Дисплейные электроды расположенные внутри изолирующего слоя

Защитный слой оксида магния

Внешняя стеклянная пластина

Внутренняя стеклянная пластина

Адресные электроды

Люминофор на внутренней поверхности ячеек

Рис. 3. Структурная схема панели

При этом яркость каждого элемента изображения определяется временем свечения соответствующей ячейки плазменной панели: самые яркие элементы "горят" постоянно, а в наиболее темных местах они вовсе не "поджигаются". Светлые участки изображения на PDP светятся ровным светом, и поэтому изображение абсолютно не мерцает, чем выгодно отличается от картинки на экране традиционных кинескопов.

 

Основное преимущество плазменной технологии - то, что можно сделать широкий экран, используя сверхтонкие материалы. И поскольку каждый пиксель зажигается индивидуально, то образ получается очень ярким и хорошо виден с разных углов обзора.

Характерная технологическая особенность плазменной ячейки - принципиальная невозможность плавной регулировки яркости свечения пикселя, поскольку плазменный разряд либо есть, либо его нет. Так как, управлять интенсивностью потока нельзя, используется методика импульсно-кодовой модуляции (ИКМ). В методике используется тот факт, что воспринимаемая человеческим глазом яркость свечения зависит от частоты вспышек света. Требуется высокая яркость - импульсы подаются на ячейку чаще, нужна низкая - промежутки возрастают. Глаза не замечают отдельных вспышек и усредняют значение яркости.

Конструкция панели

Как уже отмечалось, каждая из ячеек представляет собой отдельное обособленное устройство (герметичную микрокамеру заполненную газом).

Смесь газов – ксенона и неона содержится в сотнях тысяч крошечных ячейках, расположенных между двумя стеклянными пластинами. Прозрачные дисплейные электроды зажаты между пластинами, изготовленными из изоляционных материалов с защитным слоем из окиси магния. Дисплейные электроды расположены выше ячейки и проходят вдоль внутренней стороны стеклянной пластины. Адресные электроды расположены ниже ячейки и проходят вдоль задней стеклянной пластины, то есть, расположены крест- накрест.

 

Оба комплекта электродов проходят через всю панель. Дисплейные электроды размещены в горизонтальных колонках вдоль экрана, а адресные электроды размещены в вертикальных колоннах. На Рис. 5 показано, как вертикальные и горизонтальные электроды формируют основную сетку.

Технологические решения

Теоретически выглядит просто, но, как это обычно и бывает, практическая реализация любого решения всегда сопровождается большими трудностями. Для достижения конкурентоспособного качества изображения, позволившего ПДП успешно соперничать с проекторами, а также с ЭЛТ и ЖК - мониторами, разработчикам пришлось решить ряд серьезных проблем.

Например, необходимо было сохранить высокую четкость изображения, избежав при этом потери яркости. Дело в том, что при увеличении количества пикселов на экране площадь каждого из них уменьшается, что влечет за собой снижение яркости.

Поскольку в ПДП интенсивность свечения ячейки определяется числом инициирующих импульсов за единицу времени, для повышения яркости белого цвета необходимо увеличивать количество таких импульсов, что, в свою очередь, требует повышения скорости работы системы управления. Однако в силу ограничений, связанных с конечной скоростью возникновения разряда и ресурсом защитной пленки на электродах, возможности увеличения частоты зажигания небезграничны.

Существует и проблема повышения контрастности. Свой вклад сюда внесла так же компания Matsushita Electric Industrial. Компания совершил, по сути, настоящий технологический прорыв, добившись значения контрастности - 3000:1.

Одним из способов борьбы с искажениями цветопередачи, вызванными оранжевым свечением неона, является применение специального цветного фильтра разработанного корпорацией NEC. Фильтр выполнен в виде полосок, расположенных поверх светоизлучающих ячеек каждого из трех базовых цветов. Этот фильтр подавляет паразитное оранжевое излучение неона.

 

В заключение перечислим преимущества ПДП.

 

Преимущества плаз менных панелей:

· Плазменные панели не создают вредных магнитных и электрических полей, не притягивают пыль к поверхности экрана, не имеют рентгеновского и какого-либо иного паразитного излучения.

