе кода программы в ОЗУ с ВЗУ. Для пересылки каждого байта данных в асинхронном режиме в программе, кроме команд проверки готовности ПУ к обмену и пересылки данных, должны быть также команды для изменения адреса ячейки памяти и отслеживания количества пересылок. При использовании ввода-вывода по прерываниям издержки еще больше, поскольку приходится сохранять содержимое счетчика команд, регистра признаков, части РОН и другую информацию о состоянии процессора на момент прихода сигнала запроса прерывания.

При наличии в составе ЭВМ подсистемы ПДП (DMA-Direkt Memory Access) обмен данными между ПУ и ОЗУ осуществляется без постоянного участия процессора. В связи с этим подсистема ПДП должна иметь в своём составе узлы для управления ОШ. При необходимости блочной передачи между ВЗУ и ОЗУ процессор заносит в подсистему ПДП данные о номере первой ячейки ОЗУ, с которой начнётся обмен, размер передаваемого блока и направление изменения адреса ячеек ОЗУ (уменьшение или увеличение). После этого подсистема ПДП (см. рисунок 6.2) выдаёт процессору сигнал запроса ЗЗх (HOLD) на захват ОШ (запрос на право управления ОШ). Реакцией процессора на этом сигнал является выработка сигнала подтверждения захвата ПЗх ОШ (HLDA) и перевод большинства своих выходов в высокоимпедансное состояние. Вслед за этим подсистема ПДП формирует адреса ячейки ОЗУ, сигналы записи и чтения ОЗУ, и организует обмен с ВЗУ. ВЗУ при готовности приема или передачи очередного байта или слова информации вырабатывает сигнал готовности данных DRQ, ответом которому со стороны подсистемы ПДП является сигнал подтверждения приема данных DACK.

При перемещении каждого очередного байта, значение внутреннего счетчика в подсистеме ПДП (контроллере ПДП (КПДП)), указывающего на размер передаваемого блока, уменьшается на 1. При обнулении счетчика цикл ПДП заканчивается и управление ОШ передается процессору. Для этого КПДП переводит сигнал HOLD в неактивное состояние.

Скорость обмена при ПДП — обмене определяется пропускной способностью оперативной памяти и ОШ и может достигать нескольких Мбайт/с.

Источник

1.6. Организация ввода и вывода данных в микропроцессоре.

Вводом — выводом информации называют процесс передачи данных между МП и основной памятью (ОЗУ, ПЗУ), между МП и внешними устройствами, а также между основной памятью и внешними устройствами. Различают ввод — вывод программный, по прерываниям и прямым доступом к памяти.

Программный ввод — вывод инициируется программой работы МП. Данный процесс задается использованием в соответствующих местах программы специальных команд: IN port — ввод данных из порта ввода и OUT port — вывод данных в порт вывода. Портами обычно являются регистры для подключения внешних устройств. Эти команды выполняются немедленно, если внешние устройства имеют свойство постоянной готовности к приему или передаче данных. Такими устройствами могут быть, например, светодиодные индикаторы на выходе порта или набор кнопок на входе порта. Если внешнее устройство таким свойством не обладает, то при выполнении команды необходимо осуществлять проверку управляющего сигнала готовности устройства к передаче или приему данных. Если готовность устройства не подтверждается, то МП переходит в режим ожидания активного уровня сигнала готовности. Недостатком такой организации ввода — вывода являются большие временные затраты на ожидание готовности внешнего устройства. Однако такой способ ввода — вывода имеет преимущество, заключающееся в простой аппаратной реализации. Поэтому такая форма организации используется преимущественно для осуществления ввода или вывода данных с устройств постоянно готовых к обмену.

Ввод — вывод по прерываниям производится по инициативе внешних устройств и вводится при необходимости помимо выполнения основной программы организовать обработку информации от этих устройства по мере ее поступления. При этом МП должен прервать выполнение основной программы и перейти к подпрограмме обработки запроса прерывания. Такой переход осуществляется по мере готовности данных к передаче или приему по сигналу запроса прерывания, после получения которого МП переходит к операциям ввода — вывода. Сигнал запроса прерывания может поступить в любое время машинного цикла, но анализируется он в последнем такте последнего машинного цикла, т.е. после выполнения очередной команды. Это положение справедливо для всех типов МП. Для разрешения или запрета прерываний в ходе выполнения программы МП обладает специальными командами. С помощью таких команд программист может разрешить или запретить прерывание текущей программы в тех местах, где оно в силу каких-либо причин недопустимо.

Таким образом, переход к режиму прерывания осуществляется, когда внешнее устройство готово к приему или передаче данных. Отсюда очевидно преимущество ввода — вывода по прерыванию. Оно заключается в высоком быстродействии и оперативности обслуживания внешнего устройства, запросившего прерывание. Однако это достигается за счет использования дополнительных аппаратных средств. Для этих целей микропроцессорные комплекты обычно дополняются специальными микросхемами — контроллерами прерываний, осуществляющими реализацию указанного режима ввода — вывода.

Ввод — вывод с прямым доступом к памяти (ПДП) используется в случаях, когда необходим обмен между основной памятью и внешними устройствами большими массивами данных. Как правило, ввод и вывод данных в МП реализуется через аккумулятор. Таким образом, для передачи данных из внешнего устройства или внешней памяти в основную память осуществляется с помощью следующей последовательности команд для каждого элемента массива данных: сперва данные заносятся из внешнего устройства или внешней памяти в аккумулятор, затем из аккумулятора в основную память. Т.е. данные пересылаются через МП. Это значительно снижает производительность системы. Чтобы избавиться от этого недостатка прибегают к режиму ПДП. Суть его заключается в следующем: буферные регистры данных и адреса МП переводятся в высокоимпедансное состояние, благодаря чему МП оказывается отключенным от шины данных и шины адреса. Отключение МП позволяет внешнему устройству самостоятельно обмениваться данными с памятью, для чего устройство должно само устанавливать на шине адреса адрес требуемой ячейки памяти, а также формировать соответствующие управляющие сигналы. Для этих целей микропроцессорные комплекты комплектуются специальными микросхемами, называемыми контроллерами прямого доступа к памяти. Отсюда следует недостаток режима ПДП — для его реализации требуется использование дополнительных аппаратных средств.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Источник

Организация ввода-вывода

Организация и режимы ввода-вывода в ЭВМ.Программный опрос. Ввод-вывод по прерываниям.Прямой доступ к памяти.Программная модель операции ввода-вывода.

