3 - Echipamente de Afisare 11-12

59
1 Cap. III - Echipamente periferice de afişare PARAMETRII Intensitatea luminoasă (numită şi strălucire) - cantitatea de lumină emisă de monitor, raportată la unitatea de arie. • Contrastul - raportul dintre intensitatea luminoasă corespunzătoare celui mai luminos pixel şi cea corespunzătoare celui mai întunecat pixel. Diagonala ecranului Factorul de formă Timpul de raspuns Frecvenţa de împrospătare – de câte ori într-o secundă acelaşi pixel este bombardat de fasciculul de electroni sau de un fascicul de lumină Distanţa dintre două puncte ( dot pitch) se referă la distanţa dintre două puncte de aceeaşi culoare

description

Echipamente de Afisare

Transcript of 3 - Echipamente de Afisare 11-12

Page 1: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

1

Cap. III - Echipamente periferice de afişare

PARAMETRII

• Intensitatea luminoasă (numită şi strălucire) - cantitatea de lumină emisă de monitor, raportată la unitatea de arie.

• Contrastul - raportul dintre intensitatea luminoasă corespunzătoare celui mai luminos pixel şi cea corespunzătoare celui mai întunecat pixel.

• Diagonala ecranului • Factorul de formă• Timpul de raspuns• Frecvenţa de împrospătare – de câte ori într-o secundă

acelaşi pixel este bombardat de fasciculul de electroni sau de un fascicul de lumină

• Distanţa dintre două puncte (dot pitch) se referă la distanţa dintre două puncte de aceeaşi culoare

Page 2: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

2

Tubul cinescop alb-negru

Construcţia internă de principiu a unui tub cinescop alb-negru este prezentată în figura 3.1. Ecranul are un contur aproximativ dreptunghiular, cu colţurile rotunjite. Balonul de sticlă are forma unui con şi este standardizat.

Page 3: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

3

Structura internă a tubului cinescop Catodul K, este un cilindru, având în partea frontală depus un strat electrono-

emisiv. În interiorul lui, izolat de catod se află filamentul care încălzeşte catodul fără să-l atingă, favorizând astfel termo-emisia electronilor. În spaţiul din jurul zonei frontale a catodului, se formează un ,,nor” de electroni liberi. Aceşti electroni sunt atraşi de un anod format de grafitarea interioară a tubului pe care se aplică o tensiune foarte mare (11-18 kV), numită tensiune anodică. Între catod şi anod se formează un fascicul de electroni. Deplasarea electronilor este controlată de o serie de grile şi electrozi de comandă.

f f

K

G1 G2

E4 G3 E5

depunere electrono-emisivă balon sticlă

grafitare interioară

lamelă metalică de contact

Figura 3.2 Structura internă de principiu a tubului cinescop

Page 4: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

4

Pentru obţinerea imaginii pe ecranul tubului cinescop este necesar ca fasciculul de electroni să se deplaseze pe ecran pixel după pixel de la stânga la dreapta şi linie după linie de sus în jos, după un tipar numit rastru. Deplasarea este comandată cu ajutorul a două câmpuri magnetice de inductie B, unul orientat sus-jos pentru comanda deplasării fasciculului pe orizontală (H)0 şi altul orientat stânga-dreapta pentru comanda deplasării fasciculului pe verticală (V). Cele două câmpuri magnetice sunt furnizate de către două seturi de bobine aşezate pe gâtul tubului, numite bobine de deflexie (H şi V).

Ecranul tubului cinescop are depus pe partea interioară un strat de luminofor care are rolul de a transforma energia electronilor incidenţi în energie a fotonilor. Punctul de impact dintre fasciculul de electroni şi luminofor devine luminos datorită fenomenului de emisie secundară, specific acestor materiale. Strălucirea punctului de impact variază funcţie de energia fasciculului de electroni, adică de numărul electronilor din fascicul, număr comandat de diferenţa de potenţial dintre grila de comandă G1 şi catodul K. Aceasta diferenţa de potenţial realizează de fapt o modulare în intensitate a fascicului de electroni putându-se astfel reda pe ecran toate treptele de strălucire de la alb la negru (scara de gri) sau de intensitate a culorii, in cazul monitoarelor color.