·
Плазменные панели универсальны и могут использоваться, как в качестве телевизора, так и дисплея персонального компьютера с большим размером экрана.

 

· Компактные размеры и габариты. Толщина панели с размером экрана в 1 метр не превышает 9-12 см, при весе 28-30 кг. Например, цветной кинескоп со сравнимым размером экрана имеет глубину 70 см и весит более 120-150 кг.

 

· Высокая надежность. По данным фирмы Fujitsu технический ресурс составляет не менее 60 000 часов, а процент брака не превышает 0.2%.

 

· Плазменные панели нечувствительны к воздействию сильных магнитных и электрических полей. Использование других средств отображения информации в этих случаях весьма затруднительно.

 

Единственным реальным недостатком ЖК-панелей по сравнению с другими дисплеями является более высокая цена.

 

Основные производители:

· Fujitsu Hitachi Plasma (FHP).

· Pioneer.

· NEC (Nippon Electric Corporation).

· LG.

· Samsung.

· JVC.

· Panasonic.

· Philips.

· Sony.

· Thomson.

 

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МИФИ)

Кафедра 12

Билет № 11

 

1. Сравнение шин расширения ISA, PCI, AGP, PCIExpress, принципиальные

различия, производительность.

 

2. Какие носители информации используются во внешней памяти. Их принципы

действия. Дисководы. Их разновидности. Немеханические винчестеры.

 

№1

Системная шина ISA (Industry Standard Architecture) впервые стала применяться в персональных компьютерах IBM PC/AT на базе процессора i286. В этой системной шине количество адресных линий было увеличено на 4, а данных - на 8, что позволило передавать параллельно 16 бит данных и обращаться к 16 Мбайт системной памяти. Количество линий аппаратных прерываний в этой шине было увеличено до 15, а каналов прямого доступа - до 7. Системная шина ISA полностью включала в себя возможности старой 8-разрядной шины. Шина ISA позволяет синхронизировать работу процессора и шины с разными тактовыми частотами. Она работает на частоте 8 МГц, что соответствует максимальной скорости передачи 16 Мбайт/с.

С появлением процессоров i386, i486 и Pentium шина ISA стала узким местом персональных компьютеров. Новая системная шина EISA (Extended Industry Standard Architecture), появившаяся в конце 1988 года, обеспечивает адресное пространство в 4 Гбайта, 32-битовую передачу данных (в том числе и в режиме DMA), улучшенную систему прерываний и арбитраж DMA, автоматическую конфигурацию системы и плат расширения. Устройства шины ISA могут работать на шине EISA.

Шина EISA тактируется частотой около 8 МГц и имеет максимальную теоретическую скорость передачи данных 33 Мбайт/с.

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) также поддерживает 32-битовый канал передачи данных между процессором и периферийными устройствами, работает на тактовой частоте 33 МГц и имеет максимальную пропускную способность 132 Мбайт/с. Шина PCI является процессорно независимой (шина VL-bus подключается непосредственно к процессору i486 и только к нему). Ee легко подключить к различным центральным процессорам. В их числе Pentium, Alpha, R4400 и PowerPC.

Шина PCI вытеснила шину VLB и стала самой популярной. Она постоянно развивается, вышли версии 2.0; 2.1; 2.2, сейчас готовится версия PCI-Х. Скорость шины возросла до 528 Мбайт/сек при частоте 66 Мгц и использовании 64 разрядной шины. Шина поддерживает режим автоконфигурации, «горячую» замену адаптеров, управление энергопотреблением.

Шина PCI не устранила «узкое место» обмена памяти компьютера с видеокартой. Поэтому фирма Intel на базе стандарта PCI 2.1 разработала новую шину AGP (R1.0 затем 2.0). AGP – Accelerated Graphic Port – предназначена для подключения графических адаптеров. Эта шина 32-х разрядная с тактовой частотой 66 МГц, по составу сигналов напоминающая шину PCI. В обычном режиме шина AGP имеет пропускную способность в 256 Мбайт/сек. В версии 1.0 имеется режим AGP2Х, когда за один такт передается два 32-х разрядных слова по фронту и спаду сигнала синхронизации. Этот режим обеспечивает скорость 528 Мбайт/сек. В 1998г. появилась версия 2.0, где за один такт передается 4 слова. Это обеспечивает пропускную способность в 2 Гбайт/сек.

