Colegiul Tehnic Energetic

Proiect pentru susinerea examenului de atestare a competenelor profesionaleProfilul: Tehnic Filiera: Tehnologic Specializarea:Tehnician Operator Tehnica de CalculElev: Puican Alexandra CristinaClasa a XII-a E ndrumator proiect: ing. Marius Ionescu

2008

Tema proiect

2008

2

Cuprins

Argument.....................................................................................................5 1 Placa video...............................................................................................6 1.1. Arhitectura si prile componente ale unei placi video uzuale.........6 1.2. Memoria video.................................................................................8 1.3. Coprocesorul video.........................................................................11 1.4. Controllerul de atribute..................................................................13 1.5 Circuitele de conversie numeric-analogica.....................................13 1.6 Video-BIOS.....................................................................................14 1.7 Controllerul de magistrala...............................................................14 1.8 Conectorul de extensie....................................................................15 1.9 Diferitele standarde de placi video..................................................15 1.10 Caracteristici generale ale plcilor video......................................17 1.11 Cumprarea unei placi video.........................................................24 2 Monitorul................................................................................................27 2.1 Clasificarea monitoarelor................................................................27 2.2. Specificaiile de monitor................................................................29 2.3 Tipuri de monitoare.........................................................................34 2.3.1. Ecrane cu tub catodic (CRT - Cathode Ray Tube)..................34 2.3.2. Ecrane plate (FPD - Fiat Panel Display).................................34 2.3.3. Ecranele tactile (touch screens)...............................................37 2.4 Reglajele monitorului......................................................................39 Bibliografie................................................................................................42

3

Enunul temei: Realizai un proiect cu tema Funcionarea i ntreinerea dispozitivelor de afiare, care s respecte urmatoarele coninuturi: Dispozitive de afiare video: o Monitoare: principiu de funcionare, tipuri constructive, parametri, caracteristici o Adaptoare video: principiu de funcionare, tipuri constructive, parametri, caracteristici Mapa proiectului va conine: Dosar cu in ce va conine proiectul n format A4; Prezentare Power Point; Suport electronic CD, ce va conine proiectul, prezentera Power Point, referatul de apreciere.

4

Argument Din totalul informaiei acumulate n decursul vieii de ctre om, covritorul procent de 99% provine pe cale vizuala. De asemenea, dintre toate mediile de comunicare a informaiei, imaginile transmit omului cea mai mare cantitate de informaie n timpul cel mai scurt. Aceste motive au contribuit, n decursul rapidei istorii a tehnicii de calcul, la apariia i evoluia a ceea ce astzi numim "Interfaa Video" - mijlocul aproape exclusiv prin care calculatorul transmite informaie spre utilizator. Interfaa video a unui calculator uzual are doua componente de baza: placa video (cartela grafica, adaptorul video) \graphic card, video adapter, video crd], i monitorul [monitor, video display, display].

Interfaa video la PC.

n materialul care urmeaz, i care e structurat n doua parti, vom trece n revista caracteristicile mai importante i diversele funcii pe care reailzeaza cele doua componente video: plcile video i monitoarele.

5

1 Placa video Placa video este ansamblul de circuite care realizeaz prelucrrile finale ale informaiei ce va fi afiat pe ecranul monitorului, genernd totodat comenzile de afiare necesare spre monitor. Modul de afiare a datelor pe ecranul monitorului se face in mod similar operaiei de citire a unei crti: prin baleiere de la stnga la dreapta, si de sus in jos, punct-cu-punct (pixel-cu-pixel). Astfel, comenzile de afiare generate de placa video constau din: informaia de culoare a fiecrui punct de afiare (pixel) in parte (rosu/verde/albastru) [RGB -Red/Green/Blue], si din semnalele de sincronizare a baleierii pixelilor: pe orizontala (semnal sincro-linii) [Horizontal Sync] si pe verticala (semnal sincro-cadre) [Vertical Sync]. Dintre funciile realizate de plcile video, se pot enumera: stabilirea dimensiunii de afiare (adresabilitii pixelilor) [pixel addressability]: 640x480, 800x600, etc, confundata frecvent cu noiunea de rezoluie; numrul maxim de culori ce pot fi afiate; generare automata de caractere; diverse operaii pe zone de pixeli (umplere cu o culoare data, deplasare); etc. Materialul prezentat in continuare este structurat astfel: Urmtorul paragraf va trata arhitectura de principiu si va descrie componentele uzuale ale plcii video, explicnd rolul si funcionarea fiecreia in parte. In paragraful 3, vom detaila specificaiile si caracteristicile generale ale plcilor video. Parcurgerea diferitelor standardizri ale placiilor video va ocupa paragraful 4, dup care, in final, vom realiza o clasificare a plcilor video dup domeniile de utilizare, cu exemple. 1.1. Arhitectura si prile componente ale unei placi video uzuale Componentele de baza ce alctuiesc arhitectura unei placi video (Fig. 1 si Fig. 2) sunt: memoria video [video memory], coprocesorul video [graphicprocessor, video chipset], registrii de deplasare [shift registers], controllerul de atribute [attribute controller], circuitele de conversie analognumerica [RAMDAC], video-BIOS, controllerul de magistrala [bus controller], generatoare de tact [clocksynthesizer]. 6

Fig. 1. Arhitectura unei placi video.

Fig. 2. Exemplu de placa video, cu indicarea componentelor principale.

7

1.2. Memoria video Memoria video conine toata informaia necesara afirii datelor pe ecranul monitorului, la orice moment dat de timp. Astfel, memoria e structurata in asa-numitele "plane de bii" [bitplanes], fiecare plan avnd XxY bii (Fig. 3.).

Fig. 3. Memoria video.

Dimensiunile X si Y dicteaz adresabilitatea pixelilor pentru afiarea pe monitor. Adresabilitile standard de pixel sunt prezentate in Tab. 1., unde CA. reprezint coeficientul de aspect (raportul de aspect) [aspect ratio] al imaginii generate pe ecran.

Tab. 1. Aresabilitatile standard de pixel.

Numrul n de plane de bii se numete adncimea de culoare [colour depth], si dicteaz numrul maxim de culori ce pot fi afiate pe ecran la un moment dat: nr. maxim de culori = 2^n Valori uzuale pentru n sunt: 1 (2 culori posibile), 2 (4 culori), 4 (16 culori), 8 (256 culori), 15 (32k culori), 16 (64k culori), 24 (16.7M culori). 8

Astfel, un pixel cu coordonatele (Xp, Yp) pe ecran, va fi descris in memoria video de cate un bit de coordonate (Xp, Yp) in fiecare din cele n planuri de bii. In acest moment suntem in msura sa rspundem la intrebarea: "Cum putem calcula cat memorie video ne este necesara pentru placa video ?" Rspunsul depinde de cele doua elemente eseniale ale afirii: adresabilitatea dorita, si adncimea de culoare dorita. Relaia de calcul a memoriei video minime necesare este: ((adresabilitatea pe orizontala)*(adresabilitatea pe verticala)*(adncimea de culoare))/8 octei Astfel, daca aplicaiile pe care le utilizam necesita o configuraie a afirii de tipul: 1024x768 cu 256 culori (2A8 culori), relaia devine: (1024*768*8)/8 = 786432 octei deci 1MB de memorie video e suficienta pe placa noastr video. Observaie: Anumite variante constructive de placi video mai utilizeaz memoria video si pentru stocarea altor caracteristici ale imaginii de afiat (informaii despre fonturi, texturi ale suprafeelor afiate, etc). In aceste cazuri sar putea ca memoria necesara sa fie mai mare dect ar rezulta din relaia de mai sus. Din punct de vedere constructiv, memoria video este de tip RAM dinamic (DRAM), in mai multe variante. Memoria RAM dinamica are avantajul densitii mari de integrare si deci al raportului capacitate/pret mare, dezavantajul fiind, in schimb, necesitatea reamprospatarii periodice a informaiei coninute [DRAM refresh]. Astfel incat, in intervalul de reamprospatare [duty cycle], nu se pot face accesele normale de citire/scriere la memorie. Un alt dezavantaj ii reprezint faptul ca la un moment dat se poate face doar un singur acces la memorie (citire sau scriere). La nivelul plcii grafice au insa loc doua tipuri de transfer de date: transferul informaiei de la unitatea centrala a calculatorului, la memoria video; si transferul datelor din memoria 9

video spre registru de deplasare, pentru afiarea imaginii pe ecran. Deci capacitatea totala de acces la memorie va trebui impartita la 2. La adresabiliti mari de pixel si la adncimi mari de culoare, spre monitor vor trebui transferate cantiti enorme de date pentru ca afiarea sa nu se altereze (rata de reamprospatare a imaginii [monitor refresh rate] va fi mare), ceea ce cu unele tipuri de memorie video nu se reuete. In ncercarea de a elimina dezavantajele enumerate mai sus (si deci de a creste capacitatea totala de acces la memoria video), s-au conceput diverse alte variante de memorie RAM, printre care se remarca prin performante, varianta VRAM [Video RAM]. Memoria VRAM este o memorie DRAM de tip dual-port, adic suporta doua accese simultane (citire sau scriere), dublnd astfel capacitatea totala de acces la ea. Necesitatea reamprospatarii informaiei din memorie se pstreaz, fiind tot RAM dinamica. In schimb conine un registru de deplasare propriu, cu incarcare paralela (echivalentul unui ciclu de citire), de capacitate foarte mare (un rnd intreg din matricea memoriei). Acest registru poatefi sincronizat separat de accesele normale la memorie, si e utilizat pentru reamprospatarea video. Astfel, daca la memoria DRAM clasica, reamprospatarea imaginii afiate ocupa un procent de 50% din accesele la memoria video, in cazul memoriei VRAM, operaia ocupa 0.5%! Tab. 2. prezint variantele de memorie RAM utilizate la memoria video.