Page 5: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

5

Tubul cinescop color tip delta

Acest tub cinescop are luminoforii pentru cele trei culori primare (R, G, B) depuşi pe ecran sub forma unor cercuri dispuse în vârfurile unui triunghi echilateral (formează o triadă). Exista 3 fascicule electronice care converg printr-un orificiu al măştii, după care se despart şi ating ecranul pe suprafeţele pe care sunt depuşi luminoforii în triade.

Page 6: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

6

Tubul cinescop color tip in-line Tuburile cinescop color în linie au luminoforii depuşi în benzi verticale continue. Cele trei tunuri electronice sunt dispuse, de asemenea, în linie. Masca frontală conţine fante verticale ca în figura 3.4. Cele trei fascicule de electroni se intersectează în planul fantei de pe mască şi ajung apoi pe ecran, pe mijlocul fiecărei benzi verticale de luminofor. Între spaţiile ocupate de luminofori există de multe ori o depunere de culoare neagră pentru reducerea reflexiilor

Page 7: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

7

Page 8: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

8

Monitoare LCD Spre deosebire de monitorul CRT, LCD-ul nu emite el însuşi lumina, ci modulează lumina emisă de o sursă independentă. Funcţionarea unui monitor LCD se bazează pe lumina polarizată. În figura 3.5 este prezentată polarizarea luminii folosind un polarizator. Se observă că lumina este lăsată să treacă doar pentru direcţia verticală a planului polarizorului.

Page 9: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

9

Page 10: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

10

Page 11: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

11

Cristalele lichide

Elementul care asigură conducerea şi rotirea planului de polarizare al luminii este celula de cristal lichid. Cristalele lichide sunt un set de componente organice complexe compuse din molecule alungite care, în stare naturală sunt ordonate în paralel, după axele lungi. Cristalele lichide pot fi întâlnite în natură în diferite faze, dintre care pentru display-uri este utilă faza nematică.

Page 12: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

12

În fază nematica, în baza structurii lor moleculare, cristalele lichide se pot alinia unor suprafeţe numite straturi de aliniere.

Page 13: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

13

Când între cele două straturi de aliniere se aplică o diferenţă de potenţial, deoarece moleculele de cristal lichid sunt polare, celulele se orientează după liniile de câmp electric.

Page 14: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

14

Page 15: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

15

Page 16: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

16

Structura afişorului LCD

Figura 3.8 Structura afişorului LCD

Sursa de lumină

Celule de cristal lichid orientate în spirală

Strat de aliniere cu electrozi linie

Polarizator orizontal

Polarizator vertical Strat de aliniere cu electrozi coloană

Linia comandată

Coloana comandată

Pixel negru

Tensiunea de comandă

Celule de cristal lichid orientate de tensiunea de comandă

Pixel alb

Page 17: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

17

Page 18: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

18

Page 19: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

19

Comanda celulelor de cristal lichid cu matrice pasiva (PM-LCD)

În cazul PM-LCD fiecare celulă de cristal lichid este comandată prin intermediul unor electrozi de linie şi de coloană, aplicand un potenţial ridicat pe un electrod şi unul scăzut pe celălalt electrod. Celula de la intersecţia celor doi electrozi va fi comandată. Funcţie de nivelul tensiunii de comandă, lumina va fi complet sau parţial opturată. În conformitate cu modul de comandă matricial rezultă că fiecare celulă este comandată în mod activ doar pe durata 1/(nr. total de pixeli) din timpul ce stă la dispoziţie pentru afişarea tuturor pixelilor din matrice.

Page 20: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

20

Astăzi, această comandă se realizează prin intermediul TFT - Thin Film Transistor. Fiecare celulă de cristal lichid este comandată de către un tranzistor aflat pe placa de sticlă din spate şi conectat la electrozi ca în figura 3.10. Comanda unui pixel poate fi menţinută un anumit timp şi după încetarea comenzii efective pe linia şi coloana respectivă datorită menţinerii tensiunii de comandă pe capacitatea echivalentă grilă-sursă a tranzistorului. Se obţin timpi de răspuns sub 50 ms.

Comanda celulelor de cristal lichid cu matrice activă (AM-LCD)

Page 21: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

21

Monitoare cu plasmă Elementul de bază în funcţionarea lor este un gaz (xenon şi/sau neon) închis ermetic între două panouri de sticlă. Acest gaz se află într-un număr foarte mare de alveole (corespunzător numărului de sub-pixeli), separate între ele prin pereţi dintr-un material izolator şi elastic.

