Реклама:

Терминалы компьютера состоят из двух частей: клавиатуры и монитора. В мэйнфреймах эти части объединены в одно устройство и связаны с самим мэйнфреймом обычным или телефонным проводом. В авиакомпаниях, банках и различных отраслях промышленности, где работают мэйнфреймы, эти устройства до сих пор широко распространены. В мире персональных компьютеров клавиатура и монитор - независимые устройства, однако технологически клавиатура и монитор мэйнфрейма ничем не отличаются от соответствующих устройств ПК.

Клавиатуры

Существует несколько видов клавиатур. У первых компьютеров IBM PC под каждой клавишей находился переключатель, который давал ощутимую отдачу и щелкал при нажатии клавиши. Сегодня у самых дешевых клавиатур при нажатии клавиш происходит лишь механический контакт с печатной платой. У клавиатур получше между клавишами и печатной платой располагается слой эластичного материала (особого типа резины). Под каждой клавишей находится небольшой купол, который прогибается в случае нажатия клавиши. Проводящий материал, находящийся внутри купола, замыкает схему. У некоторых клавиатур под каждой клавишей находится магнит, который при нажатии клавиши проходит через катушку и таким образом вызывает электрический ток. Используются и другие методы, как механические, так и электромагнитные.

В персональных компьютерах при нажатии клавиши происходит процедура прерывания и запускается программа обработки прерывания (эта программа является частью программного обеспечения операционной системы). Программа обработки прерывания считывает содержимое аппаратного регистра в контроллер клавиатуры, чтобы получить номер нажатой клавиши (от 1 до 102). Когда клавиша отпускается, происходит второе прерывание. Так, если пользователь нажимает клавишу Shift, затем нажимает и отпускает клавишу М, а после этого отпускает клавишу Shift, операционная система понимает, что ему нужна прописная, а не строчная буква М. Обработка нажатий клавиш Shift, Ctrl и Alt в сочетании с другими клавишами выполняется только программно (сюда же относится известное сочетание клавиш Ctrl+Alt+Del, которое используется для перезагрузки всех компьютеров IBM PC и их клонов).

Мониторы с электронно-лучевой трубкой

Монитор представляет собой корпус, содержащий электронно-лучевую трубку (ЭЛТ) и ее источники питания. В состав электронно-лучевой трубки входит электронная пушка, которая выстреливает поток электронов на экран, изнутри лицевой части трубки покрытый люминесцентным слоем, как показано на рис. 2.27, а. (Цветные мониторы содержат три электронные пушки: одну для красного, вторую для зеленого и третью для синего цвета.) При горизонтальной развертке пучок электронов (луч) развертывается по экрану примерно за 50 мкс, образуя почти горизонтальную строку на экране. Затем луч совершает горизонтальный обратный ход к левому краю, чтобы начать построение следующей строки развертки. Устройство, которое так, строку за строкой, строит изображение, называется устройством растровой развертки.

Терминалы

Рис. 2.27. Поперечное сечение электронно-лучевой трубки (а); схема развертки электронно-лучевой трубки (б)

Горизонтальная развертка контролируется линейно возрастающим напряжением, которое воздействует на пластины горизонтального отклонения, расположенные слева и справа от электронной пушки. Вертикальная развертка контролируется более медленно возрастающим напряжением, которое воздействует на пластины вертикального отклонения, расположенные под и над электронной пушкой. После определенного количества циклов развертки (от 400 до 1000) напряжение на пластинах вертикального и горизонтального отклонения спадает, и луч возвращается в верхний левый угол экрана. Восстановление полного изображения выполняется от 30 до 60 раз в секунду1. Движения луча показаны на рис. 2.27, б. Хотя мы описали работу электронно-лучевых трубок, в которых для развертки луча на экране применяются электрические поля, во многих моделях (особенно в дорогостоящих мониторах) вместо электрических используются магнитные поля.

Для получения на экране изображения из точек внутри электронно-лучевой трубки находится сетка. Когда на сетку воздействует положительное напряжение, электроны возбуждаются, луч направляется на экран, который через некоторое время начинает светиться. Когда используется отрицательное напряжение, электроны отталкиваются и не проходят через сетку, и экран не светится. Таким образом напряжение, воздействующее на сетку, вызывает появление соответствующего набора битов на экране. Такой механизм позволяет переводить двоичный электрический сигнал на дисплей, состоящий из ярких и темных точек.

Жидкокристаллические мониторы

Электронно-лучевые трубки слишком громоздкие и тяжелые для использования в портативных компьютерах, поэтому для экранов портативных компьютеров необходима совершенно другая технология. Здесь чаще всего используются жидкокристаллические дисплеи. Соответствующая технология чрезвычайно сложна, имеет несколько вариантов воплощения и быстро меняется, тем не менее мы постараемся сделать ее описание по возможности кратким и простым.