Tab. 2. Variante de RAM pentru memoria video.

10

1.3. Coprocesorul video Coprocesorul video este "creierul" unei placi grafice. Printre funciile sale principale, enumerm: coordonarea operaiilor de transfer de date de pe magistrala sistem spre memroia video, si din memoria video spre circuitele dedicate afirii pe ecran a imaginii; interpretare si execuie de comenzi video primare, primite de la unitatea centrala; structurarea memoriei video in planuri de bii si comanda tacturilor de sincronizare in consecina, funcie de modul grafic ales; juneii de accelerare 2D [GUI acceleration - Graphical UserInterface acceleration]: manipulri de imagini bitmap sau pixmap, mutri de zone de imagine, manipulri de ferestre dreptunghiulare, umplerea unor zone de imagine cu culoare plina, sau cu diferite modele, trasarea de linii, poligoane, etc. funcii de accelerare 3D [3D acceleration]: mapri de texturi [texture mapping], umbriri dup algoritmul Gouraud [Gouraud shading], scalare video [video scaling], efecte de ceata [fog effects], suprapuneri alfa de imagini [alpha blending], decupri de ferestre [window clipping], diverse filtre, etc. in unele cazuri, conin si controllerul de atribute, circuitele de conversie numeric-analogica [RAMDAC] sau generatoarele de tact, integrate in acelai chip. Dintre chipset-urile mai frecvent intalnite pe piaa, la captul de jos al scalei, att ca pre, cat si ca performanta, se gsesc produsele "Trident Microsystems" (Tab. 3.):

Tab. 3. Chipset-uri "TridentMicrosystems".

11

Chip-urile "Cirrus Logic, Inc." se gsesc tot in partea inferioara a scalei pre, performanta. Circuitele lucreaz cu memorie DRAM, si conin, in majoritate, cteva funcii de accelerare. De asemenea Cirrus Logic sunt cunoscui pentru integrarea in acelai chipset a altor componente de placa video (RAMDAC, generatoare de tact, etc.) inca de la primele generaii de circuite realizate:

Tab. 4. Chipset-uri "Cirrus Logic, Inc.".

Cei de la "S3, Inc." s-au remarcat la inceput ca productori de chip-uri de inalta performanta. Produsele mai recente se orienteaz insa spre zona de performante medii. Utilizeaz algoritmi si implementri eficiente pentru accelerare 2D sau 3D, la chipset-urile accelerate. De asemenea, mai produc o larga varietate de circuite auxiliare pentru plcile video: RAMDAC, generatoare de tact, diferite controllere. Modelele 8xx lucreaz cu memorie video tip DRAM, iar modelele 9xx, cu VRAM:

Tab. 5. Chipset-uri "S3, Inc".

La extrema de inalte perfomante (si preturi), se situeaz coprocesoarele "Matrox". Caracteristica generala a acestor chipset-uri o constituie performantele excelente de accelerare 2D si 3D, si foarte slabe pentru modurile de lucru VGA (DOS) (cu excepia modelului "Millenium"). Toate procesoarele Matrox lucreaz cu memorii de inalta performanta (Window RAM, Synchronous Graphics RAM): 12

Tab. 6. Chipset-uri "Matrox".

1.4. Controllerul de atribute Apare ca circuit distinct la plcile de generaii vechi, in prezent constituindu-se ca parte a coprocesorului video sau a RAMDAC. Funciile sale sunt de stabilire a diverselor atribute (culori, texturi, umbrire, invers video [reverse video], afiare intermitenta [blinking]) ale imaginilor ce vor fi afiate pe ecran. Stabilirea atributului de culoare, de exemplu, se efectueaz pe baza asanumitelor tabele de referire [LUT -Look-Up Table]. LUT este o tabela (matrice), cu n linii si m coloane, unde n este adncimea de culoare (numrul de planuri de bii ce structureaz memoria video) in modul video curent. Astfel, in loc de 2^n culori posibile, se vor putea afia 2^n nuane dintr-o paleta de 2^m culori posibile. LUT este implementata printr-o memorie interna controllerului de atribute, si e programata in prealabil cu paleta de culori dorita. 1.5 Circuitele de conversie numeric-analogica Necesitatea folosirii convertoarelor numeric-analogice [RAMDAC RAM Digital-to-Analog Converter] a aprut odat cu inlocuirea monitoarelor digitale (TTL) cu cele analogice. Avantajul celor din urma este ca POT AFIA o infinitate de nuane. Diferena dintre ele este data in principiu de tipul semnalelor de intrare ce descriu culoarea pixelului de afiat pe ecran: semnale digitale (TTL), sau analogice - unul pentru culoarea roie, unul pentru albastra si unul pentru verde (RGB). Prin urmare, fiind vorba de trei semnale analogice, vor exista trei convertoare analog-numerice identice, cu cate m intrri fiecare. Rezulta ca practic se vor putea afia 2^ (3*m) nuane. Valorile uzuale pentru m sunt: 6 (plcile VGA vechi), obtinandu-se un maxim de 262144 culori, si 8 (plcile video actuale), cu un maxim de 16.7 milioane de nuane. 13

Cu cat cerinele de performanta ale afirii (adresabilitate de pixel/adancime de culoare/rata de reamprospatare video) au crescut, cu att mai performant a trebuit sa devin RAMDAC. De exemplu, pentru o afiare 800x600 in 16.7 mii. de culori, si la o rata de reamprospatare video de 70Hz cu rastru neantretesut, RAMDAC va conine trei convertoare analog-numerice pe 8 bii, funcionnd la frecventa de peste 800*600*70 Hz = 33.6 MHz ! Nu s-au luat in considerare in calculul anterior timpii suplimentari de revenire pentru baleierea pe orizontala si pe verticala. 1.6 Video-BIOS Programele (codul) care spun calculatorului cum sa acceseze placa video sunt stocate pe placa video insasi, intr-o memorie de tip ROM [Read-Only Memory] (de regula reprogramabila: EEPROM - Electronically Erasable Programmable ROM). Orice operaie de accesare a plcii video se face prin intermediul rutinelor video-BIOS [video Basic Input/Output System]. De asemenea, unele placi video rein in video-BIOS informaii de configurare si informaii referitoare la modul video curent in care se gsete placa. Din cauza ca toate accesele la placa video se fac cu citirea pealabila a video-BIOS, si din cauza ca accesarea memoriei de tip ROM este mai lenta ca a memoriei operative (DRAM), calculatoarele mai noi ofer facilitatea de "dublare BIOS" [BIOS shadowing]. Adic utilitarul SETUP de la pornirea calculatorului poate face o copie a video-BIOS in zona de memorie operativa (DRAM) cuprinsa intre 640kB si 1MB. Accesele la placa video se vor face prin intermediul copiei video-BIOS din DRAM [shadow RAM], mrind astfel viteza de lucru cu placa. 1.7 Controllerul de magistrala Are rolul de interfaa intre unitatea centrala a calculatorului gazda, si placa video, prin intermediul magistralei sistem. Variantele uzuale de magistrale sistem sunt: ISA [Industry Standard Architecture]: Standard de magistrala sistem pe 16 bii (variantele ISA-XT erau pe 8 bii), funcionnd pana la viteze de 8.33 MHz. Marea majoritate a perifericelor sub forma de placi inserabile [add-in crd], precum modemuri, placi de sunet, interfee de CD ROM, sunt de tip 14

ISA inca. EISA [ExtendedISA]: Standard de magistrala pe 32 bii, si viteze de pana la 8.33 MHz. A aparat in primul rnd pentru a concura magistrala MCA a lui IBM. EISA este un standard perimat. VLB [VESA Local Bus]: Standard de magistrala pe 32 bii. A fost conceput pentru a furniza latime de banda mai mare dect la ISA, pentru plcile video. Este optimizat pentru procesorul i486, si funcioneaz pana la viteze de 40 Mhz cu o singura placa pe magistrala, sau pana la 33 MHz, cu doua placi. PCI [Peripheral Components Interconnect]: Este in principiu echivalentul Pentium al lui VLB, cu imbunatatiri. Este un standard pe 64 bii, dei in prezent exista doar implementri pe 32 bii. Viteza maxima este de 33 MHz, asincron, deci indiferent de tactul procesorului. Permite accesul a mai mult de doua circuite pe magistrala (spre deosebire de VLB). 1.8 Conectorul de extensie Ideea de la care s-a plecat a fost ca sa se creeze o posobilitate de accesare a memoriei video intr-un mod direct, ocolind unitatea centrala (procesorul) si magistrala sistem. Uzual, conectorul de extensie [feature connector] este folosit de ctre placi de captura video, placi decodoare MPEG, placi tuner-TV, etc, oferind o latime de banda ideala pentru rulare de clipuri video. Standardul VGA de conector de extensie este limitat insusi standardul VGA: adresabilitatea de pixel 320x200 cu 256 de culori. Standardul VESA Media Channel - VMC, implementeaz de fapt un sistem complet de magistrala, ce permite pana la 15 dispozitive sa imparta memoria video si RAMDAC de pe placa video.