Ключевые атрибуты PCI, такие как ее модель использования и программный интерфейс сохраняются в PCI Express, в то время как ее реализация с ограниченной пропускной способностью и параллельная архитектура, заменяется последовательной. Архитектура PCI Express поддерживает широкий набор форм-факторов для обеспечения совместимости с существующими PCI устройствами и для развития новых форм-факторов систем. Архитектура PCI Express обеспечит лучшую в индустрии производительность и соотношение цена/производительность.

Но вместе с тем, шина AGP не заменяет полностью шину PCI, т.к. в ней не поддерживается ряд операций PCI, и она обладает своей рекордной пропускной способностью только в одну сторону от процессора к видеокарте, обратно данные пересылаются со скоростью обычной PCI.

 

№2

В конструкциях В3У используются носители информации различного типа. В то же время носители информации существенно влияют на кон­структивное решение устройства ВП.

Конструктивно ВП может выполняться в виде:

§ Накопители на гибких магнитных дисках – НГМД.

§ Накопители на жёстких магнитных дисках с несъемными дисками (винчестеры) – НЖМД.

§ Накопители на жёстких дисках со сменными пакетами дисков – НМД.

§ Накопители на магнитных лентах (НМЛ) используют

магнитную ленту шириной от 3,81 до 12.7 мм, которая конструктивно оформляется в виде катушек (бобин) или неразборных компакт кассет.

§ Накопители на съемных оптических дисках.

§ Накопители с несъемными оптическими дисками (винчестеры, жесткие диски).

§ Флэш – накопители.

 

Разновидности носителей:

· Гибкие диски - майларовые диски (дискеты), на которые нанесён ферромагнитный слой. Первые накопители использовали дискеты диамет­ром 5,25 дюйма (133 мм). В настоящее время, все еще используются дискеты с диа­метром диска 3.5 дюйма с форматированной ёмкостью 1,44 Мбайт (Рис. 1, а).

·

· Жёсткие диски, диаметр которых определяется конструкцией нако­пителя. Накопитель на жёстких

дисках может содержать один или не­сколько дисков (Рис. 1, б).

 

· Оптические диски имеют прозрачную поликарбонатную (пласти­ковую) основу, над которой расположен слой, хранящий информацию, по­крытый защитным слоем (Рис. 2).

 

· Флэш накопители изготавливаются в виде микросхем на основе полевых транзисторов с плавающим затвором, которые объединяются в различные конфигурации.

 

Устройства, осуществляющие запись и считывание информации, и вращение диска называются дисководами.

В дисководах гибких дисков головка записи - считывания плотно прижима­ется к поверхности гибкого диска, обеспечивая тем самым контактный способ записи - считывания информации. Информация на гибких дисках размещается на концентрических дорожках (треках). На современных гиб­ких дисках информация размещается на обеих сторонах диска, количество дорожек на каждой из сторон равно 40-90. Дисковод имеет два двигателя, ­один осуществляет вращение дисков со скоростью 250 - 500 оборотов в минуту, а второй - перемещает головки по радиусу диска.

Дисковод обеспечивает ёмкость диска в 1,44 Мбайт и скорость считывания - записи 60 Кбайт/сек. Информа­ция, размещаемая на дорожках, разделена на секторы фиксированного объёма (128,512 или 1024 байта). Дорожки, расположенные друг над дру­гом на разных сторонах диска, именуются цилиндром. Адресация к ин­формации на гибких дисках производится по номеру цилиндра, номеру головки и номеру сектора. В такой системе время поиска информации достаточно велико (десятки миллисекунд).

