1.Монитор (дисплей) обычно представляет собой жидкокристаллический экран или переднюю панель электронно-лучевой трубки, но может быть и широкоформатным телевизором, плазменной панелью и проектором, использующими технологии LCD , LED и DLP.
2.Видеоадаптер (графический адаптер или видеокарта) в большинстве систем представляет собой карту расширения, вставляемую в один из разъемов материнской платы. В некоторых системах он интегрирован в саму системную плату или в ее набор микросхем системной логики, однако и такие компьютеры можно дополнить обособленным и более производительным видеоадаптером AGP, PCI или PCI Express.
Монитор является жизненно важным посредником в обмене информацией между человеком и компьютером, таким же, как клавиатура и мышь. Однако на свет он появился позже других устройств. До появления первых мониторов с электронно-лучевыми трубками стандартным интерфейсом служил телетайп — громоздкая и очень шумная машина, печатающая на рулоне бумаги вводимую и выводимую информацию. В первых персональных компьютерах для отображения выводимой информации часто использовались светодиодные экраны.
По сравнению с современными стандартами первые компьютерные мониторы были крайне примитивны; текст отображался только в одном цвете (как правило, в зеленом), однако в те годы это было важнейшим технологическим прорывом, поскольку пользователи получили возможность вводить и выводить данные в режиме реального времени. Затем появились цветные мониторы, увеличился размер экрана и жидкокристаллические панели перекочевали из портативных компьютеров на рабочие столы пользователей. Последние тенденции - крупноформатные плазменные дисплеи и LCD/DLP-проекторы — полностью отражают все возрастающую конвергенцию компьютерных технологий и сферы развлечения. В наши дни компьютерные мониторы достигли высшей ступени развития, что не избавляет пользователя от необходимости разбираться в аппаратном обеспечении. Медленный видеоадаптер может затормозить работу даже самого быстрого компьютера. А неправильное сочетание монитора и видеоадаптера не только не позволит полноценно выполнять поставленные задачи, но и может привести к ухудшению зрения.
Современный компьютерный монитор обычно базируется на одной из двух основных технологий: жидкокристаллический дисплей LCD (Liquid Crystal Display) или дисплей LED (Light Emitting Diode – светоизлучающий диод). Проекторы базируются на технологии LCD или DLP (Digital Light Processing — цифровая обработка света).
Жидкокристаллические мониторы
Жидкокристаллические (ЖК, LCD) мониторы благодаря своему малому весу, размерам и цветопередаче сразу же после появления практически вытеснили с рынка мониторы на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ, CRT). Настольные LCD мониторы во многом похожи на экраны ноутбуков. По сравнению с классическими ЭЛТ мониторами у них есть целый ряд преимуществ: плоский экран без бликов и очень низкий уровень энергопотребления (5 Вт по сравнению со 100 Вт, характерными для обычного ЭЛТ монитора).
В жидкокристаллическом экране поляризационный светофильтр создает две раздельные световые волны и пропускает только ту, плоскость поляризации которой параллельна его оси. Располагая в жидкокристаллическом мониторе второй светофильтр так, чтобы его ось была перпендикулярна оси первого, можно полностью предотвратить прохождение света (экран будет темным). Вращая ось поляризации второго фильтра, т.е. изменяя угол между осями светофильтров, можно изменить количество пропускаемой световой энергии, а значит, и яркость экрана.
В цветном жидкокристаллическом экране есть еще один дополнительный светофильтр, который имеет три ячейки на каждый пиксель изображения — по одной для отображения красной, зеленой и синей точек. Красная, зеленая и синяя ячейки, формирующие пиксель, иногда называются субпикселями.
Жидкокристаллические мониторы со стандартным отношением сторон 4:3 выпускаются с размером экрана от 15 до 23 дюймов по диагонали. Жидкокристаллические мониторы в широкоэкранном исполнении (16:9 и 16:10) больше подходят для просмотра широкоэкранных фильмов на DVD и для системы Windows 7, которая использует дополнительное пространство для новой утилиты боковой панели и ее программ.
LED мониторы
Вместо обычных люминесцентных ламп, используемых в ЖК-технологии, в мониторах LED применяется высокоэффективная светодиодная LED-подсветка (Light Emitting Diode – светоизлучающий диод). Данная разработка обеспечивает множество преимуществ – более высокое качество изображения, компактные размеры, экономичность и долговечность работы.
В мониторах со светодиодной подсветкой вместо электролюминесцентных ламп используются светодиоды. Прелесть светодиодов в том, что по размеру они существенно меньше ламп и потребляют примерно в два раза меньше электричества. Кроме того, светодиоды можно устанавливать не только по краям матрицы, но и по всей ее поверхности — отсюда и растут ноги у утверждения, что LED-технология улучшает цветопередачу и само качество подсветки.