1.9 Diferitele standarde de placi video 1. MDA [Monochrome Display Adapter]: Prima generaie de placi video, ce intrau in componenta calculatoarelor IBM PC. Putea sa afieze doar text monocrom, la o adresabilitate de pixel de 720x350 si o rata de reamprospatare pe verticala de 50 Hz.

15

2. Placa grafica Hercules Construita de "Hercules Computer Technology, Inc.". Compatibila MDA cu extensii pentru grafica la o adresabilitate de pixel de 720x348. Foarte populara. 3. CGA [Color Graphics Adapter] Realizata de IBM. Suporta 4 culori in modul grafic, si 8 in modul text, la o adresabilitate de pixel de 640x200, si o rata video de 60 Hz. Aceasta adresablitate limitata determina slaba calitate a textului afiat. O alta problema a acestor tipuri de placi, este ca accesele procesorului la ele se interfereaz cu operaiile de reamprospatare a imaginii, provocnd 'zpada' pe monitor si plpiri deranjante ale imaginii afiate in unele aplicaii. 4. EGA [Enhanced Graphics Adapter] Urmtoarea generaie de placi grafice IBM. Poate afia 16 culori dintr-o paleta de 64, la adresabilitatea 640x350, si rata video de 60 Hz. De ademenea, este compatibila inapoi cu CGA. 5. VGA [Video Graphics Array] Este un standard stabilit de IBM pentru a imbunatati performantele plcilor EGA cu care este compatibil inapoi. Poate afia text in 16 culori, la o adresabilitate de 720x400, si grafica in 16 culori la o adresabilitate de 640x480. Ofer un numr de rutine grafice de nivel foarte jos. Toata prelucrarea informaiei grafice o face procesorul calculatorului gazda. Ofer posibilitatea schimbrii 'din mers' intre 5 moduri video text, si 10 moduri video grafice. Utilizeaz semnale analogice de afiare spre monitor. Intra in componenta oricrei placi grafice actuale (fiind un standard de lucru mai ales in DOS). Calculatoarele PC booteaza in modul VGA 7: text, 80x25 caractere, monocrom 720x400 adresabilitate de pixel. 6. IBM 8514/a Urmtoarea generaie de placi grafice oferite de IBM. Extinde performantele standardului VGA prin mrirea adresabilitii de pixel (1024x768) la 256 culori, dar cu rastru intretesut. De asemenea introduce trei moduri video noi, toate fiind moduri grafice la 256 culori. Ofer cteva facilitai de accelerare 2D: transferuri de zone de memorie video, desenri de linii, decupri de ferestre dreptunghiulare din imaginea afiat. Din cauza ca nu e 16

compatibil cu standardul VGA impus deja la toate PC-urile, a fost respins de piaa de calculatoare personale. 7. XGA [eXtended Graphics Ar apter] Prima generaie de placi video IBM care utilizeaz VRAM, putnd fi configurata pentru 500kB sau 1MB de memorie video. Conine, de asemenea, facilitai de accelerare 2D, care ii fac mai rapid ca standardul VGA, pentru unele aplicaii. Introduce inca un mod video text nou (1056x400 la 16 culori), si doua moduri video grafice: (640x480 la 64k culori) si (1024x768 la 256 culori) pentru 1MB memorie video. Nici acesta nu a fost adoptat de industria PC. 8. SVGA [Super VGA] si UVGA [Ultra VGA] Nu sunt standarde propriu-zise, astfel ca semnificaia lor variaz de la productor la productor. Majoritatea plcilor video disponibile in prezent sunt denumite SVGA, insemnand in principiu, ca ofer un superset al rutinelor si facilitailor standardului VGA. Cu alte cuvinte, orice mod video mai bun ca (640x480 la 16 culori) e un mod SVGA. Alte preri sugereaz ca SVGA cuprinde modurile 800x600, in timp ce UVGA - modurile 1024x768. Totui, absenta unor standarde reale transforma termenul SVGA intr-unul inutil, in timp ce UVGA este foarte rar folosit. 9. VESA SVGA Din dorina de a permite programatorilor scrierea de cod generic SVGA care sa funcioneze pe o gama larga de placi 'SVGA', VESA [Video Electronics Standard Association] au definit o interfaa standard pentru funcii SVGA. Acest standard se poate intitula mai corect 'VESA VGA BIOS Extensions'. Printre funciile incluse in standard, sunt, de exemplu, cele de determinare a modului video curent al plcii, de determinare a diferitelor rutine disponibile in modul video curent, cum este accesata memoria video, etc. 1.10 Caracteristici generale ale plcilor video n cele ce urmeaz vom trece n revista pe scurt principalele specificaii i caracteristici ale plcilor video.

1. Pixel: 17

Este elementul unitate al afirii la un moment dat, din punctul de vedere al plcii video. Este caracterizat de coordonatele pe orizontala i verticala (X, Y) ale poziiei sale n cadrul [frame] de afiat, i de informaia de culoare (sau nivelul de gri) caracteristica. Nu exista pe ecranul monitorului nici un obiect fizic real care s poat fi numit pixel, el existnd doar n memoria video a plcii grafice. Pe ecran, un pixel poate fi mai mare, egal, sau mai mic dect un punct luminos (elementul de rezoluie al ecranului); depinznd de adresabilitatea de pixel a modului curent video al plcii, i de capacitile monitorului. Dac pixelul e mai mare ca elementul de rezoluie a ecranului (cazul cel mai frecvent, i preferabil), imginea afiat va fi clara, cu toate detaliile vizibile; un pixel va fi format din mai multe puncte luminoase pe ecran. Acest caz corespunde unui mod video n care adresabilitatea de pixel este mai mica dect capacitile maxime de afiare ale monitorului. n celelalte cazuri, detaliile imaginii devin din ce n ce mai mici i mai greu de afiat, rezultnd n extremis o imagine neclara. 2. Adresabilitatea pixelilor [pixel addressability]: Numrul de pixeli pe care cartela grafica ii poate afia intr-un anumit mod video. Se exprima n (nr. de pixeli pe orizontala) x (nr. de pixeli pe verticala). Este frecvent confundata cu noiunea de rezoluie, care e o caracteristica a monitorului. Este dependenta de dimensiunea i structurarea memoriei video, i de frecventa maxima de lucru a RAMDAC. Tab. 1. prezint adresabilitile standard de pixel la PC. 3. Adncimea de culoare [color depth]: Numrul de bii utilizai n memoria video pentru exprimarea informaiei de culoare a fiecrui pixel. Este echivalent cu numrul de planuri de bii [bit planes] care structureaz memoria video. De asemenea depinde ca valoare maxima de limea n bii a intrrii RAMDAC. Valori uzuale pentru adncimea de culoare sunt: 1 (2 culori posibile - afiare monocroma), 2 (4 culori), 4 (16 culori), 8 (256 culori), 15 (32k culori), 16 (64k culori, afiare denumita "High Color"), 24 (16.7M culori, denumita "True Color" deoarece ochiul uman poate distinge doar 5-6 milioane de nuane diferite). Plcile video cu adncimi de culoare mai mari ca 24, de exemplu, 32, sunt de obicei tot True Color cu facilitai de extensie. Planele de bii de extensie (8 n cazul a 32 de bii) sunt folosite pentru stocarea altor atribute per pixel (textura, informaie de adncime 3D [z-buffer], etc). 18

4. Ceasul de punct (frecventa de pixel) [dot clock, pixel rate]: Este frecventa maxima cu care placa video poate transfera spre monitor informaia completa necesara afirii unui pixel pe ecran. Se msoar n MHz, i este srtict dependenta de frecventa maxima de lucru a RAMDAC. Este o msura indirecta a performantelor plcii: adresabilitatea de pixel i rata de reamprospatare verticala maxime. Un calcul aproximativ al frecventei de pixel necesara unei adresabiliti XxY i pentru o rata de reamprospatare verticala R, tinand cont i de timpii de revenire pentru baleierea pe orizontala i cea pe verticala, este: frecventa de pixel = (1.33*X)*(1.05*Y)*R 5. Limea de banda video [video bandwith]: Este o caracteristica sinonima frecventei de pixel, descrisa anterior. 6. Rata de reamprospatare pe orizontala (frecventa de linii) [horizontal refresh/scan rate]: Este frecventa, exprimata n kHz, cu care este baleiata (afiat) o linie orizontala de imagine pe ecran. 7. Rata de reamprospatare pe verticala (frecventa de cadre, rata video) [vertical refresh/scan rate]: Numrul de cadre [frames] ce pot fi afiate intr-o secunda pe ecranul monitorului. Un cadru acoper toata suprafaa de afiare a unui monitor, i este compus dintr-un numr dat de linii orizontale. Reprezint o caracteristica de baza n msurarea performantelor cuplului placa video - monitor. Pentru ca afiarea s fie de calitate (fara plpiri [flickers], eventual cu rastru neantretesut [noninterlaced]), este necesara o rata video de minim 60Hz pentru orice adresabilitate de pixel folosita. 8. Limea magistralei video [video bus]: Este dictata de coprocesorul grafic de pe placa video. Poate influenta performantele plcii grafice intr-un mod direct proporional. n majoritatea cazurilor insa, gtuirea vitezei de procesre grafica apare la magistrala sistem i la procesorul calculatorului gazda, nu la componentele plcii video. 9. Facilitai de accelerare 2D [2D acceleration, GUI acceleration Graphical User Interface acceleration]: 19