Вводом/выводом называют передачу данных между ядром ЭВМ, включающим в себя процессор и ОП, и периферийными устройствами.

Система ввода-вывода – это единственное средство общения ЭВМ с внешним миром. Ее возможности в серийных ЭВМ представляют собой один из важнейших параметров, определяющих выбор машины для конкретного применения.

Существует три режима ввода-вывода:

• Программный ввод-вывод (нефорсированный).
• ввод-вывод по прерыванию (форсированный).
• Прямой доступ к памяти (ПДП).

Программный ввод-вывод. Инициирование и управление вводом-выводом осуществляет процессор по командам прикладной программы. Периферийные устройства играют пассивную роль и только сигнализируют о своем состоянии, в частности о готовности к операциям ввода-вывода.

Ввод-вывод по прерыванию. Операции ввода-вывода инициирует периферийное устройство, генерируя сигнал запроса прерывания, при этом процессор переключается на подпрограмму обслуживания данного периферийного устройства, вызвавшего прерывание. Непосредственно операциями ввода-вывода управляет процессор.

Прямой доступ к памяти. Процессор в передаче данных не участвует. Он отключается от системной магистрали, а все операции обмена данными идут под управлением специального управляющего устройства – контроллера ПДП. Этот режим используется для быстродействующих периферийных устройств, когда пропускной способности процессора недостаточно.

• Передача данных осуществляется по общей системной магистрали (что характерно для микроЭВМ) либо по специальной магистрали ВВОДА-ВЫВОДА (что характерно для мини- и больших ЭВМ). Иногда отдельная быстродействующая магистраль ввода-вывода выделяется только для обмена в режиме ПДП.
• Подключение периферийного устройства к системному интерфейсу осуществляется с помощью промежуточного интерфейса, поддерживаемого со стороны микроЭВМ и периферийного устройства соответствующими адаптерами.
• Операции ввода-вывода инициируются только в случае готовности периферийного устройства к обмену. При наличии нескольких периферийных устройств и обмене в режиме прерывания или ПДП вводится система приоритетов, позволяющая избежать конфликтов. В соответствии с этой системой контроллер прерываний или ПДП среди периферийных устройств, готовых к обмену, в первую очередь обслуживает периферийное устройство с высшим приоритетом.
• Передача данных осуществляется двумя способами:
  1. отдельными битами, и тогда промежуточный интерфейс называется последовательным;
  2. олными словами (например, целым байтом), и тогда промежуточный интерфейс называется параллельным.
• Информация, передаваемая в процессе ввода-вывода, подразделяется:
  1. на собственно данные;
  2. управляющие данные.

Управляющие данные от процессора называются также командными словами или приказами. Они инициируют действия, не связанные непосредственно с передачей данных (запуск устройства, запрещение прерываний, установка режимов и т.д.).

Управляющие данные от периферийного устройства называются словами состояния. Они содержат информацию об определенных признаках (о готовности устройства к передаче данных, о наличии ошибок при обмене и т.д.). Состояние обычно представляется в декодированной форме – один бит для каждого признака.

Программный ввод-вывод. В этом режиме все действия, связанные с операциями ввода-вывода, реализуются командами прикладной программы, причем возможны два вида обмена – синхронный и асинхронный, которые целесообразно использовать в различных ситуациях.

Синхронный ввод-вывод. Такой ввод-вывод можно использовать для связи с периферийными устройствами, которые «всегда готовы», например светодиодные индикаторы, либо для периферийных устройств, в которых известно точно время выполнения операций, например, максимальное время, необходимое для печати одного знака. Это наиболее простой вид обмена, требующий минимум программно-аппаратных затрат. Однако при работе с медленными периферийными устройствами, как правило, не удается оптимальным образом загрузить процессор на период времени между пересылками данных.

Асинхронный ввод-вывод. В этом случае интервал между операциями обмена задается самим периферийным устройством. Информацию о готовности периферийного устройства к операциям обмена процессор получает периодически, анализируя содержимое регистра состояния периферийного устройства

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Способы вывода данных с эвм

Устройства вывода [ output unit ( device )]-

Широкий класс технических средств, предназначенных для вывода данных из ЭВМ в необходимой для пользователя форме. К ним относятся устройства визуального отображения (например, мониторы ), вывода на твердые носители (например, принтеры , плоттеры , устройства записи на микрофильм/микрофишу), синтезаторы речи , акустические динамики (“громкоговорители”) и др. В основной комплект ПЭВМ из устройств вывода входит только монитор, остальные приборы относятся к разряду периферийных .

МОНИТОР , ДИСПЛЕЙ [ monitor , display ] —

В ЭВМ — устройство отображения данных, используемое для прямого их считывания (см. также “ документ на экране дисплея “ ), а также контроля и управления работой системы.

Мониторы различаются по своим характеристикам в зависимости от

типа экрана (на электронно-лучевых трубках — ЭЛТ, жидкокристаллические дисплеи ( индикаторы , мониторы ) — ЖКД , ЖКИ [ LCD — Liquid-Crystal Display ] (активные и пассивные), “ плазменные ”, “ электролюминесцентные ”, “ органические светодиодные ”, “ вакуумные флюорисцентные ”, “ полипланарные оптические ”, “ автоэлектронной эмиссии ”, “ гибридные ” и т.д.);

возможности цветопередачи (“цветные” и “монохроматические”);

типа используемого видеоадаптера и разрешающей способности (см. видеоадаптеры: MDA , CGA , Hercules , EGA , VGA , SVGA );

размеров экрана (измеряются по диагонали в дюймах).