Page 22: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

22

Page 23: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

23

Pe cele două panouri de sticlă există câte o reţea de electrozi, dispuşi pe liniile şi coloanele unei matrici, similar ca la afişoarele PM-LCD. Aceşti electrozi vor asigura excitarea gazului din fiecare alveolă atunci când între electrodul coloană şi cel linie se aplică o diferenţă de potenţial. Alveolele sunt grupate câte trei în concordanţă cu sub-pixelii de culoare R, G, B. În fiecare alveolă există câte un tip de material fotoemisiv, ce emite lumină de culoare roşie, verde sau albastră, atunci când este excitat de o radiaţie ultravioletă. La apariţia unui câmp electric în interiorul unei alveole, gazul din înăuntrul acesteia este excitat (similar ca la lămpile electrofluorescente), adică gazul se ionizează sub acţiunea electronilor proveniţi de la cei doi electrozi. Această excitare corespunde emisiei unei radiaţii ultraviolete (invizibilă pentru ochiul uman), a cărei intensitate corespunde diferenţei de potenţial cu care a fost excitat gazul. Cantitatea de radiaţie ultravioletă va determina intensitatea luminoasă a radiaţiei emise de materialul fotoemisiv din respectiva celulă. Astfel, intensităţile de roşu, verde şi albastru, iar prin combinarea lor şi culoarea finală se pot controla prin potenţialele aplicate electrozilor.

Page 24: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

24

Monitoare cu OLED-uri

Structura unei celule OLED este de tip sandwich fiind formată dintr-un strat subţire de material organic aflat între un anod conductor transparent şi un catod metalic. Când acestei structuri i se aplică o diferenţă de potenţial, electronii şi golurile se deplasează similar ca în tranzistoare, recombinându-se. În urma recombinării se emite lumină. Culoarea este dată de diferenţa de energie dintre electronul şi golul care se recombină. Cu cât este mai mare această diferenţă cu atât ne apropiem de culoarea albastră şi ne depărtăm de cea roşie. Fiind aplicate pe un substrat flexibil (folii de plastic) display-urile pot avea diverse forme ceea ce permite un design extrem de ingenios.

Page 25: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

25

Cap. IV - Adaptoare video

Adaptoarele video au rolul de a realiza legătura între unitatea centrală şi echipamentele periferice de afişare

Întreaga funcţionare a adaptorului video este controlată de către controlerul video.

Page 26: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

26

Principalele funcţii ale controlerului video constau în:

- asigurarea alimentării permanente a memoriei video cu informaţiile ce trebuie afişate;

- generarea semnalelor de sincronizare pe orizontală şi verticală pentru echipamentul de afişare;

- realizarea unor funcţii grafice simple, atunci când este cazul;

Page 27: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

27

Memoria video trebuie dimensionată astfel încât să poată stoca cel puţin o pagină (un cadru) din informaţia ce trebuie afişată. Această dimensiune minimală este direct legată de rezoluţia dorită a imaginii afişate şi de numărul maxim de culori.

Calitatea afişării, în special în cazul imaginilor dinamice se îmbunătăţeşte considerabil odată cu creşterea capacităţii memoriei video şi a numărului de cadre ce pot fi stocate. Creşterea exagerată a capacităţii memoriei video este însă nejustificabilă economic.

Page 28: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

28

Convertorul numeric-analogic (DAC) are rolul de a realiza conversia datelor ce trebuie afişate, din formă digitală în semnale analogice ce se transmit celor mai multe dintre echipamentele de afişare. Performanţele acestor convertoare (în special viteza de conversie) trebuie să asigure ca informaţia analogică livrată echipamentului de afişare să fie în concordanţă cu cantitatea de date ce este primita (direct proportionala cu rezoluţia, numărul de culori şi rata de reîmprospătare). Viteza de conversie a convertoarelor trebuie corelată şi cu rata de transfer a memoriei video deoarece oricare dintre acesti doi parametrii poate conduce la limitarea performanţelor globale ale adaptorului video.

Page 29: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

29

Memoria video- accesare si transferuri

Performanţele unui sistem de afişare a imaginilor sunt, în principal determinate de dimensiunea şi rata de transfer a memoriei video. Daca la primele sisteme PC memoria video facea parte din memoria sistemului, astazi exista o anumita cantitate de memorie exclusiv dedicata afisarii, separata de memoria RAM a sistemului.