Asa-numitele interfee grafice cu utilizatorul [GUI - Graphical User Interface], cum sunt, de exemplu: X-Windows i Open-Windows sub UNIX, Microsoft Windows xx sub DOS, OS/2, necesita lucrul n moduri video mult mai pretenioase dect modul VGA standard. De asemenea o mulime de aplicaii specializate mai ales pe proiectare asistata [CAD - Computer Aided Desigri]. Pentru manipularea unor enitati n aceste medii grafice, e necesara prelucrarea unui numr enorm de date intr-un timp cat mai scurt. Dac se utilizeaz o placa video clasica, neaccelerata, aceste prelucrri va trebui s le execute procesorul calculatorului gazda. n plus, datele prelucrate de procesor vor trebui trimise spre placa video spre afiare, prin intermediul magistralei sistem. De aici rezulta cel puin doua inconveniente de ordin major: procesorul calculatorului va fi ocupat mai tot timpul cu operaii legate de prelucrarea informaiei video utilizata de mediul grafic. Astfel ca ramane foarte puin timp pentru celelalte operaii cerute de utilizator; de obicei limea de banda a magistralei sistem, pe langa faptul ca e relativ mica pentru astfel de transferurui intensive de date grafice, mai trebuie s i fie impartita cu celelalte dispozitive conectate la ea, uneori i acestea generatoare de tranferuri masive de date: controller de hard-disc, de floppy-disc, placa de reea, etc. S consideram ca exemplu mutarea unei ferestre dintr-unul din mediile grafice amitite mai sus. n modul standard VGA, cu o placa neaccelerata, operaia ar presupune urmtorii pai (aproximativ): transfer pe blocuri din memoria video n memoria operativa a calculatorului (PC RAM), pentru reinerea coninutului ferestrei; transfer din PC RAM spre memoria video (MV) pentru umplerea zonei n care se afla fereastra, cu fundalul de desubt; transfer din MV n PC RAM pentru salvarea zonei peste care se va suprapune fereastra mutata; transfer din PC RAM n MV pentru plasarea coninutului ferestrei n cauza la noua locaie de pa ecran. Se observa clar cantitatea enorma de date ce va trebui transferata din MV, prin magistrala sistem, n procesor, i n CP RAM, i vice-versa. Plcile video accelerate conin un procesor grafic propriu, care este n stare s preia aproape toate sarcinile de prelucrare grafica de la procesorul principal. De exemplu, poate efectua operaii de umplere de zone dreptunghiulare cu o culoare plina sau cu un model, salvare/incarcare n/din memorie a coninutului 20

unei zone dreptunghiulare de imagine, trasri de linii sau poligoane, etc. Astfel, transferul informaiei grafice se va face local, intre memoria video i procesorul grafic al plcii, utiliznd magistrala video. Utiliznd o placa video accelerata, n exemplul anterior procesorul principal va trasnsmite plcii doar urmtoarele comenzi: instruciunea 'muta fereastra'; identificatorul ferestrei despre care e vorba; adresa (locaia) unde s se mute fereastra. 10. Facilitai de accelerare 3D [3D acceleration]: Ecranele monitoarelor sunt, n marea lor majoritate, bidimensionale. Ca rezultat, obiectele reprezentate intr-un calculator sunt bidimensionale: text, desene, imagini, animaie. Cum lumea nconjurtoare este tridimensionala, n tot mai multe aplicaii s-a impus reprezentarea reala a obiectelor, adic 3D. Acest lucru nseamn ca obiectele respective sunt definite i reprezentate INTERN 3D, i afiate pe ecranul monitorului, 2D, prin diferite proceduri de transformare numite proiecii [rendering]. n prezent, reprezentarea 3D a unui obiect n calculator se face prin asanumitele reele poligonale [meshwork of polygons] - de obicei reele de triunghiuri. O reprezentare 3D minimala, va conine urmtorii parametrii: coordonatele colturilor fiecrui triunghi din reeaua de reprezentare; normala la suprafaa fiecrui triunghi (sau vertex-ul), pentru a defini poziia lui fata de interiorul obiectului; caracteristicile suprafeei triunghiurilor (culoare, textura, proprieti de reflexie a luminii); coordonatele observatorului; coordonatele i intensitile surselor de lumina; localizarea i orientarea suprafeei pe care se va face proiecia intregii scene (va coincide cu ecranul monitorului). Ca urmare procesorul grafic al unei placi video accelerate 3D va fi optimizat pentru astfel de operaii. Placa Video este responsabila cu afisarea imaginilor pe ecranul monitorului. Ea este a doua componenta, dupa procesor, care determina puterea unui calculator i de aceea i n cazul ei este recomandat s nu facem economie atunci cnd dorim s o cumparam. Dac nu dispunem de resurse financiare 21

foarte mari este mai degraba recomandat s avem un calculator cu un procesor puternic i o plac video cu performante medii decit s avem un procesor cu performante medii i o plac video puternica. Plac video contine un procesor specializat numit GPU (Graphical Processing Unit) sau VPU (Video Processing Unit) care face o parte din calculele necesare pentru afisarea imaginilor, cealalta parte a acestor calcule fiind facuta de procesorul calculatorului (CPU). Fiecare plac video are i o cantitate de memorie inclusa pe ea care este folosita de GPU (de exemplu pentru a stoca texturile suprafetelor intilnite n jocuri). Placa Video se fixeaza pe placa de baza ntr-un slot alungit numit slot. Acesta poate fi de tip AGP (cel mai frecvent) sau PCI (foarte putine plac video il folosesc n prezent). Modul de transfer a datelor video prin portul AGP este de 1X, 2X, 4X sau 8X dar asta nu inseamna ca un mod de transfer de 8X este de doua ori mai bun decit de cel 4X, ele avind performante apropiate, evident cu un plus de performanta pentru 8X. Placile Video sunt construite de multe companii specializate n producerea de piese pentru calculator insa n fapt cea mai mare parte dintre aceste plac video au un procesor grafic (GPU-VPU) fabricat fie de NVIDIA, fie de ATI.

1. NVIDIA Compania NVIDIA fabrica un GPU cu denumirea GeForce care, la fel ca n cazul procesoarelor centrale (CPU), are mai multe generatii i anume GeForce, GeForce 2, GeForce 3, GeForce 4 i cea mai noua generatie, GeForce FX. Procesoarele grafice de pe placile NVIDIA au nuclee ("cores") numite "NV n" unde "n" este un numar. Aceste GPU sunt diferentiate deci n functie de nucleul lor (NV 30, NV 35, etc.). Denumirea nucleelor nu este o indicatie a performantei lor pentru ca de exemplu procesorul cu nucleu NV 34 (GeForce FX 5200) este mai slab decit procesorul cu nucleul NV 31 (GeForce FX 5600) i mult mai slab decit procesorul cu nucleu NV 35 (GeForce FX 5900). Placile GeForce cu performante de virf din generatiile 3 i 4 sunt denumite de catre NVIDIA GeForce Titanium (Ti). De asemenea 22

NVIDIA a produs i o linie de GPU (care se mai gasesc inca n vinzare) numite MX care pe linga placile Titanium sunt ca niste procesoare Celeron fata de procesoarele Pentium. O plac video cu GPU GeForce 4MX are n fapt un GPU din generatia 2 (GeForce 2) cu unele imbunatatiri. n cazul placilor din generatia FX compania NVIDIA a ales s nu mai diferentieze precis placile cu performante obisnuite de cele cu performante ridicate. Pentru fiecare placa exista insa doua variante care se deosebesc prin viteza procesorului grafic i a memoriei de pe plac video. De exemplu n cazul placii bazate pe nucleul NV 34, avem placile (furnizate de diversi producatori) numite GeForce FX 5200 (frecventa GPU = 250 MHz i frecventa memoriei = 400 MHz) i placile GeForce FX 5200 Ultra (frecventa GPU = 325 MHz i frecventa memoriei = 650 MHz). Placile GeForce FX 5200 Ultra sunt mai bune (i mai scumpe) decit placile GeForce FX 5200, insa n nici un caz ele nu se apropie de performantele placilor GeForce FX 5900, ca s nu mai vorbim de placile GeForce FX 5900 Ultra.

2. ATI Compania ATI fabrica un VPU (similar cu un GPU) cu denumirea Radeon care are mai multe generatii. Procesoarele grafice de pe placile Radeon au nuclee ("cores") numite "Rn" (la placile cu performante medii sau inalte) sau "RVn" (la placile cu performante obisnuite) unde "n" este un numar. Aceste VPU sunt diferentiate deci n functie de nucleul lor (R250, R300, RV280, RV300 etc.) i cu cit numarul de dupa R este mai mare cu atit procesorul este dintr-o generatie mai noua. Denumirea RV inseamna "Radeon Value" i desemneaza nucleul unui VPU inclus n placile video care au un pret mai mic (i evident o performanta mai scazuta). ATI nu diferentiaza precis placile n functie de performanta lor. Pentru fiecare placa exista insa doua variante (sau uneori trei variante) care se deosebesc prin viteza procesorului grafic i a memoriei de pe plac video. De exemplu avem placile (furnizate de diversi producatori) numite ATI Radeon 9600 (frecventa VPU = 325 MHz i frecventa memoriei = 400 MHz) i placile 23