Мониторы ПЭВМ работают в двух режимах: текстовом и графическом.

В текстовом режиме экран монитора (дисплей) разбивается на отдельные участки (например, на 25 строк по 80 символов), в которые могут быть выведены изображения заранее заданных форматом системы символов (букв, цифр, знаков, псевдографических символов и т.п.) в допустимых для каждого конкретного типа монитора и его видеоадаптера способах их представления (цвет, яркость, размер).

В графическом режиме экран монитора разделяется на множество “черно-белых” или “цветных” точек — “ пикселов ” ( pixel — picture element ), управлением яркостью свечения которых могут выводиться графики рисунки и символы в произвольной форме их представления. Разрешающая способность изображения на экране измеряется их числом в строке и по вертикали (например- 640х200).

Величина разрешающей способности каждого типа монитора, а также количество отображаемых им градаций цвета и яркости (“уровней серого”) определяются типом видеоадаптера и конструкцией его экрана (см. также “ шкала яркости “ ). О характеристиках современных мониторов для ПЭВМ и стандартах на них см. [181, 266, 341, 357, 364, 371, 404, 414, 439, 449].

Зеленый монитор [ green monitor ( display )] — Монитор , конструкция которой соответствует требованиям Национальной программы США Energy Star и Агентства защиты окружающей среды [ Environmental Protection Agency ] по сокращению потребления энергии компьютерами (в режиме “холостого хода” не более 30 Вт), не использованию токсичных материалов и возможности полной утилизации по истечении срока службы.

LR-монитор [ Low Radiation monitor ] — Монитор с низким уровнем излучения, отвечающий требованиям спецификаций, выработанных в 1990 г. Шведским Национальным Советом по Измерениям и Тестированию [ Swedish National Board of Measurement and Testing ], в части магнитного и электрического излучений (соответственно получивших обозначения — “ MPR I “ и “ MPR II “ ). С 1992 г. был введен более жесткий стандарт на ограничение излучения мониторов, получивший наименование TCO , который в настоящее время также широко используется не только в Европейских странах, но и в США (о последней серии стандартов Конфедерации профессиональных союзов Швеции – TCO`99 см. http://www.tco-info.com ). В России сертификационные испытания мониторов проводятся в соответствии с ГОСТ 27954-88 (по показателям качества изображения, ультрафиолетовым, рентгеновским излучениям и уровню шума), ГОСТ Р50377-92 (по параметрам электрической, механической и пожарной безопасности), ГОСТ 2718-88 (по санитарно-гигиеническим требованиям и уровню шума), ГОСТ 29216-91 (по уровню излучаемых радиопомех) [122, 181, 266, 404, 462, 463].

Альтернативные типы мониторов :

Мониторы на ЭЛТ [ Cathod Ray Tube — CRT ] – Традиционная и пока наиболее распространенная технология построения мониторов, основанная на использовании достаточно крупного электровакуумного прибора – электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) с широким основанием, служащим в качестве “экрана”, с нанесённым на него слоем флюорисцирующего покрытия. Формирование изображения производится на этом слое потоком электронов, активизирующим его свечение (в том числе цветовое). Источником потока электронов служит расположенная напротив экрана т.н. “электронная пушка”. В различных конструкциях ЭЛТ могут использоваться от одной до трёх электронных пушек – по одной на каждый воспроизводимый цвет изображения. Управление шириной пучка электронов, его движением по поверхности экрана и интенсивностью производится электромагнитными полями. Для обеспечения передачи цветного изображения используется люминофор с “матричной” структурой и установленная перед люминофором специальная “маска”. Последняя сужает пучок электронов и направляет его на один из трёх участков элемента матрицы, воспроизводящих определённый цвет (см., например, систему “ RGB ”). Используются различные технологии, формирования “матриц” и “масок” в ЭЛТ, включая т.н. “ Трёхточечную теневую маску ” [ Dot-Trio Shadow-Mask ], “ Щелевую апертурную решётку ” [ Aperture-Grille CRT ] и “ Гнездовую маску ”[ Slot-Mask CRT ]. Наиболее эффективными считаются две последние технологии. Достоинствами мониторов на ЭЛТ являются: их высокая разрешающая способность, независимость от угла наблюдения экрана, хорошая цветопередача и относительно невысокая стоимость. Основные недостатки : значительные габариты, энергопотребление и уровень вредных электромагнитных излучений. О выборе 17-дюймовых мониторов с плоским экраном см. – [122].

Жидкокристаллические мониторы , ЖК-мониторы , ЖК-дисплеи [ Liquid Cristal Display — LCD ] – Технология, основанная на особых свойствах группы прозрачных химических соединений со “скрученными молекулами”, называемых жидкими кристаллами. Последние способны изменять под действием электрического поля свою структуру и положение плоскости поляризации света, а следовательно — управлять количеством проходящего через них светового излучения. Свет генерируется источником подсветки и проходит через поляризационные фильтры, расположенные перед и после слоя жидких кристаллов. В зависимости от приложенного к прозрачным электродам напряжения в соответствующей области экрана образуется светлый, серый, черный или цветовой фрагмент. Существуют различные способы построения ЖК-дисплеев. Один из них основан на использовании т.н. “светоклапанных модуляторов”. Последние представляют собой решётку полосковых электродов, нанесённых на прозрачные поляризационные пластины. Пластины разделяются зазором, который заполненяется жидким кристаллом. Между точками пересечения полосковых электродов на обеих пластинах образуются конденсаторы, собственно и представляющие собой модуляторы. Для создания цветного изображения панель дополняется матрицей RGB -фильтров. С учётом особенностей конструкции различают LCD с пассивной матрицей (“ Пассивные ЖК-дисплеи ”) и LCD с активной матрицей (“ Активные ЖК-дисплеи ”). В LCD с активной матрицей для управления каждым элементом изображения (“ пикселом ”) используются электронные переключатели, сохраняющие состояние электрического поля в каждой точке экрана на некоторое время после его активизации. Это позволяет использовать менее инерционные (“быстрые”) жидкие кристаллы и таким образом исключить эффект “смазывания” изображения, характерный для LCD c пассивной матрицей. Кроме того переключатель, в качестве которого используется тонкоплёночный транзистор ( TFT- Thin-Film Transistor Display ), предохраняет пиксел от воздействия соседних ячеек и устраняет перекрестные помехи, что делает изображение более чётким. Очевидно, что LCD с активной матрицей являются более сложными и дорогими устройствами. Основными достоинствами ЖК-мониторов являются : весьма малая толщина и масса, а также небольшое энергопотребление, что сделало их предпочтительными при использовании в компактных устройствах (ноутбуки, электронные секретари, циферблаты часов и т.д.). Кроме того, вредное для здоровья человека излучение практически отсутствует. Основные недостатки : высокая стоимость (в 3-4 раза выше CRT ), которая существенно зависит от размеров экрана, что в настоящее время в основном ограничивает их применение в настольных ПК, значительная зависимость качества изображения от угла визирования экрана а также заметная инерционность. Подробнее о современных ЖК-мониторах и их выборе см. — [313, 364, 371, 426, 462, 463, 637].