Memoriile video au devenit extrem de performante in special din punctul de vedere al ratei de transfer si pot fi cu port unic sau cu porturi duale (cele mai folosite în prezent). În cazul memoriilor cu porturi duale (dual-ported) în timp ce o parte a memoriei se încarcă cu o nouă informaţie de afişat, sub comanda procesorului central sau a controlerului video, din cealaltă parte a ei este citită informaţia (sub comanda exclusivă a controlerului video) pentru a fi folosită la afişare.

Page 30: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

30

Accesarea memoriei video - 1

Memoria video poate fi adresată fie de către procesorul sistemului fie de către controlerul video prin intermediul unui multiplexor de adrese MUX.

Atunci când adresele provin de la procesor apar două cazuri:

- fie se încarcă memoria video cu o nouă informaţie de afişat, datele fiind livrate pe magistrala de date către portul datelor de intrare DI;

- fie se preia informaţie din memoria video pentru procesor, datele fiind accesibile la portul datelor de ieşire DO şi stocate în registrul de date pentru procesor (RDP).

Page 31: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

31

Accesarea memoriei video - 2

În cazul în care adresele provin de la controlerul video există iarăşi două cazuri:

- fie se încarcă memoria video cu noi date din memoria sistemului sau cu date procesate de controler (accelerator sau co-procesor video), livrate pe magistrala de date către DI;

- fie se extrage informaţie din memoria video pentru a fi afişată, prin portul DO şi stocata în registrul de date pentru afişare (RDV)

Page 32: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

32

Memoria video poate fi distribuită atât pe placa de extensie video cât şi în memoria principală a sistemului.

Page 33: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

33

Deoarece MV1 trebuie sa poata fi accesată şi de către procesorul central şi de către controlerul video este necesară o metodă de partajare a timpului de acces la memoria video.

Axa timpului se împarte în intervale egale de timp, de durata T, gestionate astfel :

- dacă nu există cereri de la procesorul central pentru acces la memoria MV1 (semnalul SRAM\=1), intervalul respectiv de timp T este utilizat de către controlerul video şi devine interval video (TV);

- dacă soseşte o cerere de la procesor pentru acces la memoria MV1 (SRAM\=0), următorul interval de timp T va fi un interval de acces pentru procesor (TP).

Page 34: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

34

Principalele tipuri de memorie video - 1

• memoriile DRAM (Dinamic RAM) sunt memorii asincrone; de-a lungul timpului s-au dezvoltat pe baza lor mai multe tipuri: FPM, EDO, BEDO (a se vedea mai jos);

• memoriile SDRAM (Sincron DRAM) sunt un tip de memorii DRAM sincrone (datele sunt transmise la momente semnificative ale unui semnal de ceas), concurente ca performanţe cu memoriile EDO DRAM şi care se folosesc pentru frecvenţe de lucru de peste 100 MHz;

• memoriile EDO DRAM (Extended Data Out DRAM) sunt o îmbunătăţire a memoriilor DRAM asincrone, principalul câştig fiind reducerea timpului de acces cu până la 40% iar frecvenţa de lucru ajunge până la 100 MHz;

• memoriile VRAM (Video RAM) sunt memorii cu porturi duale, având deci două căi de acces şi asigură o rată de transfer substanţial mărită comparativ cu memoria EDO dar sunt şi ceva mai scumpe;

Page 35: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

35

Principalele tipuri de memorie video - 2 • memoriile WRAM (Window RAM) reprezintă o variantă

modificată a memorilor VRAM, prezintă o rată de transfer sporită, un cost mai scăzut, putând susţine rezoluţii de 1600x1200, în modul „true color”;

• memoriile DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) pot funcţiona uzual până la frecvenţa de 2400 MHz (DDR3) ajungand astfel la o rată de transfer de trei ori mai mare decât cea a memoriilor EDO DRAM; aceste memorii prezintă un mecanism de sincronizare modificat (activarea operaţiilor de transfer atât pe frontul crescător cât şi pe cel descrescător al semnalului de ceas), putând atinge rate de transfer de chiar peste 3 GBps;

• memoriile SGRAM (Syncronous Graphics RAM) au port unic şi au fost special construite în vederea creşterii performantelor funcţiilor de accelerare ale adaptoarelor video, fiind unele din cele mai rapide memorii de pe piaţă;