ATI Radeon 9600 Pro (frecventa VPU = 400 MHz i frecventa memoriei = 600 MHz). Placile ATI Radeon 9600 Pro sunt mai bune (i mai scumpe) decit placile ATI Radeon 9600, insa n nici un caz ele nu au performantele placilor ATI Radeon 9700, ca s nu mai vorbim de placile ATI Radeon 9700 Pro. Confuzia determinata de lipsa unei corespondente intre denumirea unei placi video i performanta ei este amplificata i mai mult de aparitia unor placi numite ATI Radeon SE (de ex. ATI Radeon 9600 SE) care au performante (i preturi) situate intre placile ATI Radeon i cele ATI Radeon Pro. Identificarea de catre un potential cumparator a liniilor de produse cu performante obisnuite, medii sau de virf trebuie s se faca dupa pret, pentru ca denumirea plac video nu include un element de diferentiere precis. Astfel, o placa cu VPU Radeon 9700 este mult mai buna i mult mai scumpa decit una cu VPU Radeon 9000, desi dupa denumire ele ar trebui s aiba performante relativ apropiate. Pe de alta parte o placa cu VPU Radeon 9500 Pro este mai performanta decit o placa cu VPU Radeon 9600 Pro i n acest fel confuzia n mintea unui potential cumparator este totala... 3. ALI PRODUCTORI n afara de NVIDIA i ATI mai exista i alti producatori de procesoare grafice care au insa o pondere mai mica pe piata. Unul dintre ei este MATROX ale carui placi au reputatia ca au cea mai buna imagine insa al caror pret este prea mare pentru performantele lor n jocuri. Un alt producator este SIS care a lansat un GPU numit Xabre care are performante medii la un pret convenabil. n fine INTEL produce un GPU care este inclus pe unele placi de baza i se adreseaza celor care nu isi folosesc calculatoarele pentru jocurile mai noi, ci doar pentru munca de birou sau pentru explorarea internetului. 1.11 Cumprarea unei placi video Atunci cnd dorim s cumparam o plac video trebuie s ne interesam ce procesor (GPU-VPU) are, ce cantitate de memorie are i cu ce varianta DirectX este compatibila. O lista cu specificatiile tehnice (viteza procesorului grafic, etc.) ale placilor video se gaseste n pagina 3D Chipsets Specs. Companiile NVIDIA i ATI lanseaza n general anual cite o noua generatie de plac video care sunt diferentiate dupa performante n mai multe linii de produse : plac video cu performante obisnuite, plac video cu performante medii i plac video cu performante de virf. Incepind cu anul 2003 noile politici de marketing ale acestor doua firme au facut ca s fie greu de 24

diferentiat carei linii ii apartine o anumita plac video dac ne ghidam doar dupa denumirea ei. Lucrurile sunt complicate i mai mult de faptul ca ntr-un anumit moment exista pe piata n vinzare placi care apartin unor generatii diferite. De exemplu pot exista n vinzare plac video GeForce din generatia 2 (Geforce 4MX), generatia 3 (GeForce 3 Ti 500) , 4 (GeForce 4 Ti 4600) i FX (GeForce FX 5900). Cea mai buna metoda de a evalua performanta unei plac video fara a o testa este s ne ghidam dupa pretul ei. O plac video mai scumpa este intotdeauna mai buna decit una mai ieftina chiar dac cea ieftina face parte dintr-o generatie mai noua. De exemplu o plac video GeForce FX 5200 este mult mai putin performanta decit o plac video GeForce Ti 4600 i acest lucru este reflectat cel mai bine de pret. Placile Video cu performante obisnuite au preturi (inclusiv TVA) intre 100-175 USD, cele cu performante medii au preturi intre 175-275 USD, iar cele cu performante de virf au preturi de peste 275 USD. Placile Video cu pretul (inclusiv TVA) sub 100 USD sunt plac video cu performante slabe n jocurile cele mai noi insa pot fi folosite i ele pentru jocuri dac avem un procesor (CPU) puternic i dac folosim rezolutii mici (800x600) i un nivel de detaliu scazut n jocuri. Este recomandat totusi s luam cel putin o plac video cu performante obisnuite dac dorim s fim siguri ca vom putea juca i jocurile care vor apare n urmatorii 2 ani de la cumparare. Pretul unei plac video este cel mai mare la lansarea ei i el scade n timp insa niciodata nu va scade sub un anumit nivel. De exemplu nu vom gasi niciodata o plac video cu performante de virf vinduta n magazin la pretul unei plac video cu performante obisnuite, nici macar la doi ani de la lansare. Companiile prefera s scoata din productie o plac video decit s ii scada pretul prea mult. Este insa posibil ca s gasim de vinzare o plac video cu performante medii la pret de plac video cu performante obisnuite dac de la lansarea ei au trecut 18 luni sau mai mult. O placa video care s poata fi folosita pentru jocurile de ultima generatie dar i pentru prelucrarea video i grafica (randare, animatii,etc.) de nivel semiprofesionist poate costa intre 100 USD i 500 USD cu tot cu TVA. Este recomandata cumpararea unei plac video care s aiba un GPU cu viteza de cel putin 200 MHz, o cantitate de memorie de cel putin 64 MB i o rata de transfer prin portul AGP de cel putin 4X. De asemenea ea trebuie s fie cel putin 25

compatibila cu instructiunile DirectX 8.1, dar este de preferat ca ea s fie compatibila DirectX 9. Dac nu folosim calculatorul pentru jocuri de ultima generatie i nici pentru prelucrarea complexa de imagini putem s cumparam o placa de baza cu plac video integrata. Prelucrarea video i grafica (randare, animatii, etc.) de nivel profesionist necesita cumpararea unor plac video specializate (3D Labs Wildcat, Nvidia Quadro, ATI FireGL etc.) care sunt mai scumpe decit plac video obisnuite. Cei care doresc s cumpere o placa multifunctionala se pot orienta catre placile de tip "All-n-One" produse de ATI, care pot fi folosite atit pentru aplicatiile de birou sau jocuri cit i pentru prelucrare video sau vizionarea programelor TV pe monitorul calculatorului.

26

2 Monitorul Monitorul reprezint acea component a calculatorului care se ocup cu prezentarea sub form de imagini i text (afiarea), a informaiei generate de calculator. Comanda afirii informaiilor pe ecranul monitorului o realizeaz calculatorul, prin intermediul plcii video. Monitorul este conectat la placa video a sistemului prin intermediul unui cablu video, care conine semnalele de culoare i de sincronizare necesare afirii pe ecran a imaginilor dorite. Fiind partea din calculator la care ne uitm cel mai mult; fiind cea mai scump pies dintr-un calculator uzual i fiind i cel mai mare consumator de energie electric din calculator, va trebui s-i acordm o atenie special. n paragraful urmtor vom clasifica diferitele tipuri de monitoare existente pe piaa de tehnic de calcul. Paragraful al treilea descrie principiile constructive i funcionarea monitoarelor ntlnite n mod frecvent n practic. n continuare se vor prezenta i descrie principalele caracteristici i specificaii de monitor. n ncheiere se vor sintetiza cteva observaii utile pentru cumprtorul de monitoare. 2.1 Clasificarea monitoarelor Primele generaii de monitoare au fost de tip digital, primind de la calculator toat informaia necesar afirii sub form de semnale TTL. Din cauza multiplelor limitri introduse, cum ar fi numrul redus de culori disponibile pentru afiare, au aprut monitoarele analogice, realizate n mai multe variante constructive. Acestea au rezolvat problema nuanelor de afiare, fiind capabile s genereze un numr nelimitat de nuane. De asemenea s-a diversificat oferta de ecrane, perfecionndu-se tehnologiile cristalelor lichide, plasm i altele. Iat o clasificare sumar a diverselor tipuri de monitoare ce pot fi intlnite n practic: a. dup culorile de afiare: Monitoare monocrome: pot afia doar dou culori - de obicei negru i una din culorile alb, verde sau ocru-galben.

27

Cu niveluri de gri: pot afia o serie de intensiti de culoare ntre alb i negru. Monitoare color: utilizeaz combinarea a trei culori fundamentale (rou, verde i albastru) cu diferite intensiti pentru a crea ochiului uman impresia unei palete foarte mari de nuane. b. dup tipul semnalelor video: Monitoare digitale: accept semnale video digitale (TTL). Sunt conforme cu standardele mai vechi IBM CGA i EGA. Datorit arhitecturii lor interne, sunt limitate la afiarea unui numr fix de culori. Monitoare analogice: pot afia un numr nelimitat de culori, datorit faptului c accept semnal video analogic. Componentele uzuale ale semnalului video analogic sunt: sincronizrile pe orizontal i pe vertical, i semnalele momentane pentru culorile fundamentale rou, verde i albastru. Sunt majoritare n prezent, fiind mai flexibile i mai ieftine ca cele digitale. c. dup tipul grilei de ghidare a electronilor n tub: Cu masc de umbrire: ghidarea fluxurilor de electroni spre punctele de fosfor corespunztoare de pe ecran este realizat de o masc metalic subire prevzut cu orificii fine. Este tipul de monitor cel mai utilizat n prezent. Cu gril de apertur: n locul mtii de umbrire, se afl o gril format din fire metalice fine, verticale, paralele, bine ntinse i foarte apropiate ntre ele. Monitoarele de acest tip pot afia imagini mai de calitate ca cele bazate pe masca de umbrire (strlucire, contrast). d. dup tipul controalelor exterioare: Cu controale analogice: ajustarea afiajului se face prin acionarea de taste i butoane de tip analogic. Parametrii care pot fi modificai de utilizator sunt, de obicei, luminozitatea, contrastul, i poziionarea imaginii pe vertical i pe orizontal. Cu controale digitale: ajustarea se face cu ajutorul unui set de taste i butoane speciale. Se pot modifica parametrii menionai mai sus, plus: forma trapezoidal, curbarea marginilor laterale ale imaginii, dimensiunea pe orizontal i vertical a imaginii, i altele. Modificarea valorii unui anumit parametru se face n trepte discrete (cuante). Monitoarele mai recente ofer faciliti de memorare a ajustrilor fcute n diferite moduri de lucru, n aa fel 28