Органические светодиодные мониторы [ Organic LED – OLED ] – Основой для построения OLED служат тонкоплёночные материалы, которые в отличие от ЖК сами являются источниками светового излучения и поэтому не требуют дополнительной подсветки. Это обеспечивает более высокий диапазон яркости и меньшее энергопотребление мониторов. OLED -экраны тоньше ЖК-экранов и могут быть выполнены на различных тонких основах, например на пластике. Недостатком данной технологии являютсяопределенные проблемы с точностью цветопередачи, а также необходимость использования для контроля каждой точки изображения нескольких транзисторов, что может заметно сократить их преимущества по энергопотреблению и стоимости. Ожидается, что OLED -дисплеи в ближайшие годы станут широко использоваться в сотовых телефонах и карманных ПК (персональных цифровых секретарях), а через 5-10 лет — в настольных ПК [462, 671].

Плазменные мониторы , плазменные экраны , плазменные дисплеи [ plasma display , plasma display panel — PDP ] — Тип “плоского” монитора, в котором используется эффект ионизации газа между двумя панелями с токопроводящими решетками. Каждый пиксел устроен подобно миниатюрной люминисцентной лампы, которая излучает красный, зелёный или синий цвет. Плазменные мониторы имеют по сравнению с жидкокристаллическими меньшую разрешающую способность (размер точки – порядка 1 мм), однако обеспечивают существенно более высокую яркость изображения и позволяют создавать экраны значительных размеров (метр и более). Как и в CRT -мониторах в PDP свет генирируется люминофором, поэтому они могут обеспечить широкий угол зрения и высокое качество представления цвета и движущихся изображений. Стоимость производства экранов этих мониторов сравнительно невысока, однако они требуют использования весьма сложной и дорогой электронной системы управления. До недавнего времени интерес к плазменным мониторам на мировом рынке был невысок, однако в 1995 г. в связи с усовершенствованием технологии их производства наблюдался заметный подъем объемов их изготовления и продаж (см. также “ Полисиликоновая технология ”). Некоторые производители, например — фирма Fujitsi , предполагают довести свои плазменные модели до 21-25” плоскоэкранного настольного варианта с разрешением 1280х1024 пикселов, но пока успешно реализованы лишь экраны больших размеров (40-50”) [462].

Полипланарные оптические дисплеи [ Polyplanar Optics Display — POD ] – Принцип работы PQD основан на использовании оптиковолоконной технологии: пучок множества оптических волокон в сечении образующий прямоугольник, в котором торец каждого оптического волокна (диаметр

25 мкм) составляет точку экрана, передает изображение, формируемое с использованием лазерного или другого источника излучения. Разработчиками этого типа устройства являются Брукхейвенская национальная лаборатория США ( Brookhaven National Laoratory ) при участии Бэтеллевского мемориального института и университета штата Нью-Йорк. При лицензировании этого продукта (1998 г.) была продемонстрирована разрешающая способность 640х480 точек ( VGA ). Изображение имеет высокую контрастность за счёт использования специальных покрытий оптических волокон. Предполагается, что скоро будут созданы устройства с разрешением 1280х1060 точек. Утверждается, что данная технология допускает изготовление экранов с диагональю в 1,5 м а также, что стоимость изделий этого вида будет невысокой из-за несложной технологии их изготовления и низкой отбраковки продукции в процессе её производства [462].

Вакуумные флюорисцирующие мониторы [ Vacuum Fluorescent Displays — VFD ] – Основаны на использовании высокоэффективного фосфорного покрытия, нанесённого в виде матрицы на экран. При этом каждый элемент матрицы служит анодом. Мониторы этого типа обеспечивают высокую яркость изображения, позволяющую хорошо его видеть при ярком свете. Однако разрешающая способность их невелика, поскольку ограничивается размерами нанесённых на экран точек фосфорного покрытия. Используется преимущественно в больших информационных панелях [462].

Мониторы ( дисплеи ) автоэлектронной эмиссии [ Field Emission Display — FED ] – Новая и быстро развивающаяся технология, отличающаяся тем, что в отличие от ЭЛТ , в которых имеется от одной до трёх электронных пушек, используется электроразрядная матрица. При этом каждый элемент изображения содержит свою микроэлектронный источник излучения, который излучает электроны на свой “экран” размером в один пиксел. Излучатели включаются и выключаются сигналами от формирователей строк и столбцов, которые определяют их координаты. По сравнению с ЭЛТ эти мониторы имеют существенно более высокую контрастность, а по сравнению с ЖК – боле богатую цветовую гамму, малую инерционность (5 мкс против 25-50 мкс у LCD ) и независимость от угла наблюдения экрана. Недостатками этой технологии являются – высокое напряжение экрана (

5000 В) и трудности, связанные с устранением последствий газовыделения люминофора, снижающего сроки службы аппаратуры [462].