В дисководах НЖМД (винчестерах) и НМД (со сменными паке­тами дисков) головка записи-считывания располагается над диском на некотором расстоянии, что обеспечивает бесконтактный метод записи ин­формации и значительно более высокую скорость вращения дисков (от 3600 об/мин до 15 тысяч об/мин). В совре­менных накопителях НМД ис­пользуются линейные двигатели (так называемые «звуковые катушки»). Это обеспечивает высо­кие скорости и точность позиционирования головок.

На Рис. 3, а приведён диск с постоянным количеством секто­ров. На таком диске плотность записи на внутренних дорожках резко воз­растает. В дисках с переменным количеством секторов в различных зонах диска удаётся уравнять плотность размещения информации в различных зонах (Рис. 3, б). В этом случае, однако, адресация данных затруднена, так как диск делится на множество зон, в которых количество секторов разное.

Проблема адресации была решена введением в конструкцию дис­ковода «интеллектуального контроллера» (микропроцессора), который преобразует трёхмерные адреса секторов (физические) в линейные (одномерные) адреса. Новый вид адресации получил название логическая адресация блоков (LBA - Logical Block Addresing).

В дисководах оптических дисков используется оптический и маг­нитно-оптический принцип записи и считывания информации с помощью полупроводникового лазера. Оптические диски по способу размещения информации на них могут быть двух разновидностей - диски со спираль­ной формой дорожки и диски с концентрическими дорожками. На Рис. 2. приведён диск со спиральной дорожкой.

По своему внутреннему устрой­ству и логике работы дисковод оптических дисков аналогичен дисководу для гибких магнитных дисков - лазерный луч перемещается вдоль радиуса диска и производит запись и считывание информации. Оптические техно­логии записи и считывания позволяют ввести в дисковод различные спо­собы автоподстройки, что обеспечивает лазерным дисководам более высо­кую плотность записи информации. Спиральная дорожка обеспечивает преимущество при воспроизведении аудио- и видеозаписей, так как реали­зуется непрерывность потока информации. С другой стороны, такая форма дорожки создаёт проблемы, когда нужно вести запись отдельных порций данных на диск при наличии больших временных интервалов между опе­рациями записи.

Твердотельный накопитель (англ. SSD, Solid State Drive, Solid State Disk) — энергонезависимое, перезаписываемое компьютерное запоминающее устройство без движущихся механических частей. Многие аналитики считают, что уже в ближайшие годы NAND твердотельные накопители займут основную долю рынка накопителей, отвоевав её у накопителей на жёстких магнитных дисках.

Преимущества по сравнению с жесткими дисками:

· более высокая скорость запуска, переход Power On - Ready 1 с;

· отсутствие движущихся частей;

· низкая потребляемая мощность;

· полное отсутствие шума от движущихся частей;

· высокая механическая стойкость;

· широкий диапазон рабочих температур;

· практически устойчивое время считывания файлов вне зависимости от их расположения или фрагментации;

· малый размер и вес.

Недостатки твердотельных накопителей:

· более высокая, чем у «механики» цена за 1 гигабайт;

· меньшая емкость (лишь экспериментальные твердотельные накопители имеют емкость 1 Тб и больше, в продаже доступны NAND SSD до 250 Гб);

· более высокая чувствительность к некоторым эффектам, например, внезапной потере питания, магнитным и электрическим полям.

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МИФИ)

Кафедра 12

Билет № 12

1. Структура и принципы организации взаимосвязи основных блоков

компьютерных систем. Роль интерфейсов. Режим ввода-вывода.

Назначение, функции, состав видеосистемы компьютера.

 

2. Шина AGP, назначение, основные способы повышения производительности.

 

 

Функции компьютера, реализуются с помощью устройств, которые создаются на базе различных по своему конструктивному выполнению, стандартных, серийно выпускаемых изделий, которые будем для общности рассмотрения называть модулями. Таким образом, модуль – это функционально полное и конструктивно законченное устройство.

Примерами таких модулей могут быть следующие. Интегральные микросхемы, внешние запоминающие устройства, модули периферийных устройств.

Основой компьютера является плата, на которой расположены МП, память, основная часть устройств системы ввода-вывода, такую плату называют системной или материнской платой.