nct la trecerea dintr-un mod n altul s nu mai fie necesar reajustarea parametrilor dorii. e. dup tipul constructiv al ecranului: Monitoare cu tuburi catodice convenionale (CRT - Cathode Ray Tubes): sunt cele mai utilizate, mai ieftine i mai performante ecrane existente pe pia la ora actual. Prezint diferite variante constructive, cele mai des ntlnite fiind tuburile cu masc de umbrire (shadow-mask CRT) i tuburile Trinitron, cu gril de apertur (aperture grille CRT). Dispozitive de afiare cu ecran plat (FPD - Fiat Panel Display): includ ecranele cu cristale lichide (LCD -Liquid Crystal Display) i ecranele cu plasm (PDP - Plasma Display Panel). n prezent sunt utilizate n laptop-uri datorit dimensiunilor i greutii reduse. Din punct de vedere al performanelor, sunt net inferioare tuburilor catodice clasice. 2.2. Specificaiile de monitor 1. Dimensiunea ecranului i suprafaa util (viewable area): Dimensiunea ecranului monitorului este unul dintre parametrii cei mai importani. Se exprim n inch i reprezint lungimea diagonalei ecranului. Domeniul de variaie este ntre 9" i 39", cele mai populare dimensiuni fiind 14" i 17". Datorit carcasei monitorului care ncalec marginile ecranului i a grosimii sticlei ecranului, suprafaa real disponibil pentru afiare (suprafaa util) este mai mic dect diagonala specificat de productor. De exemplu, la un monitor cu diagonala de 14", suprafaa util este undeva ntre 13" i 13.8". 2. Limea de band (bandwidth): Este o msur a cantitii totale de date pe care monitorul le poate manipula ntr-o secund, i se msoar n MHz. Limea de band maxim a monitorului ar trebui s fie corelat cu tactul de afiare (dot clock) al plcii video corespondente, pentru a exploata corect performanele celor dou elemente ale interfeei video. O metod aproximativ de calcul a limii de band minime necesare pentru un anumit mod video este dat de ecuaia: bandwidth = (1.05 x Y) x (1.3 x X) x R 29

unde: X x Y este adresabilitatea de pixel pentru respectivul mod video (denumit incorect i rezoluie); R este rata de remprosptare utilizat; coeficientul 1.05 include perioada de revenire a razei de electroni pe vertical (vertical blanking interval); coeficientul 1.3 include perioada de revenire, la baleiajul pe orizontal (horizontal blanking interval). Astfel, pentru urmtorul mod video: 1280 X 1024 la 60Hz rezult o lime de band aproximativ de 107Mhz. 3. Tactul de afiare (ceasul de punct, dot clock): Este tactul cu care placa video trimite informaiile grafice necesare afirii unui pixel pe ecranul monitorului. Se msoar n MHz, i se mai numete rata de pixel (pixel rate). Exprim debitul de afiare al plcii video, i ar trebui corelat cu limea de band a monitorului. 4. Rata de remprosptare pe orizontal (HSR - horizontal scan rate): Este o msur a numrului de linii orizontale baleiate de monitor ntr-o secund. Baleierea pe orizontal este controlat de placa video prin semnalul HSYNC (sincro pe orizontal), dar este limitat de monitor. Monitoarele VGA i SVGA vor avea un HSR minim de 31.5KHz, pentru a putea afia corect rezoluiile corespunztoare. 5. Rata de refresh (refresh rate, VSR - Vertica Scan Rate): Exprim numrul maxim de cadre ce pot fi afiate de monitor ntr-o secund, la o adresabilitate de pixel dat. Este controlat de placa video prin semnalul VSYNC (sincro pe vertical). Pentru a putea fi considerat un monitor VGA sau SVGA, acesta va trebui s furnizeze o rat minim de refresh de 60Hz. Aeast valoare este dependent de HSR, putnd fi calculat cu formula: VSR = HSR / Y - (durata de revenire pe vertical) unde Y reprezint adresabilitatea vertical de pixel. Rezult c VSR nglobeaz i pe HSR, devenind un parametru ce descrie global viteza de lucru (de baleiere pe orizontal i pe vertical) a monitorului. 30

6. ntreeserea cadrelor (interlacing): Este o tehnologie mai veche, provenit din televiziune, unde, iniial se lucra cu 30 de cadre ntregi de imagine pe secund. Din cauz c rata de refresh de 30Hz produce plpirea flagrant a imaginii afiate, s-a divizat semnalul video n dou cmpuri pentru un acelai cadru, rezultnd cte dou semicadre de imagine. Acest lucru s-a realizat prin afiarea nti a liniilor impare de baleiaj (semicadrul impar) pe durata 1/60 sec. dup care, n urmtoarea 1/60 sec. se vor afia liniile pare de baleiaj (semicadrul par). Datorit capacitii creierului uman de a integra cele dou sub-imagini, va rezulta o afiare de rezoluie mare, la o rat de refresh efectiv de 60Hz. Se reduce astfel, considerabil plpirea imaginii afiate. La monitoare, mai ales la cele mai recente, modul de lucru ntreesut este utilizat doar cnd rata maxim de mprosptare a monitorului este depit, n modul video curent. n restul situaiilor, monitoarele lucreaz implicit cu imagini nentreesute (NI - Nonlnterlaced Mode). Afiarea cu rastru ntreesut prezint plpiri deranjante, observabile n special n cazul liniilor orizontale nguste din cauza alternanelor razei de baleiaj ntre linie i culorile fundalului. De asemenea, fenomenul se poate remarca dac se urmresc marginile superioar sau inferioar a unei ferestre dintr-un mediu grafic. 7. Densitatea de punct (dot pitch): n cazul monitoarelor color, elementul de afiare este format de o triad de pucte de fosfor de pe ecran, cu culorile: rou, verde, respectiv albastru. Densitatea de punct se definete ca fiind distana dintre centrele a dou triade de puncte vecine de pe ecran. Aceasta este echivalent cu distana dintre oricare dou puncte vecine de fosfor, de aceeai culoare, de pe ecran. Cu ct densitatea de punct e mai mic, cu att mai clar vor aprea detaliile mici de imagine afiat. Valoarea uzual a densitii de punct pentru monitoare cu diagonala de 15" i mai mic, este de aproximativ 0.28 mm, iar pentru diagonale de 17" i mai mari, de aproximativ 0.31 mm. 8. Rezoluia (resolution):

31

Definiia corect a rezoluiei este "capacitatea unui monitor de a afia detalii fine", i este proporional mai ales cu: dimensiunea fasciculului de electroni din tubul catodic, ajustarea corect a focalizrii, limea de band a monitorului i densitatea de punct a ecranului. De obicei, termenul "rezoluie" este utilizat eronat, pe post de "adresabilitate de pixel". Rezoluia monitorului impune limite practice n adresabilitatea maxim de pixel ce poate fi utilizat la un moment dat, n sensul c dimensiunea practic a pixelului scade pe msur ce se utilizeaz adresabiliti de pixel din ce n ce mai mari. 9. Monitoare cu frecven fix / multisincrone: Generaiile mai vechi de monitoare analogice sunt cu frecven fix, nseninnd faptul c au fost proiectate s lucreze la o singur rat de refresh (uzual, 60Hz). Utilizarea lor actual este limitat din cauza cerinelor de timing foarte restrictive. Monitoarele produse relativ mai recent, se pot sincroniza automat cu semnale video aparinnd unui set de frecvene. Aceste monitoare sunt denumite multisincrone, sau Multisync. De fapt "Multisync" este o marc nregistrat a firmei NEC, dar a devenit un termen generic pentru a desemna monitoarele capabile s se sincronizeze la mai mult de o frecven video. 10. Compatibilitate DPMS: DPMS, sau mai corect, VESA DPMS - Video Electronics Standards Association's Display Power Management System, este un standard care definete tehnicile de reducere a consumului de energie electric i de prevenire a arderii punctelor de fosfor ale ecranului monitorului. Conform acestui standard, placa video va trebui s semnalizeze monitorul n cazul n care sistemul nu e folosit o perioad de timp predefint, i acesta va intra ntr-un mod de stingere special (stingerea tunurilor de electroni, modul "stand-by", sau chiar stingerea complet a monitorului). Utilitatea standardului DPMS se verific din dou puncte de vedere: reducerea consumului de energie electric: monitorul este cel mai mare consumator de curent electric dintr-un sistem de calcul. Oprirea funcionrii acestuia pe durata neutilizrii sistemului este astfel justificat. 32

prevenirea arderii punctelor de fosfor ale monitorului: n intervalele de neutilizare ale sistemului, pe ecranul monitorului va fi afiat aceeai imagine, provocnd dup o anumit perioad de timp arderea punctelor de fosfor ce formeaz imaginea, prin bombardarea lor continu cu electroni. 11. Protecia anti-radiaie: Reducerea emisiilor de radiaie electromagnetic emanat de tubul catodic al monitorului este subiectul unor specificaii impuse de standardele suedeze MPR-II i TCO. Acestea fixeaz limite maxime pentru radiaiile electromagnetice de foarte-joas-frecven (VLF - Very Low-Frequency) i extrem-de-joas-frecven (ELF -Extremely Low-Frequency) emise de monitor. Standardul MPR-II, mai puin restrictiv, nu determin o cretere simitoare a preului la monitoarele care i se conformeaz. Productorii trebuie s realizeze doar o mai bun ecranare intern a tubului cinescop, i s adauge magnei de compensare a cmpurilor create de bobinele de deflexie. Standardul TCO, mai restrictiv, impune limite i mai mici pentru radiaiile electromagnetice localizate n special n faa ecranului monitorului. Costurile necesare respectrii acestui standard sunt mai mari din cauza dificultilor de ecranare a suprafeei de sticl a monitorului cu un nveli special. 12. Tratarea anti-reflexie: Pentru a evita reflectarea luminii externe i fenomenul de oglindire, ecranele monitoarelor sunt tratate cu substane speciale, care disperseaz lumina inciden din exterior. Dou metode sunt n prezent utilizate: tratarea ecranului cu strat de silicai (silica coating) i ecran anti-reflector (ARP - Anti-Reflective Panel). O atenie special trebuie acordat atingerii i curirii ecranelor tratate anti-reflexie, deoarece straturile depuse n acest scop pe suprafaa ecranului sunt foarte sensibile la contacte mecanice.