Мониторы ( дисплеи ) усиленной эмиссии [ High Dain Emission Display — HGED ] – Являются развитием FED -технологии. Сообщается, что производственные издержки этой технологии должны сократиться до одной десятой себестоимости LCD и FED экранов, поскольку для HGED -экранов не нужны полупроводники. Уже существуют модели с размером экрана 40”, огромным разрешением и полной палитрой цветов. Преимуществом данной технологии является очень высокая контрастность изображения, превышающая соответствующий показатель для FED -дисплеев в десятки, а LCD – в сотни раз, а также низкое требуемое напряжение источника питания (80 В). Однако значительное энергопотребление пока не позволяет использовать HGED в портативных устройствах [462].

Гибридные мониторы ( дисплеи ) автоэлектронной эмиссии [ Hybrid Field Emission Display — HyFED ] – Технология, разрабатываемая фирмами SI Diamond Technology и Micron (обе — США), усовершенствует мониторы автоэлектронной эмиссии (“ FED ”) путём использования в матричном покрытии экрана триодной структуры полупроводникового субстрата, вместо диодной, как это имело место в FED . Достигается это включением в материал покрытия алмазного порошка. Достоинствами данной технологии являются : очень тонкий слой покрытия экрана (менее 8 мм), большой угол обзора изображения, большая яркость и меньшее энергопотребление, нежели даже у LCD , а также очень низкая стоимость. Последние качества делают данную технологию конкурентоспособной по отношению к ЖК применительно к её использованию в мониторах портативных ПК. Недостатками технологии являются сравнительно большой размер пикселов на экране и ограниченный срок эксплуатации. Тем неменее ввиду быстрого совершенствования данной технологии её перспективы оцениваются достаточно высоко [462].

ЖК — проектор [ LCD projector ] —

Проекционная аппаратура со встроенной панелью на жидких кристаллах, управляемой от ЭВМ или видеоаппаратуры. О современных ЖК проекторах и их выборе см. [313, 436, 437, 60 4].

Светоклапанный проектор [ light valve projector ] — Видеопроектор, в котором сигнал управляет мощным световым потоком встроенного источника света. Преимущественно основан на использовании ЭЛТ и ЖК-технологии [136, 436].

Полисиликоновая технология ( P-si TFT-Technolog y ) – Технология создания матричных экранов, используемых в активных матричных дисплеях и проекторах. Полисиликоновая матрица способна выдерживать высокие температуры, что позволяет использовать в проекторах мощные металогалогенные лампы. Проекторы с полисиликоновой матрицей ярче проекторов предыдущего поколения приблизительно на 30%.

DLP ( Digital Light Processing ) — “ Цифровая обработка света ”: технология построения ЖК-проекторов (см. выше) для вывода на внешний экран изображения, создаваемого ЭВМ. Разработана фирмой Texas Instruments . Основана на использовании специального “ Цифрового микрозеркального устройства “ (микросхемы) — DMD ( Digital Micromirror Device ), рабочая поверхность которого содержит миниатюрные алюминиевые квадратные рефлекторы. Каждое микрозеркало соответствует одному элементу изображения — пикселу . Управляемый угол поворота микрозеркала обеспечивает фиксацию положений “включено” или “выключено”. Полное изображение экрана формируется отраженным поверхностью лицевой панели DMD светом как результат поворота в заданные положения соответствующих характеру участков изображения зеркальных элементов. Цветовой эффект достигается вращающимися перед DMD оптическими фильтрами. Проекторы DLP выпускаются в вариантах VGA и SVGA . Отмечается, что качество создаваемого ими изображения по четкости и яркости существенно превышает аналогичные характеристики изображения, полученного при помощи обычных ЖК-проекторов, работающих по технологии светопропускания. Одной из лучших моделей DLP проекторов 2000 г. признан ультрапортативный мультимедийный проектор LP 335 фирмы InFocus . Вес его составляет всего 2,2 кг. Он создает световой поток в 1000 ANSI -люменов а разрешающая способность изображения составляет 1024х768 пикселов. Это первое устройство, поставляемое с разъёмом DigitalConnect , созданным на основе стандарта DVI ( Digital Visual Interface ). Исполользование этого стандарта позволяет исключить необходимость двойного преобразования сигнала от ПК (из цифрового формата в аналоговый и обратно) и за счет этого повысить качество изображения. Подробнее см. — [217, 436, 604, 639].

Некоторые важные понятия, связанные с отображением

Видеоизображение [ video ] — Результат визуального отображения на экране монитора или телевизора графических и/или текстовых данных.

Окно [ window ] — Прямоугольная область на экране монитора (“дисплея”), формируемое специальной программой (“ графическим пользовательским интерфейсом “ ) для облегчения работы с данными (например, — как с отдельными листами текста, их подборками, книгами или тетрадями), а также манипулирования этими данными (в частности, путем переноса их из одного окна в другое).

Инвертированное видеоизображение [ reverse ( inverse ) video ] — Видеоизображение , элементы которого представлены в форме негатива от их обычного представления, например, черное изображение предметов на светлом фоне представляется белым на черном фоне.

Грикинг [ greeking ] — Режим или метод отображения на экране монитора общего вида страниц документа в уменьшенном размере без обеспечения возможности их чтения. Используется в настольных издательских системах для целей верстки документов.

Скроллинг , прокрутка [ scrolling ] — Операция , обеспечивающая просмотр на экране монитора данных, находящихся за его пределами, путем автоматизированного перемещения отображаемой области текста или графического изображения вверх или вниз.

Шкала яркости , шкала оттенков серого [ grey scale ] — Способ передачи оттенков (градаций) яркости или цвета непрерывного тонового изображения на экране монитора или распечатке, выполненной принтером, при котором каждая точка изображения имеет определенный уровень яркости (“оттенка серого”). В отличие от дитеринга , в соответствии с которым “оттенки серого” моделируются изменением плотности размещения одинаково ярких точек на белом фоне.