LED-подсветка бывает двух типов — белая и цветная. Белая подсветка на самом деле не белая, а синяя, просто для получения белого цвета поверх светодиодов устанавливают желтый фильтр. «Белая» подсветка состоит из светодиодов одного типа и цвета, их устанавливают как по краям матрицы, так и по всей ее поверхности. Цветная же подсветка состоит из диодных ячеек трех цветов (красного, зеленого и синего) и помещается по всей площади матрицы. «Белая» подсветка проще и значительно дешевле цветной, поэтому в бюджетных моделях мониторов используется именно она. Более того, в основном «белая» подсветка ставится по краям, как и люминесцентные лампы, а не по всей поверхности монитора (опять же из-за экономии). Соответственно, она не дает преимуществ в цветопередаче и может дать, а может и не дать преимущество в равномерности подсветки — все зависит от конкретной модели монитора. Цветная же подсветка должна дать преимущество, как в качестве цветопередачи, так и в равномерности подсветки. Оба типа подсветки однозначно потребляют меньше энергии и позволяют выпускать очень тонкие ЖК-панели.
Видеокарты
Видеоадаптер обеспечивает интерфейс между компьютером и монитором, передавая сигналы, которые превращаются в изображение, которое мы видим на экране. Видеокарты прошли долгий путь совершенствования от первых персональных компьютеров, где в качестве монитора использовались бытовые телевизоры, до современных, превращающих компьютер в мощную графическую станцию. За это время сменилось несколько поколений плат и стандартов.
На протяжении всей истории ПК было разработано несколько удачных стандартов, каждый последующий из которых обеспечивал более высокие разрешение и глубину цвета. Наиболее значимые стандарты видеоадаптеров перечислены ниже.
1.MDA (Monochrome Display Adapter)
2.HGC (Hercules Graphics Card)
3.CGA (Color Graphics Adapter)
4.EGA (Enhanced Graphics Adapter)
5.VGA (Video Graphics Array)
6.SVGA (Super VGA)
7.XGA (eXtended Graphics Array)
8.UGA (Ultra Video Graphics Array)
Большинство этих стандартов были изначально разработаны компанией IBM и затем лицензированы другими производителями. В настоящее время IBM уступила пальму первенства в производстве высококачественных мониторов другим компаниям, а большая часть приведенных стандартов безнадежно устарела. Единственным исключением является VGA; этой аббревиатурой обозначают базовые возможности монитора, используемые практически любым видеоадаптером. В разъеме VGA, подключаемом к видеоадаптеру, зачастую отсутствуют 9-й контакт, 5-й контакт, используемый для тестирования, и 15-й контакт, применяемый еще реже.
Существует три способа подключения к системному блоку жидкокристаллических или LED мониторов
1.Платы расширения. В данном случае предполагается использование отдельных плат расширения с интерфейсом PCI_Express, AGP или PCI. При этом обеспечивается наивысшее быстродействие, большой объем памяти, а также поддержка наибольшего количества функций.
2.Графический процессор, интегрированный на системной плате. Быстродействие чаще всего оказывается ниже, чем при использовании плат расширения, преимущественно по причине использования устаревших решений. Хотя подобные решения часто поддерживались системными платами LPX, в современных системах они практически не используются. Даже ноутбуки средней и высшей ценовых категорий оснащены дискретными графическими адаптерами.
3.Набор микросхем с интегрированным графическим ядром. Это наиболее доступные по цене решения, однако их быстродействие очень низко, особенно при запуске трехмерных игр и других приложений, интенсивно использующих графику. При этом также обеспечиваются меньшие значения разрешения и частот обновления, чем при использовании плат расширения. Наиболее часто интегрированные наборы микросхем реализованы в бюджетных моделях ноутбуков, а также в некоторых их моделях среднего ценового диапазона.
Как правило, настольные компьютеры, в которых используются системные платы форм-фактора microATX, FlexATX, microBTX, PicoBTX или Mini_ITX, оснащены графическим ядром, интегрированным в набор микросхем производства компаний Intel, VIA Technology, SiS и др. Некоторые системные платы форм-фактора microATX также могут допускать установку видеоадаптеров PCI Express x16 или AGP.
Для работы видеоадаптера необходимы следующие основные компоненты:
1.видео - BIOS;
2.графический процессор, иногда называемый графическим акселератором;
3.видеопамять;
4.цифроаналоговый преобразователь DAC (ранее используемый в качестве отдельной микросхемы, DAC зачастую встраивается в графический процессор новых наборов микросхем; необходимость в подобном преобразователе в полностью цифровых системах — цифровая видеокарта плюс цифровой монитор — отпадает, однако, пока живы аналоговый интерфейс VGA и аналоговые мониторы, DAC еще некоторое время будет использоваться);
1.разъем;
2.видеодрайвер.
BIOS
Видеоадаптеры имеют свою BIOS, которая подобна системной BIOS, но полностью независима от нее. Хранится BIOS видеоадаптера, подобно системной BIOS, в микросхеме ПЗУ; она содержит основные команды, которые предоставляют интерфейс между оборудованием видеоадаптера и программным обеспечением. Программа, которая обращается к функциям BIOS видеоадаптера, может быть автономным приложением, операционной системой или системной BIOS. Обращение к функциям BIOS позволяет вывести информацию о мониторе во время выполнения процедуры POST и начать загрузку системы до загрузки с диска любых других программных драйверов.