 

Конструктивно компьютер, как правило, представляет из себя системный блок, выполненный в виде отдельного корпуса, где располагается системная плата, и нескольких периферийных устройств, подключенных к системному блоку с помощью специальных кабелей и шнуров.

Компоновка компьютера, т.е. соединение всех модулей между собой, производится с учетом выполнения трех главных требований:

Обеспечения максимальной производительности работы компьютера в целом при малой стоимости с учетом времени передачи информации.

Конструктивной простоты и минимальной стоимости средств взаимосоединений модулей.

Возможности подключения максимального числа ПУ и простота изменения конфигурации ПУ в период эксплуатации компьютера.

При соединении типа «каждый с каждым» взаимосвязь модулей ни чем не ограничена из-за огромного количества линий связи, поэтому легко выполняются требования высокой производительности, но остальные требования реализовать нельзя из-за сложности взаимных соединений. Радиальный – при этом способе имеется главный модуль, с которым связаны все остальные и они могут взаимодействовать между собой только через главный модуль, что также снижает производительность, но меньше чем при магистральном способе. Магистральный – это способ, когда все модули взаимодействуют через общую магистраль. Он является наиболее простым по реализации, но снижает производительность, т.к. все модули делят магистраль между собой. Этот способ наиболее широко используется в компьютерах.

 

 

Роль интерфейсов.
Интерфейс — это совокупность аппаратных, программных и конструктивных средств, предназначенных для обмена информацией между устройствами в соответствии с протоколом обмена.
Под протоколом обмена понимается строго заданная процедура или совокупность правил, регламентирующих способ выполнения определенного класса функций.
Cпонятием интерфейса тесно связано понятие стык. Стык обозначает место соединения устройств передачи сигналов данных, входящих в системы передачи данных.

Основное назначение интерфейсов, стыков и протоколов — унификация внутри межсистемных связей с целью эффективной реализации процессов передачи информации.

Основные функции интерфейсов заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости сопрягаемых устройств.
Под информационной совместимостью понимают:

1)совпадение форматов данных, команд, слов состояний;

2) согласованность временных соотношений между управляющими сигналами;

3) согласованность количества информационных линий и линий управления;

4) согласованность логических уровней сигналов данных и сигналов управления.

Под электрической совместимостью понимают:
1)согласованность статических и динамических параметров сигналов в системе интерфейса;

2) соответствие электрических уровней сигналов;

З) соответствие нагрузочных характеристик элементов и т.п.

Конструктивная совместимость предполагает согласованность конструктивных элементов для обеспечения механического контакта электрического соединения устройств (разъемы, платы, штекеры, кабели и т.п.).

 

Как правило, видеосистемой ПЭВМ называют средства вывода текста или графики на какой-либо экран.

Устройства, позволяющие подключать монитор к шине ПЭВМ, называют видеоадаптерами. Изначально их подразделяли на алфавитно-цифровые и графические.

Современные аппаратные средства системного блока могут располагаться на раздельных картах разного функционального назначения или объединяться в одном комбинированном адаптере, который называется адаптером дисплея ( Display Adapter).

Изображение строится по программе, исполняемой центральным процессором, совместно с графическими акселераторами (ускорителями) и сопроцессорами, служащими для повышения эффективности системы.

По сути, видеосистема ПЭВМ это программно-аппаратная структура, обобщённая схема которой приведена на Рис. 1.

 

 

 

Рис. 1. Обобщенная схема видеосистемы ПЭВМ

Монитор – устройство, позволяющее отображать выводимую информацию на экране ЭЛТ, плоской ЖК-панели, плазменной панели, светочувствительном синтетическом волокне и т.д. Все эти типы отображения применяются в настоящее время. Они имеют свои преимущества и недостатки, которые мы рассмотрим позже.

Интерфейс монитора – блок связи монитора с адаптером, он формирует выходные сигналы соответствующего типа (R,G,B, Video).

Контроллер экрана – устройство согласованного формирования сигналов сканирования видеопамяти (адреса и стробы чтения) и сигналов вертикальной и горизонтальной синхронизации монитора.

Видеопамять (VideoRAM) – специальная область памяти, из которой контроллер экрана организует циклическое чтение содержимого для вывода на экран и регенерации изображения.