Page 36: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

36

• memoriile RDRAM si DRDRAM (Rambus DRAM si Direct Rambus DRAM) sunt memorii dezvoltate de firma Rambus, se bazează pe un protocol de comunicaţie dedicat (proprietate a firmei) şi asigură un foarte bun raport preţ/performanţe pe piaţa de profil; folosind magistrale de doar 8 sau 16 biţi (faţă de 32 sau 64 la celelalte tipuri) şi o frecvenţă de până la 800 MHz se ajunge la transferuri cu viteze de până la 500 MB/sec;

• memoriile SLDRAM (SyncLink DRAM) sunt memorii bazate pe un protocol de comunicaţie (ca şi cele Rambus) şi pot atinge viteze de până la 3,2 GB/sec; sunt încă ceva mai costisitoare de produs, dar sunt totuşi considerate cea mai bună soluţie de viitor;

Principalele tipuri de memorie video - 3

Page 37: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

37

Prezentarea comparativa a câteva dintre cele mai importante caracteristici ale unora dintre cele mai

populare memorii

Page 38: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

38

Adaptorul VGA (Video Graphics Array sau Video Gate Array), este primul adaptor care foloseste semnale analogice pentru comunicaţia adaptor – dispozitiv de afişare.

Page 39: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

39

În modul standard, adaptorul VGA poate afişa la un moment dat pe display una din 256 de culori pentru fiecare pixel. Cele 256 de culori formează o paletă de culori. Adaptorul dispune de 1024 palete de culori, fiecare având 256 de culori distincte. Astfel, numărul total al culorilor posibil de afişat este 262.144.

Fiecare culoare este codată pe 18 biţi, împărţiţi în 3 grupuri de 6 biţi, fiecare grup codând una din cele 3 culori fundamentale (26=64 posibilitati pentru fiecare culoare). Codurile pe 18 biti ai paletei de 256 de culori cu care se lucrează la un moment dat sunt încărcate în 256 de regiştrii de culoare. Fiecare convertor digital-analogic primeste la intrare doar 6 biti din cei 18 biti ce codeaza o culoare si realizează conversia în semnal analogic a acestui cod. Semnalul analogic rezultat pentru fiecare culoare fundamentală în parte poate lua 26 = 64 valori distincte de amplitudine. Prin combinarea celor trei culori rezultă un semnal cu un număr maxim de 64x64x64 = 262.144 nivele distincte de amplitudine, adică numărul maxim de culori posibil de afişat.

Page 40: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

40

Semnalele analogice corespunzătoare culorilor fundamentale, furnizate de adaptorul VGA sunt amplificate şi transmise grilelor de comandă ale tubului cinescop tricrom

Page 41: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

41

Interconectarea echipamentului de afişare la unitatea centrală se realizează prin intermediul unui cablu special.

Semnificaţia semnalelor vehiculate prin conectorul VGA este următoarea:

- roşu, verde şi albastru sunt semnalele analogice utilizate pentru redarea culorii pixelului pe echipamentul de afişare;

- HS: semnalul de sincronizare linii (orizontal) pentru echipamentul de afişare;

- VS: este semnalul de sincronizare cadre (vertical) pentru echipamentul de afişa

- ID0-ID3: semnale pentru identificarea echipamentului sau adresarea unui port

- GND: masa de semnal (separat pentru fiecare semnal R, G, B şi pentru semnalele de sincronizare);

- NC: neconectat.

Page 42: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

42

Placi graficeAdaptoarele video sunt în general realizate pe plăci separate, numite astăzi plăci video sau plăci grafice, rareori fiind înglobate pe placa de bază a unităţii PC. Iniţial aproape toate sarcinile de prelucrare a informaţiei de afişat reveneau procesorului central, adaptorul gestionând doar formarea semnalelor de culoare. Cantitatea de informaţie ce trebuie afişată a crescut permanent ceea ce a făcut să nu mai fie practic convenabil ca gestionarea ei să fie făcută de procesorul central. Soluţia a fost folosirea unor circuite specializate care au fost numite plăci grafice. Importanţa acestora a crescut permanent odată cu dezvoltarea sistemelor multimedia şi a graficii 3D. Plăcile grafice conţin astăzi co-procesoare specializate care permit prelucrări rapide ale imaginilor de afişat, fără a ocupa cu aceasta procesorul central.

Page 43: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

43

Evoluţia celor mai importante standarde de afişare

Page 44: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

44

Schema bloc a unei plăci grafice este prezentată în figura 4.7. Principalele componente sunt: procesorul grafic, memoria video, memoria video de cadru (RAMDAC), driverul software.