Жидкие кристаллы представляют собой вязкие органические молекулы, которые двигаются, как молекулы жидкостей, но при этом имеют структуру, как у кристалла. Они были открыты австрийским ботаником Рейницером (Штетйяег) в 1888 году и впервые стали применяться при изготовлении разнообразных дисплеев (для калькуляторов, часов и т. п.) в 1960 году. Когда молекулы расположены в одну линию, оптические качества кристалла зависят от направления и поляризации воздействующего света. При использовании электрического поля линия молекул, а следовательно, и оптические свойства меняются. Если воздействовать лучом света на жидкий кристалл, интенсивность света, исходящего из самого жидкого кристалла, может контролироваться с помощью электричества. Это свойство используется при создании индикаторных дисплеев.

Экран жидкокристаллического дисплея состоит из двух стеклянных параллельно расположенных пластин, между которыми находится герметичное пространство с жидким кристаллом. К обеим пластинам подсоединяются прозрачные электроды. Искусственный или естественный свет за задней пластиной освещает экран изнутри. Электроды, подведенные к пластинам, используются для того, чтобы создать электрические поля в жидком кристалле. На различные части экрана воздействует разное напряжение, что и позволяет строить изображение. К передней и задней пластинам экрана приклеиваются поляроиды, поскольку технологически дисплей требует поляризованного света. Общая структура показана на рис. 2.28, а.

Современные электронно-лучевые мониторы могут обновлять изображение на экране с частотой до 150 и более раз в секунду. Эта значение, естественно, обратно пропорционально количеству строк, из которых строится изображение. - Примеч. научи, ред.

Терминалы

Рис. 2.28. Структура экрана на жидких кристаллах (а); желобки на передней и задней пластинах, расположенные перпендикулярно друг к другу (б)

В настоящее время используются различные типы жидкокристаллических дисплеев, но мы рассмотрим только один из них - дисплей со скрученным не-матиком (Twisted Nematic, TN). В этом дисплее на задней пластине находятся крошечные горизонтальные желобки, а на передней - крошечные вертикальные желобки, как показано на рис. 2.28, б. При отсутствии электрического поля молекулы направляются к этим желобкам. Так как они (желобки) расположены перпендикулярно друг к другу, молекулы жидкого кристалла оказываются скрученными на 90°.

На задней пластине дисплея находится горизонтальный поляроид. Он пропускает только горизонтально поляризованный свет. На передней пластине дисплея находится вертикальный поляроид. Он пропускает только вертикально поляризованный свет. Если бы между пластинами не было жидкого кристалла, горизонтально поляризованный свет, пропущенный поляроидом на задней пластине, блокировался бы поляроидом на передней пластине, что делало бы экран полностью черным.

Однако скрученная кристаллическая структура молекул, сквозь которую проходит свет, меняет плоскость поляризации света. При отсутствии электрического поля весь жидкокристаллический экран светится. Если подавать напряжение к определенным частям пластины, скрученная структура разрушается, блокируя прохождение света в этих частях.

Для подачи напряжения обычно используются два подхода. В дешевом пассивном матричном индикаторе на обоих электродах провода располагаются параллельно друг другу. Например, на дисплее размером 640 х 480 электрод задней пластины содержит 640 вертикальных проводов, а электрод передней пластины -

480 горизонтальных проводов. Если подавать напряжение на один из вертикальных проводов, а затем посылать импульсы на один из горизонтальных, можно изменить напряжение в определенной позиции пиксела и, таким образом, сделать нужную точку темной. Если то же самое повторить со следующим пикселом и т. д., можно получить темную строку развертки, аналогичную строкам в электронно-лучевых трубках. Обычно изображение на экране перерисовывается 60 раз в секунду, чтобы создавалось впечатление постоянной картинки (так же, как в электронно-лучевых трубках).

Второй подход - применение активного матричного индикатора. Он стоит гораздо дороже, чем пассивный, но зато дает изображение лучшего качества, что является большим преимуществом. Вместо двух наборов перпендикулярно расположенных проводов у активного матричного индикатора на одном из электродов имеется крошечный переключатель в каждой позиции пиксела. Меняя состояние переключателей, можно создавать на экране произвольную комбинацию напряжений в зависимости от комбинации битов. Эти переключатели называются тонкопленочными транзисторами (Thin Film Transistor, TFT), а плоские экраны, в которых они используются, - TFT-дисплеями. На основе технологии TFT теперь производится подавляющее большинство ноутбуков и автономных жидкокристаллических мониторов.

До сих пор мы описывали, как работают монохромные мониторы. Что касается цветных мониторов, достаточно сказать, что они работают на основе тех же общих принципов, что и монохромные, но детали гораздо сложнее. Чтобы разделить белый цвет на красный, зеленый и синий, в каждой позиции пиксела используются оптические фильтры, поэтому эти цвета могут отображаться независимо друг от друга. Из сочетания этих трех основных цветов можно получить любой цвет.

Шины || Оглавление || Видеопамять