13. Suport Plug-and-Play (PnP): Suportul Plug-and-Play uureaz munca de instalare i configurare a monitorului la sistemul de calcul gazd. Standardul PnP modific conectorul 33

video VGA standard cu 15 pini, prin includerea unui "canal de date pentru afiare" (DDC - Display Data Channel), prin care monitorul comunic sistemului parametrii proprii de funcionare (rata de refresh curent, cea maxim, etc). 2.3 Tipuri de monitoare2.3.1. Ecrane cu tub catodic (CRT Cathode Ray Tube)

n anii 1950, firma "RCA" scotea pe pia primul tub catodic color. De atunci, se produc tuburi catodice color cu performane din ce in ce mai bune, i la preuri din ce n ce mai sczute. Ca urmare, ecranele bazate pe tub catodic, sunt azi majoritare pe pia, constituind totodat soluia cea mai accesibil pentru marea masa a cumprtorilor de tehnic de calcul. Afiarea imaginii la aceste tuburi se face prin baleierea suprafeei ecranului, de la stnga la dreapta si de sus n jos, de ctre unul sau mai multe raze de electroni, provenite de la cte un tun de electroni. n cazul tuburilor color, exist 3 fascicule de electroni, cte unul pentru culoarea rou, verde, respectiv albastru. Astfel, prin combinarea celor 3 culori fundamentale, n diferite intensiti, se poate obine impresia oricrei nuane perceptibile de ctre ochiul uman. Ecranul este tratat pe interior cu depuneri punctiforme de fosfor colorat rou, verde, albastru. Acestea sunt dispuse consecutiv pe linii i coloane, formnd triade de puncte (dot triads). Triadele rezultate au form triunghiular sau liniar (mai recent), depinznd i de modul de dispunere al tunurilor de electroni. Pentru ca fasciculul emis de tunul de electroni corespunztor culorii rou (de exemplu), s lovesac exact punctul rou de fosfor dintr-o triad de pe ecran, este necesar existena unei grile de ghidare.2.3.2. Ecrane plate (FPD - Fiat Panel Display)

Tehnologia ecranelor plate evolueaz foarte rapid. Momentan ecranele plate reprezint nc o souie scump din cauza dificultilor de fabricare (randamentul tipic: aprox. 65%, adic 4 ecrane din 10 fabricate sunt rebuturi). 34

Marea majoritate a dispozitivelor FPD funcioneaz pe principiul adresrii matriceale, adic, pentru aprinderea unui punct de pe ecran, se activeaz rndul i coloana corespunztoare dintr-o matrice de elemente de afiare. Cele mai comune variante constructive FPD sunt ecranele cu cristale lichide (LCD - Liquid Crysrtal Display) i ecranele cu plasm (PDP - Plasma Display Panel). a) Ecranul cu cristale lichide Elementul de baz l reprezint soluia de cristale lichide (cristale de cyanobiphenyl). Aceste cristale sunt dipoli electrici, poziionai ntmpltor ntro soluie lichid. La aplicarea unui cmp electric, cristalele se orienteaz n conformitate cu liniile de cmp. Aceast proprietate este exploatat n diferite moduri pentru a afia informaie cu ajutorul cristalelor lichide. Monitoarele LCD au n general o rezoluie mai slab dect cele CRT, dar nu emit radiaii si consum mult mai puin (aproximativ 5 watt fa de 100 watt la cele cu tub) ceea ce le face mai scumpe. Acestea au o tehnologie diferit de funcionare: un fascicul de lumin trece prin filtre speciale care o transforma n culorile rou, verde sau albastru, iar electricitatea le direcioneaz la fiecare celul. Aceste celule conin cte 3 pixeli care au valorile culorilor rou, verde i albastru (RGB). n general monitoarele cu ecran plat sunt folosite la laptopuri pentru c ocup mult mai puin spaiu, dar productorii de monitoare au preluat tehnologia i au realizat monitoare LCD i pentru desktop-uri. Diagonala ecranului la monitoarele LCD poate ajunge pn la 42 inch n timp ce la monitoarele CRT ajunge pn la 21 inch. n general rezoluia la ambele monitoare poate ajunge pn la 1280x1024 de pixeli, dar sunt i monitoare performante care pot ajunge pn la rezoluia de 1600x1280 de pixeli. Tehnologiile de realizare a ecranelor LCD au la baz dou tehnologii majore: DSTN si TFT. Tehnologia DSTN (DualScan Twisted Nematic) const n utilizarea mai multor straturi. Primul este o fie de sticl nvelit cu un strat de oxid de metal. Materialele folosite sunt foarte transparente pentru a nu diminua calitatea imaginii. Sub acest strat este unul de electrozi 35

care alimenteaz elementele necesare pentru funcionarea monitorului. Apoi este un strat de anuri mici care aliniaz cristalele lichide n poziia corect. Culorile vzute pe ecran sunt rezultatul filtrrii fasciculului de lumin prin filtrul de culoare. Totui acest proces este lent i de aceea la o micare mai rapid a cursorului pe ecran sau la vizionarea unui film monitorul nu poate ine pasul i apar dre. Multe companii au adoptat tehnologia TFT (Thin Film Transistor) care se bazeaza pe o matrice activa si are stralucire si contrast foarte bune, comparatbile cu cea a ecranelor CRT. Aceast tehnologie face drele s dispar prin folosirea unui tranzistor pentru fiecare culoare a fiecrui pixel. Viteza de rspundere la comenzi este de aproximativ 25ms. Monitoarele TFT pot fi mult mai subiri dect cele DSTN ceea ce le face i mai uoare. Rata de reafiare a lor se apropie foarte mult de cea a monitoarelor CRT, ea fiind de aproximativ 10 ori mai mare dect cea a monitoarelor DSTN. Pentru o rezoluie de 1024x768 sunt folosii 2,359,296 tranzistori. Acetia trebuie aranjai pe o matrice din silicon scump ntr-o singur bucat. Prezena oricrei impuriti poate afecta tot sistemul de tranzistoare i deci asta duce la mari pierderi. Acest lucru afecteaz preul care devine destul de ridicat. b.) Ecranele cu plasm (PDP - Plasma Display Panels) Tehnologia utilizat n realizarea ecranelor cu plasm este n dezvoltare de mai muli ani, i promite foarte mult n domeniul afirii informaiei. Un strat de gaz special este interpus ntre dou ecrane transparente, pe care exist fixate rnduri respectiv coloane de electrozi sub form de pelicule transparente. Prin activarea unei anumite perechi de electrozi rnd-coloan, gazul de la intersecia lor se ionizeaz, emind lumin. Tipul gazului determin culoarea de afiare. Imaginile afiate prezint contrast i strlucire excelente, i, n plus, scalarea la dimensiuni mai mari se poate face uor. Nu sunt n totalitate rezolvate problemele legate de afiarea n nivele de gri i color. 36

Fie c sunt CRT sau LCD, cu plasm sau din plastic, toate au ceva n comun sunt bidimensionale. Totui englezii n colaborare cu mari companii dezvolt o nou tehnologie HAD (holographic autostereoscopic display) care aduce adevratele ecrane tridimensionate pe pia n anul 2005. HAD este o simpl conversie a tehnologiei LCD care nlocuiete fasciculul de lumin cu HOE (holographic optical element) care este format din dou seturi de benzi orizontale fiecare aparinndui unui ochi. Fiecare ochi vede cte o imagine diferit, fapt care rezult efectul 3D. Deoarece aceast tehnologie va fi destinat jocurilor 3D productorii au hotrt s creeze i un comutator pentru a trece de la 3D la 2D. Acest lucru se va realiza eliminnd o band i deci amndoi ochii vor vedea aceeai imagine.2.3.3. Ecranele tactile (touch screens)

Ecranele tactile nu propun o alt soluie de afiare a informaiei, ci adaug un element nou la tehnologiile existente: posibilitatea de selectare i manipulare a informaiei de pe ecran, cu mna. Domeniile de utilizare sunt multiple, de la biblioteci i mari magazine, pn la restaurante i staii de metrou; n general oriunde este vorba de informarea comod i direct a publicului. n prezent s-au impus patru tehnologii de fabricare a ecranelor tactile: capacitive, acustice (SAW - Sound Acoustic Wave), rezistive i infraroii. a.) Ecranele tactile capacitive Pe sticla monitorului este aplicat un film subire i transparent de substan conductoare electric. Deasupra filmului conductiv, se aplica un nou strat de sticl, izolator. Electrozi poziionai n colurile ecranului, i conectai la filmul conductiv, preiau sarcinile electrice induse n mod capacitiv pe film. n momentul n care degetul atinge suprafaa ecranului tactil, induce sarcini electrice pe filmul conductiv, care sunt preluate sub form de cureni de ctre controllerul ecranului, care calculeaz poziia curent a degetului.