DDC ( Display Data Channel ) — Стандарт, разработанный ассоциацией VESA (США) для определения способа обмена данными между монитором и графическим адаптером (платой). Поддержка данного стандарта компонентами системы (например, монитором и видеоадаптером ) обеспечивает их полное взаимодействие по принципу (технологии) “включи и работай” — P&P ( Plug & Play ). Подробнее см. [115].

DPMS ( Display Power Management Signaling ) — Спецификация на систему управления энергопотреблением мониторов , принятая в качестве стандарта ассоциацией VESA (США). В соответствии с требованиями стандарта после определенного периода отсутствия обращения (“не активности”) монитор должен переходить в режим пониженного энергоснабжения. Всего таких режимов четыре, причем каждый последующий связан с дополнительным сокращением электропотребления. Соблюдение стандарта предполагает гарантированную совместимость монитора и графической платы во всех режимах энергоснабжения.

HLS model [ Hue , Level , Saturation model ] — Метод или модель получения (задания) характеристик цветного изображения с использованием трех параметров — “цвет — яркость — насыщенность”. Причем “цвет” и “насыщенность” задают соответственно угол и расстояние от центра на световом круге [174].

HSV model [ Hue , Saturation , Value model ] — Метод или модель получения (задания) характеристик цветного изображения с использованием трех параметров “цвет — насыщенность — значение”. При этом параметры “цвет” и “насыщенность” задают соответственно угол и расстояние от центра на световом круге, а параметр “значение” определяет яркость [174].

RGB ( Red-Green-Blue ) — Метод или модель получения (задания) характеристик цветного изображения на экране монитора путем сложения трех составляющих его цветов — красного, зеленого и синего.

YUV — Метод кодирования цветов изображения. В отличие от RGB (см. выше) кодируются следующие компоненты сигнала яркости и две — цветности (соответственно — Y, U и V).

CIE Lab – Модель построения цветового пространства, которое описывается в системе трёх осей координат: яркости (ось — L ), красно-зелёного цветов (ось — a ) и жёлто-синего (ось — b).

WYSIWIG , WYSWIG ( What You See Is What You Get ) — Режим полного соответствия отображения на экране монитора, например текста, тому виду, в котором он будет распечатан принтером (“Что видите, то и получите”).

Печатающее устройство, предназначенное для вывода буквенно-цифровых и графических данных на бумагу или другой вид носителя (например, — прозрачную пленку). В современной технике используются различные методы печати. Они включают следующие виды устройств: механические (ударные), использующие распыление красителя (см. “ струйный “ и “ пузырьковый “ принтеры), электрохимические, тепловые и др. Наибольшее распространение получили матричные , лазерные и струйные принтеры, а также их разновидности. Подробнее о принтерных технологиях см. [389].

Контактный принтер [ impact printer ] — Принтер , печатающий символы путем механического удара по красящей ленте, за которой находится бумага.

Построчный принтер [ line printer ] — Тип контактного печатающего устройства, обрабатывающего одну строку текста за один проход. Построчные принтеры имеют высокое быстродействие (до 2500 строк в минуту). Однако могут печатать текст только одним шрифтом, не печатают иллюстративный материал и являются весьма шумными. В 1980-х гг. они считались предпочтительными для печати объемных текстовых материалов. В 1990-х гг. успешно вытесняются постраничными принтерами (см. ниже).

Постраничный принтер [ page printer ] — Тип печатающего устройства, обрабатывающего страницу текстового или графического материала целиком. Постраничные принтеры построены на использовании электростатического эффекта аналогично фотокопировальной технике. К составу постраничных принтеров относятся, в частности, лазерные принтеры (см. ниже).

Разнородные конструкции принтеров и их характеристики:

МАТРИЧНЫЙ ( ТОЧЕЧНО-МАТРИЧНЫЙ ) ПРИНТЕР [ matrix printer ] —

Разновидность контактного принтера , в котором нанесение изображения на бумагу производится в процессе перемещения печатающей головки вдоль строки ударами через красящую ленту нескольких тонких стержней — “иголок” (отсюда термин — “матричные” или “точечно-матричные”). В наиболее дешевых матричных принтерах используются 9-ти игольчатые печатающие головки, в более дорогих и соответственно обеспечивающих более высокое качество печати — 24-х и 48-ми игольчатые.

Основные положительные качества матричных принтеров : наиболее дешевая стоимость печати, низкая требовательность к сорту и качеству бумаги, принципиальная возможность печати документов с копиями (через обычную копирку, как в пишущей машинке), возможность многократного восстановления красителя на ленте картриджа , простота обслуживания, высокая надежность и длительный срок эксплуатации.

Основные недостатки : сравнительно с лазерными и струйными принтерами невысокое качество печати, создаваемый ими шум, отсутствие автоматизации подачи бумаги и сравнительно более крупные (по сравнению со струйными принтерами) габариты.

Скорость печати составляет от порядка 10 с. до 5 мин. на страницу.

Характеристики современных матричных принтеров см. [365].

Лазерный принтер [ laser printer ] —

Печатающее устройство, работающее на принципе ксерографии : электрический шаблон печатаемой страницы формируется с помощью лазера или ряда светодиодов на светочувствительном барабане, к которому прилипает тонер (краситель). Затем при температуре порядка 200 0 C тонер вплавляется в бумагу.

Лазерные принтеры обеспечивают наиболее высокое качество печати, близкое к типографскому. Они характеризуются:

наличием цветной печати (“черно-белые” и “цветные” принтеры),

качеством печати, разрешающей способностью, измеряемой количеством точек на дюйм [ dpi — dots per inch ],

производительностью или быстродействием, измеряемым количеством печатаемых страниц в минуту,

наличием и величиной собственного ОЗУ ,

конструкцией (в частности — наличием или отсутствием перегиба бумаги при печати, что является важным для определения возможности печати на прозрачную пленку — в указанном случае перегиб бумаги должен отсутствовать),

ёмкостью подающего лотка для бумаги, возможностью подключения и работы в сети, габаритами и весом.