Page 45: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

45

Procesorul grafic controlează rezoluţia, numărul de culori pe pixel şi interpretarea (rendering) imaginilor – transformarea imaginilor într-o hartă de biţi şi formarea codurilor de culoare pentru fiecare pixel al hărţii. Cantitatea de memorie video este o opţiune, între anumite limite, a utilizatorului. Acesta trebuie să-şi optimizeze rata cost/performanţe în funcţie de aplicaţiile pe care le rulează pe PC. Circuitele RAMDAC, controlează informaţia de afişat convertind semnalele digitale în semnale analogice pentru a fi transmise la monitor. Adesea, aceste circuite sunt integrate pe acelaşi chip cu procesorul grafic. Memoria BIOS video conţine software-ul necesar pentru operarea procesorului grafic, incluzând fonturile necesare afişării şi definiţiile modurilor grafice de lucru. Slotul LPB (Local Peripheral Bus) este folosit pentru conectarea opţională a unor plăci suplimentare cum ar fi de exemplu placa de sunet iar conectorul VGA este folosit pentru conectarea eventuală a unei alte plăci grafice.

Page 46: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

46

In loc să se transmită întreaga informaţie referitoare la pixelii de afişat în memoria video ce deserveşte convertoarele DAC, cum se facea inaintea aparitiei placilor grafice, procesorul central trimite doar un set de instrucţiuni cu privire la imaginea de afişat către co-procesorul grafic. Pe baza acestor instrucţiuni si a subrutinelor din BIOS, procesorul grafic execută toate operaţiile necesare pentru afişarea imaginii dorite preluând datele primare din memoria sistemului (unde se afla informatia de afisat) şi depunând rezultatul prelucrărilor în memoria video. Operaţiile constau în transferul hărţii de biţi (bitmap), colorarea suprafeţelor, redimensionarea şi repoziţionarea ferestrelor, trasarea liniilor şi a poligoanelor, scalarea fonturilor. Viteza de lucru a procesorului grafic pentru executarea acestor operaţii este mai mare decât a procesorului central deoarece este special proiectat pentru astfel de operatii şi, în plus, procesorul central este eliberat de aceste sarcini, putând executa in acest timp alte comenzi.

Page 47: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

47

Driver-ul software, stocat de obicei în BIOS-ul plăcii este vital pentru performanţele plăcii grafice. Pentru cele mai multe dintre aplicaţii, acest driver realizează translarea în instrucţiuni ce pot fi utilizate de co-procesorul grafic a ceea ce aplicaţia doreşte să afişeze pe ecran. Procesoarele grafice moderne pot desena forme şi linii sofisticate, pot muta blocuri mari de informaţie pe ecran, etc.. În cele mai multe cazuri sunt folosite drivere diferite pentru fiecare rezoluţie sau număr de culori/pixel (adâncime de culoare). Funcţie de optimizarea fiecăruia dintre aceste drivere, performanţele plăcilor grafice vor fi diferite la rezoluţii şi adâncime de culoare diferite.

Page 48: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

48

Acceleratoarele 3DDin ce în ce mai multe programe (în special jocuri pe calculator) încearcă să utilizeze reprezentări 3D. Acestea sunt gestionate de calculator cu modele abstracte. Astfel, fiecare obiect 3D este compus dintr-o multitudine de poligoane bidimensionale. Grafica 3D animată implică efectuarea unei multitudini de calcule pentru definirea poziţiei obiectelor în spaţiul 3D. De obicei, calculele referitoare la poziţiile vârfurilor poligoanelor (aflate în permanentă mişcare) sunt efectuate de procesorul central iar umplerea suprafeţelor poligoanelor cu culoare, umbre dar mai ales cu textură este sarcina acceleratorului/procesorului grafic. Atunci când sunt în mişcare obiectele îşi schimbă permanent forma, coloarea, textura, se suprapun, reflectă mai tare sau mai puţin lumina, pot avea “umbre” care se modifica permanent, îşi schimbă aspectul, etc.. Toate aceste calcule matematice sunt realizate de placa grafică 3D.