Графический процессор
Графический процессор (Graphics processing unit — графическое процессорное устройство) или набор микросхем, является сердцем” любой видеокарты и характеризует быстродействие адаптера и его функциональные возможности. Графический процессор занимается расчётами выводимого изображения, освобождая от этой обязанности центральный процессор, производит расчёты для обработки команд трёхмерной графики. Два видеоадаптера различных производителей с одинаковыми процессорами зачастую демонстрируют схожую производительность и функции обработки графических данных. Кроме того, программные драйверы, с помощью которых операционные системы и приложения управляют видеоадаптером, как правило, разрабатываются именно с учетом параметров конкретного набора микросхем. Зачастую драйвер, предназначенный для видеоадаптера с определенным набором микросхем, можно использовать с другим адаптером, в котором есть тот же набор микросхем. Безусловно, разница в быстродействии видеоадаптеров с одинаковыми графическими процессорами зависит от типа и объема установленной видеопамяти.
Видеопамять
Большинство видеоадаптеров для хранения изображений при их обработке обходятся собственной видеопамятью; хотя некоторые видеокарты AGP используют системную оперативную память для хранения трехмерных текстур, эта функция редко находит применение. В основном современные графические адаптеры оснащены собственной видеопамятью объемом от 256 Мбайт и подключены к системе через порт AGP или интерфейс PCI Express x16. Во многих малобюджетных системах встроенные графические системы используют оперативную память компьютера посредством унифицированной архитектуры UMA. В любом случае с помощью как собственной, так и заимствованной видеопамяти выполняются одни и те же операции.
От объема видеопамяти зависят максимальная разрешающая способность экрана и глубина цвета, поддерживаемая адаптером. На рынке в настоящее время предлагаются модели с различными объемами видеопамяти: 256, 512 Мбайт и намного выше. Хотя больший объем видеопамяти не сказывается на скорости обработки графических данных, при использовании расширенной шины данных (64–128 бит) или системной оперативной памяти для кэширования часто отображаемых объектов скорость видеоадаптера может существенно увеличиться. Кроме того, объем видеопамяти позволяет видеоадаптеру отображать больше цветов и поддерживать более высокое разрешение, а также хранить и обрабатывать трехмерные текстуры в видеопамяти адаптера AGP, а не в ОЗУ системы.
Цифро-аналоговый преобразователь
Цифроаналоговый преобразователь видеокарты (обычно называемый RAMDAC) преобразует генерируемые компьютером цифровые изображения в аналоговые сигналы, которые может отображать монитор. Быстродействие цифроаналогового преобразователя измеряется в мегагерцах; чем быстрее выполняется преобразование, тем выше вертикальная частота регенерации. В большинстве современных видеоадаптеров функции преобразователя поддерживаются непосредственно графическим процессором, однако у некоторых адаптеров с поддержкой нескольких мониторов есть отдельная микросхема RAMDAC, которая позволяет второму монитору работать с разрешением, отличным от установленного разрешения основного монитора. В системах с интегрированной графикой RAMDAC обычно встраивается в северный мост или микросхему GMCH набора микросхем системной логики.
При увеличении быстродействия цифроаналогового преобразователя повышается частота вертикальной регенерации, что позволяет достичь более высокого разрешения экрана при оптимальных частотах обновления (72–85 Гц и выше). Как правило, видеоадаптеры с быстродействием от 300 МГц и выше поддерживают разрешения до 19201200 при частотах обновления более 75 Гц (т.е. без мерцания).
Видеодрайвер
Программный драйвер — важный и часто проблематичный элемент видеосистемы, с помощью которого осуществляется связь программного обеспечения с видеокартой. Видеоадаптер может быть оснащен самым быстрым процессором и наиболее эффективной памятью, но плохой драйвер способен свести на нет все эти преимущества. Видеодрайверы используются для поддержки процессора видеоадаптера. Несмотря на то, что видеоадаптеры поставляются изготовителем вместе с драйверами, часто используются драйверы, поставляемые с набором микросхем системной логики. Все зависит от того, какой из драйверов обеспечивает большую производительность и создает меньше проблем. Большинство производителей видеоадаптеров и наборов микросхем системной логики имеют свои сайты, на которых можно найти информацию о последних версиях драйверов. Хотя может пригодиться драйвер, поставляемый с набором микросхем системной логики, лучше использовать драйверы, поставляемые производителем адаптера.
Несмотря на то, что для большинства типов устройств, всегда лучше использовать самые новые версии драйверов, видеоадаптеры оказываются исключением из правил. Компании NVIDIA и ATI выпускают унифицированные драйверы, предназначенные для использования с целым рядом моделей видеоадаптеров. В некоторых случаях вместе с устаревшими наборами микросхем лучше использовать более ранние версии видеодрайверов. Если вы столкнулись с проблемами быстродействия или стабильности системы (особенно это касается трехмерных игр) после обновления версии драйвера, попробуйте вернуться к более ранней его версии.