37

De remarcat c aceast tehnologie se poate aplica i pentru transformarea unui monitor normal, ntr-unui tactil, prin realizarea unui upgrade. b.) Ecranele tactile acustice Tehnologia SAW (Sound Acoustic Wave) adaug n plus, fa de cea capacitiv, posibilitatea detectrii nivelelor (gradienilor) de presiune, i permite lucrul cu mnui (care sunt izolatoare electrice). n plus, funcionarea nu e afectat de zgrierea suprafeei de sticl protectoare a ecranului. Este, n schimb, sensibil la picturi de lichide sau urme de grsime pe ecran. Se poate instala uor pe un monitor normal, de ctre utilizator, fr a fi necesara asistan tehnic. Funcionarea se bazeaz pe emiterea de unde sonore de-a lungul suprafeei ecranului. n momentul n care degetul se interpune n calea semnalului, i se calculeaz poziia prin cooronatele x i y, i presiunea - prin coordonata z. c.) Ecranele tactile rezistive Cea mai veche i mai popular, tehnologia rezistiv se bazeaz pe interpretarea presiunii de apsare pe ecran. Elementul de baz este un sistem suprapus de site metalice, sau un strat plastic conductiv de puncte de presiune, dispuse pe sticla exterioar a ecranului monitorului. Poziia punctului de contact este determinat prin calcularea curenilor electrici ce apar n dispozitivul-senzor amintit. Dei sunt sensibile la zgrieturi, ecranele tactile rezistive sunt ieftine, prezint timpi de rspuns buni, detecteaz gradieni de presiune, i se pot utiliza mnui. Se preteaz foarte bine n aplicaii medicale sau medii industriale, ct i la sisteme de informare a publicului (bnci, burse, biblioteci, etc). d.) Ecranele tactile cu infraroii Sunt utilizate mai rar, mai ales n medii de laborator, deoarece sunt prea lente, prea sensibile la impuritile din aer i la elementele strine de pe suprafaa ecranului, i nu ofer rezoluii suficiente pentru uz general. Tehnologia se bazeaz pe utilizarea unei rame cu diode i senzori de infrarou, care sesizeaz prezena oricrui obiect interpus n calea unei raze infraroii din reea. Criteriul de alegere al monitoarelor const n special n alegerea unui monitor care sa fie compatibil cu placa video si sa poata suporta modurile 38

grafice de care este capabila placa: rezolutie, rata de reafisare. Dac acesta nu se potrivete cu placa video este posibil ca el s nu poat afia nimic sau poate chiar s se strice. Pentru a alege un monitor trebie s v informai i despre celelalte proprieti ale monitoarelor ca rezoluia, consumul de energie, nivelul de radiaii pe care l emite, diagonala tubului, rata de reafiare, tipul ecranului i preul. 2.4 Reglajele monitorului Trebuie s amintesc, mai nti, ca monitoarele nu sunt identice. Exista multe tipuri de monitoare, i de aceea difer poziia n care sunt aezate butoanele. Totusi, retine ca toate monitoarele au cteva butoane comune, iar diferentele sunt mai mult de aspect i de pozitionare a butoanelor, dect de functionalitate. Indiferent de tipul monitorului, trebuie s existe un buton de pornire/oprire. De obicei este butonul cel mai mare de sub ecran. La unele monitoare, acest buton poate fi plasat n lateral, n spate sau dedesubt. Din acest buton poti porni sau opri monitorul, i undeva (de obicei pe partea frontala, cea cu ecranul, deci la vedere) exista un mic indicator luminos care sta aprins tot timpul ct monitorul este pornit. Dac la un moment dat constati ca nu exista imagine pe monitor, nu intra n panica, fiindca poate s existe un remediu simplu, i iata ce ai de facut: 1. Mai nti verifica dac este aprins indicatorul luminos care arata dac monitorul este pornit. Dac acest indicator este stins, inseamna ca monitorul este oprit, deci reporneste monitorul din butonul sau de pornire. Retine ca PC-ul nu se opreste dac se stinge monitorul! 2. Dac monitorul tot nu porneste (indicatorul nu se aprinde), verifica dac este bine conectat cablul de alimentare al monitorului. Unele monitoare se alimenteaza direct de la priza, iar altele pot fi alimentate din cutia PC-ului. Este posibil ca monitorul s nu fie alimentat. 3. Nu uita s verifici i dac este pornit computerul, fiindca un monitor alimentat prin computer nu poate fi pornit dect prin pornirea PC-ului. Recent am primit un telefon de la un client care ne-a spus ca monitorul ii afiseaza imaginea "Check the signal cable", mesaj care sugereaza ca monitorul nu primeste semnal de imagine de la computer. Dupa cteva verificari, totul s-a rezolvat prin pornirea computerului! Dac nici dupa aceasta manevra monitorul nu porneste (indicatorul ramine stins), este cazul s apelezi la un specialist. 4. Dac monitorul este pornit, dar nu exista imagine pe ecran, apasa scurt pe tasta Shift, sau misca mouse-ul. n caz ca disparitia imaginii se datoreaza unui program care inchide automat monitorul, acelasi program poate s readuca imaginea pe ecran, intacta, la prima operatie facuta din mouse sau din tastatura. 39

De fapt, acelasi efect se obtine cu orice alta tasta, dar recomand tasta Shift deoarece asa nu risti s dai o comanda nedorita unui program activ. 5. Dac imaginea tot nu apare, verifica i cablul de imagine. Acesta este un cablu care merge de la monitor la cutia PC-ului, unde are o mufa de forma trapezoidala cu multi pini. Este posibil ca mufa s nu fie bine fixata de placa video a computerului, deci apasa pe ea (sau stringe suruburile de fixare a ei) ca s se poata transmite corect imaginea la monitor. (Aceeasi rezolvare este valabila uneori i atunci cnd constati ca imaginea apare pe ecran dar o culoare nu este afisata corect). 6. O alta solutie banala este s verifici dac nu cumva a modificat cineva stralucirea sau contrastul ecranului, pina la limita la care pe acesta nu se mai vede nimic i monitorul pare inchis. Pentru asta, trebuie s cunosti cum s actionezi reglajele monitorului, ceea ce voi descrie mai jos. 7. Dac nici una dintre aceste solutii nu rezolva situatia, cheama un specialist. Dar nu vreau s omit nici comica posibilitate ca o palma ferma (prieteneasca, desigur), data undeva n cutia monitorului, s rezolve i mai rapid problema - mie chiar mi s-a intimplat asta cu monitoare mai uzate, care aveau cite un contact imperfect pe undeva. 8. Monitorul are i o serie de reglaje, prin niste butoane mai mici care pot fi gasite usor. Dac nu sunt la vedere, pe partea frontala a monitorului, de regula sub ecran, cauta-le pe partea de dedesubt a monitorului, sau chiar n spatele acestuia. Uneori ele sunt ascunse de o clapeta de plastic. Monitoarele mai ieftine pot avea doar cteva butoane, pentru reglajele cele mai comune. Alte monitoare pot avea mult mai multe reglaje. Iat cteva tipuri de reglaje: stralucirea imaginii - face imaginea mai luminoasa sau mai intunecata contrastul imaginii - regleaza contrastul intre tonurile de culoare luminoase i cele intunecate dimensiunea imaginii pe ecran, pe verticala dimensiunea imaginii pe ecran, pe orizontala pozitionarea imaginii pe ecran, pe verticala pozitionarea imaginii pe ecran, pe orizontala forma imaginii pe ecran, pentru a se obtine o imagine dreptunghiulara i nu una trapezoidala 40

curbura laturilor imaginii, pentru adaptarea imaginii la curbura ecranului Exista i unele reglaje mai sofisticate, legate de frecvente i de rate de refresh, dar mai rar trebuie modficai deoarece de obicei monitorul vine cu acesti parametri bine reglati din start. Multe monitoare nici macar nu permit reglarea acestor parametri din butoanele vizibile. Monitoarele moderne pot avea multe reglaje cu putine butoane, astfel: exista un buton de selectie, cu care se poate selecta care reglaj va fi modificat, i doua butoane "+" i "-", cu care reglajul respectiv poate fi modificat ntr-un sens sau n celalalt. Practic, aceste 3 butoane pot fi suficiente pentru a se regla foarte bine monitorul. De asemenea, unele monitoare pot afisa (de cum actionezi un buton de reglaj) o imagine de control peste imaginea emisa de computer, ca s poti urmari modificarea pe care o faci.

41

Bibliografie *** Notie de curs

1.

2.

***

Curs IT CISCO IT1: PC Hardware and software Tehnologia informaiei i a comunicaiilor manual pentru clasa a IX-a editura Niculescu anulul 2005 Bazele microprocesoarelor editura. Matrix Bucureti 1997 Organizarea structurat a calculatoarelor editura Agora 1999 Calculatoare - arhitectur i organizare, Universitatea Transilvania Braov 2004

3. Daniela Oprescu Cristina- Eugenia Dmcu

4. Liviu Kreindler Rducu Giuclea 5. A. Tanenbaum

6. Mihai Romanca

42