Page 49: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

49

AGP Creşterea cerinţelor de afişare legate de rezoluţie şi de necesitatea reprezentării imaginilor 3D cât mai real şi mai dinamic a condus la îmbunătăţirea continuă a plăcilor grafice. Din păcate, o cantitate mare de date ce trebuie prelucrate de procesorul grafic sunt stocate într-o zonă dedicată memoriei video, în cadrul memoriei principale a sistemului. Pentru prelucrarea lor, procesorul grafic trebuie să efectueze o multitudine de transferuri, în special în cazul reprezentărilor 3D şi al texturilor, dar mai ales în cazul redării secvenţelor video (filme). Toate aceste transferuri de informaţie se efectuează pe bus-ul sistemului iar viteza este limitată de rata de transfer a acestuia. Principala constrângere a plăcilor grafice a rămas mult timp aceasta viteza scăzută cu care se pot efectua aceste transferuri (de exemplu, bus-ul PCI limitează rata de transfer la maxim 132 MBps).

Page 50: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

50

AGP

Accelerated Graphics Port (AGP) funcţionează în afara bus-ului procesorului central si acţionează ca un intermediar între procesorul central al sistemului pe de o parte şi memoria sistemului, placa grafică şi celelalte echipamente de stocare a memoriei pe de altă parte. Schema de principiu a unui sistem cu AGP este prezentată în figura 4.8.

Page 51: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

51

AGP-ul lucrează în fapt ca un conector comandat şi poate lucra la frecvenţa sistemului (spre deosebire de bus-ul intern ce lucrează la jumătatea acestei frecvenţe). Astfel, la o frecvenţă de bus de 66 MHz, conectorul AGP poate asigura un transfer la o rată maximă de 264 MBps (bus pe 32 de biţi) între placa grafică şi procesor sau memoria RAM a sistemului. Imediat au aparut însă plăci grafice special proiectate ce pot realiza câte două transferuri pe durata fiecărui interval de clock (unul pe front pozitiv şi unul pe front negativ). Rata de transfer a crescut la 528 MBps (AGP 2X). Apoi, INTEL a furnizat o versiune 2.0, în care au fost posibile câte 4 transferuri de 32 de biţi în fiecare interval de ceas (AGP 4X cu rate de transfer de 1 GBps), urmata de AGP 8X, care lucrează la rate maxime de transfer de peste 2GBps utilizand memorii DDR SDRAM şi SLDRAM.

Page 52: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

52

PCI-Express (1)

PCI Express este o conexiune seriala care opereaza mai mult ca o retea decat ca un bus. In loc de un singur bus (pe 32 sau 64 de biti) care opereaza date de la multiple surse, PCIe are la baza un switch care controleaza mai multe legaturi seriale punct-la-punct.

Aceste conexiuni leaga direct dispozitivele ce detin facilitatea PCIe. Astfel, aceste dispozitive ajung sa detina propria conexiune dedicata si nu mai impart intre ele banda de frecvente a unui bus traditional.

Page 53: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

53

La pornirea unui PC, circuitul PCIe determina care dispozitive sunt conectate la bus-ul PCIe pe de o parte dar si la alte bus-uri ale placii de baza. Apoi, acest circuit identifica legaturile solicitate intre dispozitive, creand o harta privind traficul de date. Astfel acesta stabileste care cu care dispozitiv comunica si negociaza pentru fiecare conexiune o anumita viteza (banda de frecvente), functie de nevoile solicitate dar si de limitele sistemului. Pentru identificarea dispozitivelor si a legaturilor intre acestea se utilizeaza acelasi protocol PCI, asadar PCIe nu necesita nici o modificare a sistemului de operare a PC-ului.

Fiecare linie PCI Express contine doua perechi de fire, una pentru transmiterea datelor si una pentru receptia lor. Pachetele de date se transfera pe linii in mod serial (1bit/ciclu pentru fiecare sens). Pentru o conexiune x1 (cea mai mica), PCIe este facut cu 4 fire. Conexiunea x2PCIe contine 8 fire. Astazi s-a ajuns la x32PCIe.

PCI-Express (2)

Page 54: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

54

PCI-Express (3)

Bus-ul 32-bit PCI lucreaza la o frecventa de 33 MHz, permitand o viteza de 133 MB/sec. Bus-ul 64-bit PCI-X permite 512 MB/sec - 1 GB/sec (depinzand de specificatii).

O singura linie PCI Express poate asigura pana la 200 MB/sec in fiecare directie, putand sa asigure trafic de internet (Ethernet 1Gbit/sec) + audio + transfer de date stocate pe HDD sau CD. x16-PCIe poate ajunge pana la 6.4 GB/sec pe sens, putand astfel asigura traficul celor mai complexe placi grafice.