Контроллер атрибутов (RAMDAC)– устройство, управляющее интерпретацией цветовой информации, хранящейся в видеопамяти.

Внешний интерфейс – блок связи видеосистемы с одной из шин компьютера.

Графический процессор – устройство повышения производительности программного построения изображений в видеопамяти (часто его называют акселератором).

Расширение BIOS – это часть BIOS компьютера, позволяющая устанавливать и переключать видеорежим, выполнять вывод символов и пикселей, очищать и прокручивать экран и другие функции.

 

№2

Шина PCI (Peripheral Component Interconnect) также поддерживает 32-битовый канал передачи данных между процессором и периферийными устройствами, работает на тактовой частоте 33 МГц и имеет максимальную пропускную способность 132 Мбайт/с. Шина PCI является процессорно независимой (шина VL-bus подключается непосредственно к процессору i486 и только к нему). Ee легко подключить к различным центральным процессорам. В их числе Pentium, Alpha, R4400 и PowerPC.

Шина PCI вытеснила шину VLB и стала самой популярной. Она постоянно развивается, вышли версии 2.0; 2.1; 2.2, сейчас готовится версия PCI-Х. Скорость шины возросла до 528 Мбайт/сек при частоте 66 Мгц и использовании 64 разрядной шины. Шина поддерживает режим автоконфигурации, «горячую» замену адаптеров, управление энергопотреблением.

Шина PCI не устранила «узкое место» обмена памяти компьютера с видеокартой. Поэтому фирма Intel на базе стандарта PCI 2.1 разработала новую шину AGP (R1.0 затем 2.0). AGP – Accelerated Graphic Port – предназначена для подключения графических адаптеров. Эта шина 32-х разрядная с тактовой частотой 66 МГц, по составу сигналов напоминающая шину PCI. В обычном режиме шина AGP имеет пропускную способность в 256 Мбайт/сек. В версии 1.0 имеется режим AGP2Х, когда за один такт передается два 32-х разрядных слова по фронту и спаду сигнала синхронизации. Этот режим обеспечивает скорость 528 Мбайт/сек. В 1998г. появилась версия 2.0, где за один такт передается 4 слова. Это обеспечивает пропускную способность в 2 Гбайт/сек.

Но вместе с тем, шина AGP не заменяет полностью шину PCI, т.к. в ней не поддерживается ряд операций PCI, и она обладает своей рекордной пропускной способностью только в одну сторону от процессора к видеокарте, обратно данные пересылаются со скоростью обычной PCI.

 

 

НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЯДЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(МИФИ)

Кафедра 12

Билет № 13

1. Архитектура современной системы ввода – вывода. Назначение и функции

интерфейсов. Физические компоненты интерфейсов. Разновидности интерфейсов.

 

2. Шина PCI Express, уровневая модель шины, пакеты, способ изменения производительности шины.

 

№1

Интерфейс — это совокупность аппаратных, программных и конструктивных средств, предназначенных для обмена информацией между устройствами в соответствии с протоколом обмена.
Под протоколом обмена понимается строго заданная процедура или совокупность правил, регламентирующих способ выполнения определенного класса функций.

Основное назначение интерфейсов, стыков и протоколов — унификация внутри межсистемных связей с целью эффективной реализации процессов передачи информации.

Основные функции интерфейсов заключаются в обеспечении информационной, электрической и конструктивной совместимости сопрягаемых устройств.
Под информационной совместимостью понимают:

1)совпадение форматов данных, команд, слов состояний;

2) согласованность временных соотношений между управляющими сигналами;

3) согласованность количества информационных линий и линий управления;

4) согласованность логических уровней сигналов данных и сигналов управления.

Под электрической совместимостью понимают:
1)согласованность статических и динамических параметров сигналов в системе интерфейса;

2) соответствие электрических уровней сигналов;

З) соответствие нагрузочных характеристик элементов и т.п.

Конструктивная совместимость предполагает согласованность конструктивных элементов для обеспечения механического контакта электрического соединения устройств (разъемы, платы, штекеры, кабели и т.п.).