Условно лазерные принтеры можно разделить на три категории : персональные (минимальная разрешающая способность , быстродействие и стоимость), среднего класса (для малых офисов) и сетевые принтеры высокой производительности.

Основные характеристики : разрешающая способность 300 — 1200 dpi, скорость печати от 15 до 2 с. на страницу текстового материала, изображений — от 1 до 2 мин. и более. В качестве недостатка для российских условий эксплуатации можно указать их критичность к сорту бумаги, а также сравнительно высокую стоимость печати. О характеристиках современных лазерных принтеров см. ж-л PC MAGAZINE (Russian edition).-1997.-N2, а также [311 , 315, 417, 438].

мопир [ mopier , mopy ] —

Новый класс печатающих устройств, реализующий процес, который получил наименование “ мопирования ” (от Multiple Original Printing — “ Печать множества оригиналов ”). Исходной предпосылкой открытия указанного направления в производстве технических средств (первое из них создано на базе лазерного принтера LaserJet 5Si фирмы Hewlett-Packard ) явилось стремление оперативно получать значительное число высококачественных копий документов с использованием сетевого принтера при “однократной передаче” данных в локальной сети с минимальным объемом трафика , не перегружающего сеть в процессе печати. Последнее достигается установкой на принтер дополнительной памяти в виде жесткого диска (в указанном образце — емкостью 420 Мбайт), данные с которого могут многократно считываться при производстве копий. На диске можно также хранить формы документов. В комплект поставки мопира входят: входные лотки для бумаги (общая емкость более 3000 л.), устройство для обеспечения двусторонней печати, плата принт-сервера, ОЗУ объемом 12 Мбайт (с возможностью расширения до 76 Мбайт), а также специальное программное обеспечение (в частности, обеспечивающее изготовление буклетов). Розничная стоимость мопира примерно в два раза превышает стоимость сетевого лазерного принтера соответствующего класса, однако стоимость производства копий несколько ниже, чем при использовании процесса ксерокопирования документов [241].

СТРУЙНЫЙ ПРИНТЕР [ ink-jet printer ] —

Вид (черно-белого или цветного) печатающего устройства, которое формирует изображение путем выдувания на бумагу через микроскопические сопла (отверстия) специальных чернил. Струйные принтеры обеспечивают более высокое качество печати нежели матричные и все более успешно по этому и другим параметрам конкурируют с лазерными принтерами. Наибольшее развитие в последние годы получили цветные пьезоэлектрические струйные принтеры, обеспечивающие качество передачи изображения, близкое к фотографическому. Разрешающая способность в лучших моделях струйных принтеров достигает 1200х600 dpi., скорость печати порядка 4-4,5 страниц/мин (А4 ч/б текст) и от 1 до 3,2 страниц/мин (А4 цвет), количество цветов от 4 до 7.

Достоинствами струйных принтеров являются наряду с высоким качеством и скоростью печати — относительно невысокая стоимость (сравнимая с матричными принтерами), габариты и вес.

Недостатками являются высокие требования к качеству бумаги (предполагается опасность “расплывания” и “смазывания” не высохшего красителя), сравнительно дорогая стоимость отпечатков и необходимость более сложного ухода и обслуживания (за счет возможности засорения сопел печатающей головки). О характеристиках современных струйных принтеров см. — [310, 314, 353, 355, 357, 438].

Некоторые разновидности струйных принтеров:

Портативные струйные принтеры [ portable ink-jet printers ] — Предназначены преимущественно для использования с портативными ПК. Средние габариты различных моделей порядка 6х30х20 см., вес 1,0-2,0 кг (без дополнительных устройств, например, — подачи бумаги, которые увеличивают массу примерно на 50%), быстродействие и качество печати максимальные для этого класса устройств [63, 314, 438].

Пузырьковые струйные принтеры , цветные пузырьковые струйные принтеры [ BubbleJet ( BJ ) printers , Color BubbleJet ( BJC ) printers ] — Разновидность струйных принтеров , принцип действия которых основан на том, что стенки сопел, через которые производится выбрасывание чернил, быстро разогреваются до температуры кипения красящей жидкости. В результате образуется пузырек, который лопается и разбрызгивает краситель. Этим достигается высокое качество печати, сравнимое с лазерным. Чернильные картриджи работают значительно дольше, чем ленты для термопереноса (см. ниже). Однако требуется качественная бумага и существует опасность повреждения отпечатков за счет их смазывания до полного высыхания красителя. Пузырьковая струйная технология запатентована фирмой Canon .

принтер с термопереносом [ WaxTransfer ( TermoWax ) printer ] —

Вид печатающего устройства, принцип действия которого основан на давлении и нагреве в месте печати на пропитанную красителем полимерную ленту (например, специальную лавсановую пленку). Он напоминает принцип печати, используемый в лазерных принтерах, с той разницей, что печатается не вся строка сразу а знак за знаком. Существуют варианты, работающие со специально бумагой и обычной, а также черно-белой и цветной печати. Цветные оттиски печатаются в четыре прогона.

Основные достоинства : достаточно высокое качество печати (в т.ч. графики), является самым компактным из печатающих на простой бумаге устройств, а также широкий охват передаваемых цветовых оттенков, приближающийся к характеристикам офсетной печати.

Основные недостатки : краткость службы картриджей с лентой — она ограниченна 16-24 страницами (лента не подлежит повторному использованию), низкая производительность и разрешающая способность (порядка 300 dpi).

Ведущие фирмы — производители — Citizen America Corp ., QMS и Selko Instruments [86].