Page 55: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

55

Digital Visual Interface (DVI)

Adaptorul video (grafic) furnizează întotdeauna semnale digitale ce sunt în final transformate în semnale analogice de către convertoarele digital-analogice (DAC) in cazul in care se foloseste o conexiune VGA cu monitorul. Transmisia semnalelor analogice pe cablul VGA si prelucrarea lor ulterioara in monitorul CRT sau LCD este afectata de erori datorita imperfectiuniilor, atenuarilor si limitarilor in frecventa introduse de firele de transmisie si circuitele de prelucrare. Acestea sunt mult mai reduse daca informatia este transmisa digital intre adaptorul video si monitor, transformarea in semnal analogic producandu-se, in acest caz, la nivelul monitorului.

O soluţie pentru eliminarea acestui important neajuns s-a chemat Digital Visual Interface (DVI), caz in care semnalele trasferate intre PC (adaptorul video) si monitor sunt semnale digitale

Page 56: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

56

Digital Visual Interface (DVI) este o interfaţă standard pentru o conexiune de înaltă performanţă între unitatea centrală şi echipamentele de afişare (LCD, monitoare CRT digitale, proiectoare şi sisteme de televiziune de tip HDTV-High Definition TV). Această interfaţă este una serială, de mare viteză, care utilizează modul de transmisie TMDS (Transition Minimised Differential Signalling) pentru transmisia datelor, în format digital, de la adaptorul grafic la echipamentul de afişare.

Transmisia datelor în format TMDS are loc în modul balansat. Pentru aceasta se folosesc două fire iar detectarea stării 0 logic sau 1 logic se face analizând diferenţa între cele două nivele de tensiune de pe cele două fire, diferenţă care poate fi pozitivă sau negativă.

Page 57: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

57

Placile grafice moderne codeaza prin 24 de biţi fiecare pixel de culoare. Cei 24 de biti sunt împărţiţi în 3 octeţi şi preluaţi de cate un transmiter TMDS. Fiecare octet este pentru început codat şi transformat într-un cuvânt de 10 biţi. Cuvintele de 10 biţi se vor transmite apoi serial, pe trei canale diferite, fiecare canal utilizand două fire fizice, ecranate.

Page 58: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

58

Conectorul DVI este prezentat în figura 4.11. Se observă prezenţa a două fire pentru fiecare canal de transmisie (notate cu TMDS data n+ şi TMDS data n-, (n=0...6) şi a 4 fire pentru ecranele de protecţie (3 ecrane pentru cele 3 perechi de canale şi unul pentru ceas).

Figura 4.11 Conectorul DVI

PinSemnal Pin Semnal Pin Semnal

1 TMDS data 2- 11 ECRAN 1/3 21 TMDS data 5+

2 TMDS data 2+ 12 TMDS data 3- 22 Ecran clock

3 ECRAN 2/4 13 TMDS data 3+ 23 TMDS clock-

4 TMDS data 4- 14 + 5V 24 TMDS clock+

5 TMDS data4+ 15 GND C1 Analog R

6 DDC CLOCK 16 Hot plug detect C2 Analog G

7 DDC DATA 17 TMDS data 0- C3 Analog B

8 SINCRO V 18 TMDS data 0+ C4 SINCRO H

9 TMDS data 1- 19 ECRAN 0/5 C5 Analog GND

10 TMDS data 1+ 20 TMDS data 5-

Page 59: 3 - Echipamente de Afisare 11-12

59

Există 3 versiuni ale interfeţei DVI:• DVI-A este folosită pentru a transmite semnale doar pentru

monitoare analogice (de exemplu monitoare CRT) şi este identic din punct de vedere al semnalelor cu interfaţa VGA;

• DVI-D este o interfaţă DVI pur digitală (nu permite transmiterea semnalelor analogice) şi permite rezoluţii de până la 2048x1536;

• DVD-I este interfaţa a cărui conector este prezentat în figura 4.11 şi permite transmiterea ambelor tipuri de semnale, analogice şi digitale, putând fi conectat la orice monitor, doar cu condiţia ca acesta să posede acest tip de conector.

Identificarea tipului de conector se face după pinul plat C5 din dreapta conectorului prezentat în figura 4.11:

• dacă pinul plat este înconjurat de alţi 4 pini, conectorul este de tip DVI-I sau DVI-A;

• dacă pinul plat nu este înconjurat de alţi 4 pini, atunci conectorul este de tip DVI-D.