Принтер Dye-Sub [ Dye-Sublimation ( Dye-Sub ) printer ] — Разновидность принтеров с термопереносом . Принцип действия основан на взаимодействии красителя, нагретого до температуры близкого к пару, со специальным химическим покрытием бумаги. Степень переноса красителя зависит от прогрева поверхности бумаги в конкретной точке. После четырехкратного повторения процесса (для базовых цветов) на бумаге образуется изображение, по внешнему виду похожее на фотографию (так как растровая структура на нем отсутствует). В принтерах этого типа используются специальные красители, обладающие повышенной прозрачностью, поскольку при печати они накладываются один на другой для образования цветовых оттенков. Качество передачи цвета также зависит от толщины слоя базового красителя. Разрешающая способность составляет порядка 600х300. Основным недостатком Dye-Sub принтеров является высокая стоимость оттиска (3-4 доллара за формат А4). Первый образец Dye-Sub принтера, который поступил в продажу в 1990 г., был разработан фирмой Mitsubishi Electronics . В настоящее время производителями принтеров указанного типа являются также фирмы Mitsubishi Diamond , Fargo , Seiko , Kodak , Textronics и др. [86].

принтер на твердых красителях [ Solid Ink printer ] —

Печатающее устройство, основанное на использовании термического плавления твердого красителя с последующим переносом капли в электрическом или электромагнитном поле на бумагу с быстрым последующим ее затвердеванием. Достоинствами принтеров этого типа является отсутствие растекания красок и их смешения, сравнительно низкая стоимость печати (по сравнению с TermoWax принтерами), высокая кроющая способность, широкий набор цветов, а также способность работать практически с любой бумагой.

Основным недостатком является его низкая разрешающая способность (300 dpi).

Ведущие фирмы-производители — Tektronix и Dataproducts [86].

Слайд — принтер [ slide printer ] —

Устройство для печати созданного ЭВМ изображения на фотопленку. Состоит из небольшой, помещенной в закрытую камеру ЭЛТ, цветоделительных фильтров, объектива, лентопротяжного механизма и проявочного устройства.

Основные критерии, характеризующие слайд-принтеры:

Паспортная разрешающая способность (“ addressable resolution ”), которая характеризуется количеством линий, переносимых с экрана ЭЛТ на пленку. При разрешении в 2К линий (К =1024) на 35 мм слайде отображается 2048 рядов по 1366 точек в каждом (2048 х 1366 точек). Такая разрешающая способность достаточна для проектирования слайдов на небольшие экраны размером 1-1,5 м. Слайды, выполненные с разрешающей способностью от 18 до 16 К по качеству приближаются к профессиональным фотоснимкам.

Количество воспроизводимых цветов и точность цветопередачи — современные модели могут воспроизводить от 256 до 4 млн. цветовых оттенков;

Размер экспонируемой фотопленки (35 мм, 10х12 и 20х25 см) [64, 293].

Фотопринтер [ photo printer ] —

Печатающее устройство, формирующее изображение (в том числе — цветное) на фотоматериале при помощи электронно-лучевой трубки или другого устройства, например, матричного экрана. Полученное изображение имеет высокое качество однако требует химической обработки и, как правило, характеризуется небольшими размерами (в пределах формата А5). Ведущий производитель принтеров данного типа фирма Polaroid .

Копир — принтер [ Copier-Printer ] –

Комбинация цифрового фотокопировального аппарата и принтера. Как правило функции фотокопировального устройства выполняет сканер , конструктивно объединенный с лазерным принтером. Будучи подсоединен к ПК, копир-принтер может выполнять комбинированные и раздельные (сканирование и печать) функции. Ведущими производителями устройств являются фирмы Sharp и Xerox . Подробнее о серийно выпускаемых копир-принтерах этих фирм см. [454].

Понятия и термины, связанные с печатающими устройствами

Картридж [ cartridge ] — Кассета, быстро заменяемый узел, содержание которого может быть различным. В применении к матричным принтерам — красящая лента и механические средства для ее перемотки; в лазерном и струйном принтерах — красящий материал соответственно в порошкообразном или жидком виде; в стримерах — магнитная лента и средства ее перемотки и т.п.

Распечатка [ hard copy ] — Результат или процесс выдачи данных с ЭВМ через принтер на бумагу.

CMY ( Cyan-Magenta-Yellow ) — Способ цветоделения изображения на три составляющие части: голубого, пурпурного, желтого цветов. Используется в процессах цветной печати в отличие от метода сложения (см. “ RGB “ ), который применяется для отображения цветных изображений на экране монитора.

CMYK ( Cyan-Magenta-Yellow-Black ) — Способ цветоделения изображения на четыре составляющие части: голубого, пурпурного, желтого и черного цветов. Является развитием трехцветного варианта CMY (см. выше). Введение четвертого (черного) цвета повышает качество печати: на CMY-принтерах этот цвет может выглядеть как “грязно-коричневый”.

COM ( Computer Out on Microfilm / microfiche ) — Обозначение процессов компьютерной записи (вывода) данных в виде микрофильмов и/или микрофиш.

DTP ( DeskTop Publishing ) — Обозначение процессов издательской подготовки документов с помощью ЭВМ.

GDI ( Graphics Device Interface ) — “ Интерфейс графических устройств ”: технология и программа преобразования предназначенные для печати документа в растровой форме путем применения т.н. “GDI-команд” операционной системы Windows . Использование в соответствии с этой технологией ресурсов центрального процессора для генерации (или “растеризации”) изображения снимает необходимость оснащения принтеров сложными и дорогостоящими контроллерами, процессорами и памятью, в результате чего существенно сокращается их стоимость [218, 219].

GDI-принтер — Принтер (как правило, — струйный или лазерный), использующий технологию GDI (см. выше).

ПЛОТТЕР , ГРАФОПОСТРОИТЕЛЬ [ plotter , graph plotter ] —

Устройство, предназначенное для вывода данных на бумажный носитель в форме рисунков или графиков. Существует значительное множество разнородных графопостроителей, различающихся размерами, количеством воспроизводимых цветов, точностью, быстродействием и другими параметрами. В зависимости от принципов построения пишущих узлов, различаются следующие разновидности современных графопостроителей: фитильные (заправляемые специальными чернилами), шариковые (аналог “шариковой” ручки), карандашно-перьевые , струйные , пузырьковые , трубчатые (“ инкографы ”), электростатические